华为IMS基础概念和网络架构

1、通过IMS基本概念和网络架构，2007年10月，培训目标，这次培训，了解IMS网络基本架构，了解几个主要的网络元件CSCF、HSS、AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/能够理解MRFP等主要角色的P-CSCF、S-CSCF和I-CSCF的差异和各自角色的IMS的移动性、业务的开放性， 了解可运营特性的实现机制华为了解IMS解决方案相对于标准IMS的主要竞争优势华为关于IMS产品的测试工具，IMS背景知识和基本概念IMS网络架构IMS基本流程和主要特性华为IMS产品基本测试工具的介绍、内容，IMS IMS在3GPP R5阶段增加的WCDMA网络的一个子系统即3GPP相关协议中描述如下： IM

2、S:IP多媒体子系统(3GPPts23.002 ) theimsubsystemcomplementsystemlcomplementersforprovisionofip多媒体服务c omprising audio，视频，文本，chat， etc.andacommintityofthedelleverovethepsdomain.theenteritionrelatedtotimarecscf，MGCF， MRF etc.asdefinedinthestage2oftheimsubsystemts 23.228 34 .seets 22.228 27 forsomeserviceexampl

3、esofims.3GPP协议开发和IMS导入3gpp技术规范从HSS返回的SIP会话的地址，该SIP会话从HSS向归属网络S-CSCF或其它网络S-CSCF/I-CSCF的SIP会话询问被称为IMS用户的S-CSCF路由地址信息当IMS会话跨越不同载波时，通过对SIP地址信息进行加密/解码可支持对I-CSCF所存在的运营商的网络拓扑的隐藏，即可选THIG功能。 如果IMS用户未被注册，则I-CSCF可以选择负责后续路由处理、CS、IMS语音邮箱等的临时S-CSCF。 负责创建与IMS相关的发票，通过Diameter向CCF发送ACR，查询，R5完全体系结构(2)-数据库，HSS业务功能，HSS

4、 : thehomesubscriberserverhss保持在家庭网络中在IMS核心网络架构的顶层HSS中保存的主要信息是IMS用户id (包括公共id和私有id )， 号码和地址信息IMS用户的安全性上下文：用户网络访问认证的密钥信息、漫游限制信息IMS用户的路由信息： HSS支持用户注册，用户的位置信息IMS用户的服务合同信息：包含其他AS的增值服务HSS服务功能HSS存储运营商账户开设时设定的上述IMS合同信息，并且支持运营商和终端用户通过与业务管理系统的接口来定制和修改合同数据。 HSS基于Diameter协议在IMS注册过程期间向I-CSCF提供基于Cx接口，HSS能够经由接口执行

5、用户的访问/漫游权限的确定，其中I-CSCF向用户请求s 从而能够提供用于向IMS用户的呼入过程询问呼入路由(S-CSCF域名或地址信息)作为用户服务S-CSCF的服务的HSS， 与S-CSCF之间通过基于Diameter协议的Cx接口实现IMS注册中的S-CSCF域名路由信息的注册，并支持经由该接口将基本IMS合同信息下载到S-CSCF的HSS 根据以下用户安全性信息计算认证元组，并通过基于Diameter协议的Cx接口向S-CSCF提供用户/网络认证所需的认证元组信息。 HSS提供基于SIP AS和Diameter协议的Sh接口，为增值业务SIP AS或OSA SCS提供合同数据、业务逻辑

6、脚本的远程数据库访问接口，HSS为特定合同用户AS增值业务数据的透明HSS与IM_SSF提供基于MAP协议的Si接口，通过被称为用户注册过程的服务触发向IM_SSF提供IMS CAMEL智能合同数据，实现电路域CAMEL/INAP服务在IMS域中的继承R5完全体系结构(3)-媒体资源，R5完全体系结构(4)-IMS业务平台，IMS其他网络元件功能-AS，应用程序服务器(as ) :为IMS用户提供IMS增值服务as包括SIP AS、osa AS和IM-SSF三种类型的OSA AS不直接与IMS网络元件交互，而是通过OSA服务能力服务器，IM-SSF将IMS SIP到CS CAP的映射和SSP触

7、发能力使IMS域VoIP业务用户能够无缝地继承CS智能业务，AS通过与HSS的接口获取有关用户业务的数据和用户状态信息，SIP AS、OSA SCS和HSS之间是基于Diameter的Sh接口在IM-SSF和HSS之间基于MAP的Si接口S-CSCF和AS之间的ISC接口由AS用于进行相应的业务控制，AS由Proxy、UA、B2BUA、 OSA :开放服务体系结构，R5完整体系结构(5)-外部接口，IMS其他网络元件功能，SLF (subscriptionlocatorfun :在运营商内安装了多个HSS时，I-CSCF可以在注册和交易建立的过程中通过SLF获取用户合同数据所在的HSS域名，并

8、与HSS合作。 媒体控制(mgcf ) :实现IMS核心控制方面与PSTN或PLMN CS的互操作，支持ISUP/BICC与SIP的协议互操作和呼叫互操作，通过在H.248中控制IM-MGW来实现PS im-mgw (IMS-mediagatewayfunction ) :完成IMS、PSTN和CS域的用户面窄带承载互操作和所需的编码解码器转换。 bgcf (breakoutgatewaycontrolfunction ) :基于互操作规则的配置和呼叫分析，对从IMS到PSTN/CS的呼叫选择MGCF，实现MGCF路由的自动取得。 多媒体资源功能控制器(MRFP ) :在h.248中控制MRF

9、P上的媒体资源，并分析来自其他S-CSCF和AS的SIP资源控制命令， 转换为与MRFP对应的控制命令而生成计费信息的MRFP (多媒体资源处理器) :控制与其它IMS终端和IM-MGW之间的IP用户画面承载连接，作为网络公共资源， 在MRFC控制下提供资源服务，所述资源服务包括媒体流混合(多媒体会话)、多媒体信息播放(广播、流传送)、媒体内容分析过程(代码转换、语音识别等)。 IMS的其他网络元件功能，DNS、enumserver:DNS (域名系统)服务器负责从URL地址解析IP地址，直接利用因特网公共网络上的分层DNS服务器，也是网络enum (e.164编号uri映射)服务器负责从电话

10、号码到URL的转换，通常由IMS运营商新建立。 DHCP服务器：除了标准DHCP (动态配置协议)服务功能之外，还追加了在动态分配IP地址的过程中给IMS终端指定P-CSCF的URL地址的处理。 NAT/ALG设备：向企业IP专用网络中的SIP终端进一步请求网络地址转换(NAT )、防火墙设备提供应用程序级别网关(alg )功能， 通过分析IMS SIP信令地址和SIP信令中包含的SDP地址信息，实现与SIP控制屏幕UDP/IP专用网络地址对应的承载屏幕RTP/IP专用网络地址转换。IMS的主要接口和参考点、IMS背景知识和基本概念IMS网络架构IMS基本流和主要特征IMS产品基本测试工具介绍

11、、内容、终端注册过程、IMS终端间呼叫过程、IMS内呼叫过程的简化结构、IMS与其他网络的互操作性IMS终端与PSTN/PLMN间的互操作、IMS中的业务触发，如下图所示，IMS中的业务触发是基于合同数据中的iFC检测的： IFC (initialfiltercriteria :初始化过滤器):HSS中存储的用户合同数据的一部分， 用户注册时分配给用户的S-CSCF下载的iFC以不同的优先级定义业务触发的条件和目的AS，S-CSCF在处理用户的业务请求时进行iFC匹配检查，满足触发条件时触发指定的AS，由此， PS可以通过PS内规定的业务逻辑控制下一个业务的Initial Filter Cri

12、teria中， 应用程序服务器adresaspretiondeformitydeformationsubcidedmediatriggerpointsoptionalserviceinformation trigger points，iFC触发定义了在接收到一系列S-CSCF之后必须转发到特定应用服务器的SIP请求，定义了与该特定应用相关的通信的触发点移动性，以及在IMS中提供用户注册和被叫路由的过程，由此， 网络具有已注册用户的位置识别能力，在向IMS终端提供移动性的用户注册的过程中，IMS-aka (身份验证)进行双向认证，以确保用户访问的有效性的漫游用户的所有通信量受访问P-CSCF在h

13、ome上路由，home的S-CSCF控制用户业务，并基于用户合同数据将业务映射到本地或第三方，从而保证业务的一致性和简化并确保用户另外，多地址多识别根、IMS用户具有私有识别(impi )和公共识别(impu )两种用户识别。 私有标识符对应于一个物理终端，且网络侧对应于一个安全上下文的公共标识符是一个或多个用户可寻址到外部的标识符。如果一个或多个公共标识符是对应于业务简档的IMS用户开始注册公共标识符，则同一公共标识符可以是， 可以从多个不同的IMS物理终端(对应于不同用户的私有身份)开始，其中一个IMS用户的私有身份对应于可寻址(联络人地址)。 采用SIP Fork机制来简单地实现从单个被

14、叫方地址到多个不同的被叫方地址的分支路由，相比之下，相同的IMS用户终端也注册多个公共标识符，以允许被叫方IMS用户能够通过多个地址到达。 业务开放性，如上所述，IMS提供的三种业务开放模式：通过SIP AS、IM-SSF和OSA SCS、iFC提供统一触发控制机制的IMS服务除了由运营商自己提供外， 第三方也允许提供的OSA(Open Services Architecture )是3GPP制定的统一的业务开放模式，OSAS SCS (osaservicecapabilitiesservers )是对第三方的应用服务器开放、安全的网提供网络能力的标准接口、开放网络能力、业务开发并不是直接面对

15、复杂的网络协议，而是基于API阻止了网络协议的复杂性。业务实现与网络设备无关，有QoS保障。 理解、决策、执行、资源许可/更新/取消确认运营商预约闸门的开/关指示运营商释放/故障、完全计费模式、离线计费框架：多点收集完全计费数据的指定标志相互关联，从而为各种计费原则提供了强有力的支持。 3GPP IMS安全性架构，IMS安全性包括用户在IMS处的认证和对SIP消息的保护的IMS安全性架构图示：UE和归属网络之间的认证和SA协商采用了IMS AKA双向认证机制() SIP消息的加密和完整性保护采用逐跳处理方式，分为Gm接口段(、33.203 )和z接口段(、网络元件之间、Za、Zb、33.210

16、 ) (CX接口的安全性) 5组IMS认证，5组： Rana utn * XRES * CK (-ckesp ) ik (-ik esp )，autn包括SQN和MAC，SQN用于同步检查，防止重发的xres用于网络对用户进行认证，IMS解决了哪些问题IMS架构首次为SIP业务用户提供了独立于接入网技术体制的强大的自动全网络漫游能力和VHE虚拟家庭业务环境能力。 IMS终端无论何时接入哪里，都能够通过获取被访问的SIP代理地址，被访问代理连接到归属服务环境，由此进行IMS服务处理和触发，来享受相同的服务。 对于同一用户的不同可寻址号码(对应于不同访问方案)和同一用户的所有增值服务(对应于不同的AS )，IMS体系结构可提供统一的服务访问认证入口，在相同的服务应用、不同号码处PS也能专注于应用业务的开发。 IMS架构第一次提供对同一个个人用户的不同应用程序合同数据在网络级别的集中管理，固定