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1、中国普天信息产业股份有限公司PotevioCompanyLimited VOLTE技术原理 网络优化部技术支持 第一节概述第二节IMS网元实体介绍第三节IMS注册基本流程 第一章IMS VOLTE 网络架构及原理 第三章VOLTE基本信令流程 第二章VOLTE关键技术及原理 概述 IMS IP多媒体子系统 是一组规范 描述用于实现基于IP的电话和多媒体服务的下一代网络 NGN 体系结构 IMS定义了一个完整的体系结构和框架 允许在基于IP的基础设施上对声音 视频 数据和移动网络技术进行聚合 它填补了两个最成功的通信范式 移动电话和Internet技术 之间的空白 IMS最初是在3GPP第5版中
2、推出的 其中将互联网工程工作小组InternetEngineeringTaskForce IETF定义的 会话发起协议 SessionnitiatedProtocol SIP 作为了IMS的主要协议 R10才具备了完全取代电路交换时代 CS PSTN 语音相关业务的全部功能 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 TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescom
3、prisingaudio video text chat etc andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF MGCF MRF etc asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23 228 34 SeeTS22 228 27 forsomeserviceexamplesofIMS IMS是用于电信行业的先进技术工具集 类似于一个包含各种工具的百宝箱 IMS网络架构 第一节概述第二节IMS网元实体介绍第三节IMS注册基本流程 第一章IMS VOLTE
4、网络架构及原理 IMS网络架构 网元实体 P CSCF 代理呼叫控制功能模块 是IMS核心网络与用户终端的接口网元 与用户终端侧配合完成AKA鉴权 安全机制协商 IPSec加密保护 信令压缩等功能 在与有PDF功能模块的接入终端还可以配合完成资源预留功能 与I CSCF S CSCF侧配合完成呼叫的接续处理 I CSCF 问询呼叫控制功能模块 为归属网络中P CSCF的呼入选择合适的S CSCF 为拜访网络的外部IMS网提供接入 S CSCF 服务呼叫控制功能模块 IMS核心网中呼叫控制核心模块 负责对终端的注册鉴权 会话控制 用户业务信息管理及向AS触发指定业务等功能 HSS 归属用户服务模
5、块 IMS网络中核心用户数据库 保存归属网络中IMS用户的签约信息 包括基本标识 路由信息 业务签约信息等 SLF 签约数据定位功能模块 当运营商网络中存在多个HSS时 为I CSCF S CSCF选择合适的HSS PCC PolicyandChargingControl策略与计费控制 提供策略控制 计费控制功能 业务数据流的事件报告等功能 PCEF PolicyandChargingEnforcementFunction策略和计费执行功能 主要包含业务数据流的检测 策略执行和基于流的计费功能 PCRF PolicyandChargingRuleFunction策略和计费规则功能 包含策略控制
6、决策和基于流计费控制的功能 PCRF接受来自PCEF SPR和AF的输入 向PCEF提供关于业务数据流检测 门控 基于QoS和基于流计费的网络控制功能 并结结合PCRF的自定义信息做出PCC决策 MGCF 媒体网关控制功能 负责IMS网络与CS网络之间进行通信IM MGW IMS多媒体网关提供CS与IMS之间的用户平面链路转换 类似H248终端设备就是属于这一类 MRFC 媒体资源功能控制器 解析来自S CSCF AS的资源控制命令 并控制MRFP提供媒体资源 如三方会议混音 通告音等 MRFP 媒体资源功能处理器 在MRFC控制下 为终端提供媒体资源 SIPAS SIP应用服务器 提供各种业
7、务处理 如仿真PSTN业务 Centrex业务等 SIPTerminals 包括SIP软终端 SIP硬终端 SIPIAD接入设备 SIPAG接入设备等 当前我们设备就属于这一类 IMS网络架构 网元实体 IMS实体可以被粗略的分为六大类 会话控制和路由实体族 S CSCF P CSCF I CSCF 数据库实体 HSS SLF 互联实体 MGCF IM MGW SGW 服务相关实体 应用服务器 MRFC MRFP 支持性实体 THIG SEG PDF 和计费相关实体 需要理解一个非常重要的事实 IMS标准没有详细描述网络实体的内部功能 例如 HSS内部有三个功能部分 IMS功能 CS域所需的必
8、要功能和PS域所需的必要功能 3GPP标准没有描述IMS功能部分PS功能部分如何交互 相反的 它描述实体间的接口和接口支持的功能 例如CSCF如何从HSS获取用户数据 CSCF网络中位置 IMS网络架构 网元实体功能 CSCF 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 P CSCF是IMS网络的初始接入点 所有起始和终止于于SIP
9、终端的会话均通过P CSCF S CSCF ServingCSCF S CSCF在IMS核心网中处于核心的控制地位 配合HSS网元对用户进行鉴权 并从HSS处下载用户签约的业务信息 并对用户主叫和被叫侧的IMS用户的基本会话路由功能进行管理 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 IMS归属网络的入口点 在注册过程中I CSCF通过查询HSS为用户选择一个S CSCF 在呼叫过程中 去往IMS网络的呼叫信息首先路由到I CSCF 由I CSCF从HSS获取用户所注册的S CSCF 将消息路由到S
10、CSCF 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 IMS网络架构 网元实体功能 P CSCF ProxyCSCF ProxyCallSessionControlFunction基于UE在请求消息中放置的域名 将SIPRegister消息发给域的查询CSCF 向服务CSCF S CSCF 转发SIP请求和应答消息 向UE转发SIP请求和应答消息 检查紧急呼叫的建立请求 发送计费相关的信息给计费采集功能实体 提供SIP消息的完整性保护 以及维护UE和P CSCF间的安全关联 压缩和解压跟
11、UE间的SIP消息 向用户的登记处 S CSCF 订阅注册事件 执行媒体控制策略 维持会话定时器 和策略控制实体 PDF 交互 IMS网络架构 网元实体功能 I CSCF InterrogatingCallSessionControlFunction I CSCF是一个网络的入口点 所有通向这个网络中的用户的连接都会经过这个网络的I CSCF 一个运营网络中可能有多个I CSCF I CSCF提供的功能是 联系HSS 并获取为一个用户提供服务的S CSCF的名字 完成S CSCF查找定位 根据从HSS那儿获取到的需要支持的能力 分配一个满足要求的S CSCF 只有当前用户没有分配S CSCF的
12、情况下 才分配一个S CSCF 转发SIP请求或者应答消息给S CSCF 给CCF发送计费相关信息 提供隐藏功能 I CSCF可以包含一个叫做网络拓扑隐藏互联网关 THIG 的功能实体 THIG可以被用来对运营网络之外的部分隐藏网络的配置 能力和拓扑 IMS网络架构 网元实体功能 S CSCF ServingCallSessionControlFunctionS CSCF位于所属地网络 是IMS的大脑 它为UE提供注册服务和会话控制 当UE加入一个会话的时候 S CSCF维护会话的状态 并同服务平台和计费功能实体打交道 以支持运营商所需的服务 在一个运营网络中 可能存在多个S CSCF 各个S
13、 CSCF也可能支持不同的能力和功能 更为具体的 S CSCF完成以下功能 处理注册请求 S CSCF知道UE的IP地址 也知道它用来接入IMS的P CSCF RFC3261 中定义使用IMS认证和密钥协定 AKA 计划来对用户进行认证 当用户注册或者处理发往一个未注册用户的请求时 从HSS下载用户信息和这个用户的服务相关信息 将通往移动侧的通信路由给P CSCF 将移动侧发起的通信路由给I CSCF 出局网关控制功能实体 BGCF 或者应用服务器 AS 进行会话控制 和服务平台交互 当收到一个请求或者应答消息的时候 判断是否要路由到某个AS作进一步处理 通过域名解析服务器 DNS 将E 16
14、4形式的电话号码翻译成SIPURI 因为IMS内的SIP信令的路由只使用SIPURI 所以会需要这个翻译 使用 Draft ietf enum rfc2916bis 描述的格式 监管注册定时器 能够在需要的时候注销用户 当运营商支持IMS紧急呼叫时 能够进行选择紧急处理中心 执行媒体控制策略 S CSCF能够检查SDP的内容 并检查是否包含用户所不允许的媒体和编结码 如果消息里面建议的SDP不符合运营商的策略 则S CSCF拒绝这个请求 并给UE发送SIP错误消息488 维护会话定时器 为支持离线计费功能而向CCF发送计费相关信息 为支持在线计费功能而向在线计费系统 OCS 发送计费相关信息
15、IMS网络架构 网元实体功能 HSS HomeSubscriberServerHSS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IMPU IMPI 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的增值业务数据漫游授权信息 已分配的S CSCF名称之类的参数 用户标识符包含两个类型 私有用户标识符和公共用户标识符 私有用户标识符由所属地
16、网络运营商分配 并用以注册和授权等目的 公共用户标识符是被其他用户用来发起通话呼叫的 IMS接入参数用来建立会话 它包括用户认证 漫游授权和所分配的S CSCF等信息 服务触发信息用以支持SIP服务的执行 HSS同样能提供某个特定用户的对S CSCF能力的要求 这个信息被I CSCF用来为用户选择最合适的S CSCF 订阅信息定位功能实体 SLF 当一个网络中部署了多个可单独寻址的HSS时 SLF作为一种解决机制 使得I CSCF S CSCF和AS能够找到给定用户标识符对应的用户订阅信息 SLF查询响应HSS的IP地址 IMS网络架构 网元实体功能 AS 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 serviceswitchFunction 业务交换功能 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
