IMS基本概念和网络架构-20091029-B-1.0

IMS基本概念和网络架构ISSUE1.0Page2参考资料<<IMS移动领域的IP多媒体概念和服务>>一书。IMS解决方案产品手册Page3学习完此课程，您将会：了解3GPP协议的发展理解IMS网络基本架构了解几种主要网元CSCF、HSS、AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作用,以及各网元之间的接口了解IMS网络的注册过程和会话过程目标Page4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会话流程内容介绍Page5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协议的概念内容介绍Page6IMS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.

Page7IMS是未来统一核心网的基础，具有如下特点：采用SIP协议作为会话控制协议，利用SIP简单、灵活、易扩展、媒体协商便捷等特点来提高网络的未来适应能力。业务逻辑分布在不同的应用服务器中，网络只提供传输能力，实现业务逻辑与网络传输的完全分离，以最大程度的支持端到端业务。采用标准的SIP协议为业务触发接口，签约数据为匹配规则，完成业务触发条件的匹配，最大程度的支持业务匹配与触发的灵活性。将用户签约数据集中存放在HSS（HomeSubscriberServer）中，供会话控制网元与业务处理网元下载，最大程度的支持用户与业务的移动性。在归属域中统一提供用户签约的业务，最大程度的实现用户在不同时间、不同地点享受一致的业务体验。通过将会话与业务的全分布处理，最大程度的实现类似IP网络的可靠性、强壮性、可用性。

IMS除全面考虑了会话控制、业务提供、业务触发、移动性、计费、寻址方式等特性之外，还考虑了QoS、安全、NAT穿透、与PSTN和PLMN网络互通、固定移动融合等问题。IMS是IP网上进行多媒体通信的可运营、可管理、可增值的一种完整解决方案。IMS特点Page8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协议的概念内容介绍Page93GPP协议发展Page103GPP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Page113GPP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，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：Page123GPPR5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；Page133GPP协议发展-R53GPPR5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。Page14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协议的概念内容介绍Page15SIP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.

Page16本章小结IMS基本概念3GPP协议的发展小结Page17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会话流程内容介绍Page18第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page19华为IMS解决方案网络架构承载核心网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/BSSCCFPage20华为IMS解决方案网络架构业务层

业务层主要由各种不同的应用服务器与资源服务器组成，提供各种业务（如游戏、会议、即时消息等）及业务能力（Presence、群组、媒体资源等）。运营商可以根据自己的需要将业务能力组合成各种不同的业务，以实现快速推出业务的目的。同时，为了支持第三方开发，运营商可以将某些业务能力公开，向第三方开发商提供API接口。会话控制与媒体资源层

会话控制层由P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MRFC/MRFP、HSS和AGCF等功能实体组成，主要完成注册、鉴权、会话路径控制、业务触发、拓扑隐藏、路由选择、资源控制、互通等功能。接入与承载控制层接入&承载控制层由PDF/PCRF/SPDF/A-RACF、NACF和CLF等功能实体组成。承载控制主要提供基于SBLP（ServiceBasedLocalPolicy）/SBBC（ServiceBasedBearControl）的QoS资源控制，通过PDF/PCRF/SPDF/A-RACF控制接入网的资源。对于固网接入，接入层还包括NASS（NetworkAttachmentSubsystem）子系统。NASS子系统提供了固网接入的位置管理和网络接入配置功能，包括CLF和NACF功能实体。接入和互通层还完成NAT控制功能，以支持企业网中的NAT穿越。目前华为IMS支持的接入方式有WCDMA、CDMA2000、WiFi、xDSL、LAN、PSTN/ISDN、WiMAX等。Page21华为IMS解决方案网络架构互通层互通层完成IMS网络与PSTN/PLMN/NGN/H.323网络的互通。IMS网络与PSTN/PLMN网络的互通由MGCF、BGCF完成，信令的转换由SGW完成，媒体的转换由IM-MGW完成（IM-MGW也可以内置SGW功能）。IMS网络与H.323/SIPVoIP网的互通由I-BCF完成，媒体的转换由I-BGF完成。运营支撑运营支撑层主要提供网管、签约数据存放、计费、WebPortal统一操作、寻址等功能，由OMS、CCF、Portal、SPG（ServiceProvisioningGateway）、EMS（ElementManagementSystem）、DNS/ENUM服务器等功能实体组成。Page22华为IMS网络体系结构Page23IMS解决方案的组网与应用组网方案名称应用VoBB解决方案

华为VoBB解决方案通过ISE（InternetServiceEngine）和TSE（TelecomServiceEngine），实现IMS和Internet的融合，为固定及移动宽带接入用户提供基于IP的语音、视频及补充业务。融合会议解决方案IMS融合会议解决方案基于融合的电信网络、融合的业务平台向用户提供包括语音、数据、标清视频、高清视频的融合会议业务。IMS融合会议解决方案满足了用户对体验需求的提升，即任何用户在任何时间任何地点都可以通过固定电话、移动电话、PC终端等任何通信终端获得一致的和无缝的会议业务体验。融合Centrex解决方案

融合Centrex是一个完整的商业网解决方案，是在现有PSTN、PLMN网络的基础上叠加一个IMS网络，采用锚定的方式为多个网络的用户提供IPCentrex业务。融合Centrex解决方案支持IPCentrex业务＋多媒体会议业务＋语音邮箱业务的组合。

OneKey解决方案

OneKey解决方案是华为公司针对个人消费者和商务人士的数据卡市场，通过在数据卡终端软件中集成通讯业务能力，将数据卡与IMS业务进行深度捆绑的创新的解决方案。OneKey业务整合了语音呼叫、语音即时会议、即时消息、短消息、群组(电话簿)、状态呈现等各种通信资源，为数据卡用户构建了一个全新的通信方案。Page24IMS解决方案的组网与应用组网方案名称应用Iroaming解决方案

Iroaming解决方案解决IMS子域和CS子域共同期间互通的问题，通过CAS9900产品将CS域呼叫改向锚定到IMS域的业务平台进行业务触发，可以统一业务提供。PES解决方案

PES（PSTN/ISDNEmulationSubsystem）

PES解决方案主要提供IMS话音业务和IMS补充业务，可以让PSTN用户无差别的体验IMS业务。PSS解决方案

PSS（PSTN/ISDNSimulationSubsystem）华为IMS解决方案提供的PSS解决方案主要提供PSTN话音业务和PSTN补充业务，可以让IMS用户无差别的体验PSTN业务。IMS+WiMAX融合解决方案

华为IMS+WiMAX融合解决方案提供HSI（HighSpeedInternet）业务、VoIP（VoiceoverIP）业务、VPN（VirtualPrivateNetwork）业务等，并支持丰富的IMS多媒体业务，如多媒体会议、融合Centrex等业务。网络互通解决方案

提供与PSTN/PLMN网络互通、与CDMA2000Phase2互通、与其他分组网络互通的方案Page25华为IMS操作维护系统华为IMS的会话控制层和承载控制层设备的操作维护功能由OMS2600提供统一接口，OMS2600接入N2000/M2000。N2000/M2000可以通过北向接口接入上级网管系统或OSS。目前支持的功能如下：资源管理数据配置管理故障管理跟踪管理性能管理安全管理

Page26IMS计费实现方案类别应用IMS离线计费方案供漫游和非漫游状态下的离线计费方案。IMS在线计费方案HUAWEIIMS中CSC3300、ATS9900等网元提供基于信用控制的在线计费功能，配合OCS提供IMS在线计费方案。IMS承载层面计费实现方案RM9000作为PCRF功能实体，提供基于流的计费策略功能。RM9000Page27第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page28华为IMS设备列表所属层面设备名称功能业务层ATS9900提供TelephonyAS（ApplicationServer）功能和融合CentrexAS实体的功能。MediaX3600提供电话会议、多媒体会议等业务。Messaging提供及时消息、离线消息和短消息等业务。Group提供电话薄备份下载，群组及联系人管理等业务。Presence提供联系人的在线状态通知业务。会话控制与媒体资源层CSC3300提供P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF/BGCF/I-BCF/MRFC/OCS功能。HSS9820提供HSS功能。MRP6600提供MRFP功能SoftX3000提供AGCF功能接入与承载控制层RM9000提供PDF、PCRF、SPDF/A-RACF功能。SE2300/SE2600提供C-BGF（包含NAT）、I-BGF功能。AIM6300提供CLF和NACF功能。Page29华为IMS设备列表所属层面设备名称功能互通层UGC3200提供综合汇接局、综合关口局、MGCF和IM-SSF功能。UMG8900提供IM-MGW、I-BGF功能。CAS9910完成CS域用户的锚定，使其呼叫触发到IMS域。运营支撑iCG9815提供CCF功能。SPG2800统一的业务发放接口和WebPortal。N2000/M2000提供华为IMS组网的全设备网元管理。OMS2600提供操作维护功能。UpdateServer提供PC终端自动升级功能。Page30CSCFCSCF：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.Page31P-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Page32S-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；Page33I-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Page34HSS业务功能HSS:TheHomeSubscriberServer

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，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Page35HSS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。Page36IMS其他网元功能－AS

AS(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；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：OpenServicesArchitecturePage37IMS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）。Page38IMS其他网元功能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，一般需IMS运营商新建。DHCPServer：在标准DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)服务功能的基础上，增加在动态分配IP地址过程中向IMS终端指定P-CSCF的URL地址的处理。Page39第2章IMS网络架构2.1IMS网络架构2.2各网元功能2.3IMS主要接口内容介绍Page40华为IMS和互通部分支持的主要接口Page41华为IMS接入部分支持的主要接口Page42IMS相关协议接口接口位置与作用协议GmGm接口位于IMS用户终端与P-CSCF之间，主要用于IMS用户的注册及会话控制。SIPMwMw接口用于IMS登记及会话流程中CSCF之间的消息通讯及代理前转。SIPGqGq接口位于P-CSCF与PDF之间，P-CSCF通过该接口向PDF通知当前会话与承载相关的信息，以便PDF执行基于本地策略的QoS授权判决（SBLP），并与其他骨干网PDF互通，以寻找到对端接入网/互通节点的QoS保障路径。DiameterGq’Gq’接口位于P-CSCF与SPDF之间，与Gq功能类似。DiameterGoGo接口位于PDF和GGSN之间，用于将QoS策略下发到IP接入网汇聚节点完成策略执行。COPSGxGx接口位于PCRF和PCEF之间，PCRF通过Gx接口向PCEF下发安装和删除相关计费策略，PCEF通过Gx接口向PCRF上报相关承载事件。DiameterCxCx接口位于CSCF与HSS之间，主要交互的信息包含：I-CSCF选择S-CSCF时所需的必要信息。CSCF到HSS的路由信息查询。CSCF从HSS中获取有关漫游授权的相关信息。CSCF从HSS下载IMS用户接入鉴权所需的安全参数。HSS向CSCF传送IMS会话过滤器签约数据。DiameterDxDx接口位于CSCF与SLF之间，用于在IMS运营商拥有多个HSS签约数据库的情况下，由CSCF从SLF选择获取拥有被处理用户签约业务数据的HSS地址。在运营商仅有一个HSS的情况下，该接口不再需要。DiameterMgMg接口位于CSCF与MGCF之间，CSCF通过该接口间接控制与其他非IMS网络，包括PSTN/无线CS网络、其他基于IP承载的移动3GR4网络、固定NGN网络等。SIPMiMi接口位于S-CSCF与BGCF之间，允许S-CSCF将会话控制信令前转到BGCF，由BGCF选择相合适MGCF，完成到传统窄带PSTN、3G/2GCS网络互通SIPPage43IMS相关协议接口接口位置与作用协议MjMi接口位于S-CSCF与BGCF之间，允许S-CSCF将会话控制信令前转到BGCF，由BGCF选择相合适MGCF，完成到传统窄带PSTN、3G/2GCS网络互通SIPMjMj接口位于BGCF与MGCF之间，主要功能是在IMS网络和PSTN/CS域网络互通时，在BGCF和MGCF之间传递会话控制信令。SIPMkMk接口位于BGCF之间，主要功能是从与主叫S-CSCF在同一网络中的BGCF将会话控制信令转发到互通节点MGCF所在网络的BGCF。SIPMmMm接口位于CSCF与外部非IMSIP网络之间，CSCF通过该接口与其他IMS网络或非SIP的IMS网络进行互通。SIPMrMr接口位于CSCF与MRFC之间，S-CSCF通过该接口从MRFC获取相关网络资源的服务，如放音、收号、会议桥、视频流媒体等。SIPMxMx接口位于I-BCF与CSCF、AGCF、BGCF之间，用于IMS与其他分组网络的互通。SIPISCISC接口位于S-CSCF与AS之间，S-CSCF依据从HSS中获得的IMS签约触发规则，以及来自IMS终端的SIP业务请求进行业务触发判断，并将会话向特定AS服务器以完成增值业务逻辑的最终处理。SIPRfRf接口位于CCF与CSCF、MRFC、BGCF、AS之间，实现会话相关离线计费功能。DiameterRoRo接口位于OCS与AS、MRFC、OCG实体间的接口，实现会话相关在线计费功能。DiameterRxRx接口位于PCRF与AF之间，用于交换应用层面的会话信息。该信息将作为PCRF进行策略和计费控制决策的部分输入。PCRF将与PCEF交换所决策的策略和计费控制规则。DiameterShSh接口位于HSS与SIPAS或OSA-SCS之间，AS通过该接口查询HSS获取增值业务逻辑的相关数据，AS通过该接口同步相关数据到HSS。DiameterDhDh接口位于SLF与AS或OSA-SCS之间，主要功能是AS根据给定的用户标识及归属域信息来确定用户数据所在的HSS的地址。DiameterPage44IMS相关协议接口接口位置与作用协议营业厅接口营业厅接口位于HSS/AS与营业厅服务器之间，用来传递相应的通讯消息。SOAP（SimpleObjectAccessProtocol）MnMn接口位于MGCF与IM-MGW之间，MGCF通过该接口控制IM-MGW网关上的媒体流互通，以及特殊资源的调用。H.248协议MpMp接口位于MRFC与MRFP之间，MRFC通过该接口控制MRFP进行放音、会议、DTMF收发等的控制。H.248协议或SIP协议MbMb接口位于IMS接入网络到IPv6网络的之间，通过该接口IMS网络的控制和用户面数据得以在IPv6网络中传送。IPv6UtUt接口位于UE与AS之间，终端用户可以通过该接口在AS上管理、定制其业务选项。HTTPS（HyperTextTransferProtocolSecure）e2e2接口位于P-CSCF与CLF之间，实现P-CSCF获取固网用户位置信息。Diameter/SOAPe4E4接口位于A-RACF与CLF之间，实现A-RACF获取用户配置信息。DiameterRqRq接口位于SPDF与A-RACF之间，SPDF通过Rq接口与A-RACF交互完成接入网的QoS资源控制。DiameterIaIa接口位于SPDF与C-BGF之间，用于将QoS策略下发到C-BGF，完成策略执行。H.248a1a1接口位于NACF与接入网之间，用于接入网获得UE的IP地址位置等信息。DHCPa2a2接口位于NACF与CLF之间，用于NACF向CLF注册被分配的IP地址和用户标识间的关联。DiameterPage45IMS使用的协议协议位置与作用SIP用于CSCF与UE、AS、MGCF等实体之间的呼叫控制。COPS用于CSCF与NAT网络设备之间的NAT控制。用于PDF与GGSN之间策略信息交互。Diameter用于CSCF与HSS、PDF之间的信息交互。用于CCF/OCS与CSCF、MRFC、BGCF、MGCF、AS之间的计费信息交互。ENUM用于CSCF与ENUM服务器之间ENUM到SIP域名的转换。DNS用于CSCF/AS与DNS服务器之间域名到IP地址的转换。H.248用于MGCF与MGW之间，MRFC与MRFP之间的控制。SNMP用于IMS网管与被管设备之间的控制。IPv6下一代的IP地址方案。IPsec用于UE和CSCF之间或安全网管之间的网络安全保护。SOAP用于P-CSCF和CLF之间，NACF和CLF之间，AS和业务Portal之间的信息交互，基于XML或HTTP。NTP用于支持OMS2600与NTP服务器之间的时间同步，以便IMS设备时间保持同步。Page46问题IMS主要包括哪些网元以及各网元的功能？写出IMS各网元之间的接口？IMS包括哪两个身份模块，分别什么含义？Page47本章小结IMS基本架构IMS各网元的功能和主要接口小结Page48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会话流程内容介绍Page49第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3身份模块3.4IMS注册过程内容介绍Page50注册过程注册是将UE的IP地址和IMPU的绑定关系存储到到IMS系统中。注册包括UE和网络的双向认证过程注册过程相关技术问题解释（一）Page51IMS鉴权五元组：RANDAUTN*XRES*CK（->CKESP

）IK（->IKESP

）注册过程相关技术问题解释（二）Page52注册过程相关技术问题解释（三）IMS用户拥有两种用户标识：私有标识(IMPI：IMPrivateIdentity)和公有标识(IMPU：IMPublicIdentity)：一个私有标识对应一个物理终端，用于UE和网络的双向认证。公有标识则是该用户对外可寻址的标识。IMPU和IMPI之间为多对多的关系即存在一机多号和一号多机。

IMPU、IMPI、归属网络域名称等以SIPURI的形式出现，SIPURI遵从与电子邮件相同的格式，即“用户名@域名”。Page53第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3身份模块3.4IMS注册过程内容介绍Page54注册过程中涉及的网元CSCF：为呼叫会话控制单元，又分为P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。HSS：为归属用户服务器，存储IMS用户的签约数据以及无线用户的鉴权五元组等DNS：负责URI地址到IP地址的解析，在IMS网络中负责将归属网络（I-CSCF）的SIPURI转换成归属网络的IP地址。AS(ApplicationServer)：为IMS用户提供增值业务。Page55第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3身份模块3.4IMS注册过程内容介绍Page56

身份模块在通用集成电路卡（UICC）中存在两种身份模块：IP多媒体服务身份模块（ISIM）和通用用户身份模块（USIM）。IP多媒体服务身份模块（ISIM）存储了IMS专用的用户数据，主要包括私有用户身份、公有用户身份，归属网络域名、安全密钥等。通用用户身份模块（USIM）是接入分组交换（PS）域所必需的，主要包括接入PS域的安全参数、IMSI、APN等，在没有ISIM模块时，可以利用USIM生成临时公共用户身份。Page57第3章IMS注册流程3.1IMS注册基本概念3.2IMS注册涉及的网元3.3身份模块3.4IMS注册过程内容介绍Page58SIP用户注册流程Page59注册过程IMS注册过程分为两个阶段：第一次注册请求和响应：从HSS中取AV向量第二次注册请求和响应：从HSS中取已经注册和未注册的IMPU，以及相应的计费信息Page60注册过程发起第一次注册请求UE所携带的参数：UE的IP地址：PS域通过PDP上下文激活中分配得到，用于注册时与IMPU绑定。IMPU：从UICC（通用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，用于注册时与UE的IP地址绑定。IMPI：从UICC（通用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，用于认证。P-CSCF的IP地址：PS域通过PDP上下文激活中分配得到，用于注册过程中发现P-CSCF。归属域名称：为SIPURI格式，从UICC（通用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，通常在DNS中配置了该归属域名称和I-CSCF的对应关系，用于P-CSCF找到I-CSCF。Page61注册过程发起第一次注册响应中的鉴权参数：从HSS中获得的鉴权参数有IK，CK，AUTN，RAND，XRES。S-CSCF保留XRES用于对网络的手机的认证，并将IK，CK，AUTN，RAND发往I-CSCF。I-CSCF将IK，CK，AUTN，RAND转发给P-CSCF。P-CSCF保存IK，CK用于UE和P-CSCF之间的IPSEC，并将AUTN，RAND发送给UE。UE校验AUTN，成功后手机对网络校验成功。并通过RAND和共享密钥计算RES，将在第二次注册请求时发出，并与保存在S-CSCF中的XRES对比，从而实现网络对手机的校验。Page62问题注册流程所涉及的网元包括哪些？为什么要进行注册？IMS包括哪两个身份模块，分别什么含义？Page63本章小结注册流程基本概念注册流程涉及的网元和身份模块注册流程小结Page64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会话流程内容介绍Page65第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page66会话流程：实现主叫UE和被叫UE之间的多媒体会话。会话流程中包括媒体的协商过程（包括媒体类型和编码方式的协商）和双方的资源预留过程。会话流程通过AS服务器进行相应业务的处理，普通的呼叫流程不经过AS服务器。会话流程概念Page67第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page68P-CSCF：主叫侧：主叫UE的IMS初步入口点；被叫侧通过被叫P-CSCF将消息转发给被叫UE。S-CSCF：主叫被叫侧都用到，均完成本侧的呼叫会话控制。I-CSCF：只有被叫侧用到，被叫网络的初步入口点。AS：IMS的服务提供通过应用服务器实现，主叫被叫都用到。DNS：主叫S-CSCF将被叫公共用户身份发送至DNS，通过DNS解析公共用户身份的宿主部分获得被叫侧I-CSCF的地址。HSS：只有被叫侧用到，I-CSCF通过在HSS中查询获得被叫使用的S-CSCF。会话流程涉及的网元Page69第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page70注册流程：P-CSCF需要通过DNS查询找到I-CSCF，I-CSCF通过HSS查询获得S-CSCF的能力集，从而选择一个S-CSCF。会话流程：P-CSCF直接将消息发往S-CSCF。（注册过程中已经记录了S-CSCF的地址信息）会话流程与注册流程路由区别Page71第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page72IMS中的业务触发IMS中业务触发基于签约数据中的iFC检测：iFC(

InitialFilterCriteria)：是存储在HSS的用户签约数据中的一部分，在用户注册时下载到为用户分配的S-CSCF；iFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的AS，S-CSCF在处理用户业务请求时进行iFC匹配检测，符合触发条件则向指定的AS触发，使得AS可以对该次业务按照AS内既定的业务逻辑进行控制；

初始过滤规则0….1触发点应用服务器0….n服务触发点服务信息0….1Page73IMS中的服务触发点

服务触发点请求URI会话情形SIP方法SIP消息头会话描述

服务触发点结构Page74多个IFC触发Page75第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page76UEAP-CSCFI-CSCFASHSSS-CSCFS-CSCFP-CSCFUEBASDNSINVITE请求UE所能提供的信息：主叫的公共用户身份被叫的公共用户身份（从电话本中选取）P-CSCF的IP地址（通过P-CSCF发现过程获得）S-CSCF的IP地址（注册过程中发现）Page77呼叫流程的请求消息路由问题主叫UE到P-CSCF：通过P-CSCF发现，UE获得P-CSCF的地址，从而可以路由到P-CSCF。主叫P-CSCF到主叫S-CSCF：通过注册流程，UE和P-CSCF均获得S-CSCF的地址主叫S-CSCF到被叫I-CSCF：通过DNS解析被叫的公共用户身份的宿主部分（“sip:Theresa@home2.hu”),主叫S-CSCF收到DNS返回的一个I-CSCF的地址。呼叫过程路由问题（一）Page78呼叫流程请求消息的路由问题被叫I-CSCF到被叫S-CSCF：I-CSCF作为被叫归属网络的入口，向本地HSS查询并获得在注册过程中为被叫选择的S-CSCF。被叫S-CSCF到被叫P-CSCF：被叫S-CSCF在被叫注册过程中得知被叫P-CSCF的地址。注意被叫S-CSCF作为登记员，将被叫UE的SIPURI转换成联系地址。被叫P-CSCF到被叫UE：通过被叫UE的联系地址，将消息发往被叫UE。呼叫过程路由问题（二）Page79呼叫流程响应消息的路由问题在请求消息中每经过一个网元实体将自己的地址信息记录在SIP消息文本中，从而保证响应的路由。呼叫过程路由问题（三）Page80第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page81

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE1.INVITE（SDP提供1）3.2.100Trying基本会话流程INVITE4.100Trying5.INVITE6.100Trying7.INVITE8.100Trying9.INVITE

10.INVITE11.100Trying12.100Trying

13.INVITE

14.100Trying

15.INVITE

16.100Trying

17.INVITE

18.100Trying

19.INVITE

20.183会话进行中

SDP应答1

21.183会话进行中

22.183会话进行中

23.183会话进行中

24.183会话进行中

25.183会话进行中

26.183会话进行中

27.183会话进行中28.PRACK(SDP提供2)

29.PRACK

30.PRACK

31.PRACK

32.PRACK

33.PRACK

34.PRACK

35.PRACK

36.PRACK资源预留资源预留

37.200OK

38.200OK

39.200OK

40.200OK

41.200OK

44.200OK

45.200OK

42.200OK

43.200OKPage82

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE

基本会话流程1.UPDATE(第三个SDP提供)

2.UPDATE

3.UPDATE

4.UPDATE

5.UPDATE

6.UPDATE

7.UPDATE

8.UPDATE

9.UPDATE

10.200(OK)

11.200(OK)

12.200(OK)

13.200(OK)

14.200(OK)

15.200(OK)

16.200(OK)

17.200(OK)

18.200(OK)

19.180(RING)

20.180(RING)

21.180(RING)

22.180(RING)

23.180(RING)

25.180(RING)

26.180(RING)

27.180(RING)

28.180(RING)

29.PRACK

24.180(RING)

30.PRACK

31.PRACK

32.PRACK

33.PRACK

34.PRACK

35.PRACK

36.PRACK

37.PRACKPage83

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE

基本会话流程

1.200(OK)

2.200(OK)

3.200(OK)

4.200(OK)

5.200(OK)

6.200(OK)

7.200(OK)

8.200(OK)

9.200(OK)

10.200(OK)

11.200(OK)

12.200(OK)

13.200(OK)

14.200(OK)

15.200(OK)

16.200(OK)

17.200(OK)

18.200(OK)

19.200(OK)

20.ACK

21.ACK

22.ACK

23.ACK

24.ACK

25.ACK

26.ACK

27.ACK

28.ACK

29.ACKPage84第4章IMS会话流程4.1IMS会话基本概念4.2IMS会话涉及的网元4.3会话流程和注册流程的路由区别4.4会话流程的业务触发4.5会话流程的路由问题4.6基本的会话流程4.7会话流程的相关技术问题内容介绍Page85会话流程的相关技术问题会话流程请求和应答介绍会话流程中的媒体协商过程会话流程的资源预留概念内容介绍Page86响应状态码状态码分为六类：1XX：临时响应。表明请求已收到，接受方正在继续处理该请求。2XX：成功响应。请求已经成功收到、理解并被接受。3XX：重定向响应。请求方需要采取进一步动作以完成请求。4XX：客户端响应错误。5XX：服务器响应错误。6XX：全局失败响应。请求不能在任何一个服务器上得到满足，产生该响应的服务器需要知道有关用户的确切信息。Page87INVITE请求的重传和100响应：主叫方呼叫被叫方通过INVITE请求与被叫建立多媒体会话。主叫UE发出INVITE请求并设定定时器，等待被叫UE的响应，如定时器超时，需要重传一个INVITE请求。为保证UE不会频繁的重发INVITE消息，重传机制设定为消息发往的下一个网元向上一个网元回100响应，由下一个网元负责重传INVITE请求。I-CSCF只做消息转发，不负责重传INVITE消息。100（Trying）Page88网元1网元2网元3

INVITE100TryingINVITE100Trying100(Trying)图解Page89被叫UE返回的183响应：被叫UE返回183响应（会话进行中）表明会话建立过程已经启动，但还没有告知被叫。183响应Page90主叫方的PRACK请求：主叫方PRACK请求的作用：为保证被叫方了解主叫方已经收到其发送的临时183响应（会话进行中），需要主叫方发送确认消息。ACK和PRACK的区别（1）ACK是请求（2）PRACK是请求而非响应，是对临时响应的确认，由于PRACK为请求，因此被叫方收到该请求后，需要发送200（OK）响应。PRACK请求Page91网元1网元2网元3

PRACK

PRACK请求图解PRACK

200OK

200OKPage92会话流程的相关技术问题会话流程请求和应答介绍会话流程中的媒体协商过程会话流程的资源预留概念内容介绍Page93媒体协商：主叫和被叫UE在会话的建立过程中需要对媒体的类型和编码方式达成一致，为此使用SDP请求和应答机制对媒体进行协商。双方所协商的媒体类型包括视频、音频、文本、聊天等。每种媒体类型包括多种编码方式，如音频包括PCMU、G.726编码、AMR-WB（自适应多速率宽带）编码等。视频包括MPV、H.262编码等。双方需要协商都支持的媒体类型以及所使用的编码方式。媒体协商的基本概念Page94主叫UE被叫UE

INVITE(第一个SDP提供：视频（MPV、H.262）

、音频（PCMU、G.726编码、AMR-WB

))

183会话进行中(第一个SDP应答：不支持视频、音频（PCMU、G.726编码))

PRACK（第二个SDP提供：音频且PCMU编码）

200OK(第二个SDP应答：音频且PCMU编码的确认)媒体协商举例Page95会话流程的相关技术问题会话流程请求和应答介绍会话流程中的媒体协商过程会话流程的资源预留概念内容介绍Page96资源预留：为保证双方所协商的媒体会话可以建立，空口需要为主叫和被叫用户分配资源，在资源被成功预留之前，不能保证媒体会话可以建立。一般情况下进行SDP提供/应答的协商确定了媒体格式和编码方式后可进行资源预留。资源预留概念Page97主叫UE被叫UE

INVITE（第一个SDP提供：所希望媒体类型与所有编码方案）

183会话进行中（第一个SDP应答：支持的媒体类型及编码方案

PRACK（第二个SDP提供：双方协商的媒体类型和编码方案）

200OK(第二个SDP应答：对所协商媒体类型和编码方案的确认)UPDATE（第三个SDP提供：表明主叫资源预留完成）

200OK（第三个SDP应答：表明被叫资源预留完成）资源预留资源预留资源预留Page98主叫UE资源预留的启动和成功：主叫UE发送PRACK请求时，启动资源预留过程。主叫UE发送UPDATE请求表明资源预留成功。UPDATE请求发送的前提：

(1)主叫UE资源预留成功

(2)收到被叫UE针对PRACK的200OK响应。

主叫资源预留的开始和结束Page