IMS培训资料.pdf

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1、IMS(IP多媒体子系统)介绍内容IMS简介背景、定义、网络结构、特征、标准进程IMS系统体系架构、功能实体、接口协议、呼叫流程IMS展望3G标准的版本演进无线接入网无线接入网核心网（电路域）核心网（电路域）核心网（分组域）核心网（分组域）GSM/GPRSGSM/GPRS最高达72k到144kbps无线数据传输采用传统电路交换方式组网基于IP，通过SGSN和GGSN采用GTP协议组网3GPP R993GPP R99FDD WCDMAFDD WCDMA；最高；最高达达384k384k到到2Mbps2Mbps无无线数据传输线数据传输无重大改进无重大改进3GPP R43GPP R4增加了增加了TD-

2、SCDMATD-SCDMA采用控制与承载相分采用控制与承载相分离的软交换方式组网离的软交换方式组网无重大改进3GPP 3GPP R5/R6 R5/R6 增加了高速下行分增加了高速下行分组数据接入方式组数据接入方式（HSDPAHSDPA）无重大改进迭加了迭加了IPIP多媒体子系统多媒体子系统（IMSIMS），可提供移动），可提供移动多媒体的业务；多媒体的业务；IMS的定义IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem)定义（引自3GPP TS23.002）：为了提供IP多媒体业务（包括：音频、视频、文本等以及其组合）基于PS域之上的一系列核心网单元PS DomainCS Dom

3、ainCS DomainPS DomainIMSBSSBSCAFDD TDMAFDD TDMANode BRNCIubWCDMAWCDMA无线网核心网无线网核心网。省际汇接省内汇接本地网GSM TDM核心交换网络核心交换网络。MSC SERVERMGW。IP承载网IP承载网R4 IP 核心交换网络核心交换网络GPRSIMS多媒体子系统业务能力业务能力基本话音业务基本话音业务多媒体业务多媒体业务Rel99Rel4R5/6/7IMS可视电话可视电话视频电话CS域域PS域域WLAN/LAN/xDSL/Wimax/.IMS3G网络向IMS的演进GSMIMS?基于IMS的下一代网络Internet2IP

4、承载网PSTN其它PLMNPSTN其它PLMN个人用户个人用户集团用户集团用户用户接入网用户接入网RAN传送网传送网LMDS/3.5G/WiMax/4GLMDS/3.5G/WiMax/4G专线接入LAN/xDSLWLANWLAN媒体网关GPRS核心网GGSNSGSN控制层承载层控制层承载层IMS Core支撑系统IADAG企业用户企业用户行业用户行业用户住宅小区住宅小区承载控制层业务控制层承载控制层业务控制层AGCFCSCFMGCFMGWGamingConference3rd Party ApplicationsPTTIMPresenceHSSOSALBSIM_SSFUCDMSCCF业务层应用

5、传送层业务层应用传送层综合类业务平台综合类业务平台IMS 多媒体业务一览通信通信信息信息娱乐娱乐?Info Channel?Information Sharing?Interactive guidance?Collaborative working?Photo Share?Push-to-Flirt/Show?Person-to-Person Gaming?Audio and Video Streaming?Push-and-Talk over Cellular?Presence?Instant Messaging?Picture Chat?Multimedia ConferencingMul

6、ti-MediaMulti-UserMulti-SessionIMS主要特征全全IP端到端全IP(IPv6)统一的控制协议统一的控制协议SIP端到端SIP（会话初始化协议）独立于接入独立于接入统称IP-CAN，包括：GPRS,WLAN,WiFi/WiMax是FMC（固定移动融合）及NGN架构的基础模块化的体系结构模块化的体系结构强大的业务提供能力强大的业务提供能力开放：真正的“业务与控制分离”灵活：便于灵活快速的部署业务端到端端到端QoS归属网络控制归属网络控制从拜访地接入网络，仍回到归属地提供业务无论用户身在何处，保证业务提供的一致性R5R63GPP R5引入引入IMS Phase1IMS

7、Phase 1侧重于网络构架设计侧重于网络构架设计网络结构网络结构QoS控制控制安全管理安全管理计费计费IMS Phase 1主要考虑主要考虑UMTS接入网络接入网络3GPP R6引入引入IMS Phase 2/3Phase 2进行多网络融合设计进行多网络融合设计基于基于WLAN的接入的接入与非与非IMS的的SIP网络的互通网络的互通与与CS网络的互通网络的互通Phase 2完善了业务能力，定义了许多完善了业务能力，定义了许多IMS EnablersIMS 会议会议IMS 消息消息IMS 群组管理群组管理扩展的扩展的SIP能力能力(e.g.forking)本地业务本地业务IMS标准进程3GPP

8、R73GPP R7继续继续IMS Phase 3固定移动融合固定移动融合固定宽带接入固定宽带接入IMS与与CS域的结合域的结合已有业务特征的增强完善已有业务特征的增强完善IMS紧急呼叫紧急呼叫端到端端到端QoS策略控制与计费策略控制与计费2003.032005.032005.12?IMS标准进程其他标准化组织ETSITISPAN项目基于IMS的NGN体系结构ITU-TFG-NGN工作组与TISPAN紧密合作，基于IMS的NGN最终IMS被各标准化组织认可是实现NGN的良好基础，能够加快NGN的标准化及产业化进程！内容IMS简介背景、定义、网络结构、特征、标准进程IMS系统体系架构、功能实体、接

9、口协议、呼叫流程IMS展望 IMS UTRANSGSNGGSNUEPS DomainIMS系统结构I-CSCFGoGiI-CSCFP-CSCFS-CSCFMwHSSCxCx Other IP/IMS networkMmCSCF：Call Session Control FunctionCSCFs 是负责呼叫接续的实体，IMS中有三种类型的CSCF:P-CSCF(Proxy CSCF)：接入IMS系统S-CSCF(Serving CSCF)：呼叫控制I-CSCF(Interrogating CSCF)：与其他IMS网络的路由PS域为终端用户接入IMS提供IP承载通道HSS：Home Subsri

10、ber Server保存所有IMS用户的业务数据S-CSCF 与外部IP网络或其他IMS系统互联；如果运营商使用THIG来隐藏内部的网络结构，则与外网的互联通过I-CSCF完成；Gi用户面用户面控制面控制面I-CSCFI-CSCF的功能有：注册为用户指配S-CSCF会话相关及无关的流转发其它网络的SIP请求到S-CSCF从HSS获得S-CSCF的地址将SIP请求或响应转发给上述步骤确定的S-CSCF计费产生CDR计费数据P-CSCFP-CSCF的功能有：根据UE提供的HOME域名确定I-CSCF并转UE的SIP请求到该I-CSCF根据注册结果，将UE来的SIP消息转发到S-CSCF。将SIP请

11、求和响应转发到UE。产生CDR计费数据维护和UE之间的安全联系执行SIP消息的压缩和解压缩为承载资源和QoS管理授权S-CSCFS-CSCF的功能有：注册作为RFC3261及其后续版本定义的注册员，接收注册信息并让如HSS的位置服务器知道。会话相关及无关的流注册端点的会话控制作为代理或UA使用和业务平台交互以以支持业务为端点提供业务相关信息，如振铃/通知及附加媒体资源代表主叫完成如下功能：根据目的地名称，从数据库获取为被叫服务的I-CSCF如果主补叫属于同一运营商，将SIP请求和响应转发到此运营商的一个I-CSCF。如果被叫被路由到PSTN或CS域，将SIP消息转发到BGCF代表被叫完成如下功

12、能：将SIP请求和响应转发到家乡网络中的家乡用户或漫游用户（这类漫游用户的运营商选择不使用I-CSCF）转发SIP请求和响应到漫游用户的I-CSCF(漫游用户的运营商选择使用I-CSCF时)如果用户通过CS域接收入呼叫，根据HSS和业务控制交互个修改SIP请求以路由入呼叫到CS域计费功能产生CDR。HSS记录每个IMS用户的用户信息和业务数据：用户信息：用户号码、地址信息；用于认证和授权的安全信息；支持用户注册、记录不同系统间的位置信息；用户特征数据。业务数据：业务触发规则和业务触发逻辑，采用XML语言描述。增加HSS和其它IMS实体的在IP传输网上的基于Diameter协议的接口：Cx、Si

13、、ShSLF在注册和呼叫起始时，I-CSCF需要确定此用户在哪个HSS上，此时需要I-SCSF通过Dx接口查询SLF得到HSS地址。在注册时，S-CSCF也需要查询SLF。如果只有一个HSS，则不需要SLF。一个例子是HSS组成“Server Farm”的结构，此时，CSCF直接查询HSS即可。MRFMRF 包括 MRFC 和 MRFP 两部分，提供三种主要的功能：Tones and announcementsAd hoc conferences(multiparty calls)Transcoding从结构来讲，完成资源管理有三个实体：AS、MRFC、MRFP。BGCF在同一个PLMN网络中

14、时，选择从哪个MGCF呼叫到PSTN网络。如果呼叫到其他PLMN网络的PSTN网络时，选择到哪个PLMN域的BGCF。如果需要THIG功能，就需要先转发到I-CSCF，然后转发到BGCF。需要考虑计费。MGCF&MGWMGCF是IMS域和PSTN的网关，负责：呼叫处理、媒体网关控制执行ISUP/BICC与SIP之间的协议转换根据入局呼叫的路由号码，选择CSCF收到带外信息时，转发给CSCF或IM-MGWMGW作为媒体网关，完成：不同承载方式媒体流的转换 IMS UTRANSGSNGGSNUEPS DomainIMS系统结构I-CSCFGoGiI-CSCFP-CSCFS-CSCFMwHSSCxC

15、x Other IP/IMS networkMmSGWMGCFBGCFIMS-MGW Legacy/PSTNMkMiMgMjMnGiMRFGiMrPDFGoGq这些实体用于IMS系统与CS域（GSM,R4,PSTN）网络的互联互通PDF：Policy Decition Function负责执行QoS策略，提供端到端的质量保证；可与P-CSCF合设，也可单独设置；MRF:Media Resource Function提供媒体资源用户面用户面控制面控制面 IMSIMS系统结构 UTRANSGSNGGSNUEPS DomainI-CSCFI-CSCFP-CSCFS-CSCFHSS Other IP/

16、IMS networkSGWMGCFBGCFIMS-MGW Legacy/PSTNMRFPDF用户面用户面控制面控制面RfCCFCGFGa对离线计费，CCF和CGF负责从各个PS域实体和IMS实体收集计费信息Gz IMSIMS系统结构 UTRANSGSNGGSNUEPS DomainI-CSCFI-CSCFP-CSCFS-CSCFHSS Other IP/IMS networkSGWMGCFBGCFIMS-MGW Legacy/PSTNMRFPDF用户面用户面控制面控制面ISCSCFECFRo在线计费系统在线计费系统GyIMS体系架构及接口SIPOperator 1服务与应用服务与应用多媒体多

17、媒体IP 网络网络CS 域域-or-PSTN-or-Legacy-or-ExternalPS 域域HSSCSCFGGSNMRF-CSCPMGCFMGWSGSNCxScGrMmMcGcMgGnSGWBGCFMiGoGmSLFAS其他接入网络其他接入网络Mb/Gi-Cloud“PCFOSA-SCSIM-SSFMRF-PMpISCSIPSIPDiameterH248SIPH248COPSTCP/IP/UDP/RTP/SIPDiameterMAPCAPSIPSIPMjSIPTCPUDPHTTPOthersISUPSGWCAPOSAUEUTRANMTTEUuIuRGERANMrHLRCSCFMwBGCF

18、MkOperator 2SIPDxSIPShSi?MAPIMS的逻辑实体另外另外:-QoS Entities-Charging Entities-Security Entities-Lawful Interception Entities-OAM and NM Entities-SBC,Firewalls,NAT,IPv4/v6,-DNS,DHCP,TRIP,CSCF(Call State/Service Control Function)HSS(Home Subscriber Service)SLF(Subscription Locator Function)PCF(Policy Contr

19、ol Function)MGCF(Media Gateway Control Function)MGW(Media Gateway)SGW(Signaling Gateway)BGCF(Breakout Gateway Control Function)MRF(Multimedia Resource Function)AS(Application Server)3rd Party Service(IM-SSF,OSA-SCS etc)IMS逻辑实体的功能呼叫控制、路由呼叫控制、路由P-CSCFS-CSCFI-CSCF用户数据管理、认证鉴权用户数据管理、认证鉴权HSSSLF媒体资源（媒体资源（M

20、RF）MRFCMRFP互通功能互通功能MGCFBGCFMGW 策略控制策略控制 PDF 边界网关，接入控制边界网关，接入控制 SBC Support EnumDNS Charging AS SIP AS OSA SCS IM SSFIMS的接口SIPOperator 1服务与应用服务与应用多媒体多媒体IP 网络网络CS 域域-or-PSTN-or-Legacy-or-ExternalPS 域域HSSCSCFGGSNMRF-CSCPMGCFMGWSGSNCxISCMmMcMgGnSGWBGCFMiGoGmSLFAS其他接入网络其他接入网络Mb/Gi-Cloud“PCFOSA-SCSIM-SSFM

21、RF-PMpISCSIPSIPDiameterH248SIPH248COPSTCP/IP/UDP/RTP/SIPDiameterCAPSIPSIPMjSIPTCPUDPHTTPOthersISUPSGWCAPOSAUEUTRANMTTEUuIuRGERANMrCSCFMwBGCFMkOperator 2SIPDxSIPShSiDiameterMAP+IMS中的接口协议SIP用于大部分IMS接口3GPP定义，在IETF定义（RFC 3261）基础上的修改功能：完成呼叫的路由和接续；Diameter用于HSS对外的接口，包括：Cx:HSS-CSCF,Sh:HSS-AS等；功能：完成用户数据的查询及

22、同步等操作；IMS漫游用户服务模型P-CSCFI-CSCFAs visited networkUser AUser BB visited networkAs home networkS-CSCFI-CSCFI-CSCFS-CSCFI-CSCFP-CSCFBs home networkGPRSGPRSIMS注册和会话建立流程两个IMS域间SIP终端互通Home Network of UE ANetwork visited by UE AHome Network of UE BNetwork visited by UE BUE AUE BP-CSCF-AP-CSCF-B14S-CSCF-AS-CS

23、CF-BI-CSCF-BI-CSCF-AHSS-BHSS-AUser Profile3756Call Control/Dialog2INVITEREGISTERMedia SessionCSCF=Call Session Control Function(I=Interrogating,P=Proxy,S=Serving)HSS=Home Subscriber ServerUE=User Equipment注册流程会话建立流程媒体流IMS注册和会话建立流程IMS域与CS域互通PSTNHome IMS Network of UE-AP-CSCFS-CSCFMGCF/SGWBGCFREGISTER

24、INVITE(E.164)Call Control 235I-CSCFHSS(UMS)User ProfileUser Profile61DNSENUM4UE-AIAMRTP/UDP/IP BearerTDM 82-341UE-A完成在本地IMS网络中的注册.UE-A完成在本地IMS网络中的注册.DNS 解析解析B的的 E.164 至至SIP-URI:失败失败!A向向B发起发起SIP会话邀请会话邀请675没有发现是没有发现是IMS用户用户,因此发送因此发送SIP INVITE 给给BGCF.通过通过H.248,MGCF完成对完成对MGW的控的控制制BGCF 选择选择 MGCF呼叫控制建立连接呼

25、叫控制建立连接8MGW7IMS 业务提供架构业务提供架构SCPOSA/Parlay APIIM-SSF(AS)OSA SCS(AS)SIP Application Server(AS)IMS运营商管理域运营商管理域第三方业务提第三方业务提供商管理域供商管理域S-CSCFISCCAPISCISC基于基于SIP的的多媒体业务多媒体业务原有智能原有智能网业务网业务第三方第三方业务业务SCP Service Control PointISCIMS Service ControlOSA SCS OSA Service Capability ServerSSFService Switching Funct

26、ion内容IMS简介背景、定义、网络结构、特征、标准进程IMS系统体系架构、功能实体、接口协议、呼叫流程IMS 展望IMS 展望代表全IP网络的演进方向可实施的NGN支持全业务运营、固定移动融合IMSIMS和现有网络的关系 2G GSM2G GSM2G/3G GPRSCMNETCMNETCMNETCMNETGGSN2G/3G GPRSGGSNP-CSCFP-CSCF业务网业务网S-CSCFISCISCCAPCAPMGCFMGW短信短信/USSDMAPMAP智能网智能网智能网智能网WLAN/Wimax/LAN/其他其他SBC 3G R4 CS域3G R4 CS域ReferencesTS23.22

27、8ArchiIP Multimedia Subsystem(IMS);Stage 2S2TS33.203SecurityAccess Security(&integrity protection)for IP-based Services”,Stage 2 S3TS33.210SecurityNetw.domain sec.;IP network layer security(sec of SIP signalling between network nodes)S3TS23.218Call ControlIP Multimedia(IM)session handling;IM call mo

28、del;Stage 2N1TS24.228Call ControlSignalling flows for the IMS Call Control based on SIP and SDP;Stage 3N1TS24.229Call ControlIP Multimedia Call Control Protocol based on SIP and SDP;Stage 3N1TS26.235User planePacket Switched Conversational Multimedia Applications;Default codecsS4TS26.236User planePa

29、cket Switched Conversational Multimedia Applications;Transport protocolsS4TS29.162InterworkingInterworking between the IM CN subsystem and IP networksN3TS29.163InterworkingInterworking between the IM CN subsystem and CS networksN3TS23.278Service LogicCAMEL-IP Multimedia System(IMS)interworking;Stage

30、 2N2TS29.278Service LogicCAMEL Application Part(CAP)specification for IP Multimedia Subsystems(IMS)N2TS29.228User data&interfaces IP Multimedia(IM)Subsystem Cx and Dx Interfaces;Signalling flows and message contentsN4TS29.229User data&interfaces Cx and Dx interfaces(based on Diameter)Protocol detail

31、sN4TS29.328User data&interfaces IP Multimedia Subsystem(IMS)Sh interface signalling flows and message contentsN4TS29.329User data&interfaces Sh interface based on the Diameter protocolN4TS 22.115ChargingCharging&Billing,Stage 1S5TS23.815ChargingCharging implications of IMS architectureS2/S5TS32.225ChargingCharging data description for the IMS-Rel 5S5TS32.260ChargingIMS Charging-Rel 6谢谢！