IMS系列培训-快快入门.ppt

,April,2005,IMS快快入门,Page2,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它网络能力/相关实体,IMS业务/应用,Page3,电信业务发展回顾,最初只能提供单一的话音业务：就是简单的打个电话。整个网络做为一个整体才能提供通话业务，并没有一个独立的“业务层”的概念。新业务/补充业务的出现：包括缩位拨号、呼叫转移、呼出限制等等，直接在交换机的软件中实现，电信网络中仍然没有一个独立的“业务层”。智能网业务的出现：主要有大家熟知的200业务，移动的预付费业务等等。智能网业务的实现方式是在网络中独立出一个业务层，由业务层指挥交换机对呼叫进行处理。至此，我们讨论的所有业务都是和话音相关的，（传统的）话音业务是通过电路交换实现的，即都是CS域（电路交换域）域中的业务。数据业务的出现：随着通讯技术的发展，通讯网络除能承载CS域的话音外，还能为各种智能终端（如PC、手机、PDA等）提供接入到IP网络（Internet或Intranet）的服务，并且运营商也开始介入部分数据业务的部署和运营。IP网络本质上是一种包交换网络，因此，运营商网络中提供IP网络接入以及相关后继处理的部分就叫PS域（包交换域）。,Page4,什么是数据业务,数据业务：几乎没有人会专门给数据业务下一个定义，但我们不妨认为由IP网络承载的应用和服务就是数据业务；或者从使用者的角度看，话音业务是以通话为目的的业务，而数据业务则是以信息交换为目的。通话也是一种特殊的信息交换，因此广义的数据业务中也包含由IP承载的话音业务（即VoIP）。数据业务的发展演进：起源于Internet。接入方式越来越多样化：从最初的专线接入、拨号接入到宽带接入和移动接入。终端从PC到各种手持智能终端。骨干网带宽和接入带宽不断提高：骨干网带宽从最初的几十兆到千兆，接入带宽从早期的32K、56KModem到WLAN的10M甚至更高。业务种类越层出不穷：从最初的收发Email、网页浏览到电子商务、各种娱乐类应用以及网上聊天等。,话音业务和数据业务对比,Page5,WLAN,Cellular,PSTN,VPN,PC,PC和服务器,移动终端,认识网络结构,PDA、膝上电脑,通讯网络是一种分层的结构。对我们今天要研究的数据业务来说，必须要具备以下的网络层次或实体：终端：终端是用户和业务交互的场所（人机界面）。终端直接影响用户体验；对移动应用来说，终端有可能成为影响用户体验的最后瓶颈。接入网络：用户访问数据业务的必经通道，一般情况下都由电信业务运营商提供接入服务，但也有例外的情形，如长城宽带。Internet/Intranet：由路由器和Switch将各种计算机节点连接起来的IP网络；Intranet特指属于一个企业内部的IP网络，图中未画出。数据业务/应用服务器：Internet或Intranet上的一个计算机节点，里面运行有数据业务的应用程序（包含所谓的“业务逻辑”）。数据业务服务器也可以简称为应用服务器。,xDSL，LAN,GPRS，CDMA-1X,3G,专线，Tunnel,应用/Internet,接入网络,终端,PSTN：公共交换电话网，就是传统的固定电话网络，譬如中国电信的电话网络；VPN：虚拟专用网，一般为一个企业或组织向电信部门申请的一个逻辑上的专用网络，就象自己的私网一样；Cellular：蜂窝网络，其实就是无线网络，GSM，CDMA和WCDMA都是蜂窝网络；WLAN：无线局域网。,Internet,Page6,小节,不管通讯如何发展，我们始终看到通讯的本质是通讯各方之间所进行的信息交换，信息能够交换的基本问题就是要解决信息如何到达对方的问题即路由问题。在传统的电话交换网络中，交换机中保存有区号/局号和出中继之间的对应关系，并能将一路话音插入到固定的时隙中以进行交换/路由。在IP网络中，路由器根据路由协议能够动态生成路由表，并能依据消息包中的IP地址将信息包发送到接收方的网络。在IP网络中，还有另一种路由方式，即根据域名来寻址，这时就需要先将域名翻译成IP地址，DNS等可以完成这种翻译。翻译可以认为是路由能力的一种延伸。之所以说这些，是因为后面我们将看到，SIP和IMS在根本上，都是为了解决特定情况下的路由问题的。路由问题解决了，终端不再只是一个计算器，各种应用也就自然产生了你可能已经开始跃跃欲试了。,Page7,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它相关实体,IMS业务/应用,Page8,SIP的引入,根据上一个小节中的分析，我们知道：在IP网络中，路由器能够依据消息包中的IP地址将信息包发送到接收方。但如果通讯地址不是IP地址，则需要先进行一种转换。这是因为，在很多情形下，IP地址并不适宜做为对端的通讯地址，首先太难记，并且重新上网或漫游到异地后有可能会变化。因此，我们需要另外一种固定且好记的通讯地址，（SIP协议）已经规定这种好记且固定的地址跟Email地址很类似，形如：SIP:wangwang叫做SIPURI或者TEL做TelURI然而，固定且好记的地址字并不能被IP网络路由（路由器只能对IP地址进行路由。这时最重要的一点莫过于有人能在主叫和被叫之间先协商好如下事宜：转告对方你想和他通讯的请求，（如果他愿意）则将他的IP地址和准备接受或能够接受的媒体类型再设法返回给你。SIP（会话创建协议）协议正好就是用来做这种事情的，下面将简单地介绍以下SIP协议，但有关SIP协议的全面系统学习需要参阅其它的资料。,Page9,SIP简介,SIP协议是IMS的基础，只有了解SIP协议才能更快更好地理解IMS，有关SIP全面和详细的介绍需要参见其它资料。,旅行家“汪汪”,请帮我联系一下“汪汪“,汪汪在888房，同意你和他联系,请求前台服务人员的帮助是找到“汪汪“的关键，前台服务人员能找到汪汪是因为住店必须先登记,SIP：SessionInitialProtocol，IETF制订的用于建立、改变或者终止多媒体会话的应用层协议。SIP协议工作原理如下：一个SIP终端接入网络后，先到其归属网络（如前面的）的一个SIP服务器进行注册，即将其当前的IP地址和用户名的绑定关系告知SIP服务器。当一个用户向SIP服务器请求与其他用户通讯时，SIP服务器就根据被叫的域名，将请求转给被叫归属网络的SIP服务器，被叫归属网络的SIP服务器能够根据被叫注册时的IP地址找到被叫，然后将主叫用户的通讯请求转给被叫，被叫对主叫的通讯请求进行应答，通过这么一个交互过程，主被叫就知道了彼此的IP地址并约定好了接下来的通讯将使用的媒体和媒体参数。一旦终端之间获得了足以直接建立连接的信息（对方地址，通讯将使用的媒体类型和相关参数）后，接下来的实现便完全由终端上的软件来决定。在通讯开始后终端还可以利用SIP协议进行一些会话管理，如改变会话的属性（譬如增加或改用新的类型的媒体等）以及结束会话等，在此不再多讨论。简单地将，SIP协议就是一个在建立一个会话前获取所必需的信息以及建立会话后对会话进行管理的过程。几个名词：UAC（UserAgentClient）：发起请求的一方，大部分情况下就是SIP终端。UAS（UserAgentServer）：接收请求的一方，一般的SIP服务器/代理既是UAS也是UAC（因为很可能还需要将请求转给别的UAS）。,Page10,SIP消息,SIP协议中使用到的消息（有时也沿袭传统网络中的习惯叫成SIP信令）分两种，介绍如下：请求方法:基本方法（rfc2543）：INVITE：主叫用户请求被叫用户加入呼叫，在呼叫进行过程中还可通过此请求方法对会话参数进行修改，为方便描述，将会话建立后的INVITE请求称为re-INVITE请求。ACK：对INVITE的最终响应的确认。CANCEL：在收到对请求的最终响应之前用于取消该请求。BYE：终止一个已建立的呼叫。REGISTER：向注册服务器注册用户的当前位置。OPTIONS：查询对端的能力。扩展方法：UPDATE：在会话创建请求未确认之前修改会话。（rfc3311）INFO：用于传送会话控制信息(如：SIP会话中ISUP信令)。（rfc2976）MESSAGE：发送一个简短的消息。（rfc3428）SUBSCRIBE：预订某个事件通知。（rfc3265）NOTIFY：发送事件通知。（rfc3265）PRACK：用于可靠的临时响应消息的确认。（rfc3262）REFER：指示该请求的接收方对另一个URI发起请求（其应用之一就是进行呼叫转移）。（rfc3515）响应码：1XX-临时响应：服务器端正在对请求消息进行处理。2XX-成功响应：服务器端已经成功的处理了该请求消息。3XX-重定向响应：将当前消息的目的地址映射到新的地址。4XX-请求错误：由于被叫忙或请求消息本身的错误导致请求不能被处理。5XX-服务器错误：由于服务器端的错误导致请求消息不能被正确处理。6XX-全局错误：所有的服务器端都不能正确处理该请求消息。,Page11,SIP消息头部,SIP消息举例（INVITE）：INVITEsip:pgnexample.seSIP/2.0Via:SIP/2.0/UDPFrom:FingalTo:PatrikCall-ID:1234567890CSeq:1INVITESubject:lunchatLaEmpenada?Content-Type:application/sdpContent-Length:.v=0o=ffl536557652353687637INIP4123.4.5.6s=Chorizoc=INIPm=audio5004RTP/AVP035,SIPMessageHeader：,Page12,一个典型的SIP呼叫处理流程,一个典型的SIP呼叫处理流程如左侧所示：Alice发invite请求给自己侧的SIP代理，请求和Bob通讯。A的SIP代理转发请求给B（Bob归属该域）的SIP代理，该代理将请求转给Bob的终端。这个请求的消息体中包含有SDP媒体描述：包含Alice能够和希望与Bob建立何种媒体连接的信息。每个服务器服务器收到请求后，立即返回一个临时响应：100，表示正在处理中。Bob的终端收到该请求后振铃，180表示对端正在振铃。Bob接受呼叫（摘机）后，其终端发送200响应，这个响应的消息体中包含有SDP媒体描述：包含Bob希望和Alice建立何种媒体连接的信息。Alice的终端发送Ack以对200响应进行确认。两个终端之间利用RTP/RTCP协议建立起媒体连接（不再经过SIP代理/服务器）。两个人进行通讯（图中未表示出）。Bob的终端（不再经过SIP代理/服务器）向Alice的终端发送Bye给Alice请求结束通讯。Alice发送200响应Bob的结束通讯请求。,AlicesPC,BobsSIPPhone,Aproxy,Bproxy,1,2,2,1,1,3,3,3,4,4,4,5,6,6,8,9,Page13,小节,SIP协议主要解决了：如何依据名称发现通讯的对端并进行寻址/路由的问题SIP是通过让终端先注册来获得这种路由能力的。对通讯所使用的媒体类型和参数进行协商的问题SIP通过在其消息体中包含的SDP进行媒体协商。在终端和SIPUAS通过SIP协议交互并发现了对端以及获知其IP地址后，终端（软件）之间已经具备直接建立起媒体连接以进行通讯的条件了，这时的做为基本上是由终端软件决定的。因为SIP主要在真正的通讯开始之前起作用，因此才被叫做会话创建协议。SIP能力概括为以下5个方面的能力：用户定位：获得其它终端用户的位置，用于通讯。用户有效性：获得其它用户参与通讯的意愿。用户能力：确定通讯将使用的媒体和媒体参数。建立会话：在振铃过程中，主叫方和被叫方确立会话参数。会话管理：包括发送和终止会话，修改会话参数，激活服务等等。后面我们将看到，IMS正是利用了SIP协议来解决对通讯对端的发现和路由问题的。然而在后面的介绍中，我们将解决这个问题看作是IMS提供的一种网络能力。,Page14,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它网络能力/相关实体,IMS业务/应用,Page15,为什么需要IMS,数据业务领域的新情况和新需要在数据业务领域，运营商的根本优势在于拥有接入网络并能够提供各种数据业务的接入服务。假如没有这点，运营商充其量只能算一个比较大的SP，而且是后来的SP。运营商自然想延伸这种优势，即企图主导数据业务的发展或籍此对SP进行控制，从而可在利益分配中获得更多的一手信息和话语权。但就以往的情况看来，运营商似乎又缺乏一套系统有效的手段。大部分SP势单力薄，甚至是小本经营，虽然不情愿完全受运营商控制，但在一些重要的环节，却不得不依赖运营商提供某些支持：譬如借助运营商的销售渠道代收费，希望运营商开放更多的网络能力以便自己开发业务等。IMS（IPMultimediaSubsystemNetwork），本质上是一种将网络能力提供给其它应用的方法，也恰好是结合了上述两种需要后的产物：首先，IMS满足了一大类数据业务的开发和部署的需要：这点对普通的SP尤其重要，当然对运营商自己开发和部署业务也同样有用。其次，IMS满足了运营商对这一大类数据业务进行统一管理和控制的需要：通过给第三方应用提供服务，能够收集有关业务使用的信息并使得控制找到了切入点。,Page16,IMS的适用范围,读者若仔细阅读了前面的内容，到此不禁会产生如下一些疑问：前面说的“一大类数据业务”到底是什么业务，为什么不是所有的数据业务？其实，并不是所有的数据业务都需要额外的网络能力，相当一部分数据业务（尤其是由用户发起的到应用服务进行访问的Client/Server模式的应用）只把网络当成传递信息的通道，而通道做为一种最基本的能力没有必要再讨论了。后面说的网络能力主要指其它的额外能力。注意在这种业务模式中，终端事先是知道服务器的地址和服务类型的。“一大类数据业务”，其实就是我们今后关注的IMS业务/应用，主要是指终端和终端之间进行信息交换的业务（即P2P应用），以及少量由AS（应用服务器）发起的向终端推送某些信息的业务。因为这些业务在能够进行前，必须先知道对方的IP地址以及将要传递的信息的格式，甚至还要依赖运营商的网络来和传统的终端互通，所以就需要更多的网络能力来支持，IMS正是因为提供了这些网络能力而有了存在的价值。由此也让我们过早地看出了IMS的局限性，即：IMS并不能用来解决与所有数据业务都相关的问题。引入IMS并不意味着会产生新的类型的应用。IMS只是实现“一大类数据业务”的一种很好的方式，但并不是唯一的方式。IMS与移动网络和固定网络有没有关系？虽然IMS最初是为移动网络中的数据业务定义的（由3GPP在UMTSR5中定义的），但IMS体系架构同样可以适用其它的（接入）网络，包括NGN，GPRS，CDMA，WLAN等，因为对于应用来说，只要网络能保证信息可到达就行，应用不会关心信息到底走了的是哪种渠道或路径。,Client1,Client2,终端和服务器进行信息交换的情形：,IMS更适用于终端之间进行信息交换（P2P）的情形：,Page17,（IMS）业务需要哪些网络能力,网络能力即指网络层通过特定的接口让应用层可以调用（如通过API）的网络处理能力或让应用层可以获取的信息。不同类型的应用可能需要不同的网络能力来支撑。没有网络能力的支撑，构思再好的业务也只能是一个单机软件，用处有限。IMS业务要完成丰富多彩的通讯功能，必不可少地需要下面的网络能力：帮助应用创立会话（见SIP简介一节）：IMS基于SIP协议设计，能够提供这种能力。业务触发能力：在处理一些SIP消息时，可能需要IMS能够提供一种业务触发机制，以便由上层的应用服务器来完成某些复杂的处理。当然为了更好地开展IMS业务，下面的能力也很重要，因此IMS也予以提供：与传统电路域终端的互通：如果用户需要和传统电路域网络中的终端（如固定电话，2G手机）通讯，IMS要提供一种信令翻译和媒体转换能力。传统固定网络中的交换机之间传递的信令为No.7，交换机和用户终端（普通电话机）之间的信令为ISUP。由于话音网络中的接续方式和信令与IP网络中的路由方式和（控制）消息很不相同，因此需要转换。媒体合成、媒体统一分发能力：譬如多方通讯（会议）时，需要对几个人的同时发言进行混音，并将混音结果统一分发给各参与方。QoS（服务质量）：服务质量对多媒体通讯业务来说极其重要。在IP网络中，传统的做法是尽力而为。IMS能让应用层通过PDF对QoS进行部分管理。安全保证：保证用户安全接入，对网络设备和业务系统提供完全防护。计费能力：分为实时计费（主要针对预付费用户）和离线计费（主要针对后付费用户）。,Page18,小节,IMS最初被3GPP在UMTSR5（及其以后版本）中定义成一个新的核心网络“域”（Domain，一个由许多网元组成的新的移动网络体系），即IMS域。因IMS和接入网络无关，因此为未来的通讯类业务的实现提供了统一的实现模式。引入IMS的主用作用有以下两点：为多媒体通讯类应用的实现在网络层面提供支撑：即能够开放网络能力给应用，这些能力中首要的能力是帮助建立会话和业务触发。同时增强了运营商对业务的统一管理和控制能力。,Page19,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它网络能力/相关实体,IMS业务/应用,Page20,IMS的核心机制在什么地方,根据上节的分析：首先，IMS要能够帮助应用创建会话，而且我们已经知道IMS正是利用SIP协议来提供这种能力的。在IMS种提供这种能力的部件被叫做CSCF（CallSessionControlFunction）。其次，如果CSCF仅仅实现了标准的SIP协议，则不过是普普通通的SIP服务器而已，显然没有必要大书特书。CSCF只所以被叫做CSCF而成为IMS的核心部件，是因为CSCF在SIP服务器的基础上，还提供了一种业务触发能力：即在处理SIP消息的时候，能够按照应用设定的某些条件对所收到的SIP消息进行检查，如果符合应用预设的条件，则将这些SIP消息转给特定的应用进行处理，这点对开发复杂应用以及运营商要进行的统一管理、控制来说是必不可少的。提供业务触发能力正是CSCF能够区别于通常的SIPUAS的关键所在，并且导致IMS成为一个全新的体系架构。这种业务触发机制在IMS中是通过定义FC（FilterCriteria）来实现的，因此可以说SIP是理解IMS的基础，而FC是理解IMS的关键。理解了这两个东西，可以说IMS最核心的部件和机制就比较清楚了。下节，我们来专门介绍FC。,Page21,通过酒店模式理解业务触发原理,旅行家“汪汪”,请帮我联系一下“汪汪“,汪汪给前台留了一个留言：如果来者不是狗司令，就让服务员小熊引导来访者找他的秘书。,酒店提供了免打扰业务，汪汪（按照酒店制订的格式要求）给前台留留了一个留言条，这个留言就相当于一个FC，,让我们对照一下汪汪住店的情景，来理解业务触发的基本原理：酒店大堂有前台，酒店还有若干个服务员，汪汪入住的酒店由一个名叫小熊的服务员专门提供“免打扰”服务。能够提供“免打扰”服务意味着：小熊已经和享受此服务的每个住户约定好了处理来访的规则（汪汪的规则是：一般的访客先找汪汪本人，如其不能接见，可找其秘书代替，但狗司令则无论如何要由他亲自接见）。汪汪按照约定好的格式写下一个留言条，放在酒店的住客资料柜中（相当于3G网络中的HSS），这个留言条实际上就相当于IMS中的一个FC，包含一些必要的信息：什么情况下需要将来访请求转给服务员处理；转给哪个服务员等。若有访客来访汪汪，则访客必须先到前台询问（然后按前台的答复去找相关服务员或直接找到被访者的房间）。前台在答复访客前，先看住客资料柜中有没有汪汪的留言条。如果有，则前台取出汪汪的留言（为简单起见，假设汪汪只有一个留言条），留言上说需要将来访者信息先交给小熊处理，于是前台就将来访信息转给服务员小熊进行处理，因为来者不是狗司令，小熊就将来访信息告诉了汪汪的秘书，秘书应答后就可以代替汪汪见访客了。当然访客可能不知道自己访问的不是汪汪本人而是他的秘书，但这已经无关紧要了。关键的一点是通过这种机制，酒店可以提供更多的服务并在必要的情况下可以统一管理和控制客人的来访。,服务员小熊,访客,Page22,S-CSCF如何触发业务,FilterCriteriaXAS1FilterCriteriaYAS2S-CSCF,AS1,AS2,HSS,1收到SIP请求,2匹配到X，转发请求到AS1,前面说到的CSCF中一共有三个实体：分别是I-CSCF，P-CSCF和S-CSCF，业务触发能力的是由S-CSCF提供的。S-CSCF在收到SIP请求后：首先从HSS获得被叫用户的FC信息（可能有多个），假设FC按优先级由高到低为：FilterCriteriaXAS1FilterCriteriaYAS2然后，对收到的SIP请求，先检查FC中的SPT（ServicePointTrigger）中定义的触发条件是否满足，若满足，则将请求转给AS1进行处理。如图中第2步所示。AS1对请求进行处理，并可能修改请求中的某些域（如将To域换成另一个联系地址），然后将请求再返回给S-CSCF处理。如图中第3步所示。这时根据FCX中对缺省处理方式的设定，有两种情况可能发生：S-CSCF可以继续匹配其它的FC（本例中为FCY）,若匹配成功，则处理流程如图中第4.a、5步所示。不再对其它的FC进行匹配，直接将AS1返回的请求（可能已经被AS1修改）再路由到下一个节点。如图中第4.b步所示。在匹配完FC后，S-CSCF将请求路由给下一个节点。如图中第4.b和6a步所示。,3处理后返回SIP请求（可能被修改）,4.bS-CSCF前转从AS1返回的SIP消息,6aS-CSCF前转从AS2返回的SIP消息,4.a匹配到Y，转发请求到AS2,5处理后返回SIP请求（可能被修改）,可先将S-CSCF简单地理解成：增加了业务触发机制的SIP服务器,类比关系：酒店前台CSCF：访客的先到之地，具备住店登记、查找住户房间号或转服务员处理来访请求的能力。后面我们还会看到，如果客人住的不是这家酒店，前台还能够将相关来访请求转给其它连锁的酒店的前台进行处理，并转交来自其它酒店的答复给访客（相当于漫游）。服务员AS：了解用户的需求，提供更周到的服务（业务逻辑）。住客/访客IMS用户。留言条FC：服务员和用户按照某种规范的格式共同约定的对某些访问请求的处理规则。,FC包含的信息：相关的AS地址本FC的优先级SPTs缺省处理方式等,Page23,P-CSCF,CSCF的组成,HSS,DNSENUM,I-CSCF,S-CSCF,VisitedNetworkB,HomeNetworkA,SIP,P-CSCF,BackbonePacketNetwork,Access,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,Diameter,RTP,RTP,ProxyCSCF终端首先连接到P-CSCFPCSCF可进行QoS控制能够将终端的请求路由到适当的I-CSCF,InterrogatingCSCF不同运营商之间的关口点选择用户归属的S-CSCF隐藏网络拓扑结构,ServingCSCF注册业务触发/会话控制将对电路域的呼叫路由到BGCF提供应用接口,CSCF：CallSessionControlFunction，是IMS中最关键的实体，CSCF主要完成两大功能：帮助终端完成SIP注册帮助终端或AS建立SIP会话真实环境中的网络拓扑结构往往很复杂，也会经常碰到用户漫游的情况（如下图中归属于A网络的用户漫游到B网络中）。这样以来，CSCF除要解决上面两个问题外，还要解决在不同的网络中的路由问题、QoS管理等问题。于是，就将CSCF分成了三部分来分别实现上述功能，这三个实体就是：P-CSCF，I-CSCF，S-CSCF。在下图中，当用户漫游到B网络（B网络中只画了P-CSCF）中后：如果发起的是SIP注册请求，则注册请求先被发送到B网络的P-CSCF，P-CSCF发现用户归属于A网络，于是将请求转发给A网络的I-CSCF，A网络中的I-CSCF为该用户指定一个S-CSCF，然后将请求转给该S-CSCF进行注册；如果是非注册请求，则请求先被发送到B网络的P-CSCF，P-CSCF经过前面的注册过程已经知道该用户归属于A网络和当前为该用户进行服务的S-CSCF，于是B网络的P-CSCF将请求直接转发给A网络的S-CSCF，然后该S-CSCF再根据该用户的FC触发相关的应用。,CSCF,SIP,BGCF,MRFC,SIP,Page24,P-CSCFSIP终端接入IMS的汇聚点,功能包括：SIPProxy支持终端注册过程、管理注册后的连接信息QoS控制(PCF)安全管理资源优化SIP压缩/解压缩SIP消息优化紧急会话检测处理计费,P-CSCF,I-CSCF,S-CSCF功能说明,S-CSCFIMS网络的业务交换中心，功能包括：用户管理，处理用户登记请求，对用户进行鉴权及业务合法性检查；业务交换与业务控制，根据签约信息确定SDP，根据定制的规则执行会话控制，连接到业务服务器；SIP消息处理，处理SIP请求及回应消息；将E.164地址转化为SIPURL；在SIP消息中插入或剥离相关参数及加密；计费,I-CSCFIMS域的互通关口局，功能包括：对S-CSCF的管理，包括分配一S-CSCF处理用户的登记请求将SIP请求路由给相关的S-CSCF。把网络的拓扑，容量，配置隐藏起来(THIG)。会话穿过不同的运营商的网络时，将由I-CSCF进行网络之间的交互，起到关口局作用。产生相关计费数据,Page25,典型呼叫处理流程,14：UE1发起SIPInvite请求到拜访地的P-CSCF1，然后被路由到其归属网络的S-CSCF1并触发（主叫端）业务。59：S-CSCF1转发请求到UE2归属网络的CSCF（经I-CSCF1、I-CSCF2到S-CSCF2），S-CSCF2触发（被叫端）业务。1011：S-CSCF2前转请求到UE2拜访地的P-CSCF2，P-CSCF2前转请求到UE2。12：UE2返回响应（200OK）并沿图中黑虚线所示路径最终被送往UE1。13：UE1对UE2的响应进行确认（Ack），其消息传递路线与Invite相同，但图中未明确标出。凡有SIP消息经过S-CSCF，均有可能触发业务，图中只画出了Invite经过S-CSCF时业务被触发的情形。,P-SCSF1,VisitedNetworkofUE1,I-CSCF2,P-CSCF2,S-CSCF1,HomeNetworkofUE1,I-CSCF1,HSS,S-CSCF2,HSS,3GPS,3GPS,AS1,UE1,AS2,UE2,HomeNetworkofUE2,VisitedNetworkofUE2,1SIPInvite,12SIP200OK,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13Ack,Page26,小节,从实现上看，IMS是增加了业务触发机制的SIP服务器和一些应用网关（BGCF/MGCF/ParlayGW）的集合。业务触发机制，简单地说就是一种先匹配条件（在一个应用的FC中定义），再转发消息到相关应用服务器进行处理的机制。,Page27,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它网络能力/相关实体,IMS业务/应用,Page28,与传统电路域终端的互通,HSS,DNSENUM,I-CSCF,S-CSCF,SIP,P-CSCF,BackbonePacketNetwork,Access,MGCF,MGW,PSTN,H.248,ISUP,BGCF,SIP,SIP,SIP,SS7,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,Diameter,RTP,TDM,RTP,RTP,MS,MS,MRFC,MediaGatewayControlFunction移动和固定网络间的接口：信令翻译：SIPISUP媒体转化：RTP电路通过H.248控制MGW中的资源,BreakoutGatewayControlFunction在通讯需要跨越移动和固定网络时，BGCF能选择MGCF或其它BGCF,恭喜各位，到目前为止，大家已经基本了解了IMS的核心部件CSCF以及典型的处理流程。接下来，我们再看IMS是如何通过BGCF、MGCF等实体来提供另一个重要能力的：与传统电路域终端的互通。当IMS用户A需要和电路域终端B通讯时，由于通讯跨越了移动和固定网络，S-CSCF知道需要将A发起的请求路由到BGCF；BGCF再将请求路由到MGCF（或另一个网络中的BGCF）；由MGCF转化成SIP消息和ISUP（对移动网络电路域则是BICC）信令之间的转换，这样就实现了和固定网络终端的在信令层面的互通。当SIP会话建立后（即B摘机应答后），MGCF再通过H.248协议指示MGW（MediaGateway）和终端A之间建立媒体连接（对终端A来说，把MGW当成通讯的另一方），MGW将由RTP（实时传输协议）承载的媒体流转化为电路域中的语音信号（时分复用）后，双方就可以进行通讯了。反之，由电路域终端发起的对IMS用户的呼叫，将被电路域路由到IMS域中的MGCF并由MGCF发起SIPInvite请求以建立和IMS用户的通讯。,A,B,MediaGateway接受来自MGCF的资源控制命令能够进行媒体转换各类语音编解码，回音消除桥接会议，提供放音收号资源等,Page29,相关功能实体MGCF,呼叫处理、媒体网关控制执行ISUP/BICC与IMS呼叫控制协议(SIP)间的协议转换根据入局呼叫的路由号码，选择CSCF当MGCF收到带外信息时，转发给CSCF或IM-MGW,Page30,媒体合成、媒体统一分发能力,MRF包括MRFC和MRFP两部分，提供三种主要的功能：语音合成和放音多方会议编码转换MRF相关实体的功能MRFC的功能控制MRFP上的媒体流资源解释来自AS和S-CSCF的信息（如会话识别符）并相应地控制MRFP生成CDR（ChargingDataRecord）MRFP的功能在Mb参考点（MRFP和MGW之间的接口）的承载控制在MRFC控制下提供资源多方输入媒体流的混合生成多媒体公告的媒体流媒体流处理（如音频编码转换、媒体分析）会场控制（如发言权）控制MRF的AS功能会议预约并为MRFC提供预约信息（如启动时间、时长、参会名单）提供用户控制机制，为MRFC提供媒体流如何进行混合和分离的信息主叫UA、被叫UA、SIPProxy（由实际主叫发起会议）等角色提供第三方控制,如果只有两方进行通讯，他们之间可以直接建立起媒体流连接。但多方通讯（会议）时，如果两两之间要建立媒体流连接则资源浪费非常惊人，因此就需要有一个网络实体能够对媒体进行统一的处理和分发，譬如对几个人的同时发言进行混音，并将混音结果（或其它需要分发的媒体）统一分发给各参与方。这个网络实体就是MRF（MediaResourceFunction）。MRF与MGW的功能有些相象，一般说来，MGW实现异质网络的互通，MRF解决同质网络的互通。,Page31,IMSCore,IPBearer,DIAMETER,COPS,RIP,COPS,Media,SIP,AS,P-CSCF,IMS端到端QoS保证,PEF,PDF,IMS的QoS保证机制实现在应用层上（SIP/SDP），应用层通过PDF能够将SIP/SDP的媒体资源信息与底层QoS参数映射并进行协商，从而保证端到端的QoS。,ServiceInfo,ServiceInfo,Page32,IMS安全解决方案,第一条防线(lineofdefence)在用户接入IMS处，用户的接入需要经过身份认证才可以接入IMS网络，同时在这个点可以根据用户的业务权限设置用户的访问权限、报文过滤规则、QoS带宽限定等，这条防线可以避免非法用户和非法报文进入网络，同时用户的身份得到确认，可以方便进行事后审计与追踪，有效防止用户侧的网络攻击行为；第二条防线在网络设备前进行设置，通过防火墙、攻击检测、流量控制、设备操作访问控制等安全防护手段保护网络设备免受非法攻击；第三条防线在网络设备上，主要实现网络业务的安全防护，如对信令协议的防DoS攻击，通过设备相互认证进行设备间的访问控制，通过对用户的业务权限认证避免业务被非法使用，通过协议信令的加密来防止网络监听等。相关名词：PKI（PublicKeyInterface，公共密钥证书接口）PKI是通过使用公开密钥技术和数字证书来确保系统信息安全并负责验证数字证书持有者身份的一种体系KDC（KeyDistributionCenter，密钥分布中心）：ACOMSECfacilitythatgeneratesanddistributeskeyinelectricalform.,Page33,IMSVPN(TrustedDomain),CSCF,TMG,DMZDomain,Firewall,Portal,ISP/ICPAppServer,SG,SIPAppServer,ParlayGateway,Firewall,MGCF,GGSN,SGSN,HSS,AnotherIMS,GGSN,SGSN,DNS/ENUM,UE,UE,IMS安全解决方案（续图）,NetworkdevicesecurityFirewallIPsecprotectionISPKeeperflowcontrolDeviceoperationandaccesscontrolDisablesomeIPports(FW)DisableIPfunctionservice,SubscriberSecurityCenterSIMbasedAuthentication,subscriberKI,Generatingsecuritycontext,DatabearerAccesssecurityBeareraccessAuthenticationNATprocessing,KDCisresponsiblefortheKeyexchangebetweenASandUE,andPKIcertificationdeliverytoUE,Isolateinternetaccess,Page34,HSS和SLF,HSS：HomeSubscriberServerHSS是HLR功能的扩展IMS子系统请求的用户控制功能PS域请求的有关HLR功能子集CS域部分的HLR功能还要存储用户的Profile信息，甚至包括用户的业务逻辑HSS支持鉴权、授权、名称/地址解析、位置信息等功能维护与管理用户信息：识别码、地址信息、安全信息、位置信息、签约服务等用户信息等SLF：SubscriptionLocatorFunction当网络运营商部署了多个HSS时，供AS，I-CSCF，S-CSCF查询特定用户的HSS的地址,Page35,IMS全家福3GPP定义的网络实体,HSS,DNSENUM,I-CSCF,S-CSCF,VisitedNetwork,HomeNetwork,SIP,HomeSubscriberServer继承自2G网络的HLR，是一个集中的数据库用户USerProfileFilterCriteria(发送到S-CSCF)哪个应用何种条件,应用服务器一般为包含了应用处理逻辑的SIP服务器，可以实现多种应用。AS既可以由运营商提供，也可以由第三方（SP）提供。包括：Push-to-talk，一种类似于老式对讲机的应用。即时消息，一种类似MSN或QQ的应用。会议，多方（超过2方）之间进行的通讯。等等,域名服务器,P-CSCF,BackbonePacketNetwork,Access,MGCF,MGW,PSTN,H.248,ISUP,BGCF,SIP,SIP,SIP,SS7,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,Diameter,RTP,TDM,RTP,RTP,CSCF：CallSessionControlFunctionSIP注册SIP会话建立,MS,MS,MRFC,ProxyCSCF终端首先连接到P-CSCFPCSCF可进行QoS控制能够将终端的请求路由到适当的I-CSCF,InterrogatingCSCF来话的进入点选择用户归属的S-CSCF隐藏网络拓扑结构,ServingCSCF注册会话控制提供应用接口,MediaResourceFunctionController提供媒体资源服务，如合成语音，播放语音、视频等,MediaGatewayControlFunction移动和固定网络间的接口：信令翻译：SIPISUP媒体转化：RTP电路通过H.248控制MGW,BreakoutGatewayControlFunction在通讯需要跨越移动和固定网络时，BGCF能选择MGCF或其它BGCF,Page36,小结,从引入IMS的意义上看：IMS向终端和AS开放了必要和更多的网络能力。通过增加业务触发机制，一方面可以在网络层面提供更多有用的通讯处理逻辑，另一方面也提供了统一的业务接入机制并为运营商进行统一的业务管理和业务控制提供了可能。IMS还利用3GPP定义的离线和在线计费实体，来进行统一的认证和计费，因而为更好地运营IMS业务提供了保证。IMS更好地解决了和用户漫游相关的问题：IMS基于HSS和CSCF的路由能力不光承袭了传统无线网络的漫游实现方式，能够产生正确的计费，而且用户在漫游时还可以使用归属地的业务（VHE）。而NGN仅仅依赖运营商的IP地址段分配规划无法真正做到漫游地和归属地的区分，因此NGN也有可能无法正确进行漫游计费；IMS更好地解决了网络安全方面的问题：与NGN主要依赖用户名/密码对来进行网络注册不同，IMS支持的移动用户是结合USIM/ISIM卡认证方式进行网络注册登记的。而对于IMS支持的固网用户，同样可以使用类似于终端集成类似于SIM卡方式，实现更安全的认证，当然IMS也包容用户名/密码的认证。IMS更好地解决了QoS方面的问题：从支持QoS方面来看，NGN主要是在承载层上解决QoS，对于应用层来说，是无法进行QoS分析和控制的；而IMS的QoS机制是实现在应用层上（SIP/SDP），应用层能够对QoS进行管理和控制。IMS的局限性：引入IMS并不能产生全新的应用。IMS主要适用于P2P通讯类应用。,Page37,为什么要引入IMS,背景知识,SIP协议简介,IMS的核心机制,其它网络能力/相关实体,IMS业务/应用,Page38,应用层模型,SessionControl,SIP,3rdPartyApplications,ServiceProviderApplications,WebPortal,Parlay/ParlayXGW,IMS中应用/业务的实现方式有以下几种：SIPAS通过标准SIP接口进行开发实现方式自由灵活Parlay应用和WebService应用第三方Paylay应用通过ParlayGW提供的接口开发第三方WebService应用通过ParlayXGW提供的接口开发WebPortal：可以提供相关应用的管理界面,Page39,IMS业务特点介绍,IMS架构不仅可基于IP/SIP的各类新业务，也可实现所有的现网业务由于使用