IP多媒體子系統(tǒng)-IMS技術與應用

1、IP多媒體子系統(tǒng)IMS技術與應用3GPPR5所標準的IP多媒體子系統(tǒng)(IS,IPultl-ediaSubsyste),是為了在3G核心網中支持多媒體會話以及其它基于SIP的業(yè)務而提出的。其主要目的是將蜂窩挪動通信和互聯(lián)網技術有機結合起來,向用戶提供一個具有電信級QS保證,能提供綜合業(yè)務的下一代通信網絡。它的主要特點是采用了SIP協(xié)議、獨立于接入和承載技術。以IS為核心的NN網絡己被認為是適應將來固定網與挪動網交融的網絡架構。IS體系構造IS的體系構造見圖1,包括以下功能實體歸屬用戶效勞器(HSS,HeSubsriberServer)HSS是存儲用戶相關信息的中心數據庫,相當于傳統(tǒng)挪動網的HLg

2、。HSS除了存儲用戶的簽約信息與位置信息外,還保存有與用戶相關的、用來處理多媒體會話的定制數據,包括:本地信息、保密信息(證明與受權信息)、注冊信息、業(yè)務觸發(fā)信息、用戶個人信息和分配給用戶的S-SF等。假如一個網絡配置多于一個HSS,那么需要配置用戶位置功能(SLF,SubsriberLatinFuntin)實體。SLF僅僅是一個映射用戶地址到其所屬HSS的數據庫的節(jié)點。呼叫會話控制功能(SF,GalISessinntrlFuntin)呼叫會話控制功能(SF)實體是整個IS網絡的核心,主要負責處理多媒體呼叫會話過程中的日IP信令。其功能包括:多媒體會話控制、地址轉換、以及對業(yè)務協(xié)商進展效勞轉換

3、等,相當于日曠效勞器。SF進一步可劃分為:(1)代理SF(P-SF)P-SF(Prxy-SF)是連接S終端(UE)和IS網絡的入口節(jié)點,所有IS終端發(fā)起和終止于IS終端的會話消息都要通過P-SF。P-SF實際上扮演了一個代理效勞器的角色,它接收SIP懇求與響應,并向IS網絡或s用戶轉發(fā)。P-SF可以處于拜訪網絡或歸屬網絡。(2)查詢SF(I-SF)I-SF(Interrgating-SF)是處在外地網絡的IS終端(包括本地遨游至外地的終端)進入本地Is網絡的入口節(jié)點,I-SF路由外地終端的slP懇求和響應到本地S-SF。I-SF處于歸屬網絡,在特殊情況下,也可以處于拜訪網絡。(3)效勞SF(S

4、SF)S-SF(Servlng-SF)是SIP信令平面的中心節(jié)點,其作用類似于軟交換系統(tǒng)中的軟交換設備。sSF為IS終端執(zhí)行會話控制效勞,并保持會話狀態(tài)。所有IS終端發(fā)出與接收的SIP信令都要通過S-SF,它檢查這些sIP信令,決定是否需要訪問應用效勞器,并將信令轉發(fā)至最終目的地。S-SF還提供SIP路由效勞,路由SIP懇求或響應到PSTN或S域。S-SF總是處于歸屬網絡。應用效勞器(AS)應用效勞器(AS,AppliatinServer)是持有和執(zhí)行效勞的SIP實體,可以起到SIP用戶代理的作用,用以提供各種3G業(yè)務。多媒體資源功能(RF)多媒體資源功能為會話提供必要的媒體資源,如會議橋、多

5、媒體彩鈴/彩話、錄音通知、語音短信、動畫、音樂等。其中的多媒體資源功能控制器(RF,ul-tiediaResureFuntinntrrler)負責管理與處理媒體資源,而媒體的詳細處理那么由媒體資源功能處理器(RFP,ultiediaResureFuntinPressr)來完成。出口網關控制功能(BGF,BreakutGateayntrlFuntin)BGF實體是一個具有路由功能的SlP實體,是IS域與外部網絡的分界點。當IS終端向PSTN/S域發(fā)起呼叫時,由BGF決定向那個網絡轉發(fā)信令,假如目的PSTN/S域為本地域,那么BGF向與PSTN/S域接口的GF轉發(fā)信令;否那么,向外地域的另一個BG

6、F轉發(fā)信令。媒體網關控制功能(GF,ediaGateayntrlFuntin)GF實體是IS網絡與傳統(tǒng)電路交換網絡實現(xiàn)互通的功能實體。主要負責控制層面信令的互通,在IS的框架中已經考慮了和PSTN域以及與挪動網絡S域的互通。其中的F主要完成媒體網關/信令網關(a/SG)注冊、呼叫控制和G/SG資源管理等功能。媒體網關(G)主要完成IS網絡與電路交換網絡之間的媒體轉換功能;信令網關(SG)主要完成IS的SIP信令與電路交換的N.7信令之間的信令轉換功能。由上述可見IS與軟交換相比擬,對控制層面作了進一步的分解,實現(xiàn)了會話控制功能(SF)實體與承載控制功能(GF)實體在功能上的別離。IS的會話建立

7、過程為了理解IS網絡的根本工作原理,以下是兩個處于異地網絡的IS遨游終端之間建立會話的例子。在該例中介紹了IS終端對其歸屬網絡進展注冊的SIP信令流程;以及IS終端間呼叫建立的SIP信令流程。假設有中國挪動的兩個IS用戶。一個為南京lh用戶,其SDP地址(SIPURl)為:sip:lzhinabile.25.;另一個為杭州Iz用戶,其日JP地址為:SIP:Izhinabile.571.。目前他們均出差在外,其中的南京Ih用戶去了廣州(hinabile.20.);杭州lz用戶去了深圳(hinabile.755.)。在南京lh用戶到達廣州;杭州lz用戶到達深圳后,將分別通過拜訪網絡進展SIP注冊(

8、即IS注冊)。用戶注冊SIP信令流程在建立多媒體會話之前,IS終端必需完成歸屬網絡的用戶認證、接入網絡與SIP注冊。假如是拜訪網絡的遨游終端(UE),必需完成:(1)UE通過激活GPRSPDP挪動場景(ntext)過程連接lP網;(2)UE完成其歸屬網絡的用戶認證和接入網絡;(3)UE找到它要發(fā)送SIP注冊懇求消息的拜訪網絡出口節(jié)點P-SF,以完成SIP注冊。兩遨游用戶的SIP注冊(以下所提注冊均為SIP注冊)過程如圖2所示,下面以lh用戶注冊為例,通過詳細注冊sIP信令流程,簡述其通道建立過程如下:遨游至廣州的lh用戶,發(fā)送REGISTER消息,啟動注冊過程。注冊報文中包含了用戶標識、歸屬網

9、絡域名、用戶信息、會話描繪信息等,并抵達拜訪網絡的p-SF。廣州的P-SF查詢DNS效勞器,該效勞器對帥用戶歸屬網絡的入口節(jié)點I-SF域名(即lh用戶歸屬域的域名hinabile.25.)進展解析,給出lh用戶歸屬網絡I-SF的rP地址。P-SF將REGISTER消息轉發(fā)給南京的I-SF。I-SF向HSS提交用戶信息,HSS對用戶身份與效勞權限進展鑒權后,I-SF查詢HSS獲得為lh用戶效勞的S-SF;假如沒有,HSS指示I-SF根據需要的S-SF才能與可用的S-SF,分配一個S-SF為該用戶效勞。I-SF轉發(fā)BEGISTER消息給該用戶的S-SF。S-SF從HSS處下載該用戶的相關信息(簽約

10、信息、平安信息等)并將呃些信息存放在該S-SF的數據庫中。假如存在與注冊相關的業(yè)務應用(例如:進入多媒體效勞的提示音與提示頁面等),即觸發(fā)相關的應用效勞器。lz用戶到達深圳后、進展了類似的SIP注冊流程。在注冊的同時兩用戶各自建立了用戶設備(比)與As之間的信令通道。呼叫建立SIP信令流程假設lh用戶發(fā)起對lz用戶的視頻通話多媒體呼叫,其呼叫建立sIP信令流程見圖3,詳細流程如下:遨游至廣州的lh用戶通過己建立的信令通道,向其南京的歸屬網絡S-SF發(fā)出INVITE消息(SlP懇求報文中包含了被呼用戶的slPUBI、多媒體呼叫類型等);假設lh用戶簽約了去話會話應用,那么S-GSF觸發(fā)相應的應用

11、效勞器;南京S-SF根據被呼用戶的日lPURl,查詢DNS效勞器,得到被叫網絡的I-SF的尸地址;S-SF轉發(fā)INVITE消息給杭州IS網絡的I-SF;I-SF查詢HSS,得到為lh用戶效勞的S-SF;I-SF將INVITE消息轉發(fā)給S-SF;假設1z用戶簽約了來話會話應用(例:來話多媒體彩鈴業(yè)務),那么S-SF觸發(fā)相應的應用效勞器;S-SF通過己建立的信令通道,將INVITE消息發(fā)送至遨游至深圳的1z用戶師。此時,在兩個uE之間己建立了信令通道。在此過程中,呼叫懇求與響應slF報文的消息體之中,已包括了由會話描繪協(xié)議(sDP)所描繪的媒體控制信息。雙方終端為這次多媒體會話,激活話務用GPES

12、PDP場景。懇求策略決策功能(PDF)進展qS策略效勞,并與通過SIP協(xié)商的QS進展比擬。協(xié)商通過后,廣州與深圳的兩地用戶終端就可利用先前交換的IP地址和端口號(不同媒體使用不同端口號)開場發(fā)送多媒體數據。S的業(yè)務架構IS的業(yè)務架構為三層架構,第一層為業(yè)務控制層,第二層為業(yè)務使能層,第三層為應用層。為了細化IS的業(yè)務分層架構,引入了圖4的IS的業(yè)務架構框圖。1.業(yè)務控制層業(yè)務控制層由S-GSF構成,S-SF是日lP的呼叫和會話控制器。S-SF從歸屬用戶效勞器(Ss)下載用戶效勞配置信息,并根據詳細業(yè)務應用選擇相應的應用效勞器類型,以提供用戶所需的增值業(yè)務。S-SF使用統(tǒng)一的IS業(yè)務控制(IS)

13、接口與各種業(yè)務平臺相連接。Is的引入使業(yè)務與控制互相獨立,各類業(yè)務應用效勞器可以采用一種統(tǒng)一的接口接入IS,為IS提供業(yè)務。2.業(yè)務使能層由于S-SF和IS均采用SIP協(xié)議,而不管是傳統(tǒng)的AEL業(yè)務環(huán)境還是開放業(yè)務體系應用編程接口(SAAPI)都不支持SIP,故需引入業(yè)務使能層作為一個中間匹配層。該層中的業(yè)務使能效勞器(SS)可分為:I一SSF和SASS兩種實體。(1)AEL是通過AP(AEL,AppliatinPart)接入網絡中,AEL要接入IS網絡需要通過lP多媒體業(yè)務交換功能(-SSF)實體對AP與SlP進展轉換。(2)SA業(yè)務使能效勞器(sASS)負責業(yè)務使能和SAAPI與IS接口信

14、令的映射,使IS可以通過SlP方式執(zhí)行一個或幾個SA業(yè)務才能特征(0SASF)。(3)對于SIP應用效勞器因為采用SIP接口,故無需經過業(yè)務使能層,可通過IS直接連接S-SF。3.應用層AS層提供業(yè)務邏輯,用來支持3G的各種增值業(yè)務。根據其所支持的業(yè)務不同,可以劃分為以下三種應用效勞器:(1)SIP應用效勞器(SlPAS)SIPAS可直接與IS相連接,主要用于互聯(lián)網業(yè)務,這種構造使互聯(lián)網業(yè)務可直接移植到通信網中。(2)SA應用效勞器SA應用效勞器可以提供基于開放業(yè)務體系應用程序接口(sAAPl)開發(fā)的第三方業(yè)務,該應用效勞器群可位于用戶的歸屬網絡或第三方。3GPP定義了SA以允許第三方業(yè)務提供商(P、SP)進展3G挪動業(yè)務的開發(fā)。(3)AEL效勞環(huán)境AEL效勞環(huán)境完成預付費、親近號碼、會議 、彩鈴等傳統(tǒng)的挪動智能網業(yè)務。AEL效勞環(huán)境相當于固話的智能網,以提供交互式語音應答(1VR)為主的業(yè)務。目前,IS所提供的典型業(yè)務為:單鍵通話(P,PushtTalkverellular)、全能數字助理、ebnferene、統(tǒng)一消息業(yè)務(US,UnifiedessagingServie)、一號通等業(yè)務。IS對NGN的影響網絡交融是下一代網絡(NGN)的重要特征。3GPP首先提出的IP多媒體子系統(tǒng)(Js)具有采用SIP協(xié)議進展呼叫控制、與接入無關和可