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1、IMS基本概念和网络架构,ISSUE1.0,Page 2,学习完此课程，您将会： 理解IMS网络基本架构 IMS各网元的主要功能 IMS网络中涉及的接口和协议 了解IMS网络的注册过程和会话过程,目 标,Page 3,第1章 IMS的网络分层结构和网元功能 第2章 IMS网络中涉及的接口和协议 第3章 IMS注册流程 第4章 IMS会话流程,内容介绍,Page 4,IMS的网络分层结构,Page 5,IMS逻辑架构,IMS网元功能的逻辑架构，可根据实际部署需要，进行合设,IMS主要网元： CSCF： P-CSCF S-CSCF I-CSCF HSS SLF BGCF MGCF/IM MGW M
2、RFC/MRFP AS ENUM/DNS ,Page 6,IMS逻辑实体分类,P-CSCF S-CSCF I-CSCF E-CSCF,HSS SLF,MRFC MRFP,BGCF MGCF IM-MGW VIG,MRFC MRFP,Page 7,CSCF-会话控制和路由,CSCF：Call Session Control Function CSCF按其位置和功能又可分为 P/S/I 三种类型：其中： P-CSCF(Proxy CSCF)：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
3、SIP会话； S-CSCF(Serving CSCF)：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(Interrogating CSCF)：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，也可以分开部署.,Page 8,P-CSCF业务功能,P_CSCF是IMS域拜访域控制平面统一的初步入口点，将来自拜访地接入网络的S
4、IP消息，包括登记、多媒体会话等，代理转接到其归属地的S-CSCF（根据登记时记录的信息）或I-CSCF（根据SIP UA携带的归属域名）； 负责与IMS SIP终端之间可选的SIP消息压缩/解压缩，提高无线接入空口带宽的利用率； 在会话建立过程中解析用户面SDP信息，通过Diameter与QoS策略执行实体PDF的交互，将QoS承载需求（带宽，时延/抖动级别等）知会PDF，再由PDF通过COPS将QoS策略决定最终下发到IP接入汇聚层设备或边缘路由器进行策略执行，最终为IMS业务所使用的本地接入网IP QoS资源提供认证授权功能，实现IMS业务的端到端QoS服务保障；在会话释放时通知PDF在
5、IP承载控制层释放相应资源占用信息； 负责IMS会话相关计费话单产生，将接入网与IMS计费信息相关联，并将CDR通过Diameter送往CCF； 作为SIP UA处理处理异常情况下的会话终结及相应SIP消息生成；,代理,Page 9,S-CSCF业务功能,S-CSCF在整个IMS核心网的会话控制处于核心的控制地位，接受来自拜访网络IMS用户经过P-CSCF转发的注册请求，与HSS配合对IMS终端用户进行鉴权，并从HSS中下载IMS基本签约数据，执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并评估IMS签约触发规则，在条件满足时进行到SIP AS / IM-SSF /OSA SCS的增值业
6、务路由触发。 注册及鉴权控制 充当IMS用户的SIP Registar，向HSS注册自身的地址信息，并从HSS获取IMS用户签约数据的拷贝，从而为后继会话业务触发及签约检查提供支持； 支持IMS AKA鉴权过程，对注册用户的合法性进行检查，并支持从HSS获取鉴权集信息并将未用的鉴权信息进行本地保存； 公共会话控制功能 作为SIP UA直接进行会话失败处理，向终端通知失败原因并释放会话； 给终端提供与业务相关的事件信息（例如通知放音，附加媒体资源，计费通知等）； 负责IMS会话相关计费话单产生，将CDR通过Diameter送往CCF；,Page 10,I-CSCF业务功能,I-CSCF是运营商归
7、属IMS网络的统一的初步入口点： 在IMS注册过程支持依据用户签约及CSCF能力信息为用户指派一个服务CSCF，即S-CSCF; 对于来自本网S-CSCF或其他网络S-CSCF/I-CSCF的SIP会话，负责从HSS查询被叫IMS用户的S-CSCF路由地址信息；并将该SIP会话按照HSS返回的地址到被叫用户的S-CSCF。 在IMS会话跨不同运营商时，可通过对SIP地址信息的加密/解密实现对I-CSCF所在运营商的网络拓扑隐藏，即支持可选的所谓THIG功能。对未注册被叫IMS用户，I-CSCF可以选择一个临时S-CSCF负责后继的路由处理，转CS或IMS语音邮箱等。 负责IMS相关计费话单产生
8、，将ACR通过Diameter送往CCF；,问讯,Page 11,HSS业务功能,HSS:The Home Subscriber Server HSS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 SLF功能 在域内存在多个HSS时，用于选择用户数据存储的HSS,P
9、age 12,HSS业务功能,HSS存储运营商开户时设定的上述IMS签约信息，同时支持通过与业务管理系统的接口由运营商或终端用户对签约数据进行的定制和修改。 HSS提供与I-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口，在IMS注册过程中 I-CSCF则可通过该接口获取用户所要求的S-CSCF能力信息，由此作为该用户服务S-CSCF的依据，并为IMS用户被叫流程提供查询被叫路由（S-CSCF域名或地址信息）的服务； HSS通过与S-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口实现IMS注册过程中对S-CSCF域名路由信息的登记，并支持通过该接口将基本IMS签约信息下载到S-CSCF； HSS依
10、据用户安全下文信息进行鉴权元组计算并通过基于Diameter协议的Cx接口为S-CSCF提供用户/网络鉴权所需的鉴权元组信息。 HSS提供与SIP AS间基于Diameter协议的Sh接口，为增值业务提供签约数据、并且HSS负责对特定签约用户AS增值业务数据的透明存储，但语义上不做解析。,Page 13,IMS其他网元功能AS,AS(Application Server)：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SIP AS、 OSA AS和 IM-SSF三类，其中，OSA AS通过OSA Service Capability Servers而不是直接
11、与IMS网元交互，IM-SSF则提供IMS SIP到CS CAP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，SIP AS和OSA SCS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：Open Services Architecture,Page 14,IMS其他网元功能,SLF(Subscription Locator Function )：在运营商内设置多个HSS的情况下，I-CS
12、CF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(Media Gateway Control Function)：实现IMS核心控制面与PSTN或PLMN CS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CS TDM承载与IMS域用户面RTP的实时转换。 IM-MGW(IMS-Media Gateway Function)：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(Breakout Gateway Control Function )：
13、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(Multimedia Resource Function Controller)：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(Multimedia Resource Function Processor)：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 15,I
14、MS其他网元功能,DNS、ENUM Server：DNS(Domain Name System)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DNS Server，也可直接在网内新建DNS服务器。ENUM(E.164 Number URI Mapping)服务器负责电话号码到URL的转换，一般需IMS运营商新建。 DHCP Server：在标准DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol )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。 VIG：视频互通功能实体，和现网设备实现视
15、频互通。,Page 16,SBC功能会话边界控制和媒体路由,SBC是IMS 系统的接入点，提供接入网与IMS核心网之间的NAT穿越、接入控制、QoS控制、信令和承载安全以及IP互通等功能 在全代理的模式下，信令处理SBC采用的B2BUA(Back-to-Back User Agent)的机制,信令会终结于SBC，然后再重新发起，最典型的特征就是终端的信令报文的目的IP就是SBC的地址； SBC的媒体层面受自己本身的信令层面控制，媒体端口是动态打开的，会话创建时打开，会话结束后关闭； SBC支持无媒体流检测的功能，当一定时间内无媒体流经过SBC，SBC会在网络侧主动释放呼叫； SBC自己做信令和
16、媒体的NAT穿越；,Page 17,第1章 IMS的网络分层结构和网元功能 第2章 IMS网络中涉及的接口和协议 第3章 IMS注册流程 第4章 IMS会话流程,内容介绍,Page 18,IMS中的接口协议,SIP 在IETF定义（RFC 3261），3GPP做了增强 用于大部分IMS接口，文本编码，遵循应用层三次握手原则（INVITE/200 OK/ACK） 功能：完成呼叫的路由和接续 方法：INVITENOTIFYBYESUBSCRIBEUPDATEREFER等 Diameter 用于HSS对外的接口和策略控制接口，完成用户数据的查询及同步等操作，包括：CxDx(HSS-CSCF),Sh(HSS-AS)，Dh（AS-SLF）等 实现QoS和计费策略的交互和执行，包括：Rf接口等 H.248 用于会话控制层对媒体面的控制接口，包括Mn和Mp等 RTPRTCP 媒体面信令，传输各类媒体流,Page 19,IMS主要接口和参考点,Page 20,IMS主要接口,Page 21,IMS主要接口,Page 22,IMS的用户码号,IMS用户拥有两种用户标识：
