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ims培训-框架和基本业务流程 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望WCDMAWCDMA技术演进路线技术演进路线网络架构网络架构SIPSIP和和DiameterDiameter协议协议业务流程业务流程编号与编号与HSSHSSIMSIMS最新进展最新进展提提提提 纲纲纲纲WCDMAWCDMA技术演进路线技术演进路线网络结构网络结构SIPSIP和和DiameterDiameter协议协议业务流程业务流程编号与编号与HSSHSSIMSIMS研究热点研究热点提提提提 纲纲纲纲WCDMA技术演进路线R991）Iu 口使用ATM作为承载2）控制面和用户面分离3）TC单元从BSS侧移至CN侧。（实现AMR至G.711的转换）4）GSM/GPRS向3G的平稳过渡R41）实现承载和控制分离（MSC Server和MGW）2）Iu口可以承载在ATM或IP上R51）无线技术引入HSDPA（高速下行分组接入）2）在PS域的基础上叠加一个IMS（CSCF和MGCF、HSS）3）RAN,CN全IP化。R61）网络架构没有变化2）增加新的功能特性，增强已有功能特性3GPP Evolution GSM to R63GPP Evolution GSM to R6WCDMAWCDMA向全向全IPIP的演进的演进MSCGMSCCSGGSNSGSNPSRNSRNSBSSBSSRNSRNSBSSBSSRNSRNSBSSBSSMGWMGWCSGGSNSGSNPS MSC MSC serverserver GMSC GMSC serverserverBilling ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCBilling ServerSCPHSSGMLCMMSCOMC MGCFMGCF CSCFCSCFIMSR99R99R99R99R4R4R4R4R5R5R5R5核心网基于演进的GSM和GPRS网络电路域控制和承载分离核心网和无线接入网均采用IP传输WCDMAWCDMAWCDMAWCDMA向全向全向全向全IPIPIPIP的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势Billing ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCMGWMGWCSGGSNSGSNPS MSC MSC serverserver GMSC GMSC serverserverWCDMA R99WCDMA R99系统基本结构系统基本结构CS域PS域MSCMSCGMGWGMGWHSSHSSGGSNGGSNSGSNSGSNWCDMAWCDMA无线接入无线接入MGWMGWGMSCGMSCPSTNPSTNWCDMA R4WCDMA R4系统基本结构系统基本结构CS域PS域MSCMSCServerServerGMGWGMGWHSSHSSGGSNGGSNSGSNSGSNWCDMAWCDMA无线接入无线接入MGWMGWGMSCGMSCServerServerPSTNPSTNWCDMA R5WCDMA R5系统基本结构系统基本结构CS域PS域MSCMSCServerServerGMGWGMGWHSSHSSGGSNGGSNSGSNSGSNWCDMAWCDMA无线接入无线接入MGWMGWGMSCGMSCServerServerIMS域IMS-IMS-MGWMGWSGWSGWMGCFMGCFCSCFCSCFPSTNPSTNNo.7WCDMAWCDMA技术演进路线技术演进路线网络结构网络结构SIPSIP和和DiameterDiameter协议协议业务流程业务流程编号与编号与HSSHSSIMSIMS研究热点研究热点提提提提 纲纲纲纲3GPP R5 IMS3GPP R5 IMS网络架构网络架构3GPP R6 IMS3GPP R6 IMS网络架构网络架构3GPP IMS3GPP IMS相关规范相关规范Stage 1u22.228:IP multimedia subsystem;Stage 1Stage 2u23.228:IP Multimedia Subsystem(IMS);Stage 2 u24.229:IP Multimedia Call Control Protocol based on SIP and SDP;Stage 3 u29.228:IP Multimedia(IM)Subsystem Cx Interface;Signalling flows and message contents u29.229:Cx Interface based on the Diameter protocol;Protocol details其他其他uCAMEL：23.278、29.278u安全：33.203、33.210u计费：32.200、32.225uQos/SBLP：23.207,29.207,29.208u其他：TS 23.218,29.229,29.328,29.3293GPP R63GPP R6对对IMSIMS的增强的增强接入网和交互网范围扩大接入网和交互网范围扩大在R5中，IMS主要以GPRS网络作为其IP媒体业务的接入和承载，从R6开始，所有IP网络（WLAN等），以及所有的能和IMS交互（通过SIP协议等）的网络，都可以接入或连接到IMS,网络向全IP融合功能扩展功能扩展R6与R5相比，支持的功能从范围到具体流程都有了很大的增强，新增功能包括：资源预留，IMS群组管理，GUP的使用等；增强的功能包括基于IPv4与基于IPv6的IMS的互通和演进、IMS附加SIP能力、IMS会议业务、IMS消息业务，Emergency session等用户身份的功能增强和统一用户身份的功能增强和统一(1)增加GUP机制，用以对IMS用户签约信息实现标准化管理，目前应用在HSS中。(2)R5中，一个UICC用户中ISIM需要和USIM共存，才能完成各项任务。R6中不需要。(3)一个用户可以使用多个不同的终端同时接入IMS网络不同不同IPIP版本网络交互性增强版本网络交互性增强包括引入IMS ALG处理IPV4/IPV6之间的交互，具有不用IP版本（IPV4/IPV6）的IMS网络与SIP网络的用户应能够相互访问；作为传输网络时，如果与相连的两个网络的IP版本不同，也应能够支持传输等q采用采用SIP作为业务控制协议作为业务控制协议q采有采有Diameter作为作为AAA协议协议q使用使用 IPv6q归属控制归属控制q接入独立性接入独立性q业务、控制、承载层的解耦合业务、控制、承载层的解耦合q增强计费功能：增强计费功能：Online/Offline计费计费IMS 特点ZTE IMS全业务解决方案示意图IP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhone关键网元P-CSCFIP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhone在UE获得IMS服务时，P-CSCF是第一个联系节点。用户通过“本地CSCF Discovery”流程来得到P-CSCF的地址。P-CSCF主要完成：1。SIP信令路由2。离线计费3。QoS管理4。SIP信令压缩关键网元S-CSCFIP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhoneS-CSCF执行会话控制功能。主要完成：1。用户注册和注销。2。会话控制3。业务触发4。离线和在线计费关键网元MGCF/MGWIP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhoneMGCF完成和CS/PSTN网络互通功能。完成：1。SIP信令和TUP/ISUP/BICC信令的转换2。和MGW交互，完成媒体资源控制功能。3。离线计费关键网元MRFC/MRFPIP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhoneMRFC/MRFP主要完成IMS域媒体资源功能。提供如媒体转换、放音、会议资源等功能。此外，MRFC支持理离线和在线计费功能。关键网元HSSIP BoneIP BoneISCShIMS COREMediaServersH.248H.248RTPWLAN/WiMAXPresenceMessagingConferencePoCGLMSUMSONLYSoftDAPPSCRBTVPN 3rd party AppsW/TD-SCDMACDMA-2000CDMAGSMEthernet/HFCWLAN/3.5GVOCSIP MulitimediaPhonePBX智能终端IADSIPRTPH.248DiameterCOPSxDSLPhoneHSS是对传统HLR的增强。CS/PS域采用MAP进行通信，IMS采用Daimeter进行通信。WCDMAWCDMA技术演进路线技术演进路线网络结构网络结构SIPSIP和和DiameterDiameter协议协议业务流程业务流程编号与编号与HSSHSSIMSIMS研究热点研究热点提提 纲纲SIP网络结构Redirect ServerLocation ServerRegistrar ServerUser AgentProxy ServerGatewayPSTN/CSSIP 网络成员网络成员Proxy Server代理服务器SIP位置服务器重定向服务器注册理服务器网关SIP-I/TSIP网络实体网络实体 q用户代理（用户代理（User Agent）：代表一个终端系统，由于）：代表一个终端系统，由于SIP基于基于Client-Server架构，架构，UA包括两种类型实体：包括两种类型实体：UAC（User Agent Client），用于产生请求），用于产生请求;UAS（User Agent Server）基于）基于UAC发出的请求，产生相应的响应发出的请求，产生相应的响应qPROXY:为其它的客户机代理，进行为其它的客户机代理，进行SIP消息的转接和转发的功能。消息机消息的转接和转发的功能。消息机制与制与UAC和和UAS相似。对收到的请求消息进行翻译和处理后，传递给其他相似。对收到的请求消息进行翻译和处理后，传递给其他的服务器的服务器qREDIRECT SERVER:接收接收SIP请求，把请求中的原地址映射为零个或多个请求，把请求中的原地址映射为零个或多个地址，返回给客户机，客户机根据此地址重新发送请求地址，返回给客户机，客户机根据此地址重新发送请求 qREGISTAR:登记服务器只接收用户代理客户机发送的登记请求。由于登记登记服务器只接收用户代理客户机发送的登记请求。由于登记服务器通常不是独立存在的，在划分服务器通常不是独立存在的，在划分SIP网络服务器时并没有将它作为单独网络服务器时并没有将它作为单独的一类。登记服务器通常和代理服务器或重定向服务器处于同一物理实体的一类。登记服务器通常和代理服务器或重定向服务器处于同一物理实体中中 qLOCATION SERVER:代理服务器或重定向服务器从位置服务器获取被叫当代理服务器或重定向服务器从位置服务器获取被叫当前可能的位置信息。位置服务器可以在物理上与前可能的位置信息。位置服务器可以在物理上与SIP网络服务器处于同一位网络服务器处于同一位置，也可以是单独配置的。网络服务器访问位置服务器的方式（可选用置，也可以是单独配置的。网络服务器访问位置服务器的方式（可选用LDAP，轻型目录访问协议）并不属于，轻型目录访问协议）并不属于SIP协议的范畴，位置服务器不能算协议的范畴，位置服务器不能算是一种是一种SIP服务器服务器 SIP功能特点q用户定位（用户定位（User location）：确定用于通讯的终端系统；）：确定用于通讯的终端系统；q用户可用性（用户可用性（User availability）：确定被叫方是否空闲及是否愿意进行通讯；）：确定被叫方是否空闲及是否愿意进行通讯；q用户能力（用户能力（User capabilities）：确定使用的媒体和媒体参数；）：确定使用的媒体和媒体参数；q会话建立（会话建立（Session setup）：邀请和提示被叫，在主被叫之间传递呼叫参数；）：邀请和提示被叫，在主被叫之间传递呼叫参数；q会话管理（会话管理（Session management）：包括会话转移和终结会话、修改会话参）：包括会话转移和终结会话、修改会话参数、调用业务等。数、调用业务等。SIP协议模型语法与编码 传输层信令压缩事务层事务用户层业务逻辑的实现SIP应用层传输可靠性机制屏蔽底层承载差异易读、易于扩充的语法形式SIP消息格式消息格式generic-message=start-line *message-header CRLF message-bodystart-line=Request-Line/Status-LineRequest-line=Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLFqMethod：方法名，目前：方法名，目前RFC 3261规范定义了六种方法：规范定义了六种方法：REGISTER、INVITE、ACK、CANCEL、BYE、OPTIONS，其他的标准跟踪（，其他的标准跟踪（Standards track）RFC可可能定义另外的方法，比如：能定义另外的方法，比如：REFER、PRACKqSIP-Version：目前为：目前为SIP/2.0；不同的消息可能携带不同的；不同的消息可能携带不同的SIP版本号，版本号，SIP实体应该实体应该参考该版本号确定相应的处理参考该版本号确定相应的处理qRequest-URI：一个：一个SIP URI或者或者SIPS URI，该请求指向的用户或者服务。也可以支，该请求指向的用户或者服务。也可以支持其他的编号方案，如：持其他的编号方案，如：TEL URI；SIP实体可以通过任何可行的方法，将这些编号实体可以通过任何可行的方法，将这些编号方式转换为方式转换为SIP/SIPS URIStatus-line=SIP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLFqStatus-Code：响应码，：响应码，3数字整数：数字整数：1xx、2xx、3xx、4xx、5xx、6xxqSIP-Version：SIP版本号版本号qReason-Phrase：原因短语，这个字段是对：原因短语，这个字段是对Status-Code字段的一个文本描述；字段的一个文本描述；Status-Code是用是用作计算机处理用的，作计算机处理用的，Reason-Phrase则是给用户看的；协议中对每种则是给用户看的；协议中对每种Status-Code定义了相应的英定义了相应的英文文本含义，但实现的时候，可以选择采用不同的文本、不同的语言来描述文文本含义，但实现的时候，可以选择采用不同的文本、不同的语言来描述SIP请求和响应qREGISTERqINVITEqACKqCANCELqBYEqOPTIONSqUPDATEqPRACKqSUBSCRIBEqNOTIFYqMESSAGEqREFERqINFOqPUBLISH响应码的第一个数字用来给响应消息进行分类：响应码的第一个数字用来给响应消息进行分类：q1xxProvisional：临时响应，表明：临时响应，表明UAS已经收到请求，正在继续进行已经收到请求，正在继续进行处理，处理，UAC收到该响应后，进行相应处理，但不能结束事务收到该响应后，进行相应处理，但不能结束事务q2xxSuccess：成功响应，请求被成功的收到、理解并接受：成功响应，请求被成功的收到、理解并接受q3xxRedirection：重定向响应，为完成请求，需要进一步的动作，：重定向响应，为完成请求，需要进一步的动作，一般携带重定向地址，一般携带重定向地址，UAC收到后，自动或者手工选择重定向地址，收到后，自动或者手工选择重定向地址，重新发起请求重新发起请求q4xxClient Error：收到的请求中包含语法错误，或者由于：收到的请求中包含语法错误，或者由于UAC的原的原因服务器不能完成该请求因服务器不能完成该请求q5xxServer Error：服务器不能完成一个明显有效的请求：服务器不能完成一个明显有效的请求q6xxGlobal Error：请求不能在任何服务器上完成：请求不能在任何服务器上完成响应还可以分为：响应还可以分为：q临时响应（临时响应（Provisional Response）：临时响应收到后，不代表事务的）：临时响应收到后，不代表事务的结束，只代表事务的一个中间状态，如结束，只代表事务的一个中间状态，如1xxq最终响应（最终响应（Final Response）：最终响应代表一个事务的结束，）：最终响应代表一个事务的结束，UAC收到后应该释放事务相关的资源，有：收到后应该释放事务相关的资源，有：2xx、3xx、4xx、5xx、6xx，即除即除1xx以外的响应都是最终响应以外的响应都是最终响应Diameter设计目的IETF的AAA工作组负责Diameter系列标准的开发，NGN、WCDMA和CDMA2000等未来通信网络的首选AAA协议。q现在的AAA协议已经无法胜任目前以及今后IP网络对AAA服务日益增长的要求。Diameter协议的设计目的就是希望解决现在AAA服务中存在的一些问题（安全性、可扩展性、用户可移动性等），创建一个能够充分满足目前乃至今后IP网络（包括NGN以及3G等等）用户访问控制要求的AAA协议q良好的网络适应性和可扩展性；q统一且良好的失败控制和检测机制；q完整的传送层安全保证（包括域内和域间）；q数据传输可靠性保证机制；q支持各种类型的代理，Proxy/重定向/中继等；q允许服务器主动发送消息给其客户端；q与现有网络协议的良好可互操作性；q支持节点间的能力协商机制；q支持动态对等端发现和配置机制；q支持安全和可扩展的漫游。Diameter协议体系结构Diameter协议格式基本数据类型：qOctetStringqInteger32 qInteger64 qUnsigned32 qUnsigned64 qFloat32 qFloat64 qGrouped 导出数据类型：Address；Time；UTF8String；DiameterIdentity；DiameterURI；Enumerated；IPFilterRule；QoSFilterRule；Diameter优势qDiameter协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AAA框架，其中包括实现AAA功能最基本的要求。然后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。q网络可扩展性请求ID字段的长度RADIUS:1字节 255端到端ID字段Diameter：4字节 232q属性可延展性 AVP的限制（radius 255；Diameter 232）支持商家定义的命令q更有效地连接保护机制拥有良好的失败机制，支持失败替代(failover)和失败回溯(failback)；拥有快速检测到对端不可达的能力；q更安全可靠的传输层保证Diameter协议在可以提供重传策略的传输层（SCTP）上运行，大大减轻应用程序的负担。提高服务器每秒处理交易的数量。SCTP协议提供到服务器的流量控制。Diameter优势（续）q更好的安全保障端到端安全支持TLS和IPsec；可以保证数据体的完整性和机密性；为每个会话进行认证/授权，以保证安全性；q可审核能力（Auditability）通过PROXY时的跟踪记录q支持主动消息 用于特殊计费q边界排列要求 Diameter所有头和数据AVP都是按32位边界排列。q包丢弃的处理Diameter协议要求所有消息都必须确认，无论成功还是差错。q与RADIUS尽量兼容 WCDMAWCDMA技术演进路线技术演进路线网络结构网络结构SIPSIP和和DiameterDiameter协议协议业务流程业务流程编号与编号与HSSHSSIMSIMS研究热点研究热点提提提提 纲纲纲纲3GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPREGISTER sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7Max-Forwards:70P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp=234151D0FCE11From:;tag=4fa3To:Contact:;expires=600000Call-ID:apb03a0s09dkjdfglkj49111Authorization:Digest username=user1_,realm=,nonce=,uri=sip:,response=Security-Client:ipsec-3gpp;alg=hmac-sha-1-96;spi-c=23456789;spi-s=12345678;port-c=2468;port-s=1357Require:sec-agreeProxy-Require:sec-agree CSeq:1 REGISTERSupported:pathContent-Length:03GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPREGISTER sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK240f34.1,SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7Max-Forwards:69P-Access-Network-Info:Path:Require:pathP-Visited-Network-ID:Visited Network Number 1P-Charging-Vector:icid-value=AyretyU0dm+6O2IrT5tAFrbHLso=023551024From:To:Contact:Call-ID:Authorization:Digest username=user1_,realm=,nonce=,uri=sip:,response=,integrity-protected=noCSeq:Supported:Content-Length:3GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPMessage source&destinationCx Information element nameInformation Source in REGISTERDescriptionI-CSCF to HSSPrivate User IdentityAuthorization:The Private User Identity is encoded in the username field according to the Authorization protocol.Public User IdentityTo:Identity which is used to communicate with other usersVisited Network IdentifierP-Visited-Network-ID:This information indicates the network identifier of the visited networkREGISTER sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP icscf1_;branch=z9hG4bK351g45.1,SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK240f34.1,SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7Max-Forwards:68P-Access-Network-Info:Path:Require:P-Visited-Network-ID:P-Charging-Vector:From:To:Contact:Call-ID:Authorization:CSeq:Supported:Content-Length:3GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPSIP/2.0 401 UnauthorizedVia:SIP/2.0/UDP icscf1_;branch=z9hG4bK351g45.1,SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK240f34.1,SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7From:;tag=4fa3To:;tag=5ef4Call-ID:apb03a0s09dkjdfglkj49111WWW-Authenticate:Digest realm=,nonce=base64(RAND+AUTN+server specific data),algorithm=AKAv1-MD5,ik=00112233445566778899aabbccddeeff,ck=ffeeddccbbaa11223344556677889900CSeq:1 REGISTERContent-Length:0 3GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPSIP/2.0 401 UnauthorizedVia:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK240f34.1,SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7From:To:Call-ID:WWW-Authenticate:CSeq:Content-Length:SIP/2.0 401 UnauthorizedVia:SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7From:To:Call-ID:WWW-Authenticate:Digest realm=,nonce=base64(RAND+AUTN+server specific data),algorithm=AKAv1-MD5Security-Server:ipsec-3gpp;q=0.1;alg=hmac-sha-1-96;spi-c=98765432;spi-s=87654321;port-c=8642;port-s=7531CSeq:Content-Length:3GPP用户接入IMS流程IMS COREIPIPREGISTER sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 5555:aaa:bbb:ccc:ddd:1357;comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnashds7Max-Forwards:70P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp=234151D0FCE11From:;tag=4fa3To:Contact:;expires=600000Call-ID:apb03a0s09dkjdfglkj49111Authorization:Digest username=user1_,realm=,nonce=base64(RAND+AUTN+server specific data),algorithm=AKAv1-MD5,uri=sip:,response=6629fae49393a05397450978507c4ef1Security-Client:ipsec-3gpp;alg=hmac-sha-1-96;spi-c=23456789;spi-s=12345678;port-c=2468;port-s=1357Security-Verify:ipsec-3gpp;q=0.1;alg=hmac-sha-1-96;spi-c=98765432;spi-s=87654321;port-c=8642;port-s=7531Require:sec-agreeProxy-Require:sec-agreeCSeq:2 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