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1、IMS基本概念和网络架构,ISSUE1.0,Page 2,参考资料,一书。,Page 3,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 4,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 5,第1章 IMS背景知识与基本概念 1.1 IMS基本概念 1.2 3GPP协议的发展 1.3 SIP协议的概念,内容介绍,Page
2、6,IMS基本概念,IMS是3GPP R5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 ：IP Multimedia subsystem（3GPP TS 23.002 ）The IM subsystem comprises all CN elements for provision of IP multimedia services comprising audio, video, text, chat, etc. and a combination of them delivered over the PS domain. The entities
3、related to IMS are CSCF, MGCF, MRF, etc. as defined in the stage 2 of the IM subsystem TS 23.228 34. See TS 22.228 27 for some service examples of IMS.,Page 7,第1章 IMS背景知识与基本概念 1.1 IMS基本概念 1.2 3GPP协议的发展 1.3 SIP协议的概念,内容介绍,Page 8,3GPP协议发展,Page 9,3GPP协议发展R99,WCDMA R99版本与2G GSM 以及 2.5G GPRS 体系相比：在网络结构上继承
4、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NTT DoCoMo等的商用验证。,3GPP R99网络构架,Page 10,3GPP协议发展-R4,R4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
5、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；,3GPP R4电路域核心网的变化：,Page 11,3GPP R5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
6、域。 IMS的引入是 R4 CS域承载与控制分离思路在PS域的延续；,Page 12,3GPP协议发展-R5,3GPP R5版本特征： 继承WCDMA R4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； IP QoS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ALL IP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（IMS phase2），最终实现完整的ALL IP网络。,Page 13,作为R5主要内
7、容之一， 3GPP IMS子系统是3G移动网实现分组话音和分组数据，提供统一的多媒体业务和应用的最终目标； 3GPP IMS采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载通道，业务/控制网络和承载网络分离，实现独立发展； IMS采用SIP信令为呼叫控制信令，支持SIP移动终端并通过MGCF和IM-MGW提供与H.323/BICC/ISUP终端的互通， IMS为SIP用户提供全网全程漫游能力 明确IPv6为必选，同时考虑与IPv4的互通，充分利用IPv6在QoS、Security、Mobility、Autoconfiguration等方面的增强特性；,IMS概貌,解决了在IP网络中的电信业务所面临的
8、运营问题，如全网服务、安全、计费和支付、网络互联互通,Page 14,第1章 IMS背景知识与基本概念 1.1 IMS基本概念 1.2 3GPP协议的发展 1.3 SIP协议的概念,内容介绍,Page 15,SIP协议,SIP (RFC 3261) 是IMS控制层协议，是IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一，是用于建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商；一旦建立会话，媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送，在一次会话中可以灵活的交互多种媒体.,Page 16,本章小结,IMS基本概念 3GPP协
9、议的发展,小结,Page 17,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 18,第2章 IMS网络架构 2.1 IMS网络架构 2.2 各网元功能 2.3 IMS主要接口,内容介绍,Page 19,IMS网络架构,IMS主要网元： CSCF： P-CSCF S-CSCF I-CSCF HSS SLF BGCF MGCF/IM MGW MRFC/MRFP AS PDF/PEF ,Page 20,CSCF在IMS网络中的位置,Page 21,第2章 IMS网络架构 2.1 IMS网络架构 2.2 各网元功能 2.3
10、 IMS主要接口,内容介绍,Page 22,CSCF,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
11、，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，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 23,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SIP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
12、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Diamete
13、r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 24,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
14、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 25,I-CSCF业务功能,I-CSCF是运营商归属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;
15、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，将ACR通过Diameter送往CCF；,问讯,Page 26,HSS业务功能,HSS:The Home Subscriber
16、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,Page 27,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Diam
17、eter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。,
