IMS基础知识和架构.ppt

2019 12 28 上海电信IMS试点IMS基础知识和架构 Page2 目录 IMS引入背景 IMS原理介绍 IMS标准现状 中国电信IMS发展和演进 IMS基本呼叫流程 Page3 IMS基本概念 下一代网络的核心IMS IPMultimediaSubsystem 是3GPP 3GPP2 移动 和TISPAN ITU T 固定 网络架构的核心IMS是个开放的网络架构 提供了基于IP承载的 与接入无关的IP多媒体业务控制能力支持多种固定及移动接入方式移动接入 2G 3G LTE WiMAX等固定接入 LAN WLAN xDSL xPON等接入支持IP多媒体业务会话型业务 如语音和视频会话 多媒体会议 消息 状态呈现 视频共享 动态地址簿等部分非会话型业务 如IPTV Web与IMS融合业务等采用全IP的SIP Diameter协议 Page4 IMS在软交换的基础上进一步实现业务与控制的分离 从交换机到软交换是核心网 实现了控制与承载的分离 传统交换机 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 软交换 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 IMS是软交换的下一跳 进一步实现了业务与控制的分离 CSCF 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 软交换 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 多媒体业务服务器 IMS Page5 IMS提供了全业务的接入能力和融合的业务提供能力 Page6 接入无关 归属地控制 业务提供能力 安全机制 统一策略控制 IMS主要特征 支持多种固定 移动接入方式的融合 支持无缝的移动性和业务连续性 为全业务运营提供了便利 呼叫控制和业务控制都由归属网络完成 保证业务提供的一致性 易于实现私有业务扩展 促进归属运营商积极提供吸引客户的服务 区别于软交换拜访地控制 打破竖井式业务部署模式 业务与控制完全分离 有利于灵活 快速的提供各种业务应用 更利于业务融合 实现开放的业务提供模式 多种安全接入机制共存部署安全域间信令保护机制部署网络拓扑隐藏机制 Page7 IMS与固网软交换比较分析 固网软交换与IMS都遵循了下一代网络基本思想 网络架构分层 功能分离在传统网络发展演进过程中 固网软交换和IMS均实现了控制与承载的分离 而IMS则进一步实现了控制与业务的分离 实现了固定移动的统一控制 IMS是传统网络演进的更高阶段 Page8 IMS与移动软交换比较分析 Page9 传统交换机软件 软交换 Media SignallingGateway 进一步理解IMS MediaServer CallAdmission BorderControl MediaPath TelephonyAS MultimediaAS CallControl UserData Page10 IMS Media SignallingMGCF MGW SGW 进一步理解IMS MediaServerMRF CallAdmissionP CSCF CallControlCSCF BorderControlIBCF MediaPathBGF TelephonyASAS DataHSS UPS MultimediaASAS Page11 目录 IMS引入背景 IMS原理介绍 IMS标准现状 中国电信IMS发展和演进 IMS基本呼叫流程 Page12 3GPP对IMS架构的定义 TS23 228 Page13 CDMAVT3GPP2标准架构 3GPP2中定义CDMAVT业务完全基于分组承载 核心网采用IMS系统 是面向下一代网络更先进的解决方案信令流 语音流 视频流 数据流通过不同的RLP承载 保证了CDMA的QoS Page14 目录 IMS引入背景 IMS原理介绍 IMS标准现状 中国电信IMS发展和演进 IMS基本呼叫流程 Page15 CSCF在IMS网络中的位置 承载核心网 AG IAD Internet VoIP XPON H 248 xDSL LAN接入 接入 互通层 MRFP I CSCF AGCF MGCF MRFC 会话控制层 SIP PotsTerminals PDSN 1X EVDORAN SIPTerminals SIP PSTN PLMN SS GWC P CSCF SIP 承载控制层 RM MediaX IM MRBT HSS 业务能力层 OSA Gaming Meeting 第三方应用 CTD IM SSF ATS 应用层 S CSCF DNS SCP IAD CCF Page16 IMS网络中的接口参考点 BGCF BGCF P CSCF I CSCF S CSCF MRFC MRFP HSS SLF OSA SCS IM SSF SIPAS SCP 3rdpartyAS PDSN PEP IM MGW MGCF PDF SIPTerminals Mr Mw Mw Mp Mi Mk Mg Mj Mn Ut Gm Gq Go Cx Cx Dx ISC ISC ISC Sh Si Sh Dh OtherIP IMSnetwork CS PSTN VT业务终端 EVDO TrGW IBCF Mx Mx Mx Mx Ix Page17 IMS中的接口协议 SIP在IETF定义 RFC3261 3GPP做了些增强用于大部分IMS接口 文本编码 遵循应用层三次握手原则 INVITE 200OK ACK 功能 完成呼叫的路由和接续Diameter用于HSS对外的接口和策略控制接口 完成用户数据的查询及同步等操作 包括 Cx Dx HSS CSCF Sh HSS AS Dh SLF AS 等实现QoS和计费策略的交互和执行 包括 Gq P CSCF PDF 接口 RF接口等COPS commonopenpolicyservice IETF开发的用于策略的总体管理 配置和实施 为策略服务器和和客户端之间交换策略信息而定义的简单的查询和响应协议包括 Go PDF PDSN PDF SBC 接口等H 248控制媒体网关采用H 248协议 包括 Mp Mn Ix等RTP RTCP媒体面信令 传输各类媒体流 Page18 CSCF功能 会话控制和路由 CSCF是IMS系统的呼叫控制核心 它的主要作用是在IP传输平台上实现多个实时业务的分发 具有中心路由引擎 策略管理和策略执行功能P CSCF ProxyCSCF 的功能IMS终端接入IMS的入口点产生CDR话单 用户漫游计费需求提供Gm接口上的SIP压缩和完整性保护将终端的请求路由到正确的I CSCF或者S CSCFI CSCF InterrogatingCSCF 的功能在IMS终端注册时 为用户分配提供服务的S CSCF为来话选择被叫注册的S CSCFS CSCF ServingCSCF 的功能IMS用户注册认证业务触发和控制会话路由P S I CSCF在物理实体上可以是合设也可以是分设的 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 CSCF的容量 能力及用户业务量需求等因素 Page19 HSS TheHomeSubscriberServer归属用户服务器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 HSS中保存的主要信息包括 IMS用户标识 包括公共及私有标识 号码和地址信息IMS用户安全上下文 用户网络接入认证的密钥信息 漫游限制信息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IMS用户的业务签约信息 包括其他AS的增值业务数据 HSS功能 存储用户信息和业务数据 Page20 数据库实体 SLF SLF SubscriptionLocatorFunction签约数据定位功能当运营商拥有多个HSS时 I CSCF S CSCF在登记注册及事务建立过程中通过SLF获得用户签约数据所在的HSS的域名SLF通常内置在HSS中SLF可以看做是一种专对HLR的地址解析机制 Page21 MRS功能 媒体资源管理 MRF MultimediaResourceFunction媒体资源功能包含两部分 MRFC MultimediaResourceFunctionController 解析来自其他S CSCF及AS的SIP资源控制命令 并实现为对MRFP的媒体资源的控制MRFP MultimediaResourceFunctionProcessor 在MRFC的控制下 为UE设备或IM MGW提供媒体资源包括媒体流混合 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 Page22 MGCF BGCF 互通功能 MGCF IM MGW的功能实现与CS域互通时信令与承载的转换BGCF的功能将用户的会话路由到正确的PLMN PSTN网络与本网用户互通 选择能路由至被叫网络的MGCF与其他运营商互通 选择与其他运营商的BGCF互通 Page23 IMS中的业务触发 iFC InitialFilterCriteria 是存储在HSS的用户签约数据中的一部分 在用户注册时下载到为用户分配的S CSCF iFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的AS S CSCF在处理用户业务请求时进行iFC匹配检测 符合触发条件则向指定的AS触发 使得AS可以对该次业务按照AS内既定的业务逻辑进行控制 iFC中TriggerPoints定义了一系列S CSCF收到后需要转发到特定应用服务器的SIP请求 实际上是定义了特定应用相关的业务触发点InitialFilterCriteria包括 ApplicationServerAddressASpriorityDefaultHandlingSubscribedMediaTriggerPointsOptionalServiceInformation Page24 AS功能 业务触发和执行 IMS业务触发在S CSCF实现业务触发通过iFC机制实现动态业务触发AS完成业务逻辑后将请求返回给S CSCF以进行后续触发 Page25 其他网元功能 DNS ENUMDNS负责URL地址到IP地址的解析 ENUM E 164NumberURIMapping 服务器负责电话号码到URL的转换 DHCPServer在标准DHCP DynamicHostConfigurationProtocol 服务功能的基础上 增加在动态分配IP地址过程中向IMS终端指定P CSCF的URL地址的处理 NAT ALG设备对于企业IP私网内的SIP终端 进一步要求NAT NetworkAddressTranslation 防火墙设备具备ALG ApplicationLevelGateway 功能 以对IMSSIP信令地址及SIP信令所包含的SDP地址信息进行解析 从而实现SIP控制面UDP IP公私网地址及相应承载面RTP IP公私网地址变换 PDF PolicyDecisionFunction PEP PolicyEnforcementpoint 策略决策功能 PDF PDF根据应用层相关信息进行承载资源的授权决策 将其映射到IPQoS参数传递给PDSN或SBC中的策略执行点 PEP 完成QoS资源的控制处理 为IMS业务提供QoS保证 Page26 IMS中的路由 DNS ENUM IMS网络 采用InternetIPDNS寻址路由方式 与交换网GT翻译寻址方式不同 IMS网络中没有信令点 SP 的概念IMS中SIP信令路由基于SIPURI E 164TELURI无法在IMS域路由ENUM DNS供CSCF查询 转换TELURI为SIPURI 用于路由IMS强制使用松散路由机制 保证请求消息RequestURI在到达目的地途中头域不改变 Page27 DNS ENUM组网 ENUM 位于IMS专网 用于E 164号码翻译 与DNS系统合设新建 采用2级架构 全国集中设置一级ENUM 各省内设置二级ENUMIMS专网上的DNS 用于IMS网络信令路由新建 采用2级架构 全国集中设置一级DNS 各省内设置二级DNS163上的DNS 用于SBC发现利旧163现网DNS各省设置省级DNS集中设置公网根DNS Page28 IMS中的用户标识和设备标识 设备标识 统一使用域名作为设备标识 公有业务标识PSI PSI用来表示由AS提供的业务 唯一的标识了一个业务 如由AS发起的业务采用PSI标识 PSI无需注册 可以是SIPURI或者TELURI 用户私有标识 PrivateUserID IMPI 归属网络分配的全球唯一标识 用于管理 注册 鉴权 保存在ISIM卡中 用户不得修改 类似于IMSI 用户公有标识 PublicUserID IMPU 用于和其他用户的通信 相当于 别名 类似于MSISDN MDN 采用的格式SIPURI 例如 Sip user1 TelURI 例如 Tel 8618901000100 两者的关系 Page29 域名规划策略 归属网域名 建议保持跟分省划分一致 如上海则使用 形式 IMPU 每个用户同时分配一个TELURI与一个SIPURI SIPURI由用户名加域名构成 域名部分 使用归属网域名 用户名部分 建议进行规划以适应未来的需要 如家电 宠物等 TELURI建议跟现在的MSISDN MDN一致 建议采用独立号段IMPI 域名部分 使用归属网域名 用户名建议为数字 网络节点的标识处理SIP路由的网络节点 如CSCF MGCF BGCF 需要使用SIPURI来标识 如 sip scscf01 Page30 目录 IMS引入背景 IMS原理介绍 IMS标准现状 中国电信IMS发展和演进 IMS基本呼叫流程 Page31 P CSCF发现过程 PDP PPP上下文方式 针对移动应用 GGSN PDSN在PDP PPP上下文激活请求响应中携带P CSCF地址给终端 DHCP DNS方式 在终端上配置P CSCF的统一域 由终端通过DNSSRV A查询获得P CSCF地址 此时需要DNS能够根据终端的DNS请求的源IP地址返回不同的P CSCF 终端预置 在终端上配置固定的P CSCF地址 Page32 用户注册过程 P CSCF HSS DNSENUM I CSCF S CSCF VisitedorHomeNetwork HomeNetwork SIP Cx SIP AS AS AS Cx Sh ISC BackbonePacketNetwork Access Page33 其他注册场景 重注册用户周期性的更新注册过程 以保持激活状态 类似 位置更新 重注册时 只有一次Register 无需UE和网络双向认证重认证网络侧需要缩短Expire时间 通知UE重注册第三方注册S CSCF匹配UE的iFC 为UE向可能触发服务的AS进行注册正常注销Expire 0 S CSCF将向HSS发消息 HSS标记为未注册状态 并由S CSCF向其他订阅此消息的用户发送消息 S CSCF还可以在其作为被叫时 触发未注册业务网络侧注销当网元失效 用户漫游后原先网络未注销 以及防止过期用户等场景 Page34 基本会话流程 同一IMS域内 CallingandCalledPartyHomeNetwork HSS I CSCF DNS Access Access P CSCF BackbonePacketNetwork S CSCF Control Bearer SIP SIP Diameter AS Page35 基本会话流程 不同IMS域间 CalledPartyVisitedNetwork CalledPartyHomeNetwork CallingPartyHomeNetwork CallingPartyVisitedNetwork P CSCF HSS S CSCF SIP SIP Diameter P CSCF HSS S CSCF SIP SIP Diameter I CSCF Diameter DNS BackbonePacketNetwork Access BackbonePacketNetwork Access Page36 IMS到CS互通流程 CallingPartyVisitedorHomeNetwork CallingPartyHomeNetwork P CSCF HSS S CSCF BGCF MGCF MGW CS H 248 SIP SIP SIP SIP BICC Diameter BackbonePacketNetwork Access Page37 目录 IMS引入背景 IMS原理介绍 IMS标准现状 中国电信IMS发展和演进 IMS基本呼叫流程 Page38 中国电信全业务建设方案 C网软交换 PLMN MGW BSC BTS IP承载网 CHLR AnchorAS C网 现网叠加IMS 提供宽带接入 融合多媒体业务 Page3