核心网技术-IMS技术

第1章IMS概述及根本原理 41.1IMS的起源和标准化进程 4 6IMS系统范畴 6IMS与软交换的定位关系 7IMS业务层的功能架构 8中国电信IMS网络的业务供应方式 91.3IMS核心层设备功能 9 9 用户数据库(HSS) 24 241.4IMS网络支持的业务 261.5接口协议要求 26IMS网络接口 26 29 44IMS业务平台的组网结构 44IMS业务供应方式 45IMS业务触发机制 46ISC接口触发业务实例 48第2章IMS网络组网 502.1组网架构 51归属网络域名的安排 用户标识 公共业务标识 2.3互联互通 IMS与软交换的互通 IMS与其它运营商的互通 2.4IMS对承载网络要求 53对效劳质量的要求 IMS入口地址安排机制 2.5平安要求 用户鉴权要求 设备平安要求 网络平安要求 第3章IMS信令流程 3.1注册流程 P-CSCF发觉过程 S-CSCF的安排过程 归属和访问网络中的初次注册恳求 3.2注销流程 用户主动注销 62S-CSCF进行网络注销 3.3IMS会话及相关流程 IMS用户之间的根本会话建立过程 IMS用户业务触发的处理 64IMS用户的会话信令流程 65 67协议和与接入的无关性，可以更好地支持多媒体业务。,这些特征使得IMS进一步获得了固定网络的青国际上关于IMS的争辩主要集中在3GPP、3GPP2和TISPAN〔telec表1标准组织争辩方向争辩方向3GPP是主要由移动网络运营商和移动网络W-CDMA(UMTS);IMS;设备提R7,并从R5开头制定IMS架构，逐步接受在FMC融合的架构争辩中占据主导地位。主要负责固主要负责3G的CDMA2000的技术标准〔MMD、1x-EVDO〕,与3GPP的目标格外全都，不同仅在于接入层。主要关注融合的问题，主要基于TISPAN的工作。与IP相关的各种标准AAA认证，RADIUS、Diameter,移动IP;SIP;MPLS3GPP2、TISPAN等组织共同争辩了各个标准组织对〔CommonIMS〕的共识。2007年，3GPPOPAdHoc会议确定将TISPANRelease2的内容分阶段迁移到3GPPR8中，并确定了CommonIMS范围和争辩工程。CommonIMS将3GPP2/TISPAN的IMS争辩成果集中到3GPP的标准中，基于统一的CoreIMS[3GPP定义，包括了主要的功能和实体〕,同时包涵全部相关的接入方式，固定接入、移动接入、Cable接入、无线宽带接入等。以下图为CommonIMS的架构：MMiMb把握层网络其他Eth接入中国电信IMS系统由业务层、把握层、终端组成，不同层面之间接受开放接口协议，供应以IP为承载的、基于SIP协议的多媒体会话业务的把握力量和业务供应力量，支持1x/HRPD、WLAN、xDSL和LAN接入，并可以与C网电路域、PSTN/软交换系统以及其他业务系统互通。〔1〕IMS业务层：IMS业务的聚合点，重点完成IMS业务规律的供应、执行以及业务力量的抽象与开放，支持SIPAS、OSA两种业务供应方式。〔2〕IMS把握层：IMS把握层主要完成会话把握、资源安排、协议处理、路由、认证、计费、业务触发等功能。IMS把握层的功能实体包括P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、HSS、BGCF、ENUM/DNS等在实际组网时，一个物理设备可以包含多个不同的功能实体。IMS把握层的主要功能实体如下：●P-CSCF是IMS用户接入IMS网络的入口节点，主要负责信令和消息的代理。●CSCF是各个IMS归属域的入口节点，负责用户注册S-CSCF的指配和查询。●S-CSCF是IMS网络中的中心节点，供应注册效劳、会话把握、相关的选路和业务触发等功能，并维持会话状态信息。●HSS负责存储IMS用户的相关信息及其相关业务信息。●IMSSBC位于IMS网络的边缘，是P-CSCF的代理设备和固定接入用户的媒体代理设备。●BGCF主要用于IMS网络与PSTN、软交换、C网CS域互通时进行MGCF的选择。统一IMS核心网中可路由的SIPURI。●IMS移动终端：指支持IMSSIP协议并且通过1x/HRPD技术接入IMS网络的移动终端；●SIP硬终端：指支持IMSSIP协议并且通过xDSL、WLAN●IMS双模终端：指支持IMSSIP协议、支持1x/监控会议固定/移动承载资源把握层拨号群组E家IMS控制层IMS业务层通短信彩铃IMS网络软交换网络管理平台的接口协议要求参见ISMP相关技术标准。第三方应用服务器OSA业务力量服务器SIP应用服务器(业务/应用)应用服务器组和列表PresenceIM综合管理平台〔1〕基于SIPAS的业务供应方式。适合于供应与SIP/XCAP协议紧密结合的、对业务实时性和大合〔2〕基于OSA的业务供应方式。适合于供应面对第三方开放的、多应用业务共用通用业务力量的1.3IMS核心层设备功能S-CSCF应能处理IMS用户来自归属或访问网络经过P-CSCF转发的注册恳求，并记录UE的IP地S-CSCF应支持第三方注册功能，在用户注册成功后，依据iFC规那么,向应用效劳器发起注册。S-CSCF具备注册效劳器功能，具体要求参见《中国电信IMS网络SIP协议总体技术要求》。S-CSCF对全部的初始注册消息发起挑战401,要求鉴权；对经过IPSecSA爱护通道发送的重注册和注销消息，不要求重新鉴权；未经IPSecSA爱护通道发送〔1〕通过IMS认证和密钥协商〔AKA〕机制来认证用户，实现UE和归属网络间的相互认证。对〔2〕通过HTTPDigestMD5机制实现用UE发起和终结的情形；〔1〕支持初次INVITE〔Initial[3]当效劳于源端时如目的端与源端属于同一运营商，将SIP恳求或响应转发给本运营商的某个I-CSCF。依据HSS和业务把握交互，确定用户将通过CS域接受会话恳求时，转发SIP恳求或响应给BGCF当漫游用户归属网络接受I-CSCF转发机制时，转发SIP恳求或响应给I-CSCF。业务触发S-CSCF应能区分本管理域的用户发起和终结的会话恳求，对于本管理域用户RequestURI域发生转变时，S-CSCF应停止iFC匹配和业务触发当HSS返回的应用效劳器列表多于1个时，依据HSS的数据定义中AS的触发挨次，S-CSCF应支S-CSCF应能依据来自HSS的用户数据更新恳求，进行用户数据的更新。既能支持会话计费功能〔即依据会话相关SIP方法触发ACR,也能支持大事计费功能〔即基于大事触发依据中国电信运营需求，遵循《中国电信在线计费系统OCP接口标准》,支持通过OCP接口与S-CSCF应支持TELURI和SIPURI地址的处理。S-CSCF应可以与DNS以及ENUM效劳器协作，S-CSCF查询ENUM效劳器时，假设ENUM效劳器返回的结果为S送往DNS进行查询，依据DNS返回的I-CSCF地址路由到I-CSCF。业务供应应协作应用效劳器供应呈现类业务，支持用户注册状态的订阅和更新。业务定义参照《中国电信S-CSCF支持DNS/ENUM查询协议，进行E.164号码翻译和域名地址翻译。S-CSCF应满足信产部相关标准要求，对IMS用户的实施合法呼叫侦听。互通功能与其他设备协作，完成与R4电路域的用户以及交换网、软交换网络等现有网络的业务互通。用户注册消息后向HSS发起查询恳求，并依据HSS返回的信息选择S-CSCF:将进行S-CSCF重选并向重选的S-CSCF消息的参数适配，当I-CSCF收到的Register消息不包含Authorization参数时，能依据IMPU导出相应的I-CSCF收到呼叫恳求消息后，应具备依据被叫用户的注册状态和业务状况进行呼叫恳求处理的功属S-CSCF地址，并向该S-CSCF转1.DNS查询方式，通过查询DNS定位PSI归属AS的地址；2.HSS直接查询方式，接收到HSS返回的AS地址信息后，直接将PSI的呼叫恳求转发到AS;作为网络的统一入口点，I-CSCF具备接受其他IMS网络发来的会话恳求，并依据向HSS查询的结●注册/注销功能(1)根本注册功能当IMS用户发起注册消息时，P-CSCF应具备与DNS效劳器协作确定用户归属网络，并将用户注册消息转发给归属网络I-CSCF的功能。转发的注册恳求中应包含P-Visited-Network-ID头域来向用户的归属网络标识P-CSCF所在的网络。鉴权通过后，P-CSCF向用户归属网络I-CSCF转发的REGISTER消息应说明UE通过了加密和完整用户注册成功后，P-CSCF具备保存终端的注册信息功能，包括UE信息(包括UE的地址，UE的IMPU/IMPI)以及路由信息(与归属网络相连的I-CSCF地址和S-CSCF地址)。依据网络运营需求，应具备将表征内部网络架构的信息〔例如归属S-CSCF地址信息〕向终端屏蔽当启用用户隐式注册功能时，用户注册成功后，除初始注册功能中要求记录的信息外，P-CSCF还应具备记录用户发起注册的关联公有标识的归属网络S-CSCF地址、全部与发起注册的公有标识相关联P-CSCF能正确转发用户发起的注销消息，当注销成功后应删除用户发起注销的公有标识的相关数当P-CSCF收到由网络发起的用户注销消息时，应删除注销消息所标识的用户公有标识的相关数据P-CSCF能够向S-CSCF订阅用户的注册状态。●会话把握功能当用户发起呼叫恳求时，P-CSCF具备依据用户的注册记录，正确转发呼叫恳求消息给用户归属I-CSCF〔用户归属网络启用拓扑隐蔽功能时〕,或S-CSCF〔用户归属网络没有启用拓扑隐蔽功能时〕P-CSCF不能修改INVITE消息中的RequestURI字段。当用户发起会话释放消息时，P-CSCF能够正确转发消息。当消灭会话一方移出网络掩盖范围或终端掉电等特别状况时，P-CSCF应发起会话释放流程。支持P-CSCF发起的呼叫释放，包括释放正在建立的会话、释放现存的会话、由于注册过期或删除平安联盟而导致的对现存会话的释放。支持其他网络实体发起的释放。(3)检测和处理紧急呼叫恳求对于接受AKA鉴权方式的用户，依据TS33.203维护UE和自身的平安连全部从UE发起或者到UE终结的SIP信令都需要经过P-CSCF。注册过程中，P-CSCF应能依据漫游用户供应的归属的SIP注册恳求转发给I-CSCF。消息。具体要求见《中国电信IMS网络SIP协议总体技术要求》。P-CSCF应可配置是否启用SIP消息的压缩(c)每次重新注册时，与除了初始注册消息，其他UE始发消息〔注销/INVITE/Message等〕必需受完整性爱护，假设未受接收S-CSCF的恳求并为会话选择适宜的PSTN/CS域网络出口。话供应互通效劳的MGCF或其他运营商网络的BGCF。MGCF是使IMS域用户和PSTN/CS域用户之间可以进行互通的设备。全部来自PSTN/CS域用户的呼叫把握信令都指向MGCF,它负责和SGW一起完成ISUP/SIP-I与SIPMGCF可以为根本语音业务呼叫的建立、维持和释放供应把握功能，包括呼叫处理、连接把握、完成整个呼叫的建立和释放功能，其主要承载协议接受SCTP;等。其中对于H.248,MGCFMGCF应支持SIGTRAN协议，通过SIGTRAN协议与SGW相连，实现与现有PSTN/PLMN的信MGCF支持H.248协议把握IM-MGW的资源；MGCF支持SIP协议与CSCF、BGCF互通，遵循中国电信《IMS网络SIP协议总体技术要求》;MGCF支持SIP-I协议实现与LMSD的互联；要求MGCF支持对来自PSTN/PLMN/LMSD网络指向IMS的用户进行号码分析和路由选择，选择适宜的CSCF。要求MGCF支持主叫20位，被叫可以扩展到28位，具有10位号码分析力量、,具有在任意位置MGCF具有处理同一地区不等位长度号码的力量；一个MGCF设备对一个目标局可选择的最大路由数为5个，可选路由组中应可同时包含到支持在可选路由间进行负荷分担，分担比例的最小单位为1%;MGCF心跳消息的发送方式可以机敏设置，可以指定接受心跳功能的目的点并针对不同目的点可当MGCF检测到MGW连接中断后，将撤除现有或即将建立的与该MGW的连接。并且应释放该AGCF应支持AGCF与I/S/E-CSCF之间的SIP协议接口；满足《中国电信IMS网络SIP协议总体启动方法可以为Restart、Handoff、Disconnected、Failover等；注销方法可以为Graceful或Forced。备AGCF技术要求》附录A。AGCF应支持SIPHTTPDIGEST认证方式。AGCF应支持单用户注册。备AGCF技术要求》附录A。AGCF应能正确识别网关信令中用户所拨打的被叫号码，号码收AGCF需能正确配置拨号方案〔DigitMap〕,并下发至AG。AGCF能正确处理用户按flash键或拍叉簧的大事，并通过Mw接口通知IMS核心网。AGCF设备能依据用户或会话状态的变化正确把握AG向用户播放AGCF能成功完成呼叫编码协商把握。AGCF能正确处理用户挂机的大事，并通过Mw接口通知IMS核心网。接入设备AGCF技术要求》附录A。AGCF应可以把握媒体网关是否接受语音压缩，并供应可以选择的语音压缩算法，算法应至少包括AGCF应可以把握媒体网关及终端对语音包缓存区的大小进行设置。/MODEM处理功能AGCF应能把握媒体网关接受T.38或G.711算法处体网关修改语音处理的相关参数，包括编码方式、回声抑制等，以适应、数据业务对媒体传送的要综合接入设备AGCF技术要求》附录A。AGCF可以和多个CSCF连接，AGCF能将紧急呼叫通过Mw接口路由至E-CSCF,并协同E-CSCFAGCF技术要求》附录A。设备标识、告警级别、告警类型、告警时间、告警/通知描述、缘由描述、处理建议。系统具有默认的具备告警机架图变化上报、同步的功能，实时显示机架图状态相关信息，如单板在线/离线，主备通知是某些需要操作人员知晓的大事发生时上报的消息，并不肯定意味发生故障。AGCF应能够支持对动态IP地址配置的用户终端的认证与授权。对媒体网关和IAD设备的认证流程参见《中国电信IAD终端技术标准》附录A。AGCF应能在系统过负荷时，具有对负荷把握的力量。AGCF心跳消息的发送方式应支持机敏设置，可以指定接受AGCF与网关之间的心跳信号，应支持接受由AGCF单独把握或AGCF和具体要求参见《中国电信H.248协议标准》及《中国电信MGCP协议标准》。AGCF应支持媒体网关下挂载的终端用户状AGCF应保存用户注册后返回的S-CSCF地址及注册刷新周期等信息，按时发起注册更新。AGCF应能接受营帐放号或操作维护管理终端的MGW能够产生音频并在MGCF的把握下进行检测，实现网络之间的带内DTMF音频与带外信号MGW应能识别MGCF对呼叫资源接受通配符形式的指示，并正确执行。MGW应具有fax音检测功能，并能正确上报MGCF,支持T.38和T.30协议，在MGCF的把握接受来自AS或者S-CSCF的把握命令并把握MRFP上的媒体资源，支持增加的媒体把握〔多媒体MRFC支持SIP协议实现与CSCF或者AS的交互；假如MRFC和MRFP合设，合设设备接受SIP假如MRFC和MRFP合设，对MRFC和MRFP的接口不做具体要求；依据中国电信运营需求，遵循《中国电信在线计费系统OCP接口标准》,支持通过OCP接口与中b.鉴权/加密数据(2)支持一个签约用户配置多套业务签约数据，用户业务签约数据与该用户公有标识的关联关(3)支持公有用户标识的隐式注册集功能，隐式注册集中不同的公有用户标识可与不同的业务3.移动性管理(2)HSS可对成组用户或单个用户设置其S-CSCF力量集映射表索引，并存放当前为用户效劳的(2)HSS应能设置每一用户私有标识的鉴权/加密方式，当接受IMSAKA鉴权/加密方式时，假设5.会话授权功能6.接入授权功能(1)HSS可设置用户授权接入的访问网络名列表，通过检查用户接入的网络[P-Access-NetworDNS〔域名管理系统〕效劳器接收来自IMS网络中支持DNS解析协议设备的域名解析恳求，完成ENUM〔E.164NumberMapping,E.164号码映射〕效劳器完成E.164到域名地址的转换，ENUM效录音通知接受G.711〔A律压缩〕进行编码。录音通知可以是固定的或是可变的。固定的录音通知把握设备指令中对可变局部的规定进行合成。这些可变局部已经参数化，这些参数可以是日期、时间、字或词的识别率应>=95%,其他有关语音识别的具体要求待定。1.4IMS网络支持的业务话，松键收听〕,与一个或多个用户进行以话音为主的通信。RfYGq’该接口主要用于完成S-CSCF的指派、从HSS提取路由信息、认证〔如：检查漫游协定〕、鉴权相发送者。■终端与应用效劳器之间的接口[Ut]Ut接口位于终端与应用效劳器之间，该接口一般通过HTTPProxy进行转接。基于该接口，终端可接受H.248协议。该接口用于S-CSCF和MGCF之间交互会话把握相关信令消息，以便实现IMS网络和PS该接口用于接收S-CSCF的恳求并为会话选择适宜的PSTN/CS域网络出口。该接口用于BGCF选择到电路域〔PSTN/CS〕的出口，与MGCF协作实现与电路域的互通。接受DNS协议，具体参见RFC1035《域名—实现和标准》和RFC2916《E.164号码和DNS》。该接口用于不同运营商IMS网络或IMS网络与其他SIP网络之间进行媒体编码转换或实现媒体层面该接口是CSCF供应应IMS应用效劳器的接口。I该接口是HSS供应应IMS应用效劳器的接口。供应IMS相关用户数据的读写操作，同时也供应用该接口用于向MGCF/IMSGWF/应用效劳器/OSA业务力量效劳器供应基于大事的在线计费接口。该接口用于向IMS网络网元/应用效劳器/OSA业务力量效劳器供应离线计费的接口。IMS业务的开放性和有用性是通过一系列协议来支持实现的。IMS业务所需要的主要协议，包括网络上进行多媒体通信的应用层把握协议，用于创立、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话〔multicast〕、网状单播[unicast]或两者的混合体进行通信。SIP是IETF参考因特网两个最成功的效劳Web和E-mail进行设计的，通过一种便捷的方式来建立和把握各种类型的点到点媒体会话。SIP采用的是一种模块化结构，恳求/应答模式，基于文本方式，使用格外简洁机敏，升级、扩展便利。SIP只是一个框架性协议，为了完成会话需要可与其他协议合作，例如使用SDP作为其消息体会话的描述，支方式，即消息体中可存在多种会话描述协议。SIP在实现上独立于底层传输协议，底层可接受TCP/UDP/SCTP中的任何一种。IMS网络中，SIP协议涉及到的网络中的各个接口的应用状况：单wrPL 换域图8.7IMS各接口示意图EAP应用Diameter是一种对等协议，任何Diameter节点都能发起恳求。共有3种不同类型的Diameter网络域供应认证、授权和计费效劳，Diameter协议引入了4种类型的代理，分别为中继代理、Proxy代理、Rf/Ro图8.9IMS中使用Diameter的接口〔4〕H.248协议：媒体网关把握协议，用于媒体网关和媒体网关把握器之间，处理多媒体会议期间的信令和会话管理。媒体网关把握器和媒体网关构成一个主/从关系。IMS中使用H.248协议主要是P1接口和Mn接口，如以下图所示：业务层业务层图8.10IMS中使用H.248协议的接口H.248接受事务通信方式传送命令，可以将多个命令组合成一个事务在MGC和网关之间交互。事务包含一个或多个动作〔Action〕,每个动作包含一个或多个命令，同一动作中的全部命令的把握范围为同一关联，因此通常每个动作都带有关联标识，除非关联未创立或命令应用于关联外的终结点。H.248的连接模型将媒体网关内的主要对象描述成终结点〔termination〕和上下文〔context〕,它们可以由媒体网关把握器来把握。一个终结点发起〔sources〕或终止〔sink〕一个或多个媒体流，并且各终结点都拥有实际媒体流的信息。〔5〕RTP、RTCP协议：实时传输协议[RTP]为数据供应了具有实时特征的端对端传送效劳，如在组播或单播网络效劳下的交互式视频音频或模拟数据。RTP可以与其它适合的底层网络或传输协议UDP上运行RTP以便使用其多路结点和校验效劳。RTP本身并护。IPsec一般用来爱护主机和平安网关之间的平安通信，其供应的平安效劳包括：接入把握Diameter协议的最初提出是作为Radius协议的改良或者替代，它的引入是作为支持基于a)认证(Authenticatib)授权(Authorization)网络系统授权用户以特定的方式使用其资源。Diameter协议在IMS之中主要用于Rf接口〔离线计费接口〕,Ro接口〔实时计费接口〕,CxDiameter协议应用Uersion本命令字包括CER\CEA(257),DWR\DWA(280),DPR\DPA(282);Application-ID:消息涉及的应用IDAVPCode:AVP的类别，例如Original-HostAVP的Code值为264;V:本AVP头之中是否消灭Vendor-ID字段；M:本AVP是否属于必需AVP,就一个特定的Diameter命令而言，有一些AVP是必需消灭的，例AVPLength:本AVP包含数据局部的长度，留意任何AVP的数据局部长度都必需为4的整数倍，Data:记录具体的数据值，具体数据的类型是由AVPCode打算的。目的User-Authorization-ReUser-Authorization-AMultimedia-Authentication-AnsRegistration-Termination-Registration-TerminationIMS中Sh-Diameter消息名称目的Subscribe-NotificationSubscribe-NotificatioPush-Notification-R消息应用a)UARUAA--User-Authorization1、用户注册2、用户注销1、IMPU在当前网络是否具有漫游权限1、S-CSCF名字或者S-CSCF向HSS猎取鉴权向量[AV]1、重同步处理1〕解析和验证AUTS1)检查用户的注册状态并且推断S-CSCF的名字是否和HSS中保存的相同HSS处理1、检查用户的注册状态并且更新为新的注册状态3、给S-CSCF返回用户的签约数据和/或计费地址信息当用户作为被叫，I-CSCF向HSS查询用户所属的S-CSCFHSS处理1、当用户的状态为registered或者unregistered,HSS返回S-CSCF的名字3、其他状况，HSS返回响应的错误信息e)RTRRTA-Registration-Termination1、用户的签约关系发生了更改3、用户的S-CSCF将会产生变化4、S-CSCF不能再为用户效劳了HSS发送RTR给S-CSCF进行网络当用户的签约数据或者计费地址信息发生了更改，HSS将更改后的数据通过PPR消息发送1、S-CSCF会马上更新用户数据2、假如用户数据不支持、用户不存在、用户数据过大的时候，S-CSAS向HSS恳求指定用户的透亮     或者非透亮     1、检查AS是否有权限去读取用户的特定数据3、假如正在被修改，HSS将等待修改完成再进行处理；假如没有被非透亮     数据：HSS需要理解数据的含义h)PURPUA--Profile-AS主动更新保存在HSS的指定IMPU的透亮     1、检查AS是否有权限更新用户的透亮     数据3、HSS依据AS的要求更新透亮     数据AS向HSS订阅指定用户的透亮     数据或者非透亮     j)