IMS基本概念和网络架构.ppt

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IMS基本概念和网络架构ISSUE1.0 参考资料<>一书。Page 学习完此课程，您将会：3GPP协议的发展理解IMS网络基本架构了解几种主要网元CSCF、HSS、AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作用,以及各网元之间的接口了解IMS网络的注册过程和会话过程目标Page 第1章IMS背景知识与基本概念第2章IMS网络架构第3章IMS注册流程第4章IMS会话流程内容介绍Page 第1章IMS背景知识与基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP协议的发展内容介绍Page IMS基本概念IMS是3GPPR5阶段增加的WCDMA网络中的一个子系统，在3GPP相关协议中对IMS的描述如下：IMS：IPMultimediasubsystem（3GPPTS23.002）TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain.TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.Page 第1章IMS背景知识与基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP协议的发展内容介绍Page 3GPP协议发展Page 3GPP协议发展－R99WCDMAR99版本与2GGSM以及2.5GGPRS体系相比：在网络结构上继承了GSM核心网结构，分为电路域（CS域）和分组域（PS域）两个域，核心网CS域（MSC间）基于TDM传输，PS域基于IP传输承载非实时的数据业务；接入网则引入了全新的无线接口WCDMA并采用了分组化传输，引入了基于ATM的Iub,Iur,Iu接口。R99版本功能在2000年3月功能冻结，经2000年6月至2002年6月期间共9次修改已基本完善，并经过了日本NTTDoCoMo等的商用验证。3GPPR99网络构架Page 3GPP协议发展-R4R4是原R00的一部分，从1999年开始考虑,到2000年8月因无法完成原定计划，决定改变按年度命名的惯例,将以前的R00分成R4和R5两个阶段，R4由此正式出现，并于2001/03功能冻结，部分后延到2001/06完成；R4版本变化主要在核心网络电路域，即引入承载和控制相分离的网络结构（BICSCN/BICC），支持ATM/IP/TDM多种承载方式；核心网PS域网络结构和R99保持一致，主要改动在信令网可用IP承载，其他还包括一些功能的增强的和完善；接入网则主要是对R99版本的完善和优化，没有大的功能增加；3GPPR4电路域核心网的变化：Page 3GPPR5及IMS引入R5版本定位提供IP实时多媒体业务，核心网在PS基础上增加了IP多媒体域（IMS〕，IMS主要功能在控制层面，承载通过PS域。IMS的引入是R4CS域承载与控制分离思路在PS域的延续；Page 3GPP协议发展-R53GPPR5版本特征：继承WCDMAR4所有的业务和功能；核心网在CS域和PS域外，在PS域基础上叠加IMS（IP多媒体）子系统，CS域网络结构和R4基本保持一致；IPQoS方面的增强；业务方面的增强R5版本初步实现了3GPP最初提出的ALLIP网络――IP技术成为所有信令消息的承载技术，改变了原有的呼叫流程。由于IMS在R5中并没有最终完成。所以R6将继续完成增强IP多媒体业务（IMSphase2），最终实现完整的ALLIP网络。Page 本章小结IMS基本概念3GPP协议的发展小结Page 第1章IMS背景知识与基本概念第2章IMS网络架构第3章IMS注册流程第4章IMS会话流程内容介绍Page 第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page IMS网络架构IMS主要网元：CSCF：P-CSCFS-CSCFI-CSCFHSSSLFBGCFMGCF/IMMGWMRFC/MRFPASPDF/PEF……Page CSCF在IMS网络中的位置承载核心网AGIADGGSNInternet/VoIPiMGMGCP/H.248xDSL/LAN接入接入&互通层I-MGCFMRFPI_CSCFA-MGCFT-MGCFMRFC会话控制层SIP/H.323TerminalsSGSN2G/3GRANSIPTerminalsSIPSIPPSTN/PLMNTMGSGP-CSCFAC承载控制层ARMARMPTTIMPresenceHSS业务能力层OSAGamingMeeting第三方应用LBSIM_SSFUC应用层S_CSCFDMSSCPIADOSS/BSSCCFPage 第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page CSCFCSCF：CallSessionControlFunctionCSCF按其位置和功能又可分为P/S/I三种类型：其中：P-CSCF(ProxyCSCF)：是IMS中与用户的第一个连接点，提供代理（Proxy）功能，即接受业务请求并转发它们；P-CSCF也可提供用户代理（UA）功能，即在异常情况下中断和独立产生SIP会话；S-CSCF(ServingCSCF)：S-CSCF在IMS核心网中处于核心的控制地位，负责对UE的注册鉴权和会话控制，执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并根据用户签约的IMS触发规则，在条件满足时进行到AS的增值业务路由触发及业务控制交互；I-CSCF(InterrogatingCSCF)：类似IMS的关口节点，提供本域用户服务节点分配、路由查询以及IMS域间拓朴隐藏功能；P/S/I-CSCF在物理实体上完全可以是合一的，在实际组网时，其划分和部署需综合考虑对IMS业务接入方式、CSCF的容量、能力及用户业务量需求等因素.Page HSS业务功能HSS:TheHomeSubscriberServerHSS是归属网络中保存IMS用户的签约信息，包括基本标识、路由信息以及业务签约信息等集中综合数据库，位于IMS核心网络架构的最顶层，HSS中保存的主要信息包括：IMS用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息IMS用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息IMS用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储用户的位置信息IMS用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据Page IMS其他网元功能－ASAS(ApplicationServer)：为IMS用户提供增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其中：AS包括SIPAS、OSAAS和IM-SSF三类，其中，OSAAS通过OSAServiceCapabilityServers而不是直接与IMS网元交互，IM-SSF则提供IMSSIP到CSCAP的映射及SSP触发能力，使IMS域VoIP业务用户能无缝继承CS智能业务；AS通过与HSS的接口获得用户业务相关的数据和用户状态信息，其中，SIPAS和OSASCS与HSS间为基于Diameter的Sh接口，IM-SSF与HSS间为基于MAP的Si接口；S-CSCF与AS间的ISC接口用于AS进行相应的业务控制OSA：OpenServicesArchitecturePage IMS其他网元功能SLF(SubscriptionLocatorFunction)：在运营商内设置多个HSS的情况下，I-CSCF在登记注册及事务建立过程中通过SLF获得用户签约数据所在的HSS域名，可与HSS合设。MGCF(MediaGatewayControlFunction)：实现IMS核心控制面与PSTN或PLMNCS的交互，支持ISUP/BICC与SIP的协议交互及呼叫互通，通过H.248控制IM-MGW完成PSTN或CSTDM承载与IMS域用户面RTP的实时转换。IM-MGW(IMS-MediaGatewayFunction)：完成IMS与PSTN及CS域用户面宽窄带承载互通及必要的Codec编解码变换。BGCF(BreakoutGatewayControlFunction)：根据互通规则配置或被叫分析，为IMS到PSTN/CS的呼叫选择MGCF，从而实现MGCF路由的自动获取。MRFC(MultimediaResourceFunctionController)：通过H.248控制MRFP上的媒体资源，解析来自其他S-CSCF及AS的SIP资源控制命令，转换为对MRFP的对应控制命令并产生相应计费信息;MRFP(MultimediaResourceFunctionProcessor)：作为网络公共资源，在MRFC控制下提供资源服务，包括媒体流混合（多方会议）、多媒体信息播放（放音、流媒体）、媒体内容解析处理（码变换、语音识别等）。Page IMS其他网元功能DNS、ENUMServer：DNS(DomainNameSystem)服务器负责URL地址到IP地址的解析，可以直接借助Internet公网上的分层DNSServer，也可直接在网内新建DNS服务器。ENUM(E.164NumberURIMapping)服务器负责电话号码到URL的转换，一般需IMS运营商新建。DHCPServer：在标准DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)服务功能的基础上，增加在动态分配IP地址过程中向IMS终端指定P-CSCF的URL地址的处理。Page 第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page IMS主要接口和参考点Page 本章小结IMS基本架构IMS各网元的功能和主要接口小结Page 第1章IMS背景知识与基本概念第2章IMS网络架构第3章IMS注册流程第4章IMS会话流程内容介绍Page 第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3IMS注册过程内容介绍Page 注册过程注册是将UE的IP地址和IMPU的绑定关系存储到到IMS系统中。注册包括UE和网络的双向认证过程注册过程相关技术问题解释（一）Page 注册过程相关技术问题解释（二）IMS用户拥有两种用户标识：私有标识(IMPI：IMPrivateIdentity)和公有标识(IMPU：IMPublicIdentity)：一个私有标识对应一个物理终端，用于UE和网络的双向认证。公有标识则是该用户对外可寻址的标识。IMPU和IMPI之间为多对多的关系即存在一机多号和一号多机。IMPU、IMPI、归属网络域名称等以SIPURI的形式出现，SIPURI遵从与电子邮件相同的格式，即“用户名@域名”。Page 第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3IMS注册过程内容介绍Page 注册过程中涉及的网元CSCF：为呼叫会话控制单元，又分为P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。HSS：为归属用户服务器，存储IMS用户的签约数据以及无线用户的鉴权五元组等DNS：负责URI地址到IP地址的解析，在IMS网络中负责将归属网络（I-CSCF）的SIPURI转换成归属网络的IP地址。AS(ApplicationServer)：为IMS用户提供增值业务。Page 第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3IMS注册过程内容介绍Page SIP用户注册流程Page 本章小结注册流程基本概念注册流程涉及的网元和身份模块注册流程小结Page 第1章IMS背景知识与基本概念第2章IMS网络架构第3章IMS注册流程第4章IMS会话流程内容介绍Page 第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5基本的会话流程内容介绍Page 会话流程：实现主叫UE和被叫UE之间的多媒体会话。会话流程中包括媒体的协商过程（包括媒体类型和编码方式的协商）和双方的资源预留过程。会话流程通过AS服务器进行相应业务的处理，普通的呼叫流程不经过AS服务器。会话流程概念Page 第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5基本的会话流程内容介绍Page P-CSCF：主叫侧：主叫UE的IMS初步入口点；被叫侧通过被叫P-CSCF将消息转发给被叫UE。S-CSCF：主叫被叫侧都用到，均完成本侧的呼叫会话控制。I-CSCF：只有被叫侧用到，被叫网络的初步入口点。AS：IMS的服务提供通过应用服务器实现，主叫被叫都用到。DNS：主叫S-CSCF将被叫公共用户身份发送至DNS，通过DNS解析公共用户身份的宿主部分获得被叫侧I-CSCF的地址。HSS：只有被叫侧用到，I-CSCF通过在HSS中查询获得被叫使用的S-CSCF。会话流程涉及的网元Page 第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5基本的会话流程内容介绍Page 注册流程：P-CSCF需要通过DNS查询找到I-CSCF，I-CSCF通过HSS查询获得S-CSCF的能力集，从而选择一个S-CSCF。会话流程：P-CSCF直接将消息发往S-CSCF。（注册过程中已经记录了S-CSCF的地址信息）会话流程与注册流程路由区别Page 第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5基本的会话流程内容介绍Page IMS中的业务触发IMS中业务触发基于签约数据中的iFC检测：iFC(InitialFilterCriteria)：是存储在HSS的用户签约数据中的一部分，在用户注册时下载到为用户分配的S-CSCF；iFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的AS，S-CSCF在处理用户业务请求时进行iFC匹配检测，符合触发条件则向指定的AS触发，使得AS可以对该次业务按照AS内既定的业务逻辑进行控制；初始过滤规则0….1触发点应用服务器0….n服务触发点服务信息0….1Page IMS中的服务触发点服务触发点请求URI会话情形SIP方法SIP消息头会话描述服务触发点结构Page 多个IFC触发Page 第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5基本的会话流程内容介绍Page UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUEINVITE（SDP提供）100Trying基本会话流程INVITE100TryingINVITE100TryingINVITE100TryingINVITEINVITE100Trying100TryingINVITE100TryingINVITE100TryingINVITE100TryingINVITE180RINGING180RINGING180RINGING180RINGING180RINGING180RINGING180RINGING180RINGING100Trying180RINGING180RINGINGPage UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE基本会话流程200OKSDP应答200OK200OK200OK200OK200OK200OK200OKACKACKACKACKACKACKACKACK200OK200OKACKACKPage IMS终端与PSTN/PLMN的互通Page