IMS系统架构和基本原理1

nullnullnull IMS系统架构与基本原理中兴通讯股份有限公司 ZTE Corporation2007年4月7日IMS architecture and basic principles教程概述教程概述教程系列 1、IMS系统架构和基本原理 IMS的引入、IMS架构、以IMS为核心的NGN架构、基本注册/会话 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 、业务提供模式、计费模式 2、ZTE IMS解决方案和市场应用 3、IMS QoS技术 4、IMS 安全技术和IPv4/v6技术 5、IMS 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 新进展（VCC/CSI技术等） 6、SIP协议栈培训 致谢 本教程改编自 朱为勇《IMS基础培训材料》 汤凯《基于IP的多媒体系统IMS简介》汇报提纲汇报提纲IP多媒体的引入与发展 IMS架构与流程 IMS业务提供模式 Offline/Online计费模式移动网络演进2G移动网络演进2GHLRHLR DBBSSBSSMAP其他PLMNMAP2G2.5GR99R4R5R6R7A移动网络的发展移动网络演进2.5G移动网络演进2.5GCS DomainHLRHLR DBBSSBSSMAP其他PLMNSGSNPS DomainMAPMAPMAPGGSNIP2G2.5GR99R4R5R6R7一个叠加的GPRS网络，提供端到端包数据的交换服务； PS域采用PPP/SDH, PPP/E1, FR over E1, ATM, LAN等接口；GbA1～8 TS, 9~150kbps GPRS attachment PDP context activationGTP移动网络的发展移动网络演进R99移动网络演进R99HLRHLR DBBSSBSSMAP其他PLMNSGSNMAPMAPMAPRNSCS DomainPS DomainGGSNIP2G2.5GR99R4R5R6R7GbIu-PSIu-CS基于ATM的Iu-CS接口和基于ATM或IP的Iu-PS接口GTP移动网络的发展移动网络演进R4移动网络演进R4HLRHLR DBBSSBSSMAP其他PLMNSGSNMAPMAPMAPRNSMGWMSC ServerMGWGMSC ServerCS DomainPS DomainGGSNIP2G2.5GR99R4R5R6R7基于ATM的Iu-CS接口和基于ATM或IP的Iu-PS接口 CS域引入控制和承载的分离结构Iu-PSIu-CSGTP移动网络的发展移动网络演进R5移动网络演进R5HSSHSS DBBSSBSSMAP其他PLMNGGSNSGSNMAPMAPMAPIPRNSMGWMSC ServerMGWGMSC ServerIMS DomainP-CSCFS-CSCFCS DomainPS DomainIM-MGWMGCFMRFPMRFC2G2.5GR99R4R5R6R7SLF全IP的Iu接口，同时继承ATM传输 引入IP多媒体域Iu-PSIu-CSGTP移动网络的发展移动网络演进R6移动网络演进R6HSSHSS DBBSSBSSMAP其他PLMNGGSNSGSNMAPMAPMAPIPRNSMGWMSC ServerMGWGMSC ServerIMS DomainP-CSCFS-CSCFCS DomainPS DomainIM-MGWMGCFMRFPMRFC2G2.5GR99R4R5R6R7SLFPDGI-WLANWLAN接入网Iu-PSIu-CSGTP移动网络的发展移动网络演进R7SAE\LTE: 3GPP系统的长期演进，以满足长期电信网络的发展需要。LTE(Long term evolution) 主要侧重点在提高空口速率，提高接续速度，NodeB和RNC的功能合并。SAE(System architecure evolution) 主要侧重于CN的功能拆分，提供多种接入方式之间的漫游。 VCC：研究IMS和CS语音呼叫之间的切换 PCC：研究IMS中计费和策略控制框架的合并 EC：研究通过IMS如何提供紧急呼叫 CSI：研究如何将CS承载和IMS结合起来为用户提供统一的业务。由于IMS在无线Qos等方面存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，该课题考虑主要利用CS来传递实时业务，而IMS来传递非实时业务 SMSIP：研究如何通过IPCAN来提供短消息\多媒体消息业务 FBI:研究IMS如何提供固定接入。目前3GPP在等待TISPAN的研究结果 LCS3：研究如何在WLAN接入IMS的系统中提供定位业务。 E2EQos：研究端到端的Qos机制移动网络演进R72G2.5GR99R4R5R6R7移动网络的发展3GPP标准的发展（IMS）3GPP标准的发展（IMS）R99R4R5R6R7UMTS技术的发端。采纳软交换技术改造MSC控制器，将控制与承载分离，引入MSC Server和MGW。类似窄带软交换技术。终端设备UE与网络CS域的业务控制，仍然遵循Telco严格的业务定义和控制流程的传统。垂直型的业务提供机制。引入移动多媒体子系统IMS，实现软交换技术和移动技术的融合。演进型的技术引发革命型的影响。类似宽带软交换技术。终端设备UE与网络IMS域的业务控制，融合Internet业务模式和Telco业务模式。将电信业务平台推至网络的最边缘和最高应用层面，UE和SDP成为一体的业务平台。水平型的业务提供机制。不断拓展IMS技术的接入无关特性。IMS技术被业界广泛的采纳和认可成为网络融合的基础，和提供融合、灵活的综合业务的网络平台。标准组织在IMS上的协作标准组织在IMS上的协作Mobile IPResidentialWireline Access to IMSMultimedia TelephonyCellular Access to IMSWLAN Access to IMS Multimedia TelephonyMultimedia TelephonyIMS与UMTS/SS的关系IMS与UMTS/SS的关系MSC ServerControl LayerMGWAccess LayerGGSNSGSNService LayerMGCFIM-MGWP/I/S-CSCF BGCFMRFCMRFPIADAGMSPNB-SSBB-SSBearer LayerIN-SCPParlay/OSAIN-SCPParlay/OSASIP ASIN-SCPParlay/OSASIP ASIP-CANHLRHSS (SLF)UMTSSSIMSIMS是移动概念、软交换概念和分布式系统概念的集合IMS特点IMS特点基于IETF协议 IP、DNS、SIP、Diameter、COPS、SDP、XML RTP、RTCP、H.248(MEGACO) 协议统一 统一SIP作为业务控制协议，统一Diameter作为AAA协议，统一XML作为User Profile协议 归属控制 S-CSCF为用户业务的唯一触发点 接入独立性 例：3GPP2可完全重用3GPP中的IMS，WLAN/WiMax接入等 业务、控制、承载层的完全分离IMS特点（cont.）IMS特点（cont.）CSCF动态分配 提高网络的可靠性 SIP信令自主路由 SIP信令可携带路由信息，可简化后续路由 增强计费功能 Online/Offline计费 增强安全性 定义了完整的安全框架，基于IPSec、AKA QoS能力 SBLP方式、资源预留方式TISPAN的NGN研究TISPAN的NGN研究TISPAN（Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks）是ETSI下属的一个TC，成立于2003年9月，专门对NGN进行研究和标准化工作。 TISPAN NGN核心网中基于SIP的核心网采用3GPP定义的IMS平台，并尽可能重用IMS Release6的相关规范，但要求支持更多的接入方式，包括xDSL、WLAN、LAN、MAN等。 TISPAN NGN的核心网包含的范围很广，它涵盖了多种子系统，ETSI在3GPP IMS的基础上对NGN的架构作了扩展，增加了RACS、NASS系统等。ETSI 将研究固网标准话的SPAN组织和研究VoIP的TIPHON组织合并，成立TISPAN，对NGN进行研究和标准化。TISPAN R1，提供游牧和用户控制的漫游，提供接入网络附着子系统，接入方式重点考虑xDSL。TISPAN R2，根据用户签约配置和业务需求，优化资源的使用。TISPAN R3，不同网间的游牧和用户控制的漫游，高速宽带接入(VDSL、FTTH、Wi-Max)。2005200720092003TISPAN融合网络图TISPAN融合网络图以3GPP的IMS为基础进行扩充，要求支持更多的接入方式。NASSNASSNASSRACSRACSTISPAN R1与3GPP R6对照TISPAN R1与3GPP R6对照Network Attachment 3GPP: GPRS entities + HLR (PS part) TISPAN: NASS entities Resource Control 3GPP: PDF and GGSN TISPAN: RACS entities + RCEF and BGF entities MM Session Control 3GPP: IMS (R6) TISPAN (R1) IMS (R6)TISPAN对3GPP IMS的结构无影响，仅要求增强P-CSCF和修改流程汇报提纲汇报提纲IP多媒体的引入与发展 IMS架构与流程 IMS业务提供模式 Offline/Online计费模式IMS体系功能实体图IMS体系功能实体图SIPOperator 1MRF-CMGCFCxScGrMmMnGcMgBGCFMiGoGmSLFMRF-PMpISCSIPDiameterH248SIPH248COPSSIPDiameterMAPSIPMj……ISUPSGWMrCSCFMwBGCFMkOperator 2SIPDxSIPShMAP‘MGWSGWSIPSIPCAPOSASiIM-SSFOSA-SCSDiameterCAPCSCFPDFPS DomainGGSNSGSNGnTCP/IP/UDP/RTP/…UEUTRANMTTEUuIuRGERANDiameterGqIMS网络实体IMS网络实体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，目前3GPP的主要工作是基于GPRS网络 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，另外，对于一些传统的的基本业务，目前正在研究使用一个基本呼叫服务器来实现的方式 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、IMS业务的交换、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 计费域 包含Offline计费和Online计费的相关网元设备 IP配套网元 另外，一个完整的IMS解决方案，还需要其他各种IP网元提供服务，如：DNS、Firewall、NAT、DHCP等IMS网络实体-GGSNIMS网络实体-GGSNGGSN: 网关GPRS服务节点 GRPS分组网络和IMS网络的接口 所有UE相关的IMS信令、业务流均通过GGSN 引入PEP功能，以完成基于业务的QoS策略控制IMS网络实体-P/I/S-CSCFIMS网络实体-P/I/S-CSCFProxy (P)-CSCF: 代理CSCF UE到网络的第一个连接点 建立同终端间的安全联盟（SA） 授权承载资源和QoS管理 SIP 头压缩 PDF功能：QoS资源的维护及授权 计费：Offline计费 Interrogating (I)-CSCF: 查询CSCF IMS系统对外的联系点 S-CSCF分配功能 THIG功能：隐藏IMS网络内部拓扑信息 被叫S-CSCF定位功能 计费：Offline计费 Serving (S)-CSCF: 服务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 计费：Offline计费、Online计费IMS网络实体-BGCFIMS网络实体-BGCFBGCF: 出口网关控制功能 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 不同运营商的IMS网络互通，不需经过BGCF 需要维护或访问网络接口拓扑信息、出口策略数据库 计费：Offline计费IMS网络实体-MGCF/MGWIMS网络实体-MGCF/MGWMGCF: 媒体网关控制功能 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.248 IMS侧：与I/S-CSCF互通 PSTN/CS侧： SIP到BICC/ISUP协议转换 计费：Offline计费 可以在R4的MSC Server基础上演进 IM-MGW: 媒体网关功能 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、回声消除器资源 提供通知音、DTMF资源 提供会议桥资源 和R4的MGW基本相同，使用了与互通相关的子集IMS网络实体-MRFC/MRFPIMS网络实体-MRFC/MRFPMRFC: 媒体资源控制功能 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 计费：Offline计费、Online计费 MRFP: 媒体资源功能 IMS域内部的媒体资源功能 接受MRFC控制：H.248 提供声码器资源 提供通知音资源 提供会议桥资源 IMS网络实体-IMS-SSF/OSA-SCSIMS网络实体-IMS-SSF/OSA-SCSIMS-SSF：IMS业务交换功能 IMS域向传统智能网提供业务能力的一个接口实体 接口：CAMEL 4 IMS-CAP 完成SIP信令与CAP信令的转换 BCSM维护及特征映射 计费：Offline计费、Online计费 OSA-SCS：OSA业务能力服务器 IMS域向OSA-AS提供业务能力的一个接口实体 完成SIP信令到OAS API的转换 计费：Offline计费、Online计费IMS 网络实体-HSS/SLFIMS 网络实体-HSS/SLFHSS: 归属签约用户服务器 存储IMS用户的签约数据、Service Profile、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：用户定位功能 根据SIP URI定位HSS 需要访问HSS的实体均需调用 单一HSS环境不需要：Server Farm方式IMS域关系图IMS域关系图P-CSCFMGCF/BGCFGMSC ServerMSC ServerMGWMGWGGSNSGSNI/S-CSCFIM-MGWRNCCore NetworkPS域CS域HSSMRFCMRFPRadio Access NetworkIu-CSIu-PSIMS域To PSTNSIP ASIMS与CS、PS的关系IMS与CS、PS的关系IP多媒体子系统应用PS域来进行多媒体信号的承载和传输。PS域为IMS提供服务，终端的移动性对于IMS来说是屏蔽的。 IP多媒体子系统和CS域之间是相对独立的，只有一些网络设备可能需要和CS域进行通讯。 在部署一个IP多媒体子系统时，并不一定需要部署CS域。 IMS与CS目前是一种业务互相补充，网络互连互通的关系。 IMS对CS进行逐步融合替代 CSI对CS与IMS互通互补的重要作用 IMS网络参考图Service Broker (SCIM)IMS网络参考图UEIP-CANUMTS-PSS-CSCFWiMAXWLANOther BB AccessManaged IP Backbone Network with QoS fulfillmentAAA or HLRBRASGGSNMSAGUser profilesIM-SSFService EnablersCall ControlShared Media ResourcesApplications and ServicesI | SBCN | SBCA | SBCDirect or In-direct InteractionIMS用户编号方案IMS用户编号方案Private User Identity 1 (For Mobile terminals)Private User Identity 2 (For Fixed terminals)Public User Identity 1 (SIP URI format)Public User Identity 2 (Tel E.164 format)Public User Identity 3 (SIP URI format)Public User Identity 4 (Tel E.164 format)Public User Identity 5 (SIP URI format)Public User Identity 6 (Tel E.164 format)Implicitly Registered ID set 1Implicitly Registered ID set 2Implicitly Registered ID set 3Service Profile 1 (Enhanced Services)Service Profile 2 (Legacy Services)Service Profile 3 (Converged Services)Service Profile 5 (Legacy Services)Service Profile 4 (Enhanced Services)