IMS基本原理综述综述

IMS基本原理课程内容IMS引入背景IMS原理和网络架构IMS中地址和标识的方法IMS业务流程IMS典型的组网方案残酷的现状希望的未来转型之路固定网移动网互联网

e-BusinessPerspective互联网对电信行业的冲击与渗透商业模式与互联网结合向综合信息服务提供商转型电信运营市场竞争加剧

多张网络分立导致高昂的运维成本传统业务开发周期漫长新业务推出缓慢转向以客户为中心的运维模式逐步实现多张网络的融合

实现网络业务能力的标准化向第三方开放传统电信运营商面临着变革IMS国际市场应用目前，IMS重要性被运营商广泛认可，且IMS越来越多地出现在运营商业务融合和转型战略的下一代网络架构中IMS是实现NExT战略的引擎FT计划利用IMS实现FMC网络融合法国电信IMS是AT&T下一代网络架构CATRS中的核心控制部分AT&TBTBT将IMS作为21CN计划中核心网技术。并支持Web2.0业务

国内运营商IMS市场态势三大运营商结合各自网络状况加速推进IMS现网试点及试商用步伐IMS大规模商用即将到来中国电信中国联通中国移动原电信宽带用户原电信固定用户原联通C网用户原移动客户原铁通宽带客户原铁通固定客户原联通G网用户原网通固定用户原网通宽带用户中国移动已制定较完善的IMS企规，在集团公司的统一部署下，09年已完成IMS试点网络的建设，正在开展IMS相关业务和网络的IOT测试，大规模集采和商用部署已经展开。中国电信已完成系列IMS规范的制定工作和广院测试，目前已经开始了现网IMS试点工作。中国联通已完成系列IMS规范的制定工作，在原联通&原网通IMS试验基础上，09年下半年即将开展的总部及IMS试点工作。IMS相关的标准组织IMS技术标准已成熟IMSR6标准于2005年冻结，R7标准于2006年冻结，R8标准在2008年冻结国内三大运营商已开展了多年的IMS研究，制定了较完善的IMS企业规范MobileIPResidentialWirelineAccesstoIMSPoCMessagingGLMSMultimediaTelephonyCellularAccesstoIMSPresenceCSIWLANAccesstoIMSVCCMultimediaTelephony课程内容IMS引入背景IMS原理和网络架构IMS中地址和标识的方法IMS业务流程IMS典型的组网方案9IMS是什么?IMS：IPMultimediaSubsystemIP=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、文本等多种媒体的组合支持多种接入方式，各种不同能力终端Subsystem=依赖于现有网络技术和设备，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

IMS（IPMultimediaSubsystem-IMS），由3GPP在R5阶段引入，叠加在PS域上，目的是在基于全IP的网络上为移动用户提供多媒体业务IMS主要特征接入无关归属地控制业务提供能力安全机制统一策略控制IMS主要特征支持多种固定/移动接入方式的融合，支持无缝的移动性和业务连续性，为全业务运营提供了便利呼叫控制和业务控制都由归属网络完成，保证业务提供的一致性，易于实现私有业务扩展，促进归属运营商积极提供吸引客户的服务，区别于软交换拜访地控制打破竖井式业务部署模式，业务与控制完全分离，有利于灵活、快速的提供各种业务应用，更利于业务融合，实现开放的业务提供模式多种安全接入机制共存，并逐渐向FullyIMS机制过渡部署安全域间信令保护机制部署网络拓扑隐藏机制统一的QoS和计费策略控制机制IMS系统架构UEApplication(SIP/OSAAS,CAMELSE)ASSIPASOSA-SCSIM-SSFCSCFP-CSCFS-CSCFI-CSCFMGCFSGWBGCFSLFHSS/USPFIMSDataHLR/AuC(CS/PS)GGSNPEFMRFCMRFPIM-MGWPDFSGSNRAN承载层控制层固网接入UEWimax/WiFiUEBASWAG/AGWCSNetworks(PSTN/SS,PLMN)业务层ISCAGCFAGPOTSPDSNRANUENASSSBC业务网络主要是应用服务器，用于向IMS用户提供各种增值业务，目前在IMS域中主要有三种业务提供方式：SIP-AS提供方式、Parlay网关提供、SCP提供IP-CAN网络IP连通网络，提供IP接入承载，可以是任意的IP网络，包括CDMAPS域、WCDMAPS域、WIMAX、WIFI、固定宽带接入等IMS核心网这部分是系统主要要实现的部分，主要完成IMS用户管理、网间互通、业务触发等处理，主要由P/I/S-CSCF网元、SLF/HSS、BGCF、MRFC/MRFP等网元构成互通域包含SGW、MGCF/MGW等实体，用于IMS域业务域传统的PSTN、PLMN等网络的互联互通IMS逻辑实体分类用户数据管理、认证鉴权HSSSLF会话控制和路由P-CSCFS-CSCFI-CSCFMRFCMRFP媒体资源（MRF）互通功能MGCFBGCFMGW业务控制ASIMS网元功能的逻辑架构，可根据实际部署需要，进行合设IMS逻辑功能网元Proxy(P)-CSCF：UE到网络的第一个连接点建立同终端间的安全联盟（SA）PDF功能：基于业务的SDP，完成授权承载资源和QoS管理SIP头压缩承载、控制绑定及QoS资源的打开与关闭Interrogating(I)-CSCF：IMS系统对外的联系点THIG功能：隐藏IMS网络内部拓扑信息S-CSCF分配功能被叫S-CSCF定位功能Serving(S)-CSCF：用户的Registrar，负责用户的注册负责用户的鉴权、授权负责用户的业务控制和触发，与业务层进行交互HSSS-CSCFP-CSCFS-CSCFS-CSCFI-CSCFIMS逻辑功能网元HSS:(HomeSubscriberServer)存储IMS用户的签约数据、ServiceProfile、位置信息、鉴权信息等也可提供传统的HLR功能：CS签约数据、PS签约数据接口：Diameter(IMS)、MAP(CS/PS)SLF：(SubscriptionLocatorFunction)根据SIPURI定位HSS需要访问HSS的实体均需调用单一HSS环境不需要SLFHSSCentralizedDatabasesAAA,Profiles,…HSSS-CSCFS-CSCFI-CSCFASIMS逻辑功能网元BGCF:(BreakoutGatewayControlFunction)为被叫出IMS网络（如：PSTN/CS）选择适当的出口点若被叫和IMS同网，则选择本网的一个MGCF若被叫非本网，则交给另一个网络接口的BGCF需要维护或访问网络接口拓扑信息、出口策略数据库MGCF:(MediaGatewayControlFunction)IMS控制面与传统PSTN/CS网络的互通点控制IMS-MGW，以完成媒体面的互通：H.248IMS侧：与I/S-CSCF互通PSTN/CS侧：SIP到BICC/ISUP协议转换IM-MGW:(IMSMediaGateway)IMS媒体面与传统PSTN/CS域的互通点接受MGCF控制：H.248提供声码器、回声消除、通知音、DTMF、会议桥等资源SGMGCFTDMPBXPLMN|PSTNMediaGatewaySS7MGCBGCFS-CSCFI-CSCFSIPH.248IMS逻辑功能网元MRFC:(MultimediaResourceFunctionControl)IMS域内部的媒体控制资源功能维护、控制MRFP中的媒体资源：H.248与S-CSCF互通，间接接受AS的控制MRFP:(MultimediaResourceFunctionProcessor)媒体资源功能IMS域内部的媒体资源功能接受MRFC控制：H.248提供声码器、通知音、会议桥等资源AccessNetworkUserEquipment(UE)IMSAppIMSAppIMSAppMRFCMRFPS-CSCFMRFPMRFPIMS逻辑功能网元IMS业务触发在S-CSCF实现业务触发通过iFC机制实现动态业务触发AS完成业务逻辑后将请求返回给S-CSCF以进行后续触发XMLsFCSIPIncomingMessagesFilterCriteriaHSSOriginatingorTerminatingFiltersInitialFilterCriteria(iFC)DownloadatRegistrationSIPOutgoingMessagesSPTFApplicationServerApplicationServerApplicationServerFFS-CSCFSIPSIPSIPiFCSubsequentFilterCriteria(sFC)DynamicupdateRoutingIMS其他逻辑功能网元SBC:SessionBorderControl位于IMS核心网络边缘，作为IMS核心网的信令代理和媒体代理，主要目的是隔离接入网和IMS核心网，实现公私网穿越、NAT穿越、防火墙穿越、QOS控制、网络安全等功能DNS、ENUMServer：DNS(DomainNameSystem)：服务器负责URL地址到IP地址的解析，可以直接借助Internet公网上的分层DNSServer，也可直接在网内新建DNS服务器ENUM(E.164NumberURIMapping)服务器负责电话号码到URL的转换课程内容IMS背景IMS的网络架构IMS中地址和标识的方法IMS业务流程IMS典型的组网方案地址和标识私有用户标识PVI公共用户标识PUIPUI和PVI之间的关系ISIM卡信息网络节点编号公共业务标识私有用户标识PVIPVI：IMS系统中的每一个用户都有一个或多个用户私有标识IMPI，也称为PVI，由用户归属网络运营商指定，用于注册、鉴权、管理和计费。PVI标识的是签约，不是用户格式：NAI,如username@domain_name例如，小明的PVI标识可为：xiaoming_private@myself_private@公共用户标识PUIPUI：IMS系统中的每个用户都有一个或多个用户公有标识IMPU，即为PUI，用户用些标识请求与其它用户通信，可以被公布的。PUI用于用户和其它用户的通讯格式：SIPURI，TELURI例如，小明的PUI标识可为：sip:xiaoming@sip:myself@tel:+8613912345678PUI和PVI之间的关系PUI与PVI的关系24IMS

SubscriptionPrivateUserIdentity1

(ForMobileterminals)PrivateUserIdentity2

(ForFixedterminals)PublicUserIdentity1

(SIPURIformat)PublicUserIdentity2

(TelE.164format)PublicUserIdentity3

(SIPURIformat)PublicUserIdentity4

(TelE.164format)PublicUserIdentity5

(SIPURIformat)PublicUserIdentity6

(TelE.164format)ImplicitlyRegisteredIDset1ImplicitlyRegisteredIDset2ImplicitlyRegisteredIDset3ServiceProfile1

(EnhancedServices)ServiceProfile2

(LegacyServices)ServiceProfile3

(ConvergedServices)ServiceProfile5

(LegacyServices)ServiceProfile4

(EnhancedServices)一个PVI可有多个PUI：一机多号多个PVI共享一个PUI：一号多机、号码共享隐式注册：一次注册多个PUIPUI和用户业务配置相对应ISIM卡信息ADF:ApplicationDedicatedFileEF:ElementaryFileEFkeys:包含CK和IKEFimpi：包含用户的私有标识EFdomain:包含用户所属域的域名，这个域名可以不同于用户私有标识的域名EFimpu:包含用户的一个或多个公有标识EFad：包含管理数据EFapr:包含接入（查询和操作）卡数据的规则参考ISIM

ADFEFKEYS‘0x6F01’EFIMPI‘0x6F02’EFDOMAIN‘0x6F03’EFIMPU‘0x6F04’EFAD‘0x6F05’EFAPR‘0x6F06’公共业务标识和网络实体标识IMS公共业务标识：对AS提供的业务进行标识采用SIPURI格式，如：sip：messagelist_Joe@IMS网络实体标识处理sip路由的网络节点通过SIPURI标识例子：sip：finland.scscf@课程内容IMS背景IMS的网络架构IMS中地址和标识的方法IMS业务流程IMS典型的组网方案IMS业务—初始注册归属网络负责业务控制的模式－提供一致的用户通信体验IMS业务—隐式注册通过订阅/通知机制，UE可以获取注册的用户身份IMS业务—呼叫过程IMS对SIP的扩展SIP压缩：SigComp安全CSCF路由网络发起的呼叫释放RFC3455定义了专用于3GPP的IMS头扩展P-Charging-VectorP-Charging-Function-AddressP-Visited-Network-IDP-Access-NetWork-InfoP-Associated-URI课程内容IMS背景IMS的网络架构IMS中地址和标识的方法IMS业务流程IMS典型的组网方案ZIMS解决方案的目标架构MultimediaTerminalsVariousAccessesTDM

AccessAGSBCxPONxDSLLAN/Wi-FiAGWWiMAXGGSNWCDMA/GPRS/TD-SCDMAPDSNEV-DOSAE-GW/ePDGLTES-CSCFHSS/HLRBGCFConvergedCoreIBCFIBGFP/E-CSCFAGCF/mAGCFPCRF/PDF/SPDF/A-RACF/DPICMRFMGW/SGWMGCFI-CSCFP