IMS及相关概念综述

《IMS及相关概念综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IMS及相关概念综述（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、IMS 及相关概念综述什么是 IMS？IMS(IPMultimediaSubsystem )即 IP 多媒体子系统，由 3GPP 标准组织在 R5 版本基础上提出，是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，R5版本主要定义了 IMS的核心结构、 网元功能、接口和流程等内容；R6版本对IMS进行了完善，增加了部分IMS业务特性、IMS与其 他网络的互通规范和WLAN接入等特性；R7加强了对固定、移动融合的标准化制定，要求IMS支 持 xDSL、 cable 等固定接入方式。IMS技术对控制层功能做了进一步分解，实现了会话控制实体CSCF(CallSessionCon trolFunc t

2、ion )和承载控制实体 MGCF (Media Gat eway Con trol Func tion) 在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，所以IMS实际上比传统软交换更“软”。IMS 以其业务、控制、承载完全分离的水平架构，集中的用户属性和接入无关等特性，一方 面解决了目前软交换技术还无法解决的问题，如用户移动性支持、标准开放的业务接口、灵活的 IP多媒体业务提供等；另一方面，其接入无关性，也使得IMS成为固定和移动网络融合演进的 基础。IMS业务架构如图1所示，IMS的目的是建立与接入无关、能被移动网络与固定网络共用的融合 核心网。OSA SCS據也鬧PLMSImcrnetWLA

3、N用户S-C.SCIIMSST在无线接入技术方面，IMS除了 GSM/GPRS和WCDMA之外，WLAN通过SIPProxy也可以接入。 此外，固定网络的LAN和xDSL接入技术也可以接入到IMS。IMS还提供了与ISDN/PSTN传统电路交换网络的互联机制。这样，IMS提供服务的终端除了 移动终端之外，还包括固定的电话终端、多媒体智能终端、PC机的软终端等。IMS 能够为使用不同接入手段的用户提供融合的业务，但固定接入与移动接入终究有不同的 特征，所以要将基于移动通信发展起来的IMS体系应用到固网中还需要进行大量的改进，标准化 工作依然任重而道远。移动通信界提出的 IMS 与固网通信界提出的

4、软交换的基本思想和目标是一 致的，都希望建立基于IP的融合与开放的网络平台。IMS 的系统架构IMS 体系结构和 CSCF 的设计利用了软交换技术，实现了业务与控制相分离、呼叫控制与媒 体传输相分离。IMS虽然是3GPP为移动用户接入多媒体服务而开发的系统，但由于它全面融合 了 IP域的技术，并在开发阶段就和其它组织进行密切合作，使得IMS实际已经不仅仅局限于只 为移动用户进行服务。IMS体系结构如图所示。在 IMS 体系结构中，最底层为承载层，用于提供 IMSSIP 会话的接入和传输，承载网必须是 基于分组交换的。图中以移动分组网的承载方式为例，描述了 IMS用户通过手机进行IMS会话的 方

5、式，主要的承载层设备有SGSN（GPRS业务支撑节点）、GGSN （网关GPRS业务支撑节点）以及 MGW （媒体网关）。其中SGSN和GGSN可以重复利用现网设备，不需要硬件升级，仅通过做相关 配置就可以支持IMSo MGW是负责媒体流在IMS域和CS （电路交换）域互通的功能实体，主要解 决语音互通问题。无论具体采用哪一种接入方式，只要基于IP技术，所有的IMS用户信令就可 以很好地传送到控制层。中间层为信令控制层，由网络控制服务器组成，负责管理呼叫或会话设置、修改和释放，所有IP多媒体业务的信令控制都在这一层完成。主要的功能实体有CSCF、HSS（HomeSubscriberServer

6、,归属用户服务器）、MGCF等，这些网元执行不同的角色，如信令控 制服务器、数据库、媒体网关服务器等，协同完成信令层面的处理功能口SIP会话的建立、释 放。这一层仅对IMS信令负责，最终的IMS业务流不经过这一层，完全通过底层的承载层做路由 实现端到端通信。最上面一层是应用层，由应用和内容服务器组成，负责为用户提供 IMS 增值业务，主要网元 是一系列通过 CAMEL、OSA/Parlay 和 SIP 技术提供多媒体业务的应用平台。运营商可以自行开发 一些基于SIP的应用，通过标准SIP接口与IMS系统连接；如果运营商需要连接第三方SP的应 用，IMS可以和标准的API，如OSAAPI连接，通

7、过OSA/ParlayGW对第三方非信任的SP业务进行 鉴权和管理等3GPP R5中IMS的基本结构是什么？电路交换域与现有的 2G 网络类似，采用电路交换技术提供话音业务。分组交换域是 2.5G 网络中引入的，主要网元设备有 SGSN (ServiceGPRSSwitchNode)和 GGSN (Gateway GPRS Switch Node)。它们负责向终端提供IP连接，用户通过该域进入因特网，用户可以由此发送邮件，浏 览网页。它并没有在IP之上定义任何特殊的体系结构，它主要是一种接入技术。IP多媒体域(即 IMS，IP Multimedia Subsystem)是3GPP制定的UMTS

8、 R5版本中引入的，采用SIP作为主要的 信令协议，使得移动运营商可以为用户提供端到端的全IP的多媒体业务。WCDMA 空中口3GPP R5 基本结构IMS 由呼叫状态控制功能 CSCF(CallSessionControlFunction )、媒体网关控制功能 MGCF(Media Gateway Control Function )、媒体网关 MGW (Media Gateway )、归属地用户服务器 HSS (Home Subscriber Server )等功能实体组成。CSCF 的种类包括 P-CSCF (Proxy-CACF，代理 CSCF)、I-CSCF(In terroga t

9、ing CSCF，查询 CSCF )和 S-CSCF(Serving CSCF，服务 CSCF)， 本质上它们都是SIP服务器，处理SIP信令。十T UE 如LJPS INi Mbir IP Multimedia Nefxorks?-cscrMRFPIMS- 1 ImgcT L-M0WJ|邓/t .CSCFt 脸；J 1r1亠|! Mw:呐竺h ；:3GPP 定义的 IMS 的体系架构 P-CSCF是UE联系IMS的第一步，是UE在被访问域(漫游时)首先要访问的点，进出的SIP消息都要通过P-CSCF。P-CSCF相当于SIP协议定义的边界代理服务器。I-CSCF 的功能是提供到归属网络的入口

10、，将归属网络的拓扑图对其它网络隐藏起来，并 通过HSS为特定用户找出相应的S-CSCF。它是用户终端漫游或者外来任务进入本地服务提供商 网络中的联系点。当I-CSCF接到一个请求时，它将把请求路由到相应的S-CSCFo S-CSCF给用户提供服务。当终端注册时，它同本地域的S-CSCF联系，本地S-CSCF向用 户提供用户预定的服务。这样的好处是用户即使漫游到不支持某项业务的网络也能像在本地一样 得到需要的服务。HSS(HomeSubscriberServer )相当于2G网络中的HLR,存储了与一个单独用户相关的S-CSCF 和相应的用户简介。因此它知道用户现在的位置和用户指定的服务。CSC

11、F可以向HSS询问以获 得这些信息。HSS和CSCF之间交互用的是Cx接口，它不是IETF制定的，当也是基于IP的。什么是 A-IMS？改进的IP多媒体子系统(A-IMS)1是美国第二大移动电话公司威瑞森(Verizon Wireless) 联合其5个主要的设备供应商思科、朗讯、摩托罗拉、北电和高通公司在2006 年7 月发布的一 种移动多媒体业务体系，它基于3GPP2的多媒体域(MMD)架构，在融入了 IP多媒体子系统/多媒 体域(IMS/MMD)所有会话发起协议(SIP)业务功能的基础上，增加了对非SIP应用的支持。另外还 从网络运营的角度，针对IMS/MMD网络安全提出了一些扩展和补充，

12、如增加了安全操作中心(SOC) 和姿态代理等，使IMS/MMD网络的安全性得到较大改进。A-IMS继承了 IMS/MMD的所有业务功能，并在安全性、移动性、策略、服务质量(QoS)、对等互联、计费、合法监听、紧急呼叫、呈现业务等方面，进行了增强和扩充。非吾理a也e呈呢代理百理ANSI-41耳也MMD船的系统架枸I 口朋关非沁迪厝111!弟 百理耳也非SIP中叫ii険正中叫81无爼备 II m a F|1S AMMD： 531 PETH：伫貝交总电话用 汕：会话启站町段A-IMS 的系统结构如图所示。A-IMS的主要网元包括IP网关(IPGW)、承载管理(BM)、应用管理(AM)、策略管理(PM

13、)、安 全管理(SM)、业务代理(SB)、业务数据管理(SDM)和接入终端(AT)等，与安全相关的网元主要包 括 SM、 PM、 BM、 IPGW、 AT。虽然从网元名称上看，A-IMS和3GPP的IMS2及3GPP2的MMD3有一些差异，但除了新增 的SM网元外，其他几个网元在功能上和3GPP、3GPP2乃至TISPAN4中的IMS网元都有一定的 对应关系，如AM、SDM和PM分别对应于IMS/MMD的呼叫会话控制功能(CSCF)、归属用户服务器 (HSS)和策略决策功能(PDF)等。SM作为SOC的核心，主要负责收集A-IMS系统中各网元的安全事件信息，完成入侵探测、 控制设备操作、分发安

14、全策略，另外还负责对移动设备的姿态(Posture)评估，根据终端对网络 设备的兼容程度(如操作系统版本、反病毒软件版本等)，决定他们是否被允许接入网络，以及允 许接入什么服务等。A-IMS对IMS安全体系的继承A-IMS继承了 IMS/MMD的所有安全特征,如鉴权、加密以及数据完整性保护算法等，因此A-IMS 在SIP用户的合法性检验、数据的私密性和完整性等方面采取的算法和IMS/MMD是相同的5-7。 但由于A-IMS增加了对非SIP应用的支持，相应地，这些算法也考虑了对非SIP应用的支持(本 文中提及的A-IMS对IMS的继承，是指对鉴权加密机制的继承，但对于具体的细节A-IMS有一些

15、细微改进)。(1) 鉴权算法A-IMS和IMS 一样，鉴权被用于二层初始接入鉴权、IP移动业务鉴权及SIP应用鉴权，另外 在需要安全通信的网元间，鉴权也是必要的。针对集成设备和非集成设备，A-IMS使用的鉴权算 法有所不同。在集成设备中，对于SIP应用，采用3GPP2认证与密钥协商/IP安全协议(AKA/IPSec)；对 于非SIP应用，采用应用特定的鉴权协议，如传输层安全协议(TLS) o在非集成设备中，对于SIP应用，采用3GPP2 AKA/IPSec或TLS；对于非SIP应用，采用应 用特定的鉴权协议，如 TLSo(2) 加密和数据保护A-IMS也采用了加密和数据完整性算法，如表1所示。A-IMS在各种按口之囘采用的算寇更口屈元疋目压口AES-I2S. HMAC-SHA-56空中虧口采用3屈砺旧肉加垦宴送目更口察战谡苗采用卩See.非集曲演苗頑1 p沁咖餉溟全囱谀（T国采用1吧弐aTfl非EIPQ卿巨目更口釆用画程眄疋民尸屈TLE郞谀心竝：直用吾理酊：咚心岭|PGW： |PR IPS就：IP虫全師谀 汕:会话启沏師谀TLS：芒Si巨翌全師谀A-IMS对IMS安全体系的增强A-IMS 除了继承上述