2013现代交换技术第10章.

第十章交换新技术第十章交换新技术本章内容：IMS技术光交换技术本章重点：理解IMS的基本概念和应用理解光交换器件和光交换网络本章难点：IMS网络架构和光交换网络10.1IMS技术10.1.1IMS的概念与背景一、IMS的概念►IMS是IP多媒体子系统，是由朗讯提出的下一代网络融合方案的网络架构，最初是国际第三代移动通信组织（3GPP）为移动网络定义的。►在3GPP的文件R5中，IMS是通用移动通信系统（UMTS）核心网络中提供端到端多媒体业务和集群多媒体业务的中心；►在3GPP的R6中，IMS被定义为支持所有IP接入网的多媒体业务核心网（包括任何一种移动的、固定的、有线的或无线的）。►在NGN的框架下，IMS应同时支持固定接入和移动接入，它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。10.1.1IMS的概念与背景二、IMS的发展背景IMS发展的最根本驱动力就在于所有电信业务的底层网络载体发展需要（网络驱动）和运营商直接利润来源的业务需求（业务驱动）。（1）网络驱动：包括移动核心网和固定电话网的演进。①移动核心网的演进第一种是现有移动软交换（端局或关口局）直接升级为MGCF和IM-MGW，实现电路域与IMS网络互通（演进初期）。第二种是将电路域作为IMS业务承载接入IMS网络，即电路域作为媒体承载，业务控制由IMS实现。第三种是移动软交换作为IMS中提供基本补充业务的MMtelAS进行升级。10.1.1IMS的概念与背景二、IMS的发展背景IMS发展的最根本驱动力就在于所有电信业务的底层网络载体发展需要（网络驱动）和运营商直接利润来源的业务需求（业务驱动）。（1）网络驱动：包括移动核心网和固定电话网的演进。②固定语音网的演进►固定语音网的演进存在很多争议，但关键问题在于如何引入与何时引入。►总体说来，固定语音网的网络结构和业务开展情况因不同运营商、不同区域和不同设备存在很大的差异，具体演进方式需要因地制宜，综合考虑多种因素。10.1.1IMS的概念与背景IMS叠加引入IMS接管所有CS业务，成为唯一业务控制核心HSPAR6HSPAR7HSPAR7LTER8GGSNGGSNGGSNPDNGWServingGWNode-BNode-BwithRNCfuncteNode-BDirecttunnelInternetHSPAEPSDirecttunnelDirecttunnelDirecttunnelSGSNSGSNSGSNSGSN/MMENode-BRNCRNC控制面用户面10.1.1IMS的概念与背景二、IMS的发展背景（2）业务驱动：表现在如下三个方面。①全业务融合全业务运营商从初期的基础网络资源整合到业务整合和捆绑销售、再到业务融合，由于各种网络和业务架构的本质差异性，更深层面的融合遇到障碍，只有利用IMS才能真正发挥全业务运营优势，提供面向个人/家庭/集团客户的多媒体信息通信服务，使用户体验得到本质提升。10.1.1IMS的概念与背景②互联网竞争在传统电信领域相互竞争的电信运营商，面对互联网虚拟运营的急剧渗透，有着共同的利益和目标，如短消息与互联网IM（即时消息）的竞争一样，只有共同联手，将信息增值服务上升为互联互通的基础通信服务，才有可能充分发挥电信运营商的自身优势。③业务拓展与开放电信运营商向第三方的SP/CP直接开放了网络接入能力，而对于用户业务没有任何掌控。如果将所有增值业务和SP/CP的业务进行归类和细分，都是通过各种不同的业务能力的组合来实现的。IMS的业务分层架构采用了OMA对于业务引擎的定义，使得电信运营商可以集中部署业务引擎，向第三方开放API来改变现有SP/CP分成模式，从而获取更大的收益。10.1.2IMS的标准化进程1．IMS标准化的历史IMS自3GPP在2002年提出R5版本以来，得到了各方的关注，3GPP2、IETF、ITU-T、TISPAN、OMA、ATIS等重要国际标准组织都积极参与到IMS的标准化工作中。2．IMS标准化的进展（1）3GPP的标准化进程在终结于2002年的R5版本中，首次提出IMS，侧重于对IMS基本网络架构、相关功能实体、相关功能实体之间的交互流程等进行研究；提出了全IP的网络架构，采用SIP协议进行控制，实现移动性管理、多媒体会话信令和媒体流传输。在终结于2005年的R6版本中，更加侧重于IMS和外部网络之间的互通，其接口和功能定义可操作性更强，基于流的计费架构，拓展支持WLAN接入方式，增补了更多的功能和应用标准，并明确业务由IMS用户的归属地提供和控制，使IMS真正成为一个可运营的网络技术。终结于2007年的R7版本中，增加IMS支持xDSL接入，与接入方式无关的策略控制和计费架构，并主要考虑支持通过PS域提供紧急服务、提供基于WLAN的IMS话音、CS域与IMS域多媒体业务互通、IMS域和CS域进行语音呼叫切换等。R8版本工作开始于2007年，3GPPR8标准完成了对TISPAN和3GPP现有IMScore研究成果的合并，重点的研究课题包括CommonIMS、PBX接入IMS、IMS集中控制（ICS）、Cable接入、MMSC、ISB-IMSServiceBroker等。10.1.2IMS的标准化进程（2）TISPAN的标准化进程2005年初，TISPAN开始启动NGN项目，主要从固定接入的特定要求对IMS相关标准化工作进行研究。2006年3月，发布了R1版本相关标准规范。TISPANR1版本确定IMS基于3GPPR7网络架构，并重点针对固定接入的特殊需求，对相关功能实体的功能又进行了增强。2006年初，TISPAN开始启动NGNR2项目，目前完成了部分规范的发布，但仍有部分项目需要推迟发布，TISPANR2版本研究的主要内容包括IPTV、FMC、RACSR2、PES完善（如组注册）、家庭网络等相关课题研究。10.1.2IMS的标准化进程（3）3GPP2的标准化进程2004年3GPP2开始进行IMS标准化的研究工作，对IMS的研究主要以3GPPR5作为基础，重点解决底层分组和无线技术的差异，它与3GPP的IMS相对应的是MMD规范，3GPP2MMD已经完成并公布了Rev0、RevA、RevB三个版本，分别对应于3GPP的R5、R6和R7版本，大部分MMD规范均引自3GPP的IMS标准规范，但主要基于CDMA接入特性。（4）ITU-TFGNGN的标准化进程ITU-TFGNGN对IMS的研究主要涉及IMS的业务和网络框架2个方面。对NGN业务需求的研究主要以3GPPR6中定义的业务作为基础，但更加强调灵活的业务生成能力。对于网络框架的研究则强调网络的接入无关性，尽可能多地支持包括有线和无线在内的各种接入技术。10.1.2IMS的标准化进程TISPANNGNR23GPPIMSR7ITU-FGNGNTISPANNGNR13GPP2MMD3GPPIMSR63GPPIMSR52001200220032004200520062007CommonIMS10.1.2IMS的标准化进程10.1.2IMS的标准化进程3．IMS标准化的融合2006年9月，3GPP、3GPP2、TISPAN等组织共同讨论了各个标准组织对IMS的需求和现状，取得了需要一个统一的IMS（CommonIMS）的共识。2007年，3GPPOPAdHoc会议确定将TISPANRelease2的内容分阶段迁移到3GPPR8中，并确定了CommonIMS范围和研究项目。CommonIMS将3GPP2/TISPAN的IMS研究成果集中到3GPP的标准中，基于统一的IMSCore（3GPP定义，包括了主要的功能和实体），同时包容固定接入、移动接入、Cable接入、无线宽带接入等所有相关的接入方式。10.1.3IMS的网络架构1．IMS的体系结构其他网络SIPASIMS-SSFOSASCSCESIMS其他网元WLANPLMN因特网PSTNx-CSCFS-CSCFOSAAS用户IMS网络SIPSIPSIP图10-3基于IMS的业务架构10.1.1IMS的概念与背景PSTNorPLMNCS应用层IN/CAMEL，OSA/Parlay,SIP应用程序控制层（IMS域）承载层HSSCSCFMGCFSGSNGGSNMGWSIP信令（IMS）通信媒体流IMS用户AIMS用户B图10-4IMS体系结构示意图承载层用于提供IMSSIP会话的接入和传输，承载网必须是基于分组交换的。10.1.1IMS的概念与背景PSTNorPLMNCS应用层IN/CAMEL，OSA/Parlay,SIP应用程序控制层（IMS域）承载层HSSCSCFMGCFSGSNGGSNMGWSIP信令（IMS）通信媒体流IMS用户AIMS用户B图10-4IMS体系结构示意图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。10.1.1IMS的概念与背景PSTNorPLMNCS应用层IN/CAMEL，OSA/Parlay,SIP应用程序控制层（IMS域）承载层HSSCSCFMGCFSGSNGGSNMGWSIP信令（IMS）通信媒体流IMS用户AIMS用户B图10-4IMS体系结构示意图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。10.1.1IMS的概念与背景2．IMS的功能实体外部IP网络应用面控制面用户面GGSNSGSNIM-MGWMRFPMRFCMGCFSGWCSCFBGCFSEGHSSASASASPSTN/外部CS网络WLAN,ADSLCable,etcRAN信令用户业务流（至AS未画出）IMS功能实体可以分为六大类：会话控制和路由实体族（CSCFs）、数据库实体（HSS、SLF）、互联实体（BGCF、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。10.1.1IMS的概念与背景（1）会话控制和路由实体①代理CSCF代理呼叫会话控制功能实体（P-CSCF）是用户接入IMS过程中的第一个连接点。所有来自用户终端（UE）和发往UE的SIP信令消息流都会通过P-CSCF。②策略决定功能实体（PDF）PDF的责任是基于从P-CSCF那儿获取的会话信息和媒体相关信息，来做策略方面的决定。③询问点CSCF（I-CSCF）I-CSCF是一个网络的入口点，所有通向该网络中用户的连接都会经过I-CSCF。一个运营网络中可能有多个I-CSCF。④服务CSCF（S-CSCF）S-CSCF位于所属地网络，是IMS的大脑。它为用户终端（UE）提供注册服务和会话控制。10.1.1IMS的概念与背景（2）数据库实体①所属地订阅者服务器（HSS）HSS是IMS中所有订阅者信息以及服务相关信息的主要存储设备。HSS中存储的主要数据包括用户标识符、注册信息、接入参数和服务触发信息。②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。10.1.1IMS的概念与背景（3）服务相关实体①多媒体资源控制器（MRFC）MRFC用来支持承载通道相关的服务，例如会议、用户通告或者承载通道的转码。MRFC解释从S-CSCF收来的SIP信令，并使用媒体网关控制协议（MEGACO）指令来控制多媒体资源处理器（MRFP）。MRFC能够给CCF和OCS发送计费信息。②多媒体资源处理器（MRFP）MRFP提供MRFC要求和指示的用户层资源，包括：接收到的媒体数据的混合操作（例如多方会议中的混音处理和画面处理）；产生媒体（例如发出用户提示音）；媒体处理（例如语音转码和媒体分析）。③应用服务器（AS）AS的主要功能是：处理和影响从S-CSCF接收到的SIP会话；发起SIP请求；给CCF和OCS发送计费信息。但是要记住层次化的设计中，AS不是一个纯粹