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CM-IMS概念、网络架构及业务介 绍 Page 2 什么是IMS IMS实体简介 IMS协议介绍 IMS呼叫流程 IMS业务介绍 Page 3 什么是 IMS? IP = 基于IP的传输 基于IP的会话控制 基于IP的业务实现 Multimedia = 语音、视频、图片、文本等多种文字的组合 在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合 Subsystem = 依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统 最大程度重用现有网络系统 无线网络把PS/GPRS网络作为承载网络 固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络 IMS :IP Multimedia Subsystem Page 4 IMS协议的发展 2000/032001/032002/032005/122006/X 3GPP R99 -CN: TDM 3GPP R4 - CN: softswitch 3GPP R6 - CN: IMS QoS, Billing, FMC, etc 3GPP R7 - IMS enhance 3GPP R5 - CN: IMS TISPAN R1 -NGN/FMC, etc Page 5 3GPP R5及IMS引入 n 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。 n IMS的引入是 R4 CS域承载与控制分离思路在PS域的延续； Page 6 IMS基于IP实现了接入无关 IMS采用完全基于IP的SIP信令 IMS接入网采用IP技术,实现了底层接 入的无关性 IMS用IP从技术上粘合了移动和固定 ，实现了FMC 因此IMS首次实现了融合核心网的目 标 在融合核心网的基础上，才有可能实 现融合的业务 SIP AS HSS CSCF UMTS/GPRS BSSBSSGSNGSN AC WLAN/WiMAX BRAS LAN/XDSL IP IP IP 无线 固定无线接入 固定宽带 Page 7 IMS是更软的软交换 业务 路由 承载 业务 路由 承载 业务 路由 承载 软交换IMS 传统交换机 l 开放的网络构架体系 l将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展 l部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品 来组建网络；部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通 l分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效的实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己 的业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活。 l基于分组的网络 lIP技术“粘合”了不同接入网络 Page 8 什么是IMS IMS实体简介 IMS协议介绍 IMS呼叫流程 IMS业务介绍 接入层 网管层 M2000 N2000BMS SBC OLT 核心层 HSS MRS MGCF P-CSCF I/S-CSCF 业务层 VPMNV网伴侣 SBU/MTU ATS SIPSIPSIP GPon SIP SIP BICC 铁通网络 电信网络 联通网络 现网 GMSC/MSC ISUP ISUP ISUP 企业PBX FE/GE E1 PBX 企业LAN+POTS SBU SIP SIPGW 企业业 XDSL+POTS POTSPOTSPOTS SBU/MTU 承载层 业务和交换分离-业务、呼叫控制、承 载分离 关键网元： CSCF/MGCF/HSS/AS/MRS(类比 MSC/GMSC/HLR/SCP/AIP) IMS全业务运解决方案 一号通 SIP I2000 SCP IMS逻辑实体分类 nP-CSCF nS-CSCF nI-CSCF nE-CSCF nHSS nSLF nMRFC nMRFP nBGCF nMGCF nIM-MGW nVIG nMRFC nMRFP Page 11 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS CSCF 最核心的网元，进行呼叫 会话控制。 BAS Page 12 CSCF逻辑实体 n CSCF是IMS网络的核心处理和控制部件，用来控制 用户注册、会话控制等等功能。按照功能划分的不同 ，CSCF分为P-CSCF（Proxy CSCF）、I-CSCF（ Interrogating CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF）三 种逻辑实体。 逻辑实体功能描述 P-CSCF 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Request URI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。 I-CSCF 类似IMS的关口节点，是运营商归属IMS网络的统一初步入口点。 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 。 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。 Page 13 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS HSS/SLF 用户签约数据库，保存用 户的签约属性 BAS Page 14 HSS:The Home Subscriber Server HSS是归属网络中保存IMS用户的签约信息，包括基本 标识、路由信 息以及业务签约信息等集中综合数据库，位于IMS核心网络架构的最 顶层，HSS中保存的主要信息包括： n IMS用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息 n IMS用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息 n IMS用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储用户的位置 信息 n IMS用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据 Page 15 HSS业务功能 n HSS存储运营商开户时设定的上述IMS签约信息，同时支持通过与 业务管理系统的接口由运营商或终端用户对签约数据进行的定制 和修改。 n HSS提供与I-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口，在IMS注册过程 中 I-CSCF则可通过该接口获取用户所要求的S-CSCF能力信息，由 此作为该用户服务S-CSCF的依据，并为IMS用户被叫流程提供查 询被叫路由（S-CSCF域名或地址信息）的服务； n HSS通过与S-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口实现IMS注册过 程中对S-CSCF域名路由信息的登记，并支持通过该接口将基本 IMS签约信息下载到S-CSCF； n HSS依据用户安全下文信息进行鉴权元组计算并通过基于Diameter 协议的Cx接口为S-CSCF提供用户/网络鉴权所需的鉴权元组信息。 n HSS提供与SIP AS间基于Diameter协议的Sh接口，为增值业务提供 签约数据、并且HSS负责对特定签约用户AS增值业务数据的透明 存储，但语义上不做解析。 Page 16 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS MRF 处理媒体资源功能 BAS Page 17 MRFC(Multimedia Resource Function Controller)：通过 H.248控制MRFP上的媒体资源，解析来自其他S-CSCF及AS 的SIP资源控制命令，转换为对MRFP的对应控制命令。 MRFP(Multimedia Resource Function Processor)：作为 网络公共资源，在MRFC控制下提供资源服务，包括媒体流混 合（多方会议）、多媒体信息播放（放音、流媒体）、媒体内 容解析处理（码变换、语音识别等）。 MRP相关网元功能 Page 18 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS BGCF 根据互通规则配置或被叫 分析，为IMS到PSTN/CS 的呼叫选择MGCF，从而 实现MGCF路由的自动获 取 BAS Page 19 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS MGCF 实现IMS核心控制面与 PSTN或PLMN CS的交互 BAS Page 20 WiFi 理解IMS各个功能实体 PSTN/CS P-CSCF GamingGamingMeetingMeeting第三方应用第三方应用 OSA-SCS ATS SIP AS GSM/WCDMA BGCF MGCF MRFC I_CSCF S_CSCF SLF MRFP MG HSS ATS 提供基本的呼叫业务 BAS Page 21 DNS介绍 n DNS (Domain Name Server )，即域名服务器。通过DNS 系统，可以由一部机器的域名查其IP地址，也可以由机 器的IP地址反查它的域名。 n 例如：输入 后，DNS返回，这个地 址就是 所对应的IP地址。 DNS CSCF 查询请求： 返回结果： Page 22 ENUM服务器 n ENUM E.164 Number Server ，电话号码映射。所谓E.164就是我们所 熟悉的电话号码。 n 同DNS类似，ENUM服务器用于查找TEL格式号码所对应的URI格式的用 户标识。之后再使用DNS查找到IP地址。 n 之所以会用到ENUM服务器，一是因为IMS用户呼叫CS/PSTN域传统用户 必须拨打其E.164号码，二是因为IMS域内也可能会存在以E.164格式做为 号码表示的用户。 DNS CSCF 查询请求： 返回结果： 查询请求： TEL：28780808 返回结果： ENUM Server Page 23 ENUM服务器在IMS中的应用 n 用户的公共用户标识IMPU： n SIP UR形式 n tel URI形式，tel URI采用的是E.164格式。 n 在IMS用户呼叫IMS用户或CS域用户时，S-CSCF使用 ENUM DNS转换机制，将tel URI转换成可SIP路由的SIP URI形式。如果转换成功，完成IMS用户间的呼叫建立。 如果转换失败，说明这个号码是PSTN或无线CS域的电话 号码，S-CSCF将会把会话通过BGCF路由到CS域。 n 在PSTN或CS域用户呼叫IMS用户时，MGCF使用ENUM DNS转换机制，将tel URI转换成可SIP路由的SIP URI形式 。 Page 24 Whats SBC? nWiKi百科定义： n A Session Border Controller is a device used in some VoIP networks to exert control over the signaling and usually also the media streams involved in setting up, conducting, and tearing down calls. nTISPAN： n TISPAN 架构中定义的核心网标准 网元P-CSCF/C-BGF/I-BGF/IBCF （边缘接入和IP网间互通）即由 SBC实现；各厂家实现中扩展由 SBC实现更多边缘接入网元功能. n国内中电信也称之为BAC（Border Access Controler）设备。 SBC基本功能 SBC的核心功能：为不同子网的IP语音（及视频等其它实时会话业务）信令和媒体提供 控制功能； 同时在网络边缘对所处理业务进行安全保障（防攻击、VPN隔离、防火墙等）和QoS控 制（policing、marking、rate limiting、CAC、SLA等）。 网络位置：接入或汇聚点, 互通的网络边缘 。 Page 25 信令和媒体控制 全代理 Correct media packet Attack media packet SBC SBC能够根据信令交互SDP信息的时候，动态生成媒体 转发表项，终端的媒体报文只有能够命中针孔式防火墙 的规则(五元组匹配)，才能被转发 在全代理的模式下，信令处理SBC采用的B2BUA(Back-to-Back User Agent)的机制, 信令会终结于SBC，然后 再重新发起，最典型的特征就是终端的信令报文的目的IP就 是SBC的地址； SBC的媒体层面受自己本身的信令层面控制，媒体端口是动态打开的，会话创建时打 开，会话结束后关闭； SBC支持无媒体流检测的功能，当一定时间内无媒体流经过SBC，SBC会在网络侧主动 释放呼叫； SBC自己做信令和媒体的NAT穿越； Page 26 什么是IMS IMS实体简介 IMS协议介绍 IMS呼叫流程 IMS业务介绍 Page 27 SIP协议介绍 n 会话初始协议SIP（Session Initiation Protocol）：是 一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被 用来创建、修改、和终结一个或多个参加者参加的会话进 程，与SDP、RTP/RTCP、DNS等协议配合，共同完成IMS中 的会话建立及媒体协商。 Page 28 SIP相关协议 n 会话描述协议SDP（Session Description Protocol）协 议为应用层的控制协议,由于会话建立过程中的媒体协商 。 n RTP/RTCP：都为应用层的承载面协议，会话建立后，RTP 协议保证媒体流的实时传输。RTCP协议对实时传输的媒体 流进行监控。 Page 29 SIP在协议栈中的位置 Page 30 nINVITE telSIP/2.0 /请求中的首行格式包括方法、请求的URI、协议版本 nVia: SIP/2.0/UDP 0:12377;branch=z9hG4bK396b54744/对响应消息进行路由转发 nCall-ID: / 标识一个对话，一个对话包括对话的建立 、修改结束 nFrom: ;tag=20ee5052/标识请求的发起者 nTo: /指定请求的接收者或用户需要注册的地址 nCSeq: 1 INVITE /用于对话内事务的排序，相同事务的CSeq相同 nContact: /消息发送者的联系地址 nAllow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,PRACK,SUBSCRIBE,NOTIFY,UPDATE nUser-Agent: Huawei-MC820/1.0.0 nSupported: 100rel,precondition nMax-Forwards: 70 nContent-Length: 273 nContent-Type: application/sdp nv=0 no=Huawei 1167609734 1167609734 IN IP4 ns=Sip Call /表明本次会话的标题，或会话的名称 nc=IN IP4 / C行包含为多媒体会话而建立的连接的信息，其中指出了真正的媒体流使用的IP地 址 nt=0 0 nm=audio 10610 RTP/AVP 8 0 15 18 101 / m行又称媒体行，描述了发送方所支持的媒体类型等信息 na=rtpmap:8 PCMA/8000 na=rtpmap:0 PCMU/8000 na=rtpmap:15 G728/8000 na=rtpmap:18 G729/8000 na=rtpmap:101 telephone-event/8000 na=sendrecv Page 31 什么是IMS IMS实体简介 IMS协议介绍 IMS呼叫流程 IMS业务介绍 Page 32 福建移动IMS用户注册过程 P-CSCFI_CSCF ATS S_CSCF HSS SE2300 GPONEPONIADPBX CMNET SIP SIP SIP SIP SIPSIP Diameter Diameter Diameter DNS 详细注册流程 P-CSCFP-CSCF HSSHSS DNSDNS ENUMENUM I-CSCFI-CSCFS-CSCFS-CSCF Visited or Home Network Home Network SIP Cx SIP ASAS ASAS ASAS Cx Sh ISC BackbonBackbon e e PacketPacket NetworkNetwork AccesAcces s s 1 IMS用户发出注册请求消息 1 2 P-CSCF通过DNS得到用户归属网的I-CSCF 2 3 P-CSCF把注册消息转到I-CSCF 3 4 I-CSCF查询HSS，为用户选择一个S-CSCF 4 5 I-CSCF将消息转到S-CSCF 5 6 6 S-CSCF从HSS得到用户的认证信息 S-CSCF通知用户重新认证 7 7 8 8用户重新发起注册（15步） 9认证通过，S-CSCF通知HSS 9 10S-CSCF从HSS下载用户数据和iFC 10 11S-CSCF通知AS进行第三方注册 11 12AS从HSS得到用户数据（可选） 12 13 P-CSCF向S-CSCF订阅注册事件通知 13 14 用户向S-CSCF订阅注册事件通知 14 Page 34 福建移动IMS域间呼叫过程 GPON P-CSCF P-CSCF ATS S_CSCF SE2300 CMNET S-CSCF I-CSCF ATS HSS 11 12 13 Page 35 福建移动IMS到其他网络的呼叫过程 BGCF P-CSCF ATS S_CSCF SE2300 CMNET MGCF MG PSTN/CS 11 Page 36 其他域和IMS域的呼叫过程 I-CSCF P-CSCF ATS S_CSCF SE2300 CMNET MGCF MG PSTN/CS 11 Page 37 什么是IMS IMS实体简介 IMS协议介绍 IMS呼叫流程 IMS业务介绍 38 统一centrex业务功能 统一 centrex 1 融合VPMN（包含现网VPMN功能） 短号互拨 群内优惠 网外号码组 集团套餐 呼叫权限管理 2 多媒体桌面电话业务(补充业务) 呼叫等待 呼叫前转 呼叫限制 黑白名单 号码显示限制 呼叫代答 轮选组 免打扰 三方通话 4 融合总机（Centrex话务台） 移动/固话均可做总机号码 通讯录 话务员 G网手机/IMS固话同振、顺振 按时间段智能路由 3 融合一号通 1 手机用户 GSM网络/TD网络的移动手机用户 3 软终端 IMS网络中的PC软终端（一类用户） 现网铁通固话用户 二类SIPGW 现网PBX小交换机下挂的固话 IMS网络中的SIP固话 IMS网络中IPPBX、AG、IAD下挂的固话 2 固话用户 业 务 能 力 五 种 接 入 能 力 基于CS网络和IMS网络提供统一Centrex业务，该业务支持多种用户的接入，允许CS域 手机用户、IMS域用户组成统一Centrex群，从而提供跨网络、跨区域、跨终端的统一 Centrex 。 总体业务 需求 39 Page 39 自由行 n 定义：绿色呼叫业务 指两个用户通话过程 中，业务方直接拨接 入码（*17#或*17*切 换方号码# ）将呼叫切 换到固定电话或者软 终端，整个切换过程 中原通话不会中断。 ATS IAM (通过SCP锚定 ） Invite MGCF Invite DTMF *17*059112345678 059112345678 INFO *17*059112345678 Invite Bye REL 40 Page 40 统一CENTREX业务 n定义：基于CM-IMS试点 的统一Centrex 业务，用 户不仅可以使用传统 Centrex业务的基本业务 和补充业务，例如群内 短号互拨、号码显示限 制、呼叫转移、呼叫限 制、区别振铃等等，同 时可以充分利用IMS架构 的开放性及业务扩展的 灵活性，提供有利于全 业务运营的综合VPMN业 务，其主要特点是支持 多种用户接入