交换技术基础32课时2016Part8(IMS)

1、IMS 技术简介技术简介南京邮电大学南京邮电大学-通信与信息工程学院通信与信息工程学院2016/2017-1IP Multimedia SubsystemCHEN MEIJUAN 2内容内容n内容：内容：p基于基于3GPP 标准的标准的IMS网络基本概念网络基本概念pIMS网络分层结构网络分层结构n目标：目标：p掌握掌握IMS的分层结构和各层次功能的分层结构和各层次功能p掌握掌握IMS网络各网元的主要功能网络各网元的主要功能Page3参考资料参考资料nTS23.002 Network ArchitecturenTS23.228 IP Multimedia Subsystem (IMS); St

2、age 2Page4内容介绍内容介绍1.IMS 基本概念基本概念2.IMS 网络结构CHEN MEIJUAN 5IMS基本概念基本概念nIMS（IP Multimedia Subsystem）技术即）技术即IP多媒体子多媒体子系统技术，由系统技术，由3GPP标准组织在标准组织在R5版本基础上提出，是版本基础上提出，是在基于在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构的网络上提供多媒体业务的通用网络架构;nR5版本主要定义版本主要定义了了IMS的核心结构、网元功能、接口的核心结构、网元功能、接口和流程等内容；和流程等内容；nR6版本对版本对IMS进行了完善进行了完善，增加了部分，增加了部分IM

3、S业务特性、业务特性、IMS与其他网络的互通规范和与其他网络的互通规范和WLAN接入等特性；接入等特性；nR7加强了对固定、移动融合加强了对固定、移动融合的标准化制定，要求的标准化制定，要求IMS支持支持xDSL、cable等固定接入方式。等固定接入方式。IMS 演进历史演进历史2000/032001/032002/032005/122006/X3GPP R99-CN: TDMnIMS 定义最早出现在定义最早出现在3GPP R5阶段阶段, 作为作为PS域的一个子系统出现域的一个子系统出现3GPP R4- CN: MSC 服务器和MGW3GPP R6- IMS QoS, Billing, FMC

4、,等3GPP R7- IMS 增强3GPP R5- CN: IMS子子系统和大量系统和大量相关新网元相关新网元TISPAN R1- NGN/FMC 等等TISPAN R2- NASS/RACS, 等等3GPP R99和和R4阶段的网络架构阶段的网络架构MSCRANMSC serverMGWR99 CS 域域R4 CS 域域nMSC MSC 被拆分为两被拆分为两个功能实体个功能实体: : MSC MSC server server 和和 MGW,MGW,呼叫控制与媒体呼叫控制与媒体承载分离承载分离CS - MSC/VLR/gsmSSFPS - GGSN/SGSN3G 3G 核心网络核心网络接入网

5、接入网外部网络外部网络HLR/SCPR 99R 99阶段网络架构阶段网络架构l3GPP R99阶段阶段的网络架构的网络架构,分分为为CS电路域和电路域和PS分组域两部分组域两部分核心网络分核心网络TUP/ISUPTDMTUP/ISUP/BICCTDM/ATM/IPPage83GPP R5 阶段的网络架构阶段的网络架构-IMS引入引入IMS的主要特点的主要特点CHEN MEIJUAN 10IMS的主要特点（的主要特点（1）n 归属控制方式归属控制方式IMS终端无论用户身在何处，采用何种接入方式，网络终端无论用户身在何处，采用何种接入方式，网络均能够提供始终如一的归属地服务；均能够提供始终如一的归

6、属地服务；（业务控制：（业务控制：GSM拜访地；拜访地；IMS归属地）归属地）n 网络的融合共享网络的融合共享公共共享组件架构使得网络业务控制层与具体业务和底公共共享组件架构使得网络业务控制层与具体业务和底层网络无关，提供了一个层网络无关，提供了一个公共共享的业务控制层公共共享的业务控制层，使得，使得网络融合网络融合和和业务融合业务融合成为可能；成为可能；n 接入的无关性接入的无关性IMS与底层的接入和承载网无关，为业务层提供了一个与底层的接入和承载网无关，为业务层提供了一个开放、扩展性强、安全的业务能力平台；开放、扩展性强、安全的业务能力平台；CHEN MEIJUAN 11IMS的主要特点的

7、主要特点 （2）n 灵活的业务触发机制灵活的业务触发机制IMS的业务触发是的业务触发是通过通过HSS下载业务过滤规则下载业务过滤规则，根据根据SIP包中的参包中的参数触发用户的定制业务数触发用户的定制业务，比传统智能网（，比传统智能网（DP）触发的机制灵活，）触发的机制灵活，消除了核心控制相关功能实体和业务之间的绑定关系，使得业务消除了核心控制相关功能实体和业务之间的绑定关系，使得业务触发和生成更为灵活，便于业务的快速部署；触发和生成更为灵活，便于业务的快速部署；n 差异化服务差异化服务运营商通过运营商通过服务策略控制服务策略控制为不同的业务提供不同的为不同的业务提供不同的QoS；n 统一认证

8、和集中用户数据管理统一认证和集中用户数据管理IMS架构提供了基本不同接入方式的统一的认证接口，架构提供了基本不同接入方式的统一的认证接口，IMS的用户数的用户数据集中存储在据集中存储在HSS中，数据库本身不再区分固定用户和移动用户中，数据库本身不再区分固定用户和移动用户，大，大大降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。大降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。CHEN MEIJUAN 12IMS的主要特点的主要特点 （3）n协议统一p统一SIP作为业务控制协议，统一Diameter作为AAA协议，统一XML作为User Profile协议n归属控制pS-CSCF为用户业务的唯一

9、触发点n业务、控制、承载层的完全分离SIP:session initiation protocolDiameter:直径，意为Diameter协议是RADIUS协议的升级版本RADIUS:半径.远程访问拨号用户服务（Remote Access Dial up User Service）AAA:Authentication（鉴别），Authorization（授权），Accounting（计费）XML:eXtensible Markup Language, 可扩展标记语言S-CSCF: service- call session control functionPage13内容介绍内容介绍1.I

10、MS 基本概念2.IMS 网络结构网络结构Page14内容介绍内容介绍2.IMS 网络结构2.1 IMS 网络分层结构网络分层结构2.2 IMS 网元功能网元功能 2.3 IMS 相关接口和协议相关接口和协议 GamingConference3rd Party ApplicationsSCPMGCFI-CSCFAGCFP-CSCFS-CSCFHSS承载控制层承载控制层AGIADPSTN/PLMNMGWSIPH.248xDSL/LAN accessWiFi accessAPSGSN2G/3G RANSIP TerminalsSIPSIP承载核心网承载核心网GGSNACIMS网络架构OMSOSSB

11、GCFIM-SSFOSAPresencePTTIMGroupMRFCMRFP承载控制与接入层承载控制与接入层会话控制层会话控制层业务能力层业务能力层应用层应用层A-RACFCCFSPDFPCRFH.248NACFCLFPage16IMS 的的接入互通层和会话控制层接入互通层和会话控制层应用层应用层会话控制层会话控制层业务能力层业务能力层接入接入n承载与接入层承载与接入层p用户接入用户接入 GPRS/UMTS/CDMA/ WiFi/xDSL/LAN p连接传统网络连接传统网络 PSTN/PLMN/H.323/SIP VoIP p控制承载资源控制承载资源l会话控制层会话控制层p功能功能呼叫控制、用

12、户管理呼叫控制、用户管理 、业、业务触发、资源控制、网络互通务触发、资源控制、网络互通 p包括的网元有：包括的网元有：P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AGCF、MGCF承载承载P/I/S-CSCF,AGCF/MGCFSBC/IM-MGWPage17IMS 网络结构网络结构业务能力层与应用层业务能力层与应用层承载控制与接入层承载控制与接入层应用层应用层会话控制会话控制业务能力层业务能力层n业务能力层业务能力层p提供各种各样的业务能力，由各种不提供各种各样的业务能力，由各种不同的应用服务器与资源服务器组成同的应用服务器与资源服务器组成 p提供的业务能力包括：提供的业务能力包括：u立即消息

13、（立即消息（IM）/呈现（呈现（Presence）/群组群组/PoC/通用电信通用电信业务业务 l应用层应用层p主要提供第三方的应用：通过主要提供第三方的应用：通过OSA提供提供的接口（的接口（API或者消息）来实现对下层业或者消息）来实现对下层业务能力的调用务能力的调用 p第三方应用举例：游戏中心、会议中心、第三方应用举例：游戏中心、会议中心、交友中心、企业应用交友中心、企业应用 3rd party AS, 游戏中游戏中心心, 企事业中心企事业中心通用语音应用服务器通用语音应用服务器, IM, PoC, Presence, GroupPage18内容介绍内容介绍2.IMS 网络结构2.1 I

14、MS 网络分层结构网络分层结构2.2 IMS 网元功能网元功能 2.3 IMS 相关接口和协议相关接口和协议 Page19IMS网络中的网元网络中的网元会话控制层会话控制层功能功能网元网元功能功能网元网元呼叫控制呼叫控制PCSCF网络互通网络互通MGCFICSCFIMMGWSCSCF用户管理用户管理HSS媒体资源媒体资源MRFPSLFPage20会话控制层会话控制层CSCFnCSCF （Call Session Control Function） 呼叫会话控制功能呼叫会话控制功能nCSCF类型pP-CSCF：代理代理CSCF（Proxy CSCF)u用户在归属或者拜访网络的用户在归属或者拜访网

15、络的第一个连接点。第一个连接点。pI-CSCF： 问询问询CSCF（ Interrogating CSCF）u用户的归属网络第一入口点，用户的归属网络第一入口点，分配分配S-CSCF、路由查询以及域间拓朴隐藏功能。、路由查询以及域间拓朴隐藏功能。pS-CSCF ：服务：服务CSCF（Serving CSCF)uS-CSCF是多媒体模块的核心，负责对终端是多媒体模块的核心，负责对终端的的注册鉴权注册鉴权，会话控制，业务触发。会话控制，业务触发。SCPSIP ASHSSS-CSCFP-CSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy networ

16、k3rd party ASIP BearerCHEN MEIJUAN 21IMS功能实体1-CSCFnCall Session Control Function *n呼叫会话控制功能呼叫会话控制功能 *nCSCF是是IMS 系统的呼叫控制核心，它的主要作用是在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。擎、策略管理和策略执行功能。nCSCF按其位置和功能又可分为：pP-CSCF（Proxy-CSCF）：）：代理代理CSCFpI-CSCF（Interrogating CSCF

17、）：）：查询查询CSCFpS-CSCF（Serving CSCF）: 服务服务CSCF pE-CSCF（Emergency CSCF）：紧急呼叫紧急呼叫CSCFP/S/I-CSCF在物理实体上完全可以是合一的，在实际组网时，其划分和部署在物理实体上完全可以是合一的，在实际组网时，其划分和部署需综合考虑对需综合考虑对IMS业务接入方式、业务接入方式、CSCF的容量、能力及用户业务量需求等因素的容量、能力及用户业务量需求等因素.CHEN MEIJUAN 22IMS功能实体1-CSCF *nP-CSCF(Proxy CSCF)：是是IMS中与用户的第一个连接中与用户的第一个连接点，点， 提供提供代理

18、（代理（Proxy）功能）功能，即接受业务请求并转，即接受业务请求并转发它们；发它们；P-CSCF也可提供也可提供用户代理（用户代理（UA）功能）功能，即，即在异常情况下中断和独立产生在异常情况下中断和独立产生SIP会话；会话；nS-CSCF(Serving CSCF)：S-CSCF在在IMS核心网中处核心网中处于于核心的控制地位核心的控制地位，负责对负责对UE的的注册鉴权和会话控制注册鉴权和会话控制，执行针对主叫端及被叫端执行针对主叫端及被叫端IMS用户的用户的基本会话路由功能基本会话路由功能，并根据用户签约的并根据用户签约的IMS触发规则触发规则，在条件满足时进行到，在条件满足时进行到AS

19、的增值业务路由触发及业务控制交互的增值业务路由触发及业务控制交互； nI-CSCF(Interrogating CSCF)：类似类似IMS的的关口节点关口节点，提供提供本域用户服务节点分配本域用户服务节点分配、路由查询以及、路由查询以及IMS域间拓域间拓朴隐藏功能；朴隐藏功能；nE-CSCF（Emergency CSCF）：IMS系统内满足紧急系统内满足紧急呼叫业务就近接入的需求。呼叫业务就近接入的需求。Page23IMS呼叫简单模型呼叫简单模型S-CSCFI-CSCFP-CSCFP-CSCFS-CSCF主叫主叫侧侧被叫被叫侧侧信令信令媒体媒体HSSn当两个IMS用户进行IMS内部呼叫的时候，

20、P/I/S-CSCF 3个网元配合可完成基本的呼叫信令路由的功能。DNS/ENUMPage24IMS网络实体网络实体互连互通互连互通n完成对外接口功能的网元实现完成对外接口功能的网元实现IMS网络与其他网网络与其他网络的通讯，包含的网元为：络的通讯，包含的网元为：pMGCF（ Media Gateway Control Function）u实现实现IMS核心控制面与核心控制面与PSTN/PLMN的交互的交互u控制控制MGW完成完成TDM承载与承载与IP承载的实时转换承载的实时转换pIM-MGW （IP multimedia media gateway ）u完成完成IMS与与PSTN及及CS域用

21、户域用户宽带、窄带承宽带、窄带承载互通及必要的编解码变换载互通及必要的编解码变换SCPSIP ASHSSS-CSCFPCSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd party ASIP BearerMGWPage25与传统网络互通与传统网络互通nIMS 用户呼叫本域的PSTN/CS 用户PLMN/PSTNS-CSCFMGCFBGCFlIMS用户呼叫其他区域的PSTN/CS 用户PLMN/PSTNS-CSCFBGCF 2BGCF1MGCFl需要拓扑隐藏的情况PLMN/PSTNS-CSCFI-CSCF1BGCF1MGCF

22、 BGCF 2Page26IMS网络实体网络实体数据库数据库nHSS ( Home Subscriber Server ) 归属用户服务归属用户服务器器 ，HSS用于归属网络中保存用户的签约信息用于归属网络中保存用户的签约信息，主要信息包括：p用户标识（包括公共及私有标识）、号码和用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息地址信息p用户安全上下文用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥：用户网络接入认证的密钥信息、漫游限制信息信息、漫游限制信息p用户的路由信息用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并支持用户的注册，并且存储用户的位置信息且存储用户的位置信息p用户的业务签约信息用户的业务签约信

23、息：包括其他：包括其他AS的增值业的增值业务数据务数据nSLF (Subscription Locator Function) 签约数签约数据据定位功能，用于多定位功能，用于多个个HSS的的选择选择定位定位SCPSIP ASHSS/SLFS-CSCFP-CSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd party ASIP BearerPage27IMS网络实体网络实体媒体资源媒体资源nMRF (Multimedia Resource Function) 媒媒体资源功能，体资源功能，包含：pS-CSCF实现实现MRFC（

24、Multimedia Resource Function Controller）媒体资源功能控制器）媒体资源功能控制器 ，不再有单独的，不再有单独的MRFC存在。存在。u实现对实现对MRFP的媒体资源的控制的媒体资源的控制pMRFP（ Multimedia Resource Function Processor）媒体资源功能控制器）媒体资源功能控制器 在在MRFC的控制下，为彩固终端提供媒体资源的控制下，为彩固终端提供媒体资源u多媒体信息播放（提示音、流媒体）多媒体信息播放（提示音、流媒体）u媒体内容解析处理（编解码变换等）媒体内容解析处理（编解码变换等）SCPSIP ASHSS/SLF da

25、tabaseS-CSCFP-CSCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd party ASIP BearerMRFPPage28IMS网络其他实体网络其他实体n接入网和系统支撑层的网元：功能功能网元网元计费计费CCF网元管理网元管理OMSSBCABGF 域名或域名或IP地址解析地址解析DNS/ENUMSBC：Session Border Controller，会话边界控制器CHEN MEIJUAN 29IMS其他重要网元功能其他重要网元功能nDNS：DNS(Domain Name System)服务器服务器p* 负责负责UR

26、L地址到地址到IP地址的解析地址的解析，可以直接借助，可以直接借助Internet公网上的分层公网上的分层DNS Server，也可直接在网内新建，也可直接在网内新建DNS服务器。服务器。nENUM Server ：ENUM(E.164 Number URI Mapping)服服务器务器p* 负责负责E.164格式的电话号码到格式的电话号码到URL的转换的转换，一般需，一般需IMS运营商新建。运营商新建。0258*-230.8.*.*Page30IMS其他重要网元功能其他重要网元功能nDHCP Server：p在标准在标准DHCP(Dynamic Host Configuration Prot

27、ocol ,动态主机配置协议动态主机配置协议)服务功能的基础上，服务功能的基础上，增加在动态分配增加在动态分配IP地址过程中地址过程中向向IMS终端指定终端指定P-CSCF的的URL地址地址的处理。的处理。nNAT/ALG/SBC设备：p完成公私网的完成公私网的IP地址转换、媒体流转发以及网络安地址转换、媒体流转发以及网络安全保障等功能全保障等功能SBC（Session Border Controller，会话边界控制器）ALG（Application Layer Gateway，应用层网关）NAT（Network Address Translation，网络地址转换）IMS网络实体业务能力层

28、网络实体业务能力层nAS (Application Server) - 应用服务器应用服务器p为为IMS用户提供用户提供IM增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其主要功能为：提供，其主要功能为：u处理从处理从IMS发来的发来的SIP会话会话u发起发起SIP请求，发送计费信息给请求，发送计费信息给CCF和和OCSlIMS AS 类型类型pOSA-SCS：Open Service Access Service Capability Servern提供OSA服务网关功能，为第三方服务器提供接口pIM-SSF：IP Multimedia service switching functionn作为网关，提供与传统智能网服务器的接口pSIP AS：直接提供IMS业