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北京邮电大学硕士学位论文摘要 i a d 接入i m s 的研究 摘要 由于3 g p p 、3 g p p 2 、f r s l 、r r u t 等标准组织中都对以口多媒体子系统( 口 m u l t i m e d i as u b s y s t e mi m s ) 为核心的下一代网络进行相关标准的制定，而世界 各大设备提供商纷纷推出i m s 的商用或试验产品，使得i m s 逐渐成为下一代网络 的核心控制层。但作为融合固定和移动接入的下一代网络的核心控制层i m s ， 在l a d 等这样多用户设备接入i m s 方面考虑的并不周全，i m s 对这些通过i a d 等 设备接入的用户缺乏全面的考虑以及深入的研究，这对i m s 来说这无疑是一种缺 憾。本论文从i a d 接入i m s 出发，重点研究了l a d 如何代表其下用户向核心网发 起注册、在i m s 核心网中如何对l a d 下用户进行会话控制以及对l a d 下用户进行 精确计费等问题。 关键词坤多媒体子系统( i m s ) 、i a d 、注册，会话控制，计费 3 北京邮电大学硕士学位论文 r e s e r c ho fi a da c c e s s7 r oi m s a b s t r a c t a st h ec o r eo ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k , i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( 1 m s ) g e t s m o r ea t t e n t i o nf r o mm a n ys t a n d a r d i z a t i o no r g a n i z a t i o n s ，s u c ha s3 g p p 3 g p p 2 ，e r r s l l t u 1 ：t h e s eo r g a n i z a t i o n sa l s og i v et h es p e c i f i c a t i o n sa b o u ti m s a n dt h ev e n d o r si n t h ew o r l dp u b l i s ht h e i rp r o d u c t s b u ta sm u l t i u s e ra c c e s sd e v i c e ，i n t e g r a t e da c c e s s d e v i c e ( t a d ) i si 1 1 一c o n s i d e r e di ni m s ，t h em o s tp o p u l a rf i xa n dm o b i l en e t w o r k i a d r e ：g i s t r a t i o n 1 a ds e s s i o nc o n t r o la n di a dc h a r g i n gw i l ib et h em o s ti m p o r t a n t p r o b l e m sd u r i n gi a da c c e s st o t h ei m s a n dt h e s ep r o b l e m sa l s ow i l lb et h e e m p h a s e so ft h i sp a p e r t h e s ep r o b l e m sa r es o l v e db ya d d i n gp r i v a t eh e a d e r , u s i n g n e g o t i a t i o nm e c h a n i s ma n du t i l i z i n gt h ee x i s t i n gh e a d e ri nt h i sp a p e r t h ed e t a i l e d r e g i s t r a t i o nf l o w , c a l lf l o wa n dc h a r g i n gf l o wi n c l u d i n gi m p o r t a n tp a r a m e t e r sa l s oa r e g i y e ni nt h i sp a p e r k e y w o r d s i p m u l t i m e d i as u b s y s t e m ( i m s ) 、i n t e g r a t e d a c c e s sd e v i c e ( 1 a d ) 、 r e g i s t r a t i o n 、s e s s i o nc o n t r o l 、c h a r g i n g 4 北京邮电大学硕士学位论文声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的酽窍 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名： 擀 本人承担一切相关责任。 日期：逆l 墨：蔓2 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保 密论文注释：本学位论文不属于保密范围， 本人签名： 导师签名： 2 适用本授权书。 日期：丝! l ：，2 兰2 日期： 2 塑2 ：垡：兰 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 课题背景介绍 第一章绪论 i m s o p m u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 是3 g p p 在r e l e a s e5 版本中的提出支持m 多媒 体业务的子系统，它的核心特点是采用s i p 协议和接入的无关性。i m s 为未来的 多媒体应用提供一个通用的业务平台，它是向j u 上i p n 咖o r k 业务提供体系演进 的重要一步。在网络融合的发展趋势下，3 g p p 、f r s i 和玎u 一1 r i g n g n 都在研 究基于i m s 的网络融合方案，目的是使i m s 成为基于s i p 会话的通用平台，同时支 持固定和移动的多种接入方式，实现固网和移动网的融合。 3 g p p 提出了i m s 概念并在移动无线接入方面作出了巨大贡献，e t s it i s p a n 则对i m s 这个体系架构进行了扩展，以更多的满足在固定接入网络中业务传送要 求，而u 一g n g n 所涉及的是i m s 在业务和网络框架方面的研究。然而这些 国际标准化组织都没有对象l a d 设备这样多用户接入设备接入i m s 进行充分的研 究。在移动与固定接入相融合的通信背景下，有越来越多的传统p o t s 话机要通 过i a d 设备等这样的多用户接入设备接入i m s ，而i m s 对此并没有进行充分的考 虑，对i m s 来说这无疑是一种缺憾。 1 2 研究工作介绍 本论文作者在硕士研究生期间，主要从事i m s 设备测试，规范起草以及相关 课题研究，在研究工作期间，发现现有的i m s 标准以及i m s 设备无论是在接入的 鉴权认证方面，还是在呼叫控制方面，都是将每个用户作为一个独立的i m s 实体 来看待，这样虽然简化了鉴权认证以及呼叫流程，但也不可避免的将象i a d 设备 这样多用户接入设备接入i m s 的特点忽略，从而造成i a d 设备这样多用户接入设 备接入i m s 的一系列问题。 本论文主要就i a d 设备接入i m s 时，对于i a d 设备多用户注册、多用户呼叫 控制( 如f 0 r k i l l g 业务) 以及如何对l a d 设备下各个用户独立计费等相关问题进行 了研究与讨论。 北京邮电大学硕士学位论文 1 3 文章结构 本论文研究的主要内容是i a d 设备接入i m s 时的多用户注册，多用户呼叫控 制以及精确计费等问题。论文除绪论、结论、参考文献和致谢之外，其他章节内 容安排如下： 第二章i m s 系统介绍 主要介绍了i m s 的概念、i m s 中的实体和接口以及i m s 中使用的协议介绍 第三章i m s 标准介绍 包括i m s 标准进展介绍，3 g p p 、e t s it i s p a n 、r r u tf g n g n 等标准化组 织对i m s 的研究，i m s 的产品现状以及在i a d 设备接入i m s 时遇到的问题 第四章i a d 在i m s 中注册的研究 针对现有的l a d 设备注册，提出了一种新的注册方式群组注册，并对 其进行了相应的分析 第五章i a d 在i m s 中会话的研究 在分析现有i a d 下用户f o r k i n g 的方案的基础上，给出了一种新的l a d 设备下 用户f o r k i n g 的方案 第六章l a d 在i m s 中注册的研究 为了对i a d 设备下用户进行精确计费，提出了利用f r o m 和t o 头域进行计费的 新方式 2 北京邮电大学硕士学位论文i m s 系统介绍 2 1 系统概述 第二章i m s 系统介绍 随着通信技术的进步，用户对移动通信有了更高的期望，用户不仅要求有稳 定的语音通信，而且还要求能够进行数据和多媒体的多种方式通信。这就要求运 营商建立强大的基础运营支撑网络，能够快速增加新的业务，提高服务的渗透度， 减少用户的流失，保持自身的核心竞争力。3 g p p l 针对这种需求，在r 5 版本中最 先提出了i m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) m 多媒体子系统的概念。 i m s 作为3 g p p 组织制定的3 g 网络核心技术标准，最初是为第三代移动通信 而设计的，但经过3 g p p 的r 5 ，r 6 ，r 7 三个版本完善以及其他标准化组织( 如e t s i t i s p a n 2 ，i t u t 3 ) 对i m s 体系架构的扩展，使得i m s 具有分布式、与接入无关， 以及标准开放的业务控制接口等特点。 由于3 g p p 、3 g p p 2 4 、e t s i 、i t u t 等标准组织中都对以i m s 为核心的下一代 网络进行相关标准的制定，而世界各大设备提供商纷纷推出i m s 的商用或试验产 品，部分运营商也开始进行i m s 业务的试商用或试验。使得i m s 逐渐成为下一代 网络的核心控制层成为可能。 下面图2 1 和图2 2 分别反映了i m s 与其他通信系统的关系，以及i m s 本身的体 系架构 1 3 g p p ：第三代合作伙伴计划( t h e3 r d g e n e r a t i o n p a r t n e r s h i p p r o j e c t ) ，是由欧洲的e t s i ，日本 的a r i b 和t t c ，韩国的 v i a 以及美国的t 1 在1 9 9 8 年底发起成立的，旨在研究制定并推广基 于演进的g s m 核心网络的3 g 标准。 2e t s i t i s p a n ：欧洲电信标准协会( e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss d a n d a r d si n s t i t u t e ) 是欧洲 地区性标准化组织，在2 0 0 3 年9 月，e t s i 就把专门从事固定网标准化的s p a n 组织和进行v o i p 研究的t i p h o n 组织进行了合并，成立了一个新的委员会叽s p a n ，专门对n g n 进行研究 和标准化工作。 i t u - t ：r r u - t 是国际电信联盟电信标准化部门，成立于1 9 9 3 年，它的前身是国际电报和电话 咨询委员会( c c i t t ) 43 g p p 2 ：该组织于1 9 9 9 年1 月成立，由美国t i a 、日本的a r i b 、日本的t 1 、韩国的t i a 四个标准化组织发起，中国无线通信标准研究组( c w t s ) 于1 9 9 9 年6 月在韩国正式签字加入 3 g p p 2 ，成为这个当前主要负责第三代移动通信c d m a 2 0 0 0 技术的标准组织的伙伴。 3 北京邮电大学硕士学位论文 i m s 系统介绍 图2 1 ： m s 与其他通信系统的关系 图z 2 ：i m s 的体系架构图 2 2l m s 中功能实体的介绍 2 2 1 p r o x y - c s c f ( p - c s c f ) 。 p c s c f 是移动终端和所在 m s 漫游网络的第一个联系节点。p c s c f 的主要 功能类似代理服务器，可接收并转发服务请求。在异常情况下，p c s c f 可以终 止并独立产生s i p 消息。p - c s c f 还包括以下功能：( 1 ) 可将由u e 接收到的s i p 注册请求转发到u e 对应的i c s c f ；( 2 ) 将从u e 接收到的s w 消息转发给s i p 服 4 北京邮电大学硕士学位论文i m s 系统介绍 务器；( 3 ) 将s m 请求和s i p 响应转发给用户终端；( 4 ) 对s i p 消息进行压缩和 解压缩；( 5 ) 对承载资源和o o s 管理进行鉴权；( 6 ) 生成计费记录。 2 2 2 i n t e r r o g a t i n g - c s c f ( i c s c f ) i - c s c f 可作为网络用户( 包括i m s 漫游网络中的p c s c f ) 和i m s 宿主网络的 服务接入点，是i m s 体系结构中的可选部件。如果没有i c s c f ，p c s c f 将直接 和s c s c f 联系。i - c s c f 的功能主要是从h s s 获得s c s c f 地址。它还包括以下功 能：( 1 ) 为执行s i p 注册流程的用户分配s c s c f ，可能进行s c s c f 的负载平衡 控制； ( 2 ) 将s i p 请求和响应转发到s c s c f ；( 3 ) 作为防火墙，向其他运营商 隐藏宿主网络的内部配置；( 4 ) 生成计费记录。 2 3 3 s e r v i c e c s c f ( s - c s c f ) s c s c f 为用户提供会话控制服务。s c s c 阿以根据网络运营商的需要，维 持会话状态信息，按照给定的策略进行会话控制。一个i m s 网络中可以有多个 s c s c f ，还可以根据需要增加新的s c s c f 。根据需要s c s c f 也可能把服务请求 转发给漫游网络中的p c s c f ( 比如一些位置相关的业务，“最近的川菜馆在什么 地方”) 。 在同一个运营商的网络中，不同s c s c f 可以具有不同的功能以支持不同的 业务。 s c s c f 可能具有的主要功能包括：( 1 ) 接受用户的注册请求；( 2 ) 为用 户提供业务相关信息，并对用户的会话进行控制；( 3 ) 与服务平台交互，以便 向用户提供服务；( 4 ) 从数据库中得到i c s c f 的地址；( 5 ) 将e - 1 6 4 格式地址 转换成s i pu r l 6 格式地址；( 6 ) 根据需要将s i p 请求或响应消息转发给从属于 i m s 以外的s 口服务器；( 7 ) 生成计费记录。 2 2 ah o m es u b s c r i b e rs e r v e r ( h s s ) 和传统的移动网络一样，i m s 网络中仍然需要一个中央的用户数据库。h s s l e ls i pu n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r 5 北京邮电大学硕士学位论文i m s 系统介绍 从h u t 演化而来，向1 c s c f 和s c s c f 提供用户的未知信息和用户的服务订购信 息。h s s 和c s c f 之间使用基于口但不是基于i e t f 标准的c x 接口协议。 2 2 5 s u b s c r i p t i o nl o c a t o rf u n c t i o n ( s l f ) 在需要多个h s s 的情况下，需要一个s l f 维护h s s 的索引信息。“= s c f 和 s - c s c f 可以通过向s l f 查询得到一个特定的用户标识对应的h s s 的地址。 2 2 6m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o no w g c f ) m g c f 控制一个或者多个m g w 以提供更好的可扩展性。m g c f 把s i p 消息转 换为m e g a c o 消息( 在r f c 3 0 1 5 中定义) 或者i s u p 【1 】消息。当m g c f 收到一个s w 消息时，它对m g w 进行设置，并且创建对应的i s u p 消息，通过坤发送给t - s g w 。 2 2 7m e d i ag a t e w a y ( m g w ) 如果m g c f 可以被看作大脑，那么m g w 就是它的肌肉。它的主要功能是把 多媒体流从一种格式转换为另一种格式。在u m t s 中，主要的转换是v o i p 的编码 格式和p s t n 的p c m 【2 塌码格式之间的转换。一般来说，m g c 硐软件实现，而 m g w 用硬件实现，他们可以共存于一个服务器上，也可以是分布式架构。 2 2 8 t r a n s p o r ts i g n a l i n gg a t e w a yt t - s g w ) 如果m o c f 决定支持s s 7 ，那么t - s g w 就没有存在的必要了。因为t - s g w 就 是在d 讧s 和传统的通信网络( 如p s l n ) 联系时，把s s 7 转换成驴。 2 2 9b r e a k o u tg a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ( b g c f ) b g c f 负责选择到p s t n 或者c s 域的出口。如果目标在b g c f 所在的网络，则 b g a 嗨选择一个m g c f 负责与p s t n 或者c s 域的互连；如果目标在另一个网络 i s d nu s e r p a r t 圈p u l s ec o d em o d u l a t i o n 6 北京邮电大学硕士学位论文i b i s 系统介绍 中，则b g a 嘴把信令流转发到该网络中的另一个b g c f 。b g c f 还负责生成计费 数据记录c d r 3 。 2 j , 1 0m u l t i m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o n ( m r t 3 m m 分为m r f c 4 和m r f p 5 两个部分。m r f c 负责控制m r f p 中的媒体流 资源，负责解释s c s c f 发来的信息并对m r f p 进行相应的控制，负责生成计费数 据记录c d r 。m r f p 负责传输介质的控制，负责提供被m r f c 控制的资源，负责 媒体流的混合、处理和发送。 2 3 主要接口 图2 3 ：i 惦中主要接口 h c h a r g i n gd a t ar 嘲r d m u l t l m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o nc o n t r o l l e r 嘲m u l t i m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o np r o c e s s o r 7 北京邮电大学硕士学位论文i m s 系统介绍 r 5 中核心网的各参考点功能定义如下： ( a ) o 【参考点 本参考点接口完成c s c f 与h s s 之间的信息传递，包括与s c s c f 设置的相关 流程、从h s s 到c s c f 获取路由信息的相关流程、u e - h s s 间信息经c s c f 的 隧道的相关流程。 ( b ) g m 参考点 本参考点接口完成l i e 与c s c f 的通信，包括向c s c f 登记、呼叫的发起与终 结、补充业务的控制。g m 也支持t i e 与s c s c f 2 = 问的信息传递，包括s c s c f 登 记的相关流程、向s c s c f 用户业务请求的相关流程应用业务鉴权的相关流程、 在拜访网络中c s c f 请求核心网资源的相关流程。 ( c ) m c 参考点 本参考点接口完成m g c f 与i m m g w 、m s cs e r v e r 与c s m g w 、g m s c s e r v e r 与c s m g w 之间的信息传递，包括完全遵从h 2 4 8 标准不受h 3 2 3 限制支持 不同呼叫模式和媒体处理方式的柔性连接支持开放的结构、在不同域之间动态共 享传输资源。m c 接口的功能还需要支持移动相关的特性如s r n s 重新分配切换。 ( d ) m g 参考点 本参考点接口完成m g c f 与c s c f & 问的信息传递。 ( e ) m m 参考点 本参考点是c s c f 与外部口网络之问的接口，用于如接收来自另一个v o 口呼 叫控制服务器或终端的呼叫请求。 h 参考点 本参考点是c s c f 与m r f 2 ：问的接口，允许c s c f 控制m r f 中的资源 ( g ) m w 参考点 本参考点是c s c f 与c s c f & 间的接口，用于i - c s c f 转发移动终端的呼叫到 s - c s c f g o 参考点 本参考点是p d f 到g g s n 之间的接口 8 北京邮电大学硕士学位论文i m s 系统介绍 2 4 协议介绍 2 4 1l m s 使用协议概述 i m s 网络选择s i p 协议作为呼叫控制协议；认证机制采用移动网络常用的 创艮谳战应答认证机制；数据库的查询采用在i u s 协议基础上开发的 d i a m e t e r 协议；在网络安全方面采用i p s e c 技术和t l s 安全传送协议。所有这些协 议都是i n t e r n e t 通用的标准协议标准。下面主要介绍在i m s 中使用的最广泛的两种 协议，一个是作为呼叫控制协议的s i p 协议，一个是用于a a a 的d i a m e t e r 杉j , 议。 2 4 2s i p 协议 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ，会话发起协议) 是由i e t f ( i n t e m e t 工程任 务组) 提出的坤电话信令协议。s i p 用于发起会话，它能控制多个参与者参加的 多媒体会话的建立和终结，并能动态调整和修改会话属性，如会话带宽要求、传 输的媒体类型( 语音、视频和数据等) 、媒体的编解码格式、对组播和单播的支 持等。s i p 与m g c p 和h 3 2 3 并驾，为三种v o i p 协议之一。下图是s i p 协议的协议 陇 赚件绽码跚 1 li 胡l c pd 粥姗肿哪s i ph 丌p li l ll i 1 1l l i 一l , - l l l 上上， i i i i r 唧研 l i ， j i h i m i i j 接入网( g l , s s ，m ，- l n ) 图2 4 ：s i p 协议栈 9 北京邮电大学硕士学位论文 i b i s 系统介绍 s i p 在设计上充分考虑了对其他协议的扩展适应性。它支持许多种地址描述 和寻址，包括：用户名 主机地址、被叫号码 p s t n 网关地址和如t e l ： 0 3 7 9 6 2 2 8 1 2 3 4 这样普通电话号码的描述等。这样，s i p 主叫按照被叫地址，就可 以识别出被叫是否在传统电话网上，然后通过一个与传统电话网相连的网关向被 叫发起并建立呼叫。s i p 的最强大之处就是用户定位功能。s i p 本身含有向注册服 务器注册的功能，也可以利用其他定位服务器如d n s 、l d a p 等提供的定位服务 器来增强其定位功能。 s i p 借鉴了其他i n t e r n e t 标准和协议的设计思想，有其突出的优点。 s i p 是基于文本的协议，因此，s i p 对以文本形式表示的消息的词法和语 法分析就比较简单。 s i p 会话请求过程和媒体协商过程等是一起进行的，因此呼叫建立时间 短。 s i p 重用几个现有的比较成熟的i n t c m e t 服务和协议，如d n s 、r t p 、 r s v p 等。不必再引入新服务对s i p 基础设施提供支持，因为该基础 设施很多部分已经到位或现成可用。 s i p 只要充分利用已定义的头域，必要时对头域进行简单扩展就能很方 便地支持补充业务或智能业务。 s i p 独立于传输层。因此，底层传输可以是采用a t m 的i p 。s i p 使 用用户数据报协议( u d p ) 以及传输控制协议o p ) ，将独立于底层基 础设施的用户灵活地连接起来。 s i p 类似于其他的i n t e r n e t 协议，设计上就为分布式的呼叫模型服务的， 具有分布式的组播功能。 s i p 支持多设备功能调整和协商。如果服务或会话启动了视频和语音， 则仍然可以将语音传输到不支持视频的设备，也可以使用其他设备功 能，如单向视频流传输功能。 d i a m e t e r 系列协议是新一代的a a a 技术，由于其强大的可扩展性和安全保 证，在u ，3 g p p 和3 g p p 2 等国际标准组织中，都已经正式将d i a m e t e r 协议作为 北京邮电大学硕士学位论文i b i s 系统介绍 n g n ，w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 等未来通信网络的首选a a a 协议。 v i a m e t e r l 办议采用了一种新的协议定义模式：首先推出一个轻量的、易于实 施的基础协议，旨在提供一个a a a 框架，其中包括实现丸峪动能最基本的要求。 并针对不同的网络情况和业务需求，分别制定相应的应用扩展。 下图是d i a m e t e r 协议栈 d i a m e t e rd i a m e t e rd i a m e t e rd i a m e t e r 移动l p 应用n a s r e q 应用3 g p p 应用其它应用 d l a m e t e r d i a m e t e r 基础协议c m s 应用 t l s t c ps c t p i p i p s e c 图2 5 ：d i a n c t e r 协议栈 d i a m e t e r 协议有很多非常好的特性，使其在实际网络中应用时，相对于以 前的a a a 协议具有很大的优势。其优势在于： 扩展属性值对( a v p ) 的数量空间为2 3 2 个 拥有良好的失败机制，支持失败替代( f a i l o v c r ) 和失败回溯( f a i b a c k ) 拥有快速检测到对端不可达的能力 拥有更好的包丢弃处理机制，d i a m e t e r 坍议要求对每个消息进行确认 支持服务器发起到客户的主动消息，这可以用于某些特殊计费业务( 如 预付费) 可以保证数据体的完整性和机密性 支持端到端安全，支持t l s 和i p s e c 为每个会话进行认证授权，以保证安全性 与r a d i u s 协议尽量兼容 1 1 北京邮电大学硕士学位论文 i m s 标准介绍 第三章i m s 标准介绍 3 1i m s 标准进展概述 目前研究i m s 的标准组织主要包括3 g p p 、e t s it i s p a n 和r r u - tf g n g n ， 其中3 g p p 最早在r 5 中定义了刀s ，1 1 s p a n 和f ( 玳g n 则重点研究基于1 m s 网络融 合。 基于3 g p p 已经定义的关于i m s 的系列规范，f g n g n 建议将这些规范列为 n g n - - i m s 的参考规范，将重点研究固网和移动网络的融合。 国际规范组织和业界都对基于i m s 的网络融合充满了信心，并将在下一步的 工作中开展相关的测试和规范制定。 欧洲的相关运营商已经参照上述方案开始基于自己网络的融合方案论证和 测试。 3 23 g p pl m s 对i m s 的研究 3 g p p 于2 0 0 2 年6 月冻结了i p 多媒体子系统规范r 5 。r 5 主要特点是： 为g p r s 3 g 网络设计了基于口传输之上的标准化的多媒体解决方案 i m s ，包括安全功能，计费功能，漫游功能和服务质量( q o s ) 被视为将来3 g p p 网络中口多媒体应用的通用系统，在线业务和信息业务 将通过i m s 标准化 基于i e t f 的协议，采用s i p 和s i p 扩展；s i p 作为唯一的碑多媒体服务“呼 叫控制”协议；并通过s i p 进行服务管理 所有的i m s 网络模块都用了h v 6 ，包括移动终端 注册网络控制，漫游用户由原始注册网络控制 接入独立，i m s 独立于底层的口接入网络 口多媒体子系统规范r 6 已经被冻结。r 6 主要特点是： i m s 到c s 互通一支持s i p b s u p 互通和c s 漫游情况 i m s 到p s 互通一支持和口端点的互通，包括i p v 4 i p v 6 互通，s i p ，编解 码方式 支持w l a u 接入方式 北京邮电大学硕士学位论文“s 标准介绍 支持多种业务，如聊天，i m s 会议，支持在线( p r e s e n c e ) 功能 传输层计费一支持基于m 流的计费 口多媒体子系统规范r 7 将考虑以下技术特征： 通过电路域( c sd o m a i n ) 承载提供i m s 话音 通过分组域( p sd o m a i n ) 提供紧急服务 提供基于w l a n 的i m s 话音与g s m 网络的电路域( c sd o m a i n ) 互通功 能 支持d s l 或c a b l em o d e m 接入方式 3 3e t s it i s p a n 对i m s 的研究 e t s i1 1 s p a n 目前研究的焦点是如何在短期内实现n g n ，总体上 t i s p a n _ n g n 的核心网包含的范围很广，它涵盖了多种子系统，其中包括基于 s i p 的核心网。在这样的框架下，n g n 可以实现基于s i p 的业务、基于s i p i 协议 传统业务、以及基于r 1 瞎p 的业务等。 1 1 s p a nn g n 核心网中基于s i p 的核心网 将采用3 g p p 定义的i m s 平台，并尽可能重用i m sr e l e a s e6 f 1 0 相关规范，但要求支 持更多的接入方式，包括x d s l 、w l a n 、l a n 、m a n 等。 目前，e t s i t i s p a n 已经制定n g n 相关规范，命名为t i s p a nn g n r e l e a s e 1 ，1 r i s p a nn g nr e l e a s e1 总体需求包括： 固定终端可以获得3 g p pi m s 核心网提供的所有业务。 能够全部或部分替代现有核心网提供p s l 猢s d n q p - 务。 任何接入方式下都可以进行紧急呼叫。 。 可以通过n n i 接口实现与i m s 、因特网以及p s t n i s d n 完成互通。 在移动性方面支持用户或终端的移动。 为用户提供安全的可信赖的使用环境。 支持各种q o s 的业务，具有q o s 控制功能。 具有灵活的网络架构，便于业务的开发和互操作，减少业务规范的数量。 支持向第三方业务提供者提供接口。 北京邮电大学硕士学位论文i m s 标准介绍 3 4i t u - tf g n g n 对i m s 的研究 2 0 0 4 年6 月成立的r r u - tf g n g n ( n g n 专题组) 也已经开始对i m s 进行研 究，涉及到i m s 在业务和网络框架方面。r r u tf g n g n 将研究n g n 业务需求， i m sr e l e a s e6 中定义的业务将作为业务研究的起点，但同时强调业务应具有灵活 的生成能力。 删tf g n g n 还将研究有关i m s 的网络融合技术： n g ni m s 的框架结构应该是一个与接入技术无关的网络，应尽可能多地 支持各种接入技术，包括有线的和无线的各种技术。 对于基于s i p 会话的业务将以i m s 为基础开展工作，并参考3 g p p 的列相 关规范。 在f g n g n 第一次会议中，建议为了完成f g n g n 的既定目标，n g n 中关于会 话管理的核心网采用3 g p p 的i m s ，并基于这样的假设开始工作，研究为了支持 多种接入方式所需要的必要扩展。 基于3 g p p 已经定义的关于i m s 的系列规范，f g n g n 建议将这些规范列为 n g n i m s 的参考规范，将重点研究固网和移动网络的融合，明确了n g n 的r e l e a s e 1 的业务应以i m sr e l e a s e6 中定义的业务为起点。 总体看来，3 g p p 和t i s p a n 对于i m s 的研究比较深入和具体，并且二者的合 作比较紧密，但是在一些问题上还没有明确的结论，规范的制定方面还有很多工 作要做。从会议的文稿情况看，f g n g 烈对于讧s 的研究刚刚开始，还处于功能 需求研究阶段。 3 5l m s 规范和产品现状 在产品方面，目前主要电信设备制造商，都推出了i m s 试商用倩用系统。其 中，比较成熟的产品主要包括c s c f 、h s s 、b g c f 、m g c f 、m p f ( m r f c m r f p ) 、 业务平台等设备以及配套的固网终端、移动终端等，但是对于o o s 、安全等标准 中还需要完善的技术，目前各厂家都还缺乏成熟产品。由于i m s 标准还在不断完 善中，所以各厂家的i m s 产品也在不断的完善过程中。 无论在现有的i m s 规范还是i m s 现有产品中，都认为i m s 用户是独立接入 i m s 的，这也符合3 g p p 最初设计i m s 应用于移动网络的设计思想，但是随着i m s 被其他固网的标准化组织所认可，逐渐成为n g n 的核心控制层后，i m s 不得不面 1 4 北京邮电大学硕士学位论文l m s 标准介绍 对固定用户的接入，而在面对固定用户接入的时候又不可避免的遇到类似l a d 设 备这样多用户设备的接入，而这正是现有i m s 系统考虑不周的地方，下面就从几 个方面说明i a d 设备接入i m s 时需要考虑的问题。 l 气d 设备的注册 现有i a d 设备在i m s 中的注册过程与普通i m s 用户的注册过程类似，由 于i a d 下有多个独立用户，所以i a d 必须代表这些用户分别独立的向i m s 发 起注册请求，对于i m s 核心网来说，就好像有多个独立的用户分别进行了独 立的注册过程。对于i m s 核心网来说，大量相同的注册消息是没有必要的， 而且注册后产生的大量重注册消息也大大占用了核心网的资源。而i m s 并没 有给出一个更好的注册机制来解决i a d 设备的注册问题。能否提出一种注册 机制，既保证了i a d 设备下的多个用户能正常注册n i m s ，又减少了注册过 程中以及注册过程后产生的大量重复消息，这也是l a d 设备接入i m s 遇到的 第一个问题。 i a d 设备的会话控制 作为多用户接入设备的l a d 设备，在普通会话控制中并没有什么不妥， 因为i a d 设备下的每个用户都有自己独立的公有用户标识用于会话控制。 f o r k i n g 作为i m s 提供的基本业务之一，l a d 当然也需要支持该业务，但l a d 设备不同于普通i m s 用户，因为在i m s 核心网看来，i a d 设备是多个普通 i m s 用户接入i m s 的代理者，当两个i m s 用户通过同一个i a d 设备接入 i m s 时，而这两个用户又有共享同一个公有用户标识时，也就是这两个用 户有f o r k i n g 的要求，此时在i m s 核心网如何为这两个用户提供f o r k i n g 业 务也成为i a d 设备接入i m s 必须要解决的一个问题。 l a d 设备的计费 现有对i a d 下用户的计费都是基于对公有用户标识的计费，无论是i a d 设备下用户有各自的公有用户标识，还是l a d 设备下用户共用一个公有用户 标识，对于前者来说，可以精确计费到每个用户，但是对于后者来说，则 不能精确计费到每个用户。如何为这些i a d 设备下用户提供精确的计费也是 i m s 用户以及运营商关心的问题之一。 以上就是i a d 设备接入i m s 遇到的三个主要问题。在对这三个问题进行 北京邮电大学硕士学位论文i m s 标准介绍 研究之前，先在下面给出l a d 设备接入i m s 的场景图。 图3 1 ：企业用户接入i 瞒场景 北京邮电大学硕士学位论文l a d 在i m s 中注册的研究 第四章l a d 在i m s 中注册的研究 4 1i m s 中注册的介绍 对于一个融合固定和移动各种接入方式的网络而言，一个重要的特征就是能 够根据用户提供的用户标识进行统一的注册。i m s 就提供了这种机制，根据用户 提供的用户标识进行注册，而与用户的接入方式无关。 注册是i m s 用户获取i m s 服务必不可少的过程，对于i m s 注册过程，3 g p p 进行了详细的规定。 下面就介绍几个和i m s 注册相关的名词。 私有用户标识( i m p i ) 每个i m s 用户有一个或几个私有用户标识。私有用户标识由归属网络的 运营者分配，用于注册、授权、管理、计费等目的。 私有用户标识采用n a i 格式( n e t w o r k a c c e s si d e n t i f i e r ，在r f c 2 4 8 6 中定 义，格式为h a l = l l f i o m a m e ( u s c r n a m c ” ”r e a l m ) ) ，私有用户标识中可 以包含i m s i 的方式作为私有用户标识。 私有用户标识在所有的注册请求消息中使用，由u e 传送给网络。 一个i s i m 可以安全保存一个私有用户标识，用户不允许修改i s i m 中的 私有用户标识。 私有用户标识是归属网络运营者提供的唯一全球标识，可以在归属网络 中从网络角度标识用户签约数据。私有用户标识标识的是签约数据，不 是用户。 私有用户标识是分配给用户的静态签约数据( 不是一个动态数据) ，在归 属网络用户签约有效期内都是有效的。 私有用户标识用来标识h s s 中保存的用户信息( 如鉴权信息) 。 根据运营商的策略私有用户标识可以出现在计费话单中。 私有用户标识只在用户注册过程中进行鉴权( 包括重新注册和去注册) 。 s c s c f 根据私有用户标识向h s s 获取鉴权和签约数据。 公有用户标识( i m p u ) 每个i m s 用户有一个或多个公有用户标识。公有用户标识用于用户和其 1 7 北京邮电大学硕士学位论文l a d 在i m s 中注册的研究 它用户的通讯。 电信编码方案和i n t e r n e t 编码方案都可以用来寻址用户，公有用户标识 可以采用s i pu r i 格式或者”t e l ：- u r i 格式。 一个i s i m 可以至少安全地保存一个公有用户标识( 用户不能修改公有 用户标识) ，其它所有的公有用户标识不需要都保存在一个i s i m 中。 在公有用户标识被用来发起i m s 会话以及进行i m s 会话无关的过程之 前，公有用户标识应该通过显式或者隐式的方式进行注册；在公有用户 标识在被用来终呼i m s 会话以及进行i m s 会话无关的过程之前，公有用 户标识应该通过显式或者隐式的方式进行注册。 对于一个拥有多个公有用户标识的用户，可以通过一种机制( 隐式注册) 在全局范围内进行统一注册( 通过一个u e 终端) 。当然用户也可以在需 要的情况下对某个公有用户标识进行单独注册。 公有用户标识可以用来在h s s 中标识用户数据( 例如用户终呼) 。 公共用户标识和私有用户标识的关系 归属网络运营商负责分配公共用户标识和私有用户标识。 图4 1 公共用户标识与私有用户标识的关系图 i m ss e r v i c ep r o f i l e 是一个业务和用户的相关数据的集合，s e r v i c ep r o f i l e 独立于隐式注册集合，例如：有着不同s e r v i c ep r o f i l e 的公有用户标识可 以属于同一