IMS基本概念和网络架构(完整版)

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.基本概念和网络架构ISSUE1.0HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage2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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage3第1章IMS背景知识与基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP协议的发展1.3SIP协议的概念HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage4IMS基本概念IMS是3GPPR5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：IPMultimediasubsystem（3GPPTS23.002）TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain.TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage5第1章IMS背景知识与基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP协议的发展1.3SIP协议的概念HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage63GPP协议发展HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage73GPP协议发展－R99WCDMAR99版本与2GGSM以及2.5GGPRS体系相比：在网络结构上继承了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NTTDoCoMo等的商用验证。3GPPR99网络构架HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage83GPP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；3GPPR4电路域核心网的变化：HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage93GPPR5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域。IMS的引入是R4CS域承载与控制分离思路在PS域的延续；HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage103GPP协议发展-R53GPPR5版本特征：继承WCDMAR4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；IPQoS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ALLIP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（IMSphase2），最终实现完整的ALLIP网络。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage11作为R5主要内容之一，3GPPIMS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；3GPPIMS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运营问题，如全网服务、安全、计费和支付、网络互联互通HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage12第1章IMS背景知识与基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP协议的发展1.3SIP协议的概念HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage13SIP协议SIP(RFC3261)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.HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage14本章小结IMS基本概念3GPP协议的发展小结HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage15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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage16第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage17IMS网络架构IMS主要网元：•CSCF：-P-CSCF-S-CSCF-I-CSCF•HSS•SLF•BGCF•MGCF/IMMGW•MRFC/MRFP•AS•PDF/PEF……P-CSCFCSCFMGCFHSSCxIPMultimediaNetworksIMS-MGWPSTNMnMbMgMmMRFPMbMrMbLegacymobilesignallingNetworksCSCFMwMwGmBGCFMjMiBGCFMkMkC,D,Gc,GrUEMbMbMbMRFCSLFDxMpPSTNPSTNGqUEGnIu-PSPDFGoGGSNSGSNGiUTRANMSCIu-CS分组域IP多媒体子系统电路域WLAN或其他方式的IP-CANHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage18第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage19CSCFCSCF：CallSessionControlFunctionCSCF按其位置和功能又可分为P/S/I三种类型：其中：P-CSCF(ProxyCSCF)：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(ServingCSCF)：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(InterrogatingCSCF)：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.HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage20P-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SIPUA携带的归属域名）；负责与IMSSIP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IPQoS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Diameter送往CCF；作为SIPUA处理处理异常情况下的会话终结及相应SIP消息生成；代理HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage21S-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SIPAS/IM-SSF/OSASCS的增值业务路由触发。注册及鉴权控制充当IMS用户的SIPRegistar，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IMSAKA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SIPUA直接进行会话失败处理，向终端通知失败原因并释放会话；给终点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；HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage22I-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;对于来自本网S-CSCF或其