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1、3GPP IMS技术研究报告信息产业部电信研究院2004年11月19日前 言第三代移动通信将向基于全IP的网络架构演进，3GPP领先提出了IP多媒体（IMS）的网络架构，另一大移动标准组织3GPP2随后引用了IMS架构并加以改造。IMS架构对多媒体业务的支持提供了解决方案，在QoS、计费等方面提供了保障。本研究报告暂命名3GPP IMS技术研究报告。报告通过对IMS体系和关键技术的研究，分析总结IMS的技术特点；另外报告将就IMS的应用，即新业务对IMS的需求展开讨论；报告还涉及IMS作为一个网络子系统的实现和兼容性问题。本文关注了IMS网络的关键技术，包括QoS机制、安全、计费、漫游等等，是
2、IMS技术研究的基础，将不断更新深化，为今后制定设备要求和测试规范做准备。IMS架构也被其他标准化组织看好，IMS网络可能成为未来多网融合的基础，本文也介绍了NGN和WLAN等其他网络与IMS的关系，以及对IMS发展的影响。报告还尝试提出了第三代移动通信的网络演进策略，两大移动体系将向IMS的公共网络架构演进。目 录3GPP IMS技术研究报告11、IMS的需求和主要原理12、IMS的网络架构12.1 3GPP IMS体系结构12.2 3GPP IMS主要功能实体22.3 3GPP IMS主要接口92.4 3GPP2体系结构133、IMS的关键技术153.1 QoS机制153.2 安全203.
3、3 计费213.4 漫游243.5 用户识别和用户数据管理253.6 编号和路由284、业务应用技术304.1 CAMEL的支持304.2 OSA 的支持314.3 IMS中定位业务的支持314.4 IP多媒体子系统业务控制界面（ISC）325、与其他网络的融合和互通405.1 NGN405.2 WLAN405.3 3GPP243附录1、相关标准和进展46附录1.1标准系列46附录1.2重要CR48附录2、名词术语和缩略语49附录2.1名词术语49附录2.2缩略语50511、IMS的需求和主要原理IP多媒体网络（IMS）的提出3GPP以GPRS等IP网络为承载为多媒体业务提供了一种解决方案，同
4、时满足了多媒体业务在安全、计费、漫游以及QoS上的需求。IMS可看作为多种多样的IMS业务提供的一个平台。IMS的基本协议是基于IETF已有标准，增加了3GPP的扩展，包括SIP、Diameter、COPS等。IMS的主要技术原理包括： SIP：会话控制基于SIP； 使用IPv6：IMS网络采用IPv6地址，目前IPv4地址也在研究中； 归属控制：用户业务接入全部由归属网络控制； 独立于接入：IMS与下层IP接入网络相独立，WLAN也可以接入，3GPP2引用了IMS网络； 绑定机制：通过Go接口建立SIP对话和GPRS会话之间的关联，实现QoS和计费管理。2、IMS的网络架构2.1 3GPP
5、IMS体系结构3GPP IMS的体系采用了分层结构，如下图。 Service network：通过CAMEL、OSA/Parlay和SIP技术提供多媒体业务的应用平台。 IP multimedia core network (IM CN)：3GPP定义，与3GPP2 MMD基本上相同，提供多媒体业务环境，全部基于Internet协议以便于与Internet网络的融合。从功能上与电路域完全无关，物理实体可能与CS共用。 IP-Connectivity Access Networks (IP-CAN)：包括3GPP GPRS、WLAN等等，提供接入、移动性管理。图1. IMS的分层结构2.2 3G
6、PP IMS主要功能实体IMS功能实体和接口如下图。图2. 3GPP IMS的功能实体与接口图例:粗线:支持用户通信量的接口;点划线:仅支持信令的接口.图中仅仅表示出连接到IM子系统的界面,即，图1中画出的所有的SGSN, GGSN 和 HSS接口仍然由这些实体支持，虽然图中并没有画出这些实体。Gm接口 ( CSCF和 UE之间)也是配置的一部分，但仅仅因为排版的问题没有显示。3GPP IMS的主要功能实体包括： 呼叫会话控制功能 (CSCF) 归属用户服务器（HSS） 媒体网关控制功能 (MGCF) IP多媒体媒体网关功能 (IM-MGW) 多媒体资源功能控制器 (MRFC) 多媒体资源功能
7、处理器 (MRFP) 签约定位器功能 (SLF) 中断网关控制功能 (BGCF) 信令网关（SGW） 应用服务器（AS） 多媒体域业务交换功能（IM-SSF） 业务能力服务器（OSA-SCS）2.2.1 呼叫会话控制功能 (CSCF)CSCF用在IP多媒体子系统中时，可以扮演不同的角色。以下部分描述这些不同角色Proxy-CSCF：PCSCF是IM CN子系统里的第一个接触点。PDP上下文激活之后，用户设备UE发现它的地址。PCSCF起类似一个代理的作用（RFC2543或者随后的版本里定义），即，可能经过翻译之后，它接受请求并在其内部为这些请求服务或者继续将他们前转。PCSCF也可以作为一个用
8、户Agent用（RFC2543或者随后的版本里定义），即，在反常情况下，它可以终止并独立地产生SIP处理。策略控制功能（Policy Control Function (PCF)）是PCSCF的一个逻辑实体。如果PCF在一个单独的物理节点里实现，PCF和PCSCF之间的接口不标准化。PCSCF执行的功能是：前转从UE接收的SIP登记请求到一个ICSCF，用由UE提供归属域名来决定这个ICSCF。前转从UE接收的SIP信息到SIP服务器（如SCSCF）， PCSCF收到的这个SIP服务器的名字是登记流程的结果。作为请求流程的一部分及在前转之前，PCSCF可以根据网络运营商定义的规则集（例如，号码
9、分析和诸如从当地格式到国际格式翻译）修改转出要求的请求URL。前转SIP请求或者对UE的响应。侦测紧急会话并选择一个SCSCF处理紧急会话。产生CDR维持一个在它自身和每个UE之间的Security Association，TS33.203定义。执行SIP信息压缩/解压缩。以下功能要求进一步研究：承载资源的授权和QoS管理。QoS特设组研究PCSCF的在QoS管理中的作用细节和会话的承载资源的授权。Interrogating-CSCF：ICSCF是运营商网络内的接触点，所有都连接到该网络运营商的签约用户，或者当前位于该网络运营商的业务区域内的漫游用户。一个运营商网络内可以有多个ICSCF。IC
10、SCF执行的功能是：登记分配一个SCSCF给一个用户执行SIP登记（见SCSCF分配相关的流程部分）会话相关和会话不相关的流路由一个SIP请求。该请求是从朝向SCSCF的另一个网络接收到的。从HSS获得SCSCF的地址。前转SIP请求或者对SCSCF的响应，上面的步骤决定了该SCSCF。计费和资源利用：产生CDR。为执行以上功能，运营商可以在ICSCF中用一个THIG（Topology Hiding Inter-network Gateway ）隐藏网际网关的布局）功能 （在后面缩写为I-CSCF(THIG)）或者其他技术来隐藏配置、容量、和网络布局。当为会话穿越不同的运营商的域而选择一个I-
11、CSCF(THIG)来满足隐藏需要时，该I-CSCF(THIG)可以前转SIP请求或者对另一个I-CSCF(THIG)的响应，以允许运营商保持配置的独立性。Serving-CSCF：SCSCF为UE执行会话控制业务。为支持业务，它维持网络运营商需要的一个会话状态。在一个运营商网络内，不同的SCSCF可以有不同的功能性。一个会话期间，SCSCF执行的功能是：登记可以作为RFC2543或后续版本里定义的登记器，即，它接受登记请求，并通过位置服务器（如HSS）使其信息可以获得。会话相关和会话不相关流.登记的终端（endpoint）的会话的会话控制。可以作为一个RFC2543或随后版本里定义的代理服务
12、器，即，它接收请求并在内部提供服务或者可能经过翻译之后将他们前转。可以作为一个RFC2543或随后版本里定义的用户Agent，即，它可以终止以及独立地产生SIP处理。为支持业务，与业务平台交互为终端（endpoints）提供业务事件相关的信息（例如，语音通知/附加媒体资源的位置及公告，计费通知）代表一个发起的终端（endpoint）（即，发起的签约者/用户设备UE）当目的签约用户是一个不同网络运营商的客户并前转该SIP请求或者响应到该ICSCF时，从一个数据库获得该ICSCF的地址，为网络运营商通过终止的签约用户的目的名字（如，电话号码或者SIP URL）来服务签约用户。 2.2.2归属用户服
13、务器（HSS）HSS（归属用户服务器）是用户和业务信息的数据库，HSS的接口和主要逻辑功能如下图。图3. HSS逻辑功能图HSS的主要功能：-移动性管理：支持CS域、PS域和IMS子系统；-呼叫或会话建立；-用户安全数据管理，包括鉴权、信令完整性、数据加密；-用户标识管理：维护不同域的用户标识和对应关系；-接入认证：HSS负责对拜访网络用户接入认证；-业务认证：对MT呼叫/会话建立和业务激活的认证，更新MSC/VLR, SGSN, CSCF中业务信息；-业务签约-用户定制信息管理- 智能网功能：与IM SSF接口；-与业务平台SIP AS、OSA-SCS、SCF接口；2.2.3 多媒体资源功能
14、（MRF）多媒体资源功能：下图所示为涉及多媒体资源功能的结构图4. MRF的结构 MRF分为多媒体资源功能控制器(MRFC)和多媒体资源功能处理器 (MRFP)MRFC有以下任务：控制MRFP中的媒体流资源.翻译从一个AS和SCSCF来的信息（例如，会话ID）并相应地控制MRFP产生CDRsMRFP有以下任务：Gi接口上的承载控制提供MRFC控制的资源.入媒体流的混和（例如多方）媒体流资源（如多媒体公告）媒体流处理（例如 音频代码转换，媒体分析）MRF相关的应用服务器的任务为：会议预定和为MRFC提供预定信息（例如，开始时间，期间，参加者列表）.提供一个现场控制机制，终端用户（例如，参加者，主席）能影响现场并为MRFC提供信息，从而媒体流能混和并相应地分布。用于Mr参考点的协议是SIP（RFC2543定义，其他相关的RFC，和用于支持3GPP需要的增强附件）Mp参考点允许MRFC控制MRF提供的媒体流资源Mp参考点有以下属性：完全符合H.248标准执行接口上的扩展（分组）定义工作的开放结构.多媒体资源功能控制器(MRFC)：MRFC的功能包括：-控制在MRFP中的媒体流资源-解释来自AS和SCSCF的信息（例如会话ID）并相应地控制MRFP.-产生CDR.多媒体资源功能处理器(MRFP)：M
