IMS概述培训资料(移动内部专用)

IMS解决方案概述ISSUE1.0业软总工办IMS小组2007/04/16参考资料TS 23.002IMS技术原理以及应用TS 23.228 IMS移动领域的IP多媒体概念和服务Page2课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page3专业术语CS域(

CircuitSwitched

Domain)

： 用于向用户提供电路型业务的连接，完成电路交换型业务的交换和信令控制功能。完成移动用户路由寻址功能。。。Page4专业术语PS域(

PacketSwitchedDomain)： 用于向用户提供分组型业务的连接，包括：完成分组业务用户的分组包的传送，完成分组型数据业务的移动性管理、会话管理等功能，提供计费信息。Page5专业术语CS域和PS域共用的功能实体：HLR/AuC：HLR完成用户签约数据，位置信息，AUC则存储用户的鉴权算法和密钥；VLR，存储用户设备标识IMEI信息的EIR以及短消息中心网关MSC（SMS-GMSC/

SMSIMSC）等；核心网与接入网PLMN逻辑上分为CN（CoreNetwork）和AN（AccessNetwork）

核心网由一系列完成用户位置管理、网络功能和业务控制等功能的物理实体组成，逻辑上划分为CS、PS和IMS，又分为归属网络、拜访网络和传送网络3类Page63G标准演变Page73GPP协议发展－R99WCDMAR99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（AAL2，AAL5）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。Page83GPP协议发展-R4R4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，变化的实质是从TDM交换向分组交换的演进和移动软交换技术，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；Page93GPPR5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；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；业务方面的增强，如OSA，PushService……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。Page10IMS也是业界的共同发展趋势运营商部分先进运营商，如BT、FT、Telefornica等已经明确提出在固定IP多媒体域应用3GPP的IMS架构厂商几个竞争对手控制层部件基本都是分话音处理和多媒体处理两种部件，多媒体部件支持SIP协议，宣称未来支持3GPPIMS架构，支持固定移动融合标准基于SIP协议的3GPPIMS是目前较完善的体系结构，ITU-T、ETSI等已经有固定领域应用IMS架构的提案，以后的多媒体业务网络架构将朝着IMS兼容的体系架构方向发展。基于SIP协议的3GPPIMS是目前较完善的体系结构，在先进运营商、主流设备厂商以及其他标准组织中正获得越来越多的认同……Page11课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page12IMS网络的产生背景现有网络的局限性业务传统网络难以支持IP多媒体业务业务类别少业务依赖于承载网络新业务部署慢承载传统网络需要向IP网络发展Page13什么是IMS?IMS：IPMultimediaSubsystem(3GPPTS23.002)TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain.TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.IP=

基于IP的传输基于IP的会话控制基于IP的业务实现Multimedia=

语音、视频、图片、文本等多种文字的组合在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合Subsystem=

依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统最大程度重用现有网络系统无线网络把PS/GPRS网络作为承载网络固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络Page14融合带来的好处:用户可以更容易的体验业务的多样性方便用户可以更好的提高客户忠诚度融合点：

1)Portals2)业务

3)网络

4)终端数据网移动网固定网有线电视网多业务呼叫控制终端网络承载网络传统接入网无线接入网控制内容内容媒体网关宽带接入网业务媒体网关初期的全业务网络全业务网络长期的发展与演进IMS网络亮点Page15课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page16IMS业务IMS特点使得运营商能根据用户需求快速创建新型业务，并革命性地提供杀手级的实时多媒体通信业务，开发新的利润源；运营商还可以提供个性化业务，从而建立品牌和服务的差异性，吸纳和稳固尽可能多的用户。多媒体是下一代服务的主要特征之一，把声、像、图、文结合在一起的多媒体，是最符合21世纪的信息形态，也是人们最乐意接受的信息形态。IMS目前能够提供的业务：IMS基本业务紧急呼叫业务IPCentrex业务基于会话的增值业务Presence业务Group业务Messaging业务会议业务PoC业务Portal业务Page17Presence业务概述Presence定义了用户和网络上其他用户通信的意愿和能力Presence信息包括：客户端设备的可用性，如：开机/关机，正在通话等）用户状态，如：可用、不可用、在会议中等位置客户端设备能力，如：语音、文本、GPRS、多媒体等能力信息个人状态信息，如：心情（高兴、生气）；爱好（足球、调用、计算机、跳舞）等。BusyIdleHidingOff-lineCustomNo-subscriberLocation,feeling,status,profileandmore…Page18Presence业务应用约翰在会议中，只能通过短信或EMAIL和他联系麦克空闲，可以通过视频和他聊天BOB正忙，给他留个语音邮件戴维心情不好，问候一下Page19公共群组Group-群组业务主要完成用户个人信息的管理以及完成群组的创建、删除、更新等操作。ServicerelatedgroupPage20Group-群组业务应用个人联系人列表企业地址本共享公共群组作为其他基于群组通信的IMS业务的使能部件，完成与业务相关的群组管理（POC/Message/Conference等）Page21Messaging业务一组基于3GPPIMS能力的消息类业务；IMSmessaging包括：立即消息（Immediatemessaging）和基于会话的消息（Sessionbasedmessaging）。IMSMessaging的业务特点：包括立即消息和基于会话的消息消息中可以包含任何类型的媒体可以作为独立的业务或作为使能部件可以和短消息，多媒体消息和电子邮件集成TextPictureMusicVoiceVideoFilePage22Messaging业务特性1-1消息聊天多人群组聊天发送消息至群组消息聊天室消息黑名单匿名消息历史消息存储/下载消息广播可以使用图片、音频等消息附件定时消息踢人订户分级:不同级别的订户有不同的SLA（高级别的用户拥有更大的邮箱空间，可以创建更大的联系人列表，优先发送消息等）可以嵌入会议中:Messaging平台在嵌入会议框架后可以提供类似会议的messaging业务离线消息……Page23POC基本概念POC:Push-to-talkOverCellular即基于蜂窝网的PTT。它具有以下典型特征：半双工，点对点，点对多点的实时VoIP业务与具体承载网络无关支持更多增值业务网络地址簿用户状态显示：Presence立即消息PushToXPage24PoC的应用场景快捷直呼好友之间的热线联系低成本的通话方式，更优惠的计费多方会话外出旅行，购物游玩，朋友聚会时的方便通话办公应用跨地域的小组讨论，非正式的交流行业应用（保安、仓库、调度）聊天娱乐语音聊天室娱乐社交应用场景覆盖范围广，低成本的群组通话业务按键即讲，方便快捷，易于使用可以和其他业务结合提供更好的业务体验PTToverCellularPage25PoC的呼叫类别点对点呼叫两个用户之间的呼叫预定义群组呼叫根据网络群组发起的呼叫，参与者一般多于三人网络群组由网络设备保存，由用户管理临时群组呼叫临时选择多人发起的群组呼叫，参与者一般多于三人群组信息网络设备不关心可以在不和网络运营商联系的前提下发起一个多人的群组呼叫聊天群组呼叫类似Internet上的语音聊天室，用户选择加入可以是公开的,也可以是私有的Page26多媒体会议可以提供包括手机、PC在内多种接入方式的，具备QoS保证的多媒体会议；会议中可以选择音频、视频、文本等多种媒体；方便运营商对会议的控制；多方的通信和数据传递、共享，丰富会议体验，提高会议效率Page27数据协同－白板可以在白板上进行画图，文字输入等操作；操作都可以在所有参与方的白板上同步显示支持多人操作；获得白板控制权的参与方可以添加、删除、切换白板页以及关闭白板；参与方可以将当前屏幕的区域截取下来，经过参与方确认之后自动粘贴在新的白板页上共享给其他参与方。Page28课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page29ApplicationlayerServicecapabilitylayerSessioncontrollayerAccess&inter-workinglayerBearercontrollayerIPCoreNetworkUMTSRANCDMARANxDSL/LANAccessWiFi/WiMAXAccessPSTNPLMNOtherpacketnetworkTDMAccessPGFSGWTMGAGFSBCPDSNPCFSGSNGGSNPGCFMGCFAGCFP-CSCFI-CSCFS-CSCFBGCFMRSMessagingOSAPresencePDF&RACFC-RACFConferenceASPTT/PTVTelephonyASHOCSIGamingASNACFGroupIMS网络模型Page30分层结构：核心网下移控制分离出来

业务独立出来IMS网络特点IMS网络特点：1.实现多业务的融合2.实现业务快速开发部署3.实现业务开放1.使用sip终端业务控制1.实现基于IP网会话控制2.使用SIP，SDP协议来进行会话控制和媒体协商。终端Page31IMS网络结构承载核心网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ARMARMHSS业务能力层OSA-SCSGamingMeeting第三方应用IM_SSF应用层S_CSCFIADOSS/BSSSIPASPage32IMS网络结构－接入&互通层接入&互通层本层完成对各种接入网中用户的接入、完成对现有网络的互通及完成对承载的控制支持的接入方式GPRS。UMTS（PS）CDMA2000WiFixDSLLAN支持的互通网络PSTNPLMNH.323/SIPVoIPPage33IMS网络结构－会话控制层会话控制层：是IMS的核心，主要完成呼叫控制用户管理业务触发资源控制网络互通包含的功能实体：P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MGCF、MRFCPage34IMS网络结构－业务能力层业务能力层提供各种各样的业务能力，主要由各种不同的应用服务器与资源服务器组成提供的业务能力包括：立即消息（IM）呈现（Presence）群组PoC流媒体通用电信业务包括的应用服务器主要有：消息AS，呈现AS、群组AS、PoCAS、流媒体AS、通用电信业务AS等Page35IMS网络结构－应用层应用层：主要提供第三方的应用通过OSA提供的接口（API或者消息）来实现对下层业务能力的调用第三方应用举例：游戏中心会议中心交友中心企业应用Page36IMS中的网元－接入互通层接入互通层的网元包括但不限于接入&互通网元接入&互通网元GPRSRNCxDSLDSLAMSGSNACGGSNUMTSMSCserverWiFiSSMGWBSRNCCDMA2000BTS，BSCPSTNSGTCFswitchPDSNMG其他网元PDF/PEP，DNS/ENUM，NAT/ALGPage37IMS网络中其他网元PDF(PolicyDecisionFunction)&PEP(PolicyEnforcementpoint)：策略决策功能(PDF)：PDF根据应用层相关信息进行承载资源的授权决策，将其映射到IPQoS参数传递给GGSN中的策略执行点(PEP)，完成QoS资源的控制处理，为IMS业务提供QoS保证；DNS、ENUMServer：DNS(DomainNameSystem)服务器负责URL地址到IP地址的解析。ENUM(E.164NumberURIMapping)服务器负责电话号码到URL的转换。NAT/ALG设备：对于企业IP私网内的SIP终端，进一步要求NAT(NetworkAddressTranslation)、防火墙设备具备ALG(ApplicationLevelGateway)功能，以对IMSSIP信令地址及SIP信令所包含的SDP地址信息进行解析，从而实现SIP控制面UDP/IP公私网地址及相应承载面RTP/IP公私网地址变换Page38IMS网络中的网元－会话控制层功能网元功能网元呼叫控制P－CSCF网络互通MGCFI－CSCFIMS－MGWS－CSCFBGCF用户管理HSS媒体资源MRFCSLFMRFPPage39IMS网络实体－呼叫控制PSTN/CSMGP-CSCFGamingMeeting第三方应用OSA-SCSIM_SSFSIP

ASWCDMA

NetworkGGSNMGCFBGCFMGCFMRFCI_CSCFS_CSCFSLFMRFPMGBGCFHSSCSCF-SIPproxyprovidingtheaccesstothenetworkbasedservicesforthesubscriberPage40呼叫控制实体－CSCFCSCF：callsessioncontrolfunction

呼叫会话控制功能CSCF分类P-CSCF：代理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I-CSCF：问询CSCF（InterrogatingCSCF）类似IMS的关口节点，分配S-CSCF、路由查询以及IMS域间拓朴隐藏功能S-CSCF：服务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以及用户数据管理Page41三种CSCF的关系Home

Visiting

P-CSCFI-CSCFS-CSCFAccessnetworkHSS注册信令会话信令P-CSCFAccessnetworkPage42IMS网络实体－数据库PSTN/CSMGP-CSCFGamingMeeting第三方应用OSA-SCSIM_SSFSIP

ASWCDMA

NetworkGGSNMGCFBGCFMGCFMRFCI_CSCFS_CSCFSLFMRFPMGBGCFHSSDatabase-IMSsubscriberDatabase-Registration/LocationData-ServiceData-EvolvedfromHLRPage43数据库实体－HSS

HSS:TheHomeSubscriberServer

归属用户服务器HSS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，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、漫游限制信息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Page44数据库实体－HSSPage45数据库实体－SLFSLF：SubscriptionLocatorFunction签约数据定位功能当运营商拥有多个HSS时：I－CSCF/S-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的域名SLF通常内置在HSS中SLF可以看做是一种专对HLR的地址解析机制。Page46IMS网络实体－媒体资源PSTN/CSMGP-CSCFGamingMeeting第三方应用OSA-SCSIM_SSFSIP

ASWCDMA

NetworkGGSNMGCFBGCFMGCFMRFCI_CSCFS_CSCFSLFMRFPMGBGCFHSSMRF-Providesmediastreamprocessingresourcesfore.gmediamixing,mediaannouncements,mediaanalysis…Page47IMS媒体资源功能MRF：MultimediaResourceFunction

媒体资源功能包含两部分：MRFC（MultimediaResourceFunctionController）解析来自其他S-CSCF及AS的SIP资源控制命令，并实现为对MRFP的媒体资源的控制MRFP（MultimediaResourceFunctionProcessor）在MRFC的控制下，为UE设备或IM-MGW提供媒体资源包括媒体流混合（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）Page48IMS网络实体－互连互通PSTN/CSMGP-CSCFGamingMeeting第三方应用OSA-SCSIM_SSFSIP

ASWCDMA

NetworkGGSNMGCFBGCFMGCFMRFCI_CSCFS_CSCFSLFMRFPMGBGCFHSSMGCF&BGCF-performsthebearerinterworkingbetweenRTP/IPandthebearerusedinPSTN/ISDN/PLMNnetworkPage49IMS网络实体－互连互通完成对外接口功能的网元实现IMS网络与其他网络的通讯。包含的网元为MGCF（MediaGatewayControlFunction）实现IMS核心控制面与PSTN或PLMNCS的交互通过H.248控制IM-MGW完成PSTN或CSTDM承载与IMS域用户面的实时转换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）为IMS到PSTN/CS的呼叫选择MGCFPage50IMS中的网元－业务能力层业务能力层为应用的实现提供了业务平台，其包含的网元有SIPASIM-SSFOSA-SCSPage51IMS网络实体－业务平台PSTN/CSMGP-CSCFGamingMeeting第三方应用OSA-SCSIM_SSFSIP

ASWCDMA

NetworkGGSNMGCFBGCFMGCFMRFCI_CSCFS_CSCFSLFMRFPMGBGCFHSSOSA-SCS-AllowstheoperatortoprovisionnetworkbasedOSAbasedservicesforIMSusersPage52IMS业务平台AS:ApplicationServer

应用服务器

为IMS用户提供IM增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其主要功能为：处理从IMS发来的SIP会话发起SIP请求发送计费信息给CCF和OCS提供给IMS用户的AS服务：SIP-ASOSA-ASIM-SSFPage53IMS中的网元－应用层包含了各种应用服务器，如：游戏中心会议中心交友中心企业应用Page54IMS网络中的接口参考点UTRANUEBGCFBGCFP-CSCFI-CSCFS-CSCFMRFCMRFPHSSSLFOSA-SCSIM-SSFSIPASSCP3rdpartyASGGSN(PEP)IM-MGWMGCFPDFSGSNSIPTerminalsMrMwMwMpMiMkMgMjMnUtGmGqGoCxCxDxISCISCISCShSiShDhOtherIP/IMSnetworkCS/PSTNPage55参考点与协议IMS网络中使用SIP协议的参考点参考点连接实体GmUE，PCSCFMwP-CSCF,I-CSCF,S-CSCFISCI-CSCF,S-CSCF,ASMgI-CSCF,MGCFMiS-CSCF,BGCFMjBGCF,MGCFMkBGCF,BGCFMrS-CSCF,MRFCPage56课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page57地址和标识IMS中的地址和标识对用户的标识对网络节点的标识公共服务标识Page58对用户的标识－IMPI私有用户身份(IMPI)：由归属网络运营商定义的IMS网络用户的身份标识，具有全球唯一性。用于注册，鉴权，管理和计费1zhangsan_private@2leo_private@一个用户可以有一个或多个私有用户身份张三的私有用户身份存储在ISIM中，UE无法修改Page59对用户的标识－IMPU公共用户身份(IMPU)：用于请求与其他用户通信时用的身份，可以被公布。注册组SIPURITelURL(E.164)1sip:zhangsan@+86-139-1234-56782sip:leo@+86-134-1234-56783sip:cheeselover@张三的公共用户身份ISIM中至少要存储一个IMPUUE无法修改IMPU使用IMPU发起会话或做为会话终结者之前，IMPU首先应被注册。Page60IPMI与IMPU的关系张三的用户标识IMS签约sip:zhangsan@zhangsan_private@+86-139-1234-5678sip:tony@ServiceProfile2+86-134-1234-5678ServiceProfile1Page61地址和标识网络节点的标识处理SIP路由的网络节点（如CSCF，MGCF，BGCF）需要使用SIPURI来标识。如：sip:huawei.scscf1@I_CSCFS_CSCFP_CSCFHSSsip:huawei.scscf1@sip:huawei.hss@sip:huawei.scscf3@sip:huawei.scscf2@sipPage62地址和标识公共服务标识（PSI）标识AS所拥有的服务在AS中创建标识的格式为SIPURI或telURLconferenceservicemeeting@ASASmessageservicemessaging@Page63本章节问题什么是公有私有身份两者之间的关系Page64课程内容3G标准演变IMS产生背景IMS业务特点以及应用场景IMS网络结构以及实体功能IMS网络中的地址编码方案各厂家IMS解决方案特色Page65IMS解决了哪些问题自动全网全程漫游能力和VHE虚拟归属业务环境能力，IMS终端无论在何时何地接入，从而享受到高质量的业务。提供API接口，允许第三方应用，加速业务开发部署速度。确保新增业务的开发定制快速化、新增业务所带来的网络重复建设的代价最小化，符合电信运营商在新的竞争格局下开源节流的根本需求。个人用户的不同应用签约数据在网络层次的集中化统一管理，大大降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。真正解决了目前PSTN/多媒体一体化软交换方案中仅依据用户接入IP地址无法实现有效跨地呼叫计费的问题。Page66我司IMS解决方案竞争优势 我司IMS解决方案相对于3GPPIMS标准定义具备如下优势：作为固定移动融合的目标解决方案，我司IMS综合考虑3GPPWCDMA、3GPP2CDMA2000、WLAN、固定宽带接入等多种接入技