华为IMS基础概念和网络架构

IMS基础概念及网络架构2007年10月培训目标通过本次培训，您将能够：理解IMS网络基本架构，并了解几种主要网元CSCF、HSS、AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作用；了解P-CSCF、S-CSCF和I-CSCF的区别及各自作用；理解IMS移动性、业务开放性和可运营特性的实现机制；了解华为IMS解决方案相对于标准IMS的主要竞争优势；了解华为IMS产品的相关测试工具IMS背景知识与基本概念IMS网络架构IMS基本流程及主要特性华为IMS产品基本测试工具介绍内容IMS基本概念IMS是3GPPR5阶段增加的WCDMA网络中的一个子系统，在3GPP相关协议中对IMS的描述如下：IMS：IPMultimediasubsystem（3GPPTS23.002）TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain.TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.3GPP协议发展及IMS引入3GPP技术规范系列&IMS相关规范IMS概貌3GPP协议发展3GPPR5及IMS引入R5版本定位提供IP实时多媒体业务，核心网在PS基础上增加了IP多媒体域（IMS〕，IMS主要功能在控制层面，承载通过PS域。IMS的引入是R4CS域承载与控制分离思路在PS域的延续；3GPP协议发展-R53GPPR5版本特征：继承WCDMAR4所有的业务和功能；核心网在CS域和PS域外，在PS域基础上叠加IMS（IP多媒体）子系统，CS域网络结构和R4基本保持一致；RAN组网向IP方向发展，所以Iu接口可选择使用ATM或IP；IPQoS方面的增强；业务方面的增强，如OSA，PushService……R5版本初步实现了3GPP最初提出的ALLIP网络――IP技术成为所有信令消息的承载技术，改变了原有的呼叫流程。R5版本2000年8月开始研究，于2002/03进行功能冻结，部分后延到2002/06完成。由于IMS在R5中并没有最终完成。所以R6将继续完成增强IP多媒体业务（IMSphase2），最终实现完整的ALLIP网络。IMS也是业界的共同发展趋势运营商部分先进运营商，如BT、FT、Telefornica等已经明确提出在固定IP多媒体域应用3GPP的IMS架构厂商几个竞争对手控制层部件基本都是分话音处理和多媒体处理两种部件，多媒体部件支持SIP协议，宣称未来支持3GPPIMS架构，支持固定移动融合标准基于SIP协议的3GPPIMS是目前较完善的体系结构，ITU-T、ETSI等已经有固定领域应用IMS架构的提案，以后的多媒体业务网络架构将朝着IMS兼容的体系架构方向发展。基于SIP协议的3GPPIMS是目前较完善的体系结构，在先进运营商、主流设备厂商以及其他标准组织中正获得越来越多的认同……数据网移动网固定网有线电视网多业务呼叫控制终端网络承载网络传统接入网无线接入网控制内容内容宽带接入网业务初期的全业务网络全业务网络长期的发展与演进网络发展总体趋势作为R5主要内容之一，3GPPIMS子系统是3G移动网实现分组话音和分组数据，提供统一的多媒体业务和应用的最终目标；3GPPIMS采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载通道，业务/控制网络和承载网络分离，实现独立发展；IMS采用SIP信令为呼叫控制信令，支持SIP移动终端并通过MGCF和IM-MGW提供与H.323/BICC/ISUP终端的互通，IMS为SIP用户提供全网全程漫游能力和VHE虚拟归属业务环境能力，同时支持开放的OSA/VHE结构；明确IPv6为必选，同时考虑与IPv4的互通，充分利用IPv6在QoS、Security、Mobility、Autoconfiguration等方面的增强特性；IMS概貌解决了在IP网络中的电信业务所面临的运营问题，如全网服务、安全、计费和支付、网络互联互通SIP协议SIP(RFC3261)是IMS控制层协议，是IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一，是用于建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商；一旦建立会话，媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送，在一次会话中可以灵活的交互多种媒体；采用SIP做为控制层协议的优势包括：基于公开的Internet标准，在语音、数据业务结合和互通方面具有天然优势，能跨越媒体和设备实现呼叫控制，支持丰富的媒体格式，可动态增/删媒体流，容易实现更加丰富的业务特性；支持智能向业务和终端侧发展，减轻网络的负担，方便业务开展；SIP支持应用层移动性功能：包括动态注册机制、位置管理机制、重定向机制等；SIP本身具有Presence/Fork/订阅特性，便于扩展新业务；协议简单，具有公认的扩展潜力；SIP将从根本上改变通信服务提供方式以及用户的通信消费习惯，集成视音频电话、消息、Web、电子邮件、同步浏览、会议等业务为一体的新的通信方式将给电信业带来创新；SIP消息格式SIP消息分为请求和响应两类消息中可以携带任意类型消息体通过头域来表示消息、实体或者消息体的相关属性SIP-Message=start-line*message-headerCRLF[message-body]start-line=Request-Line/Status-LineRequest-Line=MethodSPRequest-URISPSIP-VersionCRLFStatus-Line=SIP-VersionSPStatus-CodeSPReason-PhraseCRLFSIP请求消息INVITE：发起会话请求ACK：对INVITE请求的响应的确认BYE：结束会话CANCEL：取消尚未完成的请求REGISTER：注册，完成地址绑定OPTIONS：查询服务器的能力INFO：传递呼叫中间交互内容MESSAGE：消息SUBSCRIBE：预订某个事件通知NOTIFY：发送事件通知UPDATE：会话建立前后修改会话属性REFER：要求对方执行某种指定操作INVITEsip:[e-mail]/2.0Via:SIP/2.0/UDPhere.com:5060From:BigGuysip:[e-mail]:LittleGuysip:[e-mail]-ID:[e-mail]:1INVITEContact:BigGuysip:[e-mail]-Type:application/sdpContent-Length:147v=0o=UserA28908445262890844526INIP4here.coms=SessionSDPc=INIP4100.101.102.103t=00m=audio49172RTP/AVP0a=rtpmap:0PCMU/8000SIP响应消息1xx：临时响应2xx：成功3xx：重定向4xx：客户端错误5xx：服务端错误6xx：全局错误SIP/2.0200OKVia:SIP/2.0/UDPhere.com:5060From:Asip:[e-mail]:Bsip:[e-mail];tag=8321234356Call-ID:[e-mail]:1INVITEContact:LittleGuysip:[e-mail]-Type:application/sdpContent-Length:147v=0o=UserB28908445272890844527INIP4there.coms=SessionSDPc=INIP4110.111.112.113t=00m=audio3456RTP/AVP0a=rtpmap:0PCMU/80003GPPIMS规范列表IMS背景知识与基本概念IMS网络架构IMS基本流程及主要特性IMS产品基本测试工具介绍内容IMS网络架构IMS主要网元：•CSCF：-P-CSCF-S-CSCF-I-CSCF•HSS•SLF•BGCF•MGCF/IMMGW•MRFC/MRFP•AS……P-CSCFCSCFMGCFHSSCxIPMultimediaNetworksIMS-MGWPSTNMnMbMgMmMRFPMbMrMbLegacymobilesignallingNetworksCSCFMwMwGmBGCFMjMiBGCFMkMkC,D,Gc,GrUEMbMbMbMRFCSLFDxMpPSTNPSTNGqUEGnIu-PSPDFGoGGSNSGSNGiUTRANMSCIu-CS分组域IP多媒体子系统电路域WLAN或其他方式的IP-CANR5完整架构(1)-----呼叫控制CSCFCSCF：CallSessionControlFunctionCSCF按其位置和功能又可分为P/S/I三种类型：其中：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，但不能修改INVITE消息中的RequestURI字段；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；S-CSCF(ServingCSCF)：S-CSCF在IMS核心网中处于核心的控制地位，负责对UE的注册鉴权和会话控制，执行针对主叫端及被叫端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，在条件满足时进行到AS的增值业务路由触发及业务控制交互；I-CSCF(InterrogatingCSCF)：类似IMS的关口节点，提供本域用户服务节点分配、路由查询以及IMS域间拓朴隐藏功能；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、IMS接入点位置、CSCF的容量、能力及用户业务量需求等因素，另外也与运营商网络拓扑隐藏及互通需求有关。IMS网络架构示意理解三种CSCF：IMS网络架构示意理解CSCF与其他网元的关系：P-CSCF业务功能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、IM/Presence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）；支持SIP会话建立后S-CSCF与IMSSIP终端间的SIP消息Proxy转发代理功能，以及被叫IMS会话中从P-CSCF到IMS终端的路由(依据登记注册的终端地址)；在会话建立过程中解析用户面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，再由PDF通过COPS将QoS策略决定最终下发到IP接入汇聚层设备或边缘路由器进行策略执行，最终为IMS业务所使用的本地接入网IPQoS资源提供认证授权功能，实现IMS业务的端到端QoS服务保障；在会话释放时通知PDF在IP承载控制层释放相应资源占用信息；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；负责IMS会话相关计费话单产生，将接入网与IMS计费信息相关联，并将CDR通过Diameter送往CCF；依据IMS鉴权过