IMS技术培训(孙元宁)

IMS技术培训电信研究院通信标准所无线研究室孙元宁2005-05-17主要内容„IMS的需求和主要特性„IMS的网络架构和系统组成„IMS的关键技术„IMS业务和应用„与其他网络的融合和互通„国内外IMS研究状态IMS的需求和主要特性„为SIP业务提供一个平台„SIP：会话控制基于SIP；„使用IPv6：IMS网络采用IPv6和IPv4地址；„归属控制：用户业务接入全部由归属网络控制；„独立于接入网络：IMS与下层IP接入网络相独立，3GPP(包括电路域和分组域网络)、3GPP2（只在分组网络上）、I-WLAN可以接入IMS系统；„绑定机制：通过Go接口建立SIP对话和GPRS会话之间的关联，实现QoS和计费管理主要内容„IMS的需求和主要特性„IMS的网络架构和系统组成„IMS的关键技术„IMS业务和应用„与其他网络的融合和互通„国内外IMS研究状态IMS的分层结构LegacyPLMNSignalingNetworksUTRANUTRANIN/CAMEL,OSA/Parlay,SIPapplications3G-GGSN3G-SGSN3G-GGSN3G-SGSN3G-GGSN3G-SGSNMGCFCSCFMGWExternalIPNetworksExternalIPNetworksIPMultimediaSubsystemDatabasesHSSPacketSwitchedDomainPOTS/ISDNPOTS/ISDNTDMIPWeb/EmailWebserverApplicationPlatformMultimediaphoneSIPCommunication(IMS)InternetAccesswithoutIMSIMS系统组成CSDomain-or-PSTN-or-Legacy-or-ExternalApplicationsandServicesSCPASMultimediaIPNetworksSIPTCPUDPHTTPOthersSIPOperator1MRF-CMGCFCxScGrMmMnGcMgBGCFMiGoGmSLFMRF-PMpISCSIPDiameterH248SIPH248COPSSIPDiameterMAPSIPMj……ISUPSGWMrCSCFMwBGCFMkOperator2SIPDxSIPShMAP‘MGWSGWSIPSIPCAPOSASiIM-SSFOSA-SCSDiameterCAPCSCFPDFHSSHLRPSDomainGGSNSGSNGnAlternativeAccessNetworksTCP/IP/UDP/RTP/…UEUTRANMTTEUuIuRGERANCSDomain-or-PSTN-or-Legacy-or-ExternalApplicationsandServicesSCPASApplicationsandServicesSCPASMultimediaIPNetworksSIPTCPUDPHTTPOthersMultimediaIPNetworksSIPTCPUDPHTTPOthersSIPOperator1MRF-CMGCFCxScGrMmMnGcMgBGCFMiGoGmSLFMRF-PMpISCSIPDiameterH248SIPH248COPSSIPDiameterMAPSIPMj……ISUPSGWMrCSCFMwBGCFMkOperator2SIPDxSIPShMAP‘MGWSGWSIPSIPCAPOSASiIM-SSFOSA-SCSDiameterCAPSIPOperator1MRF-CMGCFCxScGrMmMnGcMgBGCFMiGoGmSLFMRF-PMpISCSIPDiameterH248SIPH248COPSSIPDiameterMAPSIPMj……ISUPSGWMrCSCFMwBGCFMkOperator2SIPDxSIPShMAP‘MGWSGWSIPSIPCAPOSASiIM-SSFOSA-SCSDiameterCAPCSCFPDFCSCFPDFHSSHLRHSSHLRPSDomainGGSNSGSNGnAlternativeAccessNetworksTCP/IP/UDP/RTP/…UEUTRANMTTEUuIuRGERANPSDomainGGSNSGSNGnAlternativeAccessNetworksTCP/IP/UDP/RTP/…UEUTRANMTTEUuIuRGERANIMS主要功能实体„　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)„　中断网关控制功能(BGCF)„　信令网关（SGW）„　应用服务器（AS）„　多媒体域业务交换功能（IM-SSF）„　业务能力服务器（OSA-SCS）IMS主要接口„SIP„Diameter„H.248主要内容„IMS的需求和主要特性„IMS的网络架构和系统组成„IMS的关键技术„IMS业务和应用„与其他网络的融合和互通„国内外IMS研究状态IMS关键技术特性„IMS基本功能„QoS和策略控制机制„安全功能„计费功能IMS基本功能„用户管理„用户注册和认证„用户接入„信令路由„信令压缩„业务触发IMS用户管理终端观点：IMS用户标识„IMS中，用户标识是保存在ISIM卡中的专用信息„每个IMS用户有一个IMPI－privateuseridentity….功能类似于IMSI….由归属网络运营商定义和分配….采用RFC2486定义的网络接入标识(NAI)格式….用于登记、授权、管理和计费….安全地保存于ISIM中„每个IMS用户有一个或几个IMPU－publicuseridentities….功能类似于MSISDN….IMPU用于通信请求中的寻址….采用两种格式：电话号码格式（E.164)和URI模式（SIPURI）….在ISIM中至少需要保存一个IMPUIMS用户管理HSS功能模型：IMS的用户标识IMSSubscriptionPrivateUserIdentityPublicUserIdentityPublicUserIdentityPublicUserIdentityServiceProfileServiceProfile„私有用户身份、公共用户身份以及相互关系„用户数据的管理：HSS、CSCFGUP的概念GUP用统一的网络架构和接口管理维护所有网元中的业务和用户数据ApplicationinUEApplicationinHPLMN(e.g.SMSC,etc.)Applicationin3rdpartySPHPLMNNodes(e.g.HSS/HLR/VLR,PPR,etc.)ApplicationServers(e.g.IMSAppServer,etc.)RAFRAFRAFManagementServers(e.g.CRM,DevM,etc.)RAFUEGUPServerRpRgDashline---communicationcantakeplacedirectlybetweenApplicationinHPLMNandGUPDataRepositoriesRpIMS注册„建立PDP上下文„P-CSCF发现…可以通过在PDP上下文建立过程向GPRS请求P-CSCF的IP地址…如果GPRS不知道P-CSCF的IP地址，那么UE通过DHCP/DNS方式解析出P-CSCF的IP地址„P-CSCF通过I-CSCF问询出UE的归属S-CDCF的地址，并在归属S-CDCF上进行注册IMS的用户鉴权认证„相关接口：SIP、DiameterIMS的用户接入注：图片引自中兴公司IMS漫游的特点„通过代理CSCF用户在任何地方都可以接入到IMS网络；„只能使用归属网络的S-CSCF；„业务平台是归属或者漫游地的。漫游的示意UEP-CSCFServingCSCFHomeNetworkHome/VisitedNetworkExternalServicePlatformGmMw信令路由UE作为Client，各种应用服务器作为IMS的AS，所有控制面信令都要通过归属的IMS域中S-CSCF进行路由，包括：„Client和各Server之间的信令路由„各Server之间的信令路由信令压缩SIP的消息比较大，为了节约链路带宽资源（特别是无线链路带宽资源），必须支持SIP压缩，对SIP信令进行压缩。SIP压缩的目的是有效利用带宽，减少传输时延。UEP-CSCFI-CSCFS-CSCFAS压缩的SIP消息压缩的SIP消息业务触发„注册时S-CSCF从HSS下载的iFC（初始过滤规则），iFC包括业务触发点、业务服务器和业务相关信息„S-CSCF根据终端请求根据业务触发点，把会话邀请转交给响应的服务器…POC业务的业务触发点是SIPINVITE消息中带特征标签“+g.poc.talkburst”INVITE/MESSAGE/SUBSCRIBERegistered还是Unregistered会话应用服务器会话建立HomeNetworkofUEANetworkvisitedbyUEAHomeNetworkofUEBNetworkvisitedbyUEBUEAUEBP-CSCF-AP-CSCF-B14S-CSCF-AS-CSCF-BI-CSCF-BI-CSCF-AHSS-BHSS-AUserProfile3756CallControl/Dialog2INVITEREGISTERMediaSessionIMS关键技术特性„IMS基本功能„QoS和策略控制机制„安全功能„计费功能QoS保证和优势„增加定义了TE/MT本地承载业务、外部承载业务之间的交互，从而实现端到端；„增强GPRS承载业务，描述了IP层和GPRS层之间的映射，以及应用层和IP层之间的映射；„PolicyDecisionFunction实现应用层和IP层之间的交互；„BindingMechanism实现IP层和GPRS层之间的交互。„IMCN会话和信令的QoS要求QoS体系TEMTUTRANCNIuEDGENODECNGatewayTEUMTSEnd-to-EndServiceTE/MTLocalBearerServiceUMTSBearerServiceExternalBearerServiceUMTSBearerServiceRadioAccessBearerServiceCNBearerServiceBackboneBearerServiceIuBearerServiceRadioBearerServiceUTRAFDD/TDDServicePhysicalBearerServiceIPBeareronlyinRelIPBeareronlyinRel--55IPBeareronlyinRelIPBeareronlyinRel--55GPRSBearerGPRSBearerGPRSBearerGPRSBearerIP策略控制机制„通过SIP进行端到端的QoS协商„通过IP策略控制机制实现对承载资源的控制IMS关键技术特性„IMS基本功能„QoS和策略控制机制„安全功能„计费功能IMS安全机制„分为两个部分：接入网络的安全和IP网络的安全；„通过HSS、ISIM功能和AKA机制提供双向鉴权；„UE到P-CSCF之间的安全由接入网络安全机制（33.203）提供；„IMS网络之上的安全由IP网络的安全机制（33.210）保证，所有IP网络的端到端安全基于IPSec；„UE与IMS的承载层分组网络的安全仍由原有的安全机制（33.102）支持。IMS的安全体系IMS的安全体系保证业务的端到端安全可以分解为五个方面的安全：„1）通过HSS、ISIM功能和AKA机制提供双向鉴权；„2）UE和P-CSCF之间的Gm接口安全，包括信令完整性、加密；„3）网络域的Cx接口安全；„4）不同网络