IMS基本原理、关键技术、注册及业务流程

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.基本概念和网络架构ISSUE1.0HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage2学习完此课程，您将会：理解IMS网络基本架构IMS各网元的主要功能IMS网络中涉及的接口和协议了解IMS网络的注册过程和会话过程HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage3第1章IMS的网络分层结构和网元功能第2章IMS网络中涉及的接口和协议第3章IMS注册流程第4章IMS会话流程HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage4IMS的网络分层结构承载核心网AGIADGGSNInternet/VoIPiMGMGCP/H.248xDSL/LAN接入接入&互通层I-MGCFMRFPI_CSCFA-MGCFT-MGCFMRFC会话控制层SIP/H.323TerminalsSGSN2G/3GRANSIPTerminalsSIPSIPPSTN/PLMNTMGSGP-CSCFAC承载控制层ARMARMPTTIMPresenceHSS业务能力层OSAGamingMeeting第三方应用LBSIM_SSFUC应用层S_CSCFDMSSCPIADOSS/BSSCCFHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage5IMS逻辑架构IMS网元功能的逻辑架构，可根据实际部署需要，进行合设IMS主要网元：•CSCF：-P-CSCF-S-CSCF-I-CSCF•HSS•SLF•BGCF•MGCF/IMMGW•MRFC/MRFP•AS•ENUM/DNS……HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage6IMS逻辑实体分类P-CSCFS-CSCFI-CSCFE-CSCFHSSSLFMRFCMRFPBGCFMGCFIM-MGWVIGMRFCMRFPHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage7CSCF-会话控制和路由CSCF：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，也可以分开部署.HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage8P-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.HUAWEIConfidentialPage9S-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；HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage10I-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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage11HSS业务功能HSS:TheHomeSubscriberServerHSS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SLF功能在域内存在多个HSS时，用于选择用户数据存储的HSSHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage12HSS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Diameter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SIPAS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。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage13IMS其他网元功能－ASAS(ApplicationServer)：为IMS用户提供增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其中：AS包括SIPAS、OSAAS和IM-SSF三类，其中，OSAAS通过OSAServiceCapabilityServers而不是直接与IMS网元交互，IM-SSF则提供IMSSIP到CSCAP的映射及SSP触发能力，使IMS域VoIP业务用户能无缝继承CS智能业务；S-CSCFS-CSCFSIPApplicationServerSIPApplicationServerHSSHSSOSAservicecapabilityserver(SCS)OSAservicecapabilityserver(SCS)IM-SSFIM-SSFCamelServiceEnvironmentCamelServiceEnvironmentOSAapplicationserverOSAapplicationserverISCCxISCISCCAPMAPOSAAPISCIMASASShSiAS通过与HSS的接口获得用户业务相关的数据和用户状态信息，其中，SIPAS和OSASCS与HSS间为基于Diameter的Sh接口，IM-SSF与HSS间为基于MAP的Si接口；S-CSCF与AS间的ISC接口用于AS进行相应的业务控制OSA：OpenServicesArchitectureHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage14IMS其他网元功能SLF(SubscriptionLocatorFunction)：在运营商内设置多个HSS的情况下，I-CSCF在登记注册及事务建立过程中通过SLF获得用户签约数据所在的HSS域名，可与HSS合设。MGCF(MediaGatewayControlFunction)：实现IMS核心控制面与PSTN或PLMNCS的交互，支持ISUP/BICC与SIP的协议交互及呼叫互通，通过H.248控制IM-MGW完成PSTN或CSTDM承载与IMS域用户面RTP的实时转换。IM-MGW(IMS-MediaGatewayFunction)：完成IMS与PSTN及CS域用户面宽窄带承载互通及必要的Codec编解码变换。BGCF(BreakoutGatewayControlFunction)：根据互通规则配置或被叫分析，为IMS到PSTN/CS的呼叫选择MGCF，从而实现MGCF路由的自动获取。MRFC(MultimediaResourceFunctionController)：通过H.248控制MRFP上的媒体资源，解析来自其他S-CSCF及AS的SIP资源控制命令，转换为对MRFP的对应控制命令并产生相应计费信息;MRFP(MultimediaResourceFunctionProcessor)：作为网络公共资源，在MRFC控制下提供资源服务，包括媒体流混合（多方会议）、多媒体信息播放（放音、流媒体）、媒体内容解析处理（码变换、语音识别等）。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage15IMS其他网元功能DNS、ENUMServer：DNS(DomainNam