IP多媒体子系统-IMS技术与应用

1、IP多媒体子系统IMS技术与应用3GPPR5所标准的IP多媒体子系统(IS,IPultl-ediaSubsyste),是为了在3G核心网中支持多媒体会话以及其它基于SIP的业务而提出的。其主要目的是将蜂窝挪动通信和互联网技术有机结合起来,向用户提供一个具有电信级QS保证,能提供综合业务的下一代通信网络。它的主要特点是采用了SIP协议、独立于接入和承载技术。以IS为核心的NN网络己被认为是适应将来固定网与挪动网交融的网络架构。IS体系构造IS的体系构造见图1,包括以下功能实体归属用户效劳器(HSS,HeSubsriberServer)HSS是存储用户相关信息的中心数据库,相当于传统挪动网的HLg

2、。HSS除了存储用户的签约信息与位置信息外,还保存有与用户相关的、用来处理多媒体会话的定制数据,包括:本地信息、保密信息(证明与受权信息)、注册信息、业务触发信息、用户个人信息和分配给用户的S-SF等。假如一个网络配置多于一个HSS,那么需要配置用户位置功能(SLF,SubsriberLatinFuntin)实体。SLF仅仅是一个映射用户地址到其所属HSS的数据库的节点。呼叫会话控制功能(SF,GalISessinntrlFuntin)呼叫会话控制功能(SF)实体是整个IS网络的核心,主要负责处理多媒体呼叫会话过程中的日IP信令。其功能包括:多媒体会话控制、地址转换、以及对业务协商进展效劳转换

3、等,相当于日旷效劳器。SF进一步可划分为:(1)代理SF(P-SF)P-SF(Prxy-SF)是连接S终端(UE)和IS网络的入口节点,所有IS终端发起和终止于IS终端的会话消息都要通过P-SF。P-SF实际上扮演了一个代理效劳器的角色,它接收SIP恳求与响应,并向IS网络或s用户转发。P-SF可以处于拜访网络或归属网络。(2)查询SF(I-SF)I-SF(Interrgating-SF)是处在外地网络的IS终端(包括本地遨游至外地的终端)进入本地Is网络的入口节点,I-SF路由外地终端的slP恳求和响应到本地S-SF。I-SF处于归属网络,在特殊情况下,也可以处于拜访网络。(3)效劳SF(S

4、SF)S-SF(Servlng-SF)是SIP信令平面的中心节点,其作用类似于软交换系统中的软交换设备。sSF为IS终端执行会话控制效劳,并保持会话状态。所有IS终端发出与接收的SIP信令都要通过S-SF,它检查这些sIP信令,决定是否需要访问应用效劳器,并将信令转发至最终目的地。S-SF还提供SIP路由效劳,路由SIP恳求或响应到PSTN或S域。S-SF总是处于归属网络。应用效劳器(AS)应用效劳器(AS,AppliatinServer)是持有和执行效劳的SIP实体,可以起到SIP用户代理的作用,用以提供各种3G业务。多媒体资源功能(RF)多媒体资源功能为会话提供必要的媒体资源,如会议桥、多

5、媒体彩铃/彩话、录音通知、语音短信、动画、音乐等。其中的多媒体资源功能控制器(RF,ul-tiediaResureFuntinntrrler)负责管理与处理媒体资源,而媒体的详细处理那么由媒体资源功能处理器(RFP,ultiediaResureFuntinPressr)来完成。出口网关控制功能(BGF,BreakutGateayntrlFuntin)BGF实体是一个具有路由功能的SlP实体,是IS域与外部网络的分界点。当IS终端向PSTN/S域发起呼叫时,由BGF决定向那个网络转发信令,假如目的PSTN/S域为本地域,那么BGF向与PSTN/S域接口的GF转发信令;否那么,向外地域的另一个BG

6、F转发信令。媒体网关控制功能(GF,ediaGateayntrlFuntin)GF实体是IS网络与传统电路交换网络实现互通的功能实体。主要负责控制层面信令的互通,在IS的框架中已经考虑了和PSTN域以及与挪动网络S域的互通。其中的F主要完成媒体网关/信令网关(a/SG)注册、呼叫控制和G/SG资源管理等功能。媒体网关(G)主要完成IS网络与电路交换网络之间的媒体转换功能;信令网关(SG)主要完成IS的SIP信令与电路交换的N.7信令之间的信令转换功能。由上述可见IS与软交换相比拟,对控制层面作了进一步的分解,实现了会话控制功能(SF)实体与承载控制功能(GF)实体在功能上的别离。IS的会话建立

7、过程为了理解IS网络的根本工作原理,以下是两个处于异地网络的IS遨游终端之间建立会话的例子。在该例中介绍了IS终端对其归属网络进展注册的SIP信令流程;以及IS终端间呼叫建立的SIP信令流程。假设有中国挪动的两个IS用户。一个为南京lh用户,其SDP地址(SIPURl)为:sip:lzhinabile.25.;另一个为杭州Iz用户,其日JP地址为:SIP:Izhinabile.571.。目前他们均出差在外,其中的南京Ih用户去了广州(hinabile.20.);杭州lz用户去了深圳(hinabile.755.)。在南京lh用户到达广州;杭州lz用户到达深圳后,将分别通过拜访网络进展SIP注册(

8、即IS注册)。用户注册SIP信令流程在建立多媒体会话之前,IS终端必需完成归属网络的用户认证、接入网络与SIP注册。假如是拜访网络的遨游终端(UE),必需完成:(1)UE通过激活GPRSPDP挪动场景(ntext)过程连接lP网;(2)UE完成其归属网络的用户认证和接入网络;(3)UE找到它要发送SIP注册恳求消息的拜访网络出口节点P-SF,以完成SIP注册。两遨游用户的SIP注册(以下所提注册均为SIP注册)过程如图2所示,下面以lh用户注册为例,通过详细注册sIP信令流程,简述其通道建立过程如下:遨游至广州的lh用户,发送REGISTER消息,启动注册过程。注册报文中包含了用户标识、归属网

9、络域名、用户信息、会话描绘信息等,并抵达拜访网络的p-SF。广州的P-SF查询DNS效劳器,该效劳器对帅用户归属网络的入口节点I-SF域名(即lh用户归属域的域名hinabile.25.)进展解析,给出lh用户归属网络I-SF的rP地址。P-SF将REGISTER消息转发给南京的I-SF。I-SF向HSS提交用户信息,HSS对用户身份与效劳权限进展鉴权后,I-SF查询HSS获得为lh用户效劳的S-SF;假如没有,HSS指示I-SF根据需要的S-SF才能与可用的S-SF,分配一个S-SF为该用户效劳。I-SF转发BEGISTER消息给该用户的S-SF。S-SF从HSS处下载该用户的相关信息(签约

10、信息、平安信息等)并将呃些信息存放在该S-SF的数据库中。假如存在与注册相关的业务应用(例如:进入多媒体效劳的提示音与提示页面等),即触发相关的应用效劳器。lz用户到达深圳后、进展了类似的SIP注册流程。在注册的同时两用户各自建立了用户设备(比)与As之间的信令通道。呼叫建立SIP信令流程假设lh用户发起对lz用户的视频通话多媒体呼叫,其呼叫建立sIP信令流程见图3,详细流程如下:遨游至广州的lh用户通过己建立的信令通道,向其南京的归属网络S-SF发出INVITE消息(SlP恳求报文中包含了被呼用户的slPUBI、多媒体呼叫类型等);假设lh用户签约了去话会话应用,那么S-GSF触发相应的应用

11、效劳器;南京S-SF根据被呼用户的日lPURl,查询DNS效劳器,得到被叫网络的I-SF的尸地址;S-SF转发INVITE消息给杭州IS网络的I-SF;I-SF查询HSS,得到为lh用户效劳的S-SF;I-SF将INVITE消息转发给S-SF;假设1z用户签约了来话会话应用(例:来话多媒体彩铃业务),那么S-SF触发相应的应用效劳器;S-SF通过己建立的信令通道,将INVITE消息发送至遨游至深圳的1z用户师。此时,在两个uE之间己建立了信令通道。在此过程中,呼叫恳求与响应slF报文的消息体之中,已包括了由会话描绘协议(sDP)所描绘的媒体控制信息。双方终端为这次多媒体会话,激活话务用GPES

12、PDP场景。恳求策略决策功能(PDF)进展qS策略效劳,并与通过SIP协商的QS进展比拟。协商通过后,广州与深圳的两地用户终端就可利用先前交换的IP地址和端口号(不同媒体使用不同端口号)开场发送多媒体数据。S的业务架构IS的业务架构为三层架构,第一层为业务控制层,第二层为业务使能层,第三层为应用层。为了细化IS的业务分层架构,引入了图4的IS的业务架构框图。1.业务控制层业务控制层由S-GSF构成,S-SF是日lP的呼叫和会话控制器。S-SF从归属用户效劳器(Ss)下载用户效劳配置信息,并根据详细业务应用选择相应的应用效劳器类型,以提供用户所需的增值业务。S-SF使用统一的IS业务控制(IS)

13、接口与各种业务平台相连接。Is的引入使业务与控制互相独立,各类业务应用效劳器可以采用一种统一的接口接入IS,为IS提供业务。2.业务使能层由于S-SF和IS均采用SIP协议,而不管是传统的AEL业务环境还是开放业务体系应用编程接口(SAAPI)都不支持SIP,故需引入业务使能层作为一个中间匹配层。该层中的业务使能效劳器(SS)可分为:I一SSF和SASS两种实体。(1)AEL是通过AP(AEL,AppliatinPart)接入网络中,AEL要接入IS网络需要通过lP多媒体业务交换功能(-SSF)实体对AP与SlP进展转换。(2)SA业务使能效劳器(sASS)负责业务使能和SAAPI与IS接口信

14、令的映射,使IS可以通过SlP方式执行一个或几个SA业务才能特征(0SASF)。(3)对于SIP应用效劳器因为采用SIP接口,故无需经过业务使能层,可通过IS直接连接S-SF。3.应用层AS层提供业务逻辑,用来支持3G的各种增值业务。根据其所支持的业务不同,可以划分为以下三种应用效劳器:(1)SIP应用效劳器(SlPAS)SIPAS可直接与IS相连接,主要用于互联网业务,这种构造使互联网业务可直接移植到通信网中。(2)SA应用效劳器SA应用效劳器可以提供基于开放业务体系应用程序接口(sAAPl)开发的第三方业务,该应用效劳器群可位于用户的归属网络或第三方。3GPP定义了SA以允许第三方业务提供商(P、SP)进展3G挪动业务的开发。(3)AEL效劳环境AEL效劳环境完成预付费、亲近号码、会议 、彩铃等传统的挪动智能网业务。AEL效劳环境相当于固话的智能网,以提供交互式语音应答(1VR)为主的业务。目前,IS所提供的典型业务为:单键通话(P,PushtTalkverellular)、全能数字助理、ebnferene、统一消息业务(US,UnifiedessagingServie)、一号通等业务。IS对NGN的影响网络交融是下一代网络(NGN)的重要特征。3GPP首先提出的IP多媒体子系统(Js)具有采用SIP协议进展呼叫控制、与接入无关和可