中國移動CM-IMS基礎原理培訓

CM-IMS基本原理培訓 中國移動通信研究院 2010年 7月 提綱 1 2 3 CM-IMS概述 IMS基本原理 基本概念 網(wǎng)絡架構 技術特點 關鍵流程 標準化與部署情況 2 中國移動為什么引入 IMS SAE 11. 全業(yè)務運營是根本需求 固定和移動多接入融合的語音通信 提供面向集團、家庭和個人的豐富的融合通信業(yè)務 2. 多媒體業(yè)務需求 IMS Broad Band LTE HSPA 支持向用戶提供多媒體業(yè)務 快速靈活的業(yè)務提供能力 CS RAN MSS 3. 網(wǎng)絡演進需求 面向全 IP網(wǎng)絡演進目標 未來 LTE業(yè)務的核心控制網(wǎng)絡 提供未來電信業(yè)務與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務融合混搭能力 3 IMS本質：在軟交換基礎上進一步實現(xiàn)業(yè)務與控制的分離 從交換機到軟交換是核心網(wǎng)，實現(xiàn)了 控制與承載的分離 傳統(tǒng)交換機 基本話音及補充業(yè)務 呼叫控制 媒體服務器 信令和媒體網(wǎng)關 軟交換 基本話音及補充業(yè)務 呼叫控制 媒體服務器 信令和媒體網(wǎng)關 IMS是軟交換的下一跳，進一步實現(xiàn)了 業(yè)務與控制的分離 呼叫控制 軟交換 基本話音及補充業(yè)務 多媒體業(yè)務服務器 基本話音及補充業(yè)務 IMS CSCF 呼叫控制 媒體服務器 信令和媒體網(wǎng)關 媒體服務器 信令和媒體網(wǎng)關 4 IMS主要特征（ 1/4） IMS是運營商面向全業(yè)務運營的統(tǒng)一融合的網(wǎng)絡架構 業(yè)務層 APP APP APP 打破豎井式業(yè)務部署模式，業(yè)務與控制完全分離，有利于 靈活、快速的提供各種業(yè)務應用 IMS Core CABLE PLMN PON 網(wǎng) 絡層 PSTN 接入 層 2G LAN WLAN, 具備融合通信業(yè)務、多媒體業(yè)務、以及通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融 合的業(yè)務提供能力 全 IP核心控制架構 在控制與承載分離的基礎上，進一步實現(xiàn)控制與業(yè)務分離 呼叫控制和業(yè)務控制都由歸屬網(wǎng)絡完成，保證業(yè)務提供的 一致性 支持多種固定 /移動接入方式的融合 支持無縫的移動性和業(yè)務連續(xù)性 3G 支持多接入 全 IP 5 開放的網(wǎng) 絡架構 靈活的業(yè) 務提供能力 多媒體業(yè) 務支持能力 歸屬地控制 業(yè)務 完善的管理 控制能力 IMS主要特征（ 2/4） CM-IMS業(yè)務層 CM-IMS核心網(wǎng) SBC SIP GW IP PBX ONU (IAD/AG) 支持多接入 支持多種固定 /移勱接入方式的融合，支持無縫的移勱性 和業(yè)務連續(xù)性，為全業(yè)務運營提供便利 OLT 2G/3G LTE TDM PBX LAN/WLAN IAD/AG . . . . . . GGSN SGSN xDSL Mode m MME eNode B . . . . . . PC 客戶端 SIP電話 POTS 企業(yè) SIP 電話 . . . . . . 企業(yè) POTS PC 客戶端 TD-SCDMA 數(shù)據(jù)卡 /移動 終端 LTE終 端 全 IP 端到端全 IP系統(tǒng)；基于 IP的路由方式，通 過 ENUM/DNS尋址路由， IMS網(wǎng)元沒有信 令點碼概念，丌采用信令網(wǎng)基于 STP的 GT 或 DPC+SSN的尋址方式 開放的網(wǎng)絡架構 采用標準開放接口； 有效促進產(chǎn)品兼容性和多廠家合作， 促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展 6 垂直的業(yè)務體系 VoIP Push-to-X IMS主要特征（ 3/4） 靈活的業(yè)務提供能力 /多媒體業(yè)務支持能力 基于 SDP協(xié)議描 述業(yè)務媒體特征， 增強多媒體業(yè)務 能力的支持，支 持語音 /視頻 /圖 片 /文本等多種媒 體格式 會話控制層 DB 打破豎井式業(yè)務部署模式，業(yè)務不控制完全分離，有利于靈活、快速 的提供各種業(yè)務應用，更利于業(yè)務融合，實現(xiàn)開放的業(yè)務提供模式 現(xiàn)有 IMS 分層、匯聚的業(yè)務體系 IM 用戶接口 業(yè)務層 DB DB DB 視頻通話 終端 IPTV 基于 iFC順次觸發(fā)一次 業(yè)務執(zhí)行過程中串行 的多個業(yè)務平臺 高 清 會 議 網(wǎng) 真 7 IMS主要特征（ 4/4） 歸屬地控制 呼叫控制和業(yè)務控制都由歸屬網(wǎng)絡完成，保證業(yè)務提供的一致性，易于實現(xiàn)特色業(yè)務擴展， 促進歸屬運營商積極提供吸引客戶的服務，區(qū)別于軟交換拜訪地控制 業(yè)務平臺 歸屬地觸發(fā)業(yè)務 Home IMS core 歸屬 VPMN SCP 充值、 400 SCP IVR 其它業(yè)務平臺 拜訪地觸發(fā)業(yè)務 Visit P-CSCF 處于漫游 VMSC(提供補充業(yè)務 ) 拜訪 網(wǎng)絡 歸屬 網(wǎng)絡 MSC 處于漫游 態(tài)的用戶 態(tài)的手機 IMS歸屬地控制 軟交換拜訪地控制 完善的管理控制能力 提供統(tǒng) 一完善的用戶認證鑒權機制、漫游接入機制、 QoS和計費控制以及網(wǎng)內網(wǎng)間安全機制 8 CM-IM MS? 什么是 CM-IMS 在國際標準基礎上進行完善和創(chuàng)新，幵通過創(chuàng)新樹立中國移勱自有品牌 CM-IMS CM-IMS新技術及應用創(chuàng)新成果 - 2009年 中國移勱在 IMS國際標準基礎上創(chuàng)新性的提出 了 CM-IMS。 CM-IMS是中國移勱面向全業(yè)務 運營的端到端端系統(tǒng)級解決方案，涉及核心網(wǎng)、 接入設備、業(yè)務、終端、承載和支撐系統(tǒng)。 1 什 么是 優(yōu)化和增強 IMS的網(wǎng)絡架構 2 研發(fā)融合通信 業(yè)務、多媒體 業(yè)務和終端產(chǎn) 品 CM-IMS 4 3 增強了對家庭、 企業(yè)接入以及多 媒體業(yè)務的支持 提出面向全業(yè)務運營的 系統(tǒng)級解決方案 創(chuàng)新成果進入國際標準 ，共提交 400多篇提案 ， 主導完成 20多個國際標準（ TS/TR） 申請與利 70余項 9 核心網(wǎng)演進路線 第一階段 第二階段 TD-LTE商用 CM-IMS商用 TD-LTE承載語音 MGCF /IM-MGW HSS MGCF /IM-MGW CSCF CM-IMS域 互通 承載 CSCF CM-IMS域 PS域 CS域 互通 承載 融合 HLR/HSS SGSN AAA PDG CS域 MSS MGW HLR SGSN GGSN MSS MGW SAE GW GGSN MME PS域 10 CS域：為 2G/3G手機用戶提供語音 類業(yè)務，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供話音及消息 類通信業(yè)務 PS域：為 2G/3G手機用戶及物聯(lián)網(wǎng) 應用提供數(shù)據(jù)類業(yè)務，并具備 TD WLAN的融合通信能力 CM-IMS域：為固定電話用戶 提供語 音、多媒體業(yè)務，以及提供移動、固定 融合類業(yè)務 CS域：繼續(xù)為手機用戶提供語音業(yè) 務，為國漫入 LTE用戶提供話音連續(xù)性， CS話務適時向 CM-IMS域遷移 PS域：為 2G/3G/LTE用戶提供數(shù)據(jù) 業(yè)務， 支持用戶在 2G/3G與 LTE間的互 操作，針對物聯(lián)網(wǎng)應用進行增強 CM-IMS域：具備移動話音業(yè)務控制 能力，支持用戶 在 2G/3G和 LTE間的業(yè) 務連續(xù)性，實現(xiàn)用戶面 P2P流媒體 提綱 1 2 3 CM-IMS概述 IMS基本原理 基本概念 網(wǎng)絡架構 技術特點 關鍵流程 標準化與部署情況 11 IMS基本概念 下一代網(wǎng)絡的核心 IMS(IP Multimedia Subsystem)是 3GPP/3GPP2 (移動）和 TISPAN/ITU-T (固定 ) 網(wǎng)絡架構的核心 IMS是開放的網(wǎng)絡架構，提供了基于 IP承載的，與接入無關的 IP多媒 體業(yè)務控制能力 支持多種固定及移動接入方式 移動接入： 2G3GLTE等 固定接入： LAN、 WLAN、 xDSL、 PON等接入 支持 IP多媒體業(yè)務 會話型業(yè)務，如語音和視頻會話、多媒體會議、消息、狀態(tài)呈現(xiàn)、 視頻共享、動態(tài)地址簿等 部分非會話型業(yè)務，如 IPTV、 Web與 IMS融合業(yè)務等 采用全 IP的 SIP/Diameter協(xié)議 IMS是一種網(wǎng)絡架構 12 IMS不是業(yè)務，為業(yè)務提供和業(yè)務融合提供網(wǎng)絡能力 IMS邏輯架構 IMS網(wǎng)元功能的邏輯架 構，可根據(jù)實際部署 需要，進行合設 CM-IMS系統(tǒng)為簡化網(wǎng) 絡架構，優(yōu)化會話路 由，將 I-CSCF、 S- CSCF、 E-CSCF、 BGCF合并為一個物理 設備， HSS和 SLF合并 為一個物理設備， SIP AS和放音實體 MRF合 并為一個物理設備 分離式架構 SBC的信令 面與 P-CSCF合并為一 個物理設備 13 IMS邏輯實體分類 用戶數(shù)據(jù)管理、 認證鑒權 HSS SLF 媒體資源 （ MRF） MRFC MRFP 業(yè)務控制 AS 會話控制 和路由 P-CSCF S-CSCF I-CSCF E-CSCF 互通功能 BGCF MGCF IM-MGW VIG IMS網(wǎng)元功能的邏輯架構，可 根據(jù)實際部署需要，進行合設 14 CSCF功能 會話控制和路 由 CSCF是 IMS 系統(tǒng)的呼叫控制核心，它的主 要作用是在 IP傳輸平臺上實現(xiàn)用戶接入及鑒 權、會話路由、業(yè)務觸發(fā)等功能 P-CSCF（代理會話控制）功能 IMS終端接入 IMS的入口點 產(chǎn)生 CDR話單，用戶漫游 /接入計費需求 提供 Gm接口上的 SIP壓縮和完整性保護 將終端請求路由到正確的 I-CSCF或者 S-CSCF I-CSCF（查詢會話控制）功能 在 IMS終端注冊時，為用戶分配提供服務的 S- CSCF 為來話選擇被叫注冊的 S-CSCF S-CSCF（業(yè)務會話控制）功能 IMS用戶注冊認證 業(yè)務觸發(fā)和控制 會話路由 15 E-CSCF（緊急呼叫控制）功能 拜訪地就近路由接續(xù)緊急會話 SBC功能 會話邊界控 制和媒體路由 SBC是 IMS 系統(tǒng)的接入點，提供接 入網(wǎng)與 IMS核心網(wǎng)之間的 NAT穿越、 接入控制、 QoS控制、信令和承載 安全以及 IP互通等功能 目前存在集成式 SBC和分離式 SBC 兩種設備形態(tài)，集成式 SBC同時處 理信令和媒體；分離式 SBC，信令 控制與 P-CSCF合設，媒體處理由 媒體部分 BGW實現(xiàn)，符合 TISPAN 的標準架構，是 SBC部署的目標架 構 16 HSS/SLF 用戶數(shù)據(jù)管理 HSS的功能（類似于 HLR） 記錄每個 IMS用戶的用戶信息和業(yè)務數(shù)據(jù)： 用戶數(shù)據(jù)： 用戶標識：碼號（ IMPI IMPU）、隱式 注冊組、別名組； 鑒權數(shù)據(jù)：用于認證和授權； 路由數(shù)據(jù)：支持用戶注冊、記錄不同系 統(tǒng)間的位置信息； 授權數(shù)據(jù)：漫游權限、鎖閉標識 簽約數(shù)據(jù)：業(yè)務觸發(fā)規(guī)則和業(yè)務觸發(fā)邏 輯，采用 XML語言描述 (iFC) 業(yè)務數(shù)據(jù) SSLF功能 在域內存在多個 HSS時，用于選擇用戶數(shù)據(jù) 存儲的 HSS 17 BGCF/MGCF 互通功能 BGCF的功能 IMS去話時將用戶的會話路由到 正確的 PLMN/PSTN網(wǎng)絡 與本網(wǎng)用戶互通，選擇能路 由至被叫網(wǎng)絡的 MGCF 與其他運營商互通，選擇與 其他運營商的 BGCF互通 MGCF&IM-MGW的功能 實現(xiàn)與 CS域互通 時信令與承載的 轉換（ SIPBICC or ISUP等） VIG 視頻互通功能實體 18 MRF 媒體資源管理 MRF（媒體資源功能）的 功能 包括 MRFC 和 MRFP 兩部分，提 供的主要功能如下： 鈴音與錄音通知的播放 會議的媒體流處理（混音等） 編解碼轉換 DTMF信號處理 可依據(jù)實際情況，單獨設置或 與 AS合設 19 AS應用服務器 業(yè)務觸發(fā)和執(zhí)行 IMS業(yè)務觸發(fā)在 S-CSCF實現(xiàn) 業(yè)務觸發(fā)通過 iFC機制實現(xiàn)動態(tài)業(yè)務觸發(fā)， 按照優(yōu)先級順次觸發(fā) AS完成業(yè)務邏輯后將請求返回給 S-CSCF以進行后續(xù)觸發(fā) SCIM：業(yè)務融合實體、防止業(yè)務沖 突 Subsequent Filter Criteria (sFC) Dynamic update HSS Initial Filter Criteria (iFC) Download at Registration Application Server Application Server Application Server SIP SIP SIP XML iFC XML sFC SIP Incoming Messages SIP Outgoing Messages S P T F F R Filter Criteria F Originating or Terminating Filters S-CSCF o u t i n g 20 擴展的 IMS實體 PCRF/SPDF（策略及計費規(guī)則功能） 移動和固定接入的 QoS和流計費的策略 決策點 控制 SBC完成 媒體面的門控和計費 IBCF（互聯(lián)邊界控制功能） 他網(wǎng) IMS IWF I-BGF 網(wǎng)間互通點，實現(xiàn)拓撲隱藏（ THIG）， 網(wǎng)間 SIP信令轉換， v4和 v6地址互通等 功能 通過 I-BGF完成網(wǎng)間媒體面控制 IBCF CM-IMS SG A-SBC 21 IMS中的接口協(xié)議 SIP 在 IETF定義（ RFC 3261）， 3GPP做了增強 用于大部分 IMS接口，文本編碼，遵循應用層三次握手原則（ INVITE/200 OK/ACK） 功能：完成呼叫的路由和接續(xù) 方法： INVITENOTIFYBYESUBSCRIBEUPDATEREFER等 Diameter 在 IETF定義（ RFC 3588），在 3GPP做了增強 用于 HSS對外 的接口和策略控制接口，完成用戶數(shù)據(jù)的查詢及同步等操作， 包括： CxDx (HSS-CSCF),Sh (HSS-AS)， Dh（ AS-SLF）等 實現(xiàn) QoS和計費策略的交互和執(zhí)行，包括： Rf接口等 H.248 用于會話控制層對媒體面的控制接口，包括 Mn和 Mp等 RTPRTCP 媒體面信令，傳輸各類媒體流 22 接口協(xié)議 SIP Diameter H.248 23 IMS的用戶碼號 用戶私有標識（ Private User ID, IMPI） 歸屬網(wǎng)絡分配的全球唯一標識，用于管理、注冊、鑒權； IMPI類似于 IMSI， IMS標準要求 IMPI保存在 ISIM卡中，用戶不得修改， CM- IMS終端目前無卡或采用 SIM、 USIM卡， IMPI通過特定規(guī)則導出存儲在終端 內； 用戶公有標識（ Public User ID, IMPU） 用于和其他用戶的通信，類似于 MSISDN； 采用的格式為 SIP URI，例如： “ Sip: ” Tel URI，例如： “ Tel: +8613904710100” 兩者的關系 Private User Identity-1 Public User Identity-1 Service Profile -1 Public User Identity-2 Service IMS Subscription 24 Private User Identity-2 Public User Identity-3 Profile-2 IMS中的網(wǎng)元碼號 網(wǎng)元碼號采用域名方式 網(wǎng)元碼號以 ” sip:”開頭，包括設備功能及歸屬域信息 S-CSCF: sip: scscf(1.n).歸屬省名 . P-CSCF: sip: pcscf(1.n).歸屬省名 . SBC: sip: sbc(1.n).地市區(qū)號 .歸屬省名 . 網(wǎng)元碼號用于 IMS域內的 SIP信令路由，在路由過程中各網(wǎng)元可將自身域 名信息填入 SIP消息頭相關路由頭域。 25 公有業(yè)務標識 PSI PSI用來表示由 AS提供的業(yè)務，唯一 的標識了一個業(yè)務， 如由 AS發(fā)起的業(yè)務采用 PSI標識 PSI無需注冊，可靜態(tài)配置或者終端與 AS動態(tài)協(xié)商生成 可通過 EMUMDNS查詢，路由至該 PSI所在的 AS PSI可以是 SIP URI或者 TEL URI，例如： MultiC 用于標識北京 IMS域 內一個多媒體會議系統(tǒng)，用戶通過發(fā)起對此 SIP URI的請求，即 可接入該會議系統(tǒng) ，進行多媒體會議 PSI與 PSI也可以互 通，比如用于兩個會議系統(tǒng)的對接等 CM-IMS網(wǎng)絡中使用的 PSI主要用于彩鈴和視頻會議的 平 臺接入，預分配 12535和 12539接入碼實現(xiàn) IMR的語音交 互 26 INVITE IMS業(yè)務觸發(fā)流程 iFC (Initial Filter Criteria)，定義了 S-CSCF上的業(yè)務配置和觸發(fā)規(guī)則，即：定義 一些觸發(fā)條件（ Trigger Pointer ），當 發(fā)送來的 SIP消息滿足這些條件的時候，通 過匹配 iFC，就可以把這些 SIP消息，轉發(fā)至 Trigger point: Method=INVITE“&PAI=“64761033” &M=“audio” 正確的 AS上 INVITE 27 IMS的初始過濾規(guī)則 iFC（舉例） sip: 0 1 SUBSCRIBE 28 0 0 0 /0：代表是 0 INVITE 0 0 0 /0：代表主叫業(yè)務觸發(fā) 0 0 m 0 0 .*audio.* 1 /1：代表非 1 From zhang SIP: MMTEL_AS/ 0 匹配的 iFC規(guī)則，通過若干個業(yè)務觸發(fā)點 SPT與或 操作，可以唯一定位一個 AS，從而完成業(yè)務觸發(fā)， 該例： 用戶是 zhangsan， sip方法是 INVITE并且是主叫業(yè)務，媒 體要求視頻，或者是一個訂閱消息，則都觸發(fā)到 MMTEL 平臺處理 業(yè)務名稱 FC中的 SPT設置條件 語音 (Method=INVITE ) AND (Line( = m Content = .*audio.*) 視頻 (Method=INVITE) AND (Line = m Content = .*video.*) POC (Header=User-Agent(Header User Agent Content = .*PoC.*). PoC. ) 即時消息 (Method=MESSAGE) 或（ (Method INVITE) AND ( line=”m” content=”*msrp*”)） 呈現(xiàn) (H(Header=Eventd E t CContentt t = .*presence.*)* *) 多媒體會議 (Method=INVITE) AND (RequestURI = .* conference-factory.*) AND (tDirectionOfRequest = ORIGINATING_SESSION) IMS業(yè)務觸發(fā)方案參考 iFC可以依據(jù)具體業(yè)務的實現(xiàn)，靈活設計，以上 iFC設計示例僅供參考 29 IMS入口點發(fā)現(xiàn) P-CSCF入口點發(fā)現(xiàn)兩種方式 GPRS PDP上下文方式 DHCP+DNS方式 30 IMS漫游 IMS漫游 -拜訪地 P-CSCF入口 GPRS承載網(wǎng)漫游 -歸屬地 GGSN/P-CSCF入口 歸屬省 歸屬省 P-CSCF P-CSCF 31 漫游省 IMS漫游可提供業(yè)務歸屬地 控 制，保證業(yè)務的一致性；媒體 本地承載，防止路由迂回 漫游省 GPRS漫游信令和媒體都回 歸 屬網(wǎng)絡，有媒體迂回，適用于 IMS早期網(wǎng)絡覆蓋不高情況 IMS路由機制 ENUM/DNS ENUM/ DNS ENUM提供了將 E.164號碼轉化為域 名形式存在 DNS數(shù)據(jù)庫中的方法 IMS網(wǎng)絡，采用 Internet IP DNS尋 址路由方式，與交換網(wǎng) GT翻譯尋址 方式不同， IMS網(wǎng)絡中沒有信令點 （ SP）的概念 IMS中 SIP信令路由基于 SIP URI， E.164 TEL URI無法在 IMS域路由 ENUM/DNS供 CSCF查詢，轉換 TEL URI為 SIP URI，用于路由 IMS強制使用松散路由機制，提高路 由靈活性 TEL:+86-10-66006688； ENUM:...e164arpa； DNS SIP URI: 32 IMS路由頭域 Service Route： S-CSCF在對用戶注冊的 200 ok響應中帶給用戶自己的地址 Path： P-CSCF在注冊消息中設置，用于 S-CSCF的返回信息路由到 P-CSCF Contact：主被叫用戶的真實地址信息 Route：標明了路由途經(jīng)的各個網(wǎng)元地址，每個網(wǎng)元將 SIP信令里 Route列表頂 端自身地址刪掉，再進行下一跳路由 Via：標明了響應消息回送的路徑，網(wǎng)元在路由至下一跳前填入 Record Route：標明了后續(xù)路由路徑，網(wǎng)元若希望后續(xù)路由經(jīng)過自己，就填入 自身地址在 Record Route列表頂端 網(wǎng)元去掉 Route里自身地址，再將自身地址填入 Via和 Record Route操作，保證 了 IMS正反向路由的正確 ENUM/ DNS 33 路由頭工作方式 UE如何找尋到 S-CSCF的路由： 依據(jù)注冊成功 200 OK帶回的 Service Route， UE按原序復制 SR入 route， 同時添加已發(fā)現(xiàn)的 P的 route至頂端； P收到后，先刪掉自己的 route，再看下面的 route是否與自己先前保存的 該 UE的 service route一致，如果不一致，就用 SR替換 route；打 PAI，生 成 ICID入 P-charging-vector；添加自己的地址入 record route；在 via頂部 添加自己地址； S-CSCF如何判斷 MOMT： S收到請求后，需能根據(jù) SIP消息中的信息判斷觸發(fā) MO還是 MT； 判斷 MO條件： 若 SIP請求來自于 P（ O）通信的專用端口； 若 route頂端 SIPURI包含 SR中 S自己設的特殊參數(shù)表明請求來自 P(O)； 若 route頂端 SIPURI包含 orig參數(shù)； 若 AS下發(fā)的請求， route頭中無任何特殊標記， S應是 MO，進行 lr路由； 若所有匹配未成功，則 S處于 MT，提取 REQ URI，進行被叫觸發(fā)； 34 注冊流程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 AS AS AS Backbon e Packet Network HSS 4 12 9 10 P-CSCF I-CSCF S-CSCF Acces s 1 3 SIP 6 5 SIP 7 11 14 8 DNS ENUM Visited or Home Network Home Network 2 13 35 Public User Identity 1 Service Profile 1 IMS隱式注冊與通配注冊 提高注冊效率 IMS允許一個用戶存在多個共有標識（ IMPU）時，一個 IMPU注冊成功，相 關的 IMPU均注冊成功，關聯(lián) IMPU作為隱式注冊集 如：用戶同時有 SIP URI: 和 TEL URI: +86Public User Identity 2 Implicitly Registered ID Set 1 Service Profile 2 IMS User Private User Identity 1 Public User Identity 3 Public User Identity 4 Implicitly Registered ID Set 2 Service Profile 3 IMS Subscription Implicitly Registered ID Set 3 Private User Identity 2 IMS User Public User Identity 5 Public User Identity 6 Service Profile 4 IMS允許一組用戶采用通配注冊的形式簽約，通配符集內用戶享用相同的 業(yè)務數(shù)據(jù)，節(jié)約 HSS存儲空間和用戶注冊效率 適用于 PBX等大型 POTS話機接入設備，通配符如 +86106608!.*!一次注冊， 所有用戶均注冊成功 36 其他注冊場景 重注冊 用戶周期性的更新注冊過程，以保持激活狀態(tài)， 類似“位置更 新” ，重注冊時，只有一次 Register，是否需要認證取決于網(wǎng)絡 重認證 網(wǎng)絡側需要縮短 Expire時間，通知 UE重注冊 第三方注冊 S-CSCF匹配 UE的 iFC，為 UE向可能觸發(fā)服務的 AS進行注冊 正常注銷 Expire=0， S-CSCF將向 HSS發(fā)消息， HSS標記為未注冊狀態(tài)，并由 S-CSCF向其他訂閱此消息的用戶發(fā)送消息。 S-CSCF還可以在其作 為被叫時，觸發(fā)未注冊業(yè)務 網(wǎng)絡側注銷 用戶漫游后原先網(wǎng)絡未注銷，以及防止過期用戶等場景 37 IMS用戶鑒權 IMS AKA（有卡） 方案描述：五元組 (XRES, RAND, AUTN, IK, CK)雙向認證方式。 S-CSCF保留 XRES， P- CSCF保留 IKCK， UE接 收（ RAND,AUTN），依 據(jù)參數(shù)對網(wǎng)絡認證，并 反饋鑒權響應 RES與 SS- CSCF所存 XRES比對， 完成注冊 應用場景：需終端有 SIMUSIMISIM卡 SIP Digestt（無卡） 方案描述：采用 Username和 Password的 認證形式 SIP Digest可以實現(xiàn)非注 冊請求時對用戶的鑒權， 提高鑒權安全級別 應用場景：適用于無卡 終端，如 PC客戶端、 SIP硬終端或 IAD等接入 設備，商用初期無卡用 戶采用此方式 38 同一 IMS域內 基本會話流程 1 用戶發(fā)起會話請求，消息到達 S-CSCF 2 I/S-CSCF從 HSS下載用戶數(shù)據(jù)（可選） 3 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務， AS進行業(yè)務邏輯控制 4 S-CSCF通過 DNS得到被叫所在 IMS域的 I-CSCF 5 I-CSCF通過 HSS查詢得到被叫用戶注冊的 S-CSCF 6 S-CSCF從 HSS得到被叫用戶的用戶數(shù)據(jù) (可選 ) 7 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務， AS進行業(yè)務邏輯控制 8 會話請求被路由到被叫用戶 9 雙方進行資源協(xié)商和預留 10 對被叫振鈴 11 被叫用戶應答 ，會話建立 Calling and Called Party Home Network HSS DNS Control Bearer SIP 3 4 5 2 6 Diameter 7 AS I-CSCF P-CSCF S-CSCF SIP 8 SIP用戶身份消息頭： P-preferred-identity； Access Access Backbon e Packet Network 1 9 11 10 P-asserted-identity； P-called-party-id； Request URI； 39 RTP Stream RTP Stream SIP 不同 IMS域之 間的基本會話流程（漫游） Control Home Network Home Network HSS HSS DNS 1 用戶發(fā)起會話請求，消息到達 S-CSCF 2 S-CSCF從 HSS下載用戶數(shù)據(jù)（可選） 3 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務， AS進行業(yè)務邏輯控制 4 S-CSCF通過 DNS得到被叫所在 IMS域的 I-CSCF 5 I-CSCF通過 HSS查詢得到被叫用戶注冊的 S-CSCF Calling Party 6 S-CSCF從 HSS得到被叫用戶的用戶數(shù)據(jù)（可選） 7 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務， AS進行業(yè)務邏輯控制 8 會話請求被路由到被叫用戶 9 雙方進行資源協(xié)商和預留 10 對被叫振鈴 11 被叫用戶應答，會話建立 Called Party Bearer AS AS 2 Diameter S-CSCF 3 4 Diameter 5 I-CSCF 6 Diameter S-CSCF 7 SIP Called Party Visited Network Calling Party Visited Network P-CSCF SIP P-CSCF SIP 8 Backbone Backbone 1 9 11 10 40 Packet Network Access Packet Network Access RTP Stream 3.根據(jù)運營商 策略和網(wǎng)絡情 6.INVITE 5.根據(jù)用戶情 況檢查編解碼 7.根據(jù)用戶情 況檢查編解碼 IMS中的媒體處理編解碼協(xié)商與資源預留 編解碼協(xié)商：用于對會話雙方使用的媒體組合及各媒體使用哪種編碼方式達成一致 S-CSCF-1 S-CSCF-2 11.SDP ANSWER 12.媒體建立 9.根據(jù)運營商 8.INVITE 況檢查編解碼 P-CSCF-2 10.INVITE 10.確定被叫 支持的編解碼 UE 2 4.INVITE 策略和網(wǎng)絡情 況檢查編解碼 P-CSCF-1 2.INVITE 1.確定終端支持 的編解碼集合 UE 1 支持在對話開始、對話過程中進行媒體處理 可以在對話過程中動態(tài)的添加、修改、刪除媒體資源 資源預留（ Precondition）機制：用于防止 SIP信令已建立，但媒體層未準備好，產(chǎn)生 Ghost Ring的情形，所以需媒體層在會話建立前預留好雙方媒體資源，主要適用于空口帶寬資源有 限的場景 41 2 Diameter IMS到 CS互通流程 Control Bearer 1 IMS用戶發(fā)起會話請求，消息到達 S-CSCF 2 S-CSCF從 HSS下載用戶數(shù)據(jù)（可選） 3 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務， AS進行業(yè)務邏輯控制 4 S-CSCF將會話請求轉給 BGCF， BGCF選擇 MGCF 5 MGCF控制 MGW為會話在 CS域分配中繼 6 雙方進行資源協(xié)商和預留 7 MGCF向被叫用戶發(fā)送 IAM 8 對被叫用戶振鈴 9 被叫用戶應答，會話建立 Calling Party Home Network HSS AS Calling Party Visited or Home Network P-CSCF S-CSCF BGCF MGCF CS SIP SIP Access 1 3 4 SIP 6 SIP 9 8 7 BICC MGW H.248 Backbone Packet RTP Stream 5 PCM Network 42 CS到 IMS互通流 程 1 CS用戶發(fā)起會話請求 2 MGCF為會話分配中繼 3 MGCF向被叫用戶發(fā)送 INVITE消息 4 I-CSCF查詢 HSS得到被叫用戶注冊的 S-CSCF 8 會話請求被路由到 IMS用戶 9 雙方進行 資源協(xié)商和預留 10 對被叫用戶振鈴 11 被叫用戶應答，會 話建立 5 I-CSCF把請求轉給 S-CSCF 6 S-CSCF從 HSS下載用戶數(shù)據(jù)（可選） 7 S-CSCF觸發(fā)業(yè)務到 AS， AS進行業(yè)務邏輯控制 Called Party Home Network HSS Called Party Visited or Home Network MGCF CS AS 3 SIP Diameter 4 5 SIP 6 7 SIP 8 SIP 9 10 11 P-CSCF S-CSCF I-CSCF MGW 1 BICC Access RTP Stream 2 H.248 PCM Backbone Packet Network 43 IMS計費 離線計費 計費網(wǎng)關負責計費消息的收集、預處理、 生成計費話單（ CDR）并傳遞給 BOSS系 統(tǒng)。 CDF/CGF與各功能單元之間的離線計 費接口是 Rf接口，該接口采用 Diameter協(xié) 議。 CDR/CGF與 BOSS系統(tǒng)之間是 Bi接口 ， 該接口一般采用 FTP接口傳輸 CDR話單 文件。 在線計費 AS和 MRFC具有在線計費消息觸發(fā)功能， 并通過基于 Diameter協(xié)議的 Ro接口與 OCS （在線計費系統(tǒng)）進行通信。 S-CSCF通過基于 SIP協(xié)議的 ISC接口觸發(fā)業(yè) 務控制流程到 IMS-GWF（ IMS網(wǎng)關功能）觸 發(fā)相應的在線計費控制消息，實現(xiàn)在線計費。 OCS通過 Ro接口獲得在線計費請求和計費 信息，對 IMS用戶的網(wǎng)絡資源使用請求進行 授權，并進行實時的計費。 44 主要網(wǎng)元 協(xié)議接口 接入方式 業(yè)務提供方式 路由機制 用戶碼號 QoS IMS SBC CSCF HSS MGCF IM-MGW 核心控制協(xié) 議 :SIP 數(shù)據(jù)操作協(xié) 議 :Diameter 媒體網(wǎng)關控制 ： H.248 IMS采用 端到端 IP 化，支持 固定及移 勱方式接 入 開放 CSCF和 AS接口 ISC； 業(yè)務均有 AS提 供； IFC業(yè)務觸發(fā)機 制 IMS采用 ENUMDNS 協(xié)劣路由、 是一種基于 IP網(wǎng)絡的路 由機制 采用 SIP URI和 TEL URI共用 的編號規(guī) 則 支持 PCC架構 提供移勱接入 的 QoS保障 支持 RACS架 構提供 固定接 入 QoS保障 R4軟 交換 MSS HLR MGW 核心控制協(xié) 議 :BICCBICC 數(shù)據(jù)操作協(xié) 議 :MAP 媒體網(wǎng)關控制： H.248 R4軟交換 目前僅支 持移勱接 入 話音及補充業(yè)務 由交換機提供； 采用智能網(wǎng)提供 增值業(yè)務 R4軟交換是 基于用戶 MSISDN和 MSRN號碼 的 路由機制 采用 TEL 的編號規(guī) 則 R4軟交換網(wǎng)絡 QoS保障機制 主 要針對話音 類窄帶業(yè)務 IMS 不 R4 軟 交 換對 比分 析 IMS網(wǎng)元數(shù)目 較軟交換增 多，以便實 現(xiàn)控制不業(yè) 務分離；丌 同網(wǎng)元可合 設為同一 物 理設備 SIP協(xié)議更加 靈活，更適合 多媒體業(yè)務控 制， 而 R4現(xiàn) 有協(xié)議對多媒 體業(yè)務控制能 力有限 Diameter的 可擴展性優(yōu)于 MAP協(xié)議 R4軟交換 支持固定 接入方式 改造量較 大，包括 協(xié)議的升 級、網(wǎng)元 功能的改 造等 IMS業(yè)務接口 ISC進一步開放 、 業(yè)務觸發(fā)更加靈 活。 R4采用智能網(wǎng) 提供增值業(yè)務， 智能網(wǎng) CAP協(xié) 議能力有限、業(yè) 務觸發(fā)機制單一 IMS網(wǎng)絡采 用基于 DNS 的路由機制 ， 路由更加扁 平化 IMS采用 SIP URI用 戶 碼號節(jié) 省現(xiàn)有 TEL碼號 資源、 保 持不互 聯(lián) 網(wǎng)業(yè)務體 驗一致性 IMS的 QoS機 制更 加適合在 IP網(wǎng)絡環(huán)境下 對多媒體業(yè)務 質量的保障 45 R4軟交換與 IMS技術比較 提綱 1 2 3 CM-IMS概述 IMS基本原理 基本概念 網(wǎng)絡架構 技術特點 關鍵流程 標準化與部署情況 46 IMS標準化進展情況 R8 R9 2007 2008 2009 47 IMS最早由 3GPP提出，為在移 動網(wǎng)絡上提供多媒體業(yè)務，后被業(yè)界廣泛認同，逐漸擴展為適用于 無線、固定寬帶、 cable等多種接入方式的統(tǒng)一核心控制網(wǎng)絡。 TISPAN后續(xù)標準化工作轉移至 3