IMS

6.6IMS第６章软交换与IMSIMS的引入概念IMS（IPMultimediaSubsystem）是3GPP在R5版本中提出的一个全新的移动网络子系统结构，是在PS（分组交换）域基础上扩展的移动核心网络，能够在IP平台上支持传统语音业务和其他新型移动多媒体业务。IMS包括能够提供IP多媒体应用的所有核心网网元。特点采用SIP协议接入无关性目的为IP多媒体应用提供一套简化的统一会话控制机制，建立一个可伸缩的业务平台，支持新业务的快速开发和部署3GPPR5:在PS域上面引入IMS3GPP标准的发展（IMS）R99R4R5R6R7UMTS技术的发端。采纳软交换技术改造MSC控制器，将控制与承载分离，引入MSCServer和MGW。类似窄带软交换技术。终端设备UE与网络CS域的业务控制，仍然遵循Telco严格的业务定义和控制流程的传统。垂直型的业务提供机制。引入移动多媒体子系统IMS，实现软交换技术和移动技术的融合。演进型的技术引发革命型的影响。类似宽带软交换技术。终端设备UE与网络IMS域的业务控制，融合Internet业务模式和Telco业务模式。将电信业务平台推至网络的最边缘和最高应用层面，UE和SDP成为一体的业务平台。水平型的业务提供机制。不断拓展IMS技术的接入无关特性。IMS技术被业界广泛的采纳和认可成为网络融合的基础，和提供融合、灵活的综合业务的网络平台。发展状况R’99ArchitectureRel4ArchitectureRel5ArchitectureAllIPArchitecture(2G)GapinservicesGapinservicesGapinarchitectureDifferenttimescale6.2.1IMS概述1.IMS的由来固定网络和移动网络融合，需要新的体系架构新的体系架构应该满足以下三个方面的要求应能提供电信级的QoS保证应能提供融合各类网络能力的综合业务应能对业务进行有效而灵活的计费3GPP将蜂窝移动通信网技术和Internet技术有机地结合了起来，在Release5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统（IPMultimediaSubsystem，IMS）技术标准。3.IMS的特点与接入无关协议统一业务与控制分离用户数据与交换控制分离归属服务控制水平体系架构策略控制和QoS保证IMS技术特点基于IETF协议IP、DNS、SIP、Diameter、COPS、SDP、XMLRTP、RTCP、H.248(MEGACO)协议统一统一SIP作为业务控制协议，统一Diameter作为AAA协议，统一XML作为UserProfile协议归属控制S-CSCF为用户业务的唯一触发点接入独立性例：3GPP2可完全重用3GPP中的IMS，WLAN/WiMax接入等业务、控制、承载层的完全分离4.IMS与软交换技术的比较IMS的网络更加标准和统一。在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离。IMS设计了外置数据库——归属用户服务器（HSS）集中存放用户数据。业务控制承载业务控制承载业务控制承载传统交换机软交换IMS系统P-CSCFS-CSCFI-CSCFMRFCSIP-ASOSA-ASIMS-SSF路由器，交换机，SBC接入层传送层控制层业务/应用层SGSNBSCFRIP网络GGSNRNCATMWLAN网络GGSNSGSNISDNATMBASPDGIP网络MGCFPDFHSSPSTNIM-MGWIMS网络架构SIPApplicationsandServicesMultimediaIPNetworksCSDomainorPSTNPSDomainHSSCSCFMRF-CMGCFMGWSGWBGCFSLFPDFOSA-SCSIM-SSFMRF-PISCSIPSIPDiameterH248SIPH248COPSIPSIPMAPSIPSIPISUPCAPOSARadioAccessHLRBGCFBreakoutGatewayControlFunctionCAPCAMELApplicationPartCSCFCallSessionControlFunctionCOPSCommonOpenPolicyServiceISCIMSServiceControlIM-SSFIPMultimediaServiceSwitchingFunctionHSSHomeSubscriberServiceMGCFMediaGatewayControlFunctionMGWMediaGatewayMRFMultimediaResourceFunctionOSAOpenServiceArchitectureOSA-SCSServiceCapabilityServerPDFPolicyDecisionFunctionPEPPolicyEnforcementPointSGWSignallingGatewaySLFSubscriptionLocatorFunctionDiameterUEGGSNPEPSGSNDiameterIMS网络实体及接口协议IMS系统架构UEApplication(SIP/OSAAS,CAMELSE)ASSIPASOSA-SCSIM-SSFCSCFP-CSCFS-CSCFI-CSCFMGCFSGWBGCFSLFHSS/USPFIMSDataHLR/AuC(CS/PS)GGSNPEFMRFCMRFPIM-MGWPDFSGSNRAN承载层控制层固网接入UEWimax/WiFiUEBASWAG/AGWCSNetworks(PSTN/SS,PLMN)业务层ISCAGCFAGPOTSPDSNRANUENASSSBC业务层：业务网络，主要是应用服务器，用于向IMS用户提供各种增值业务，目前在IMS域中主要有三种业务提供方式：SIP-AS提供方式、Parlay网关提供、SCP提供接入层：IP-CAN网络，IP连通网络，提供IP接入承载，可以是任意的IP网络，包括CDMAPS域、WCDMAPS域、WIMAX、WIFI、固定宽带接入等控制层：IMS核心网这部分是系统主要要实现的部分，主要完成IMS用户管理、网间互通、业务触发等处理，主要由P/I/S-CSCF网元、SLF/HSS、BGCF、MRFC/MRFP等网元构成互通域包含SGW、MGCF/MGW等实体，用于IMS域业务域传统的PSTN、PLMN等网络的互联互通2.IMS的功能实体IMS的主要的功能实体呼叫会话控制功能（CSCF）归属用户服务器（HSS）媒体网关控制功能（MGCF）IP多媒体-媒体网关功能（IM-MGW）多媒体资源功能控制器（MRFC）多媒体资源功能处理器（MRFP）签约定位器功能（SLF）出口网关控制功能（BGCF）信令网关（SGW）应用层网关（ALG）翻译网关（TrGW）策略决策功能（PDF）应用服务器（AS）多媒体域业务交换功能（IM-SSF）开放业务体系-业务能力服务器（OSA-SCS）IMS逻辑实体分类用户数据管理、认证鉴权HSSSLF会话控制和路由P-CSCFS-CSCFI-CSCFMRFCMRFP媒体资源（MRF）互通功能MGCFBGCFMGW业务控制ASIMS网元功能的逻辑架构，可根据实际部署需要，进行合设-14-主要网络实体呼叫会话控制功能CSCF(CallSessionControlFunction)：整个网络的核心，分为P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF三种类型P-CSCF：是UE接入IMS系统的入口（拜访地），实现了SIP协议中的Proxy和UserAgent的功能I-CSCF：在IMS核心网中起到关口节点的作用，提供本域用户服务节点的分配、路由查询以及不同IMS域间拓扑隐藏等功能S-CSCF：在IMS核心网中处于核心的控制地位，负责对UE的注册鉴权，执行针对主被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并根据用户签约的IMS触发规则在条件满足时触发AS的增值业务控制层功能实体控制层的核心是呼叫会话控制功能（CSCF）实体，功能是执行多媒体呼叫控制CSCF按其位置和功能又可分为P/S/I三种类型：其中：P-CSCF(ProxyCSCF)：代理CSCFI-CSCF(InterrogatingCSCF)：查询CSCFS-CSCF(ServingCSCF)：服务CSCFP/S/I-CSCF在物理实体上完全可以是合一的，在实际组网时，其划分和部署需综合考虑对IMS业务接入方式、CSCF的容量、能力及用户业务量需求等因素。P-CSCF业务功能P-CSCF(ProxyCSCF)：是IMS中与用户的第一个连接点，提供代理（Proxy）功能，即接受业务请求并转发它们；P-CSCF也可提供用户代理（UA）功能，即在异常情况下中断和独立产生SIP会话；P_CSCF是IMS域拜访域控制平面统一的初步入口点，将来自拜访地接入网络的SIP消息，包括登记、多媒体会话等，代理转接到其归属地的S-CSCF（根据登记时记录的信息）或I-CSCF（根据SIPUA携带的归属域名）；负责与IMSSIP终端之间可选的SIP消息压缩/解压缩，提高无线接入空口带宽的利用率；在会话建立过程中解析用户面会话描述协议SDP信息，通过Diameter与QoS策略执行实体PDF的交互，将QoS承载需求（带宽，时延/抖动级别等）知会PDF，再将QoS策略下发到IP设备，最终为IMS业务提供认证授权功能，实现IMS业务的端到端QoS服务保障；在会话释放时释放相应资源占用信息；负责IMS会话计费，将接入网与IMS计费信息相关联，并通过Diameter送往CCF；作为SIPUA处理处理异常情况下的会话终结及相应SIP消息生成；会话描述协议(SessionDescriptionProtocol)计费采集功能(CCF)呼叫会话控制功能（CSCF）I-CSCF业务功能I-CSCF是运营商归属IMS网络的统一的初步入口点：在IMS注册过程支持依据用户签约及CSCF能力信息为用户指派一个服务CSCF，即S-CSCF;对于来自本网S-CSCF或其他网络S-CSCF/I-CSCF的SIP会话，负责从HSS查询被叫IMS用户的S-CSCF路由地址信息；并将该SIP会路按照HSS返回的地址到被叫用户的S-CSCF。在IMS会话跨不同运营商时，可通过对SIP地址信息的加密/解密实现对I-CSCF所在运营商的网络拓扑隐藏，即支持可选的所谓THIG功能。对未注册被叫IMS用户，I-CSCF可以选择一个临时S-CSCF负责后继的路由处理，转CS或IMS语音邮箱等。负责IMS相关计费话单产生；S-CSCF业务功能S-CSCF在整个IMS核心网的会话控制处于核心的控制地位：接受来自拜访网络IMS用户经过P-CSCF转发的注册请求与HSS配合对IMS终端用户进行鉴权，并从HSS中下载IMS基本签约数据执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能评估IMS签约触发规则在条件满足时进行到SIPAS/IM-SSF/OSASCS的增值业务路由触发。开放业务体系-业务能力服务器（OSA-SCS）S-CSCF业务功能注册及鉴权控制充当注册服务器接收注册请求，接收注册请求后，通过位置服务器（如HSS）来使该请求的信息生效，得到UE的IP地址以及哪个P－CSCF正在被UE用作IMS入口等信息支持IMSAKA鉴权过程，对注册用户的合法性进行检查，并支持从HSS获取鉴权集信息并将未用的鉴权信息进行本地保存,来实现UE和归属网络间的相互认证。服务CSCF（S－CSCF）公共会话控制功能作为一个代理服务器，把收到的请求进行处理或转发；作为一个用户代理，中断或是独立发起SIP事务；与服务平台交互来向用户提供服务；提供终端相关的服务信息。当代表主叫的终端时，根据被叫的名字（如电话号码或SIPURL）从数据库中获得为该被叫用户提供服务