003IMS基本概念和网络架构汇总.doc

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1、Security Level J 参考资料 IMS移动领域的IP多媒体概念和服务 一书。 学习完此课程，您将会： n 3GPP协议的发展 =理解IMS网络基本架构 = 了解儿种主耍网元CSCF、HSS、AS、 MGCF/IM-MGW. MRFC/MRFP等的上要作 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 内容介绍 第2章IMS网络架构 第1章IMS内容介绍 第3章IMS注册流程 第4章IMS会话流程内容介绍 第1章IMS背景知识与基本概念 1.1 IMS基本概念 IMS基本概念 TMS是3GPP R5阶段增加的WCDMA网络中的一个子系统，在药 关协议中对IMS的描述

2、如下： IMS : IP Multimedia subsystem (3GP1 TS 23.002 ) The IM subsystem comprises all CN elements for provision of IP multimedia se comprising audio, video, text, chat, etc. and a combination of them delivered over lh domain. The entities related to IMS are CSCF. MGCF, MRF, etc. as defined in the stage

3、 the IM subsystem TS 23.228 34. See TS 22.228 27 for some service examples of1.2 3GPP协议的发展 内容介经 第1章IMS背景知识与基本概念 1.1 IMS基本概念 12 3GPP协议的发展 2000/03 200103 2002 05 规划屮 3GPP协议发展 3GPP协议发展一R99 3GPP R99网络构架 WCDMA R99版木与2G GSM以及2.5G GPRS体系相比：在网络结构上继用了GSI 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 PS域基于IP传输承戯年实

4、时的数据业务：接入网则引入了全新的无线接口WCDMA并 组化传输，引入了琏于ATM的lub, lur, lu接口。 R99版木功能在2000年3刀功能冻结，经2000年6丿】至2002年6刀期间共9次修改已基 并经过了 11本NTT DoCoMo等的商用验证。 3GPP协议发展-R4 3GPP R4电路域核心网的变化: R4是原R00的部分，从1999年开始考老，到2000年8月因无法完成原处计划，决迢 度 3G口 UTRAN 业务应用域 口 3G PS SGSN.GGSN 3G CS VLR GMSC 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J-2001/03

5、部分后延到2001/06完成： R4版本变化主要在核心网络电路域， 即引入承栈和控制相分离的网络结构 （BICSCF 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IP7兵載，其他还包括一 的增强的和完善；接入网则主要是对R99版木的完善利优化，没有大的功能增加； 3GPP R5及IMS引入 1J CAP o ” C I 鬥卜+ T 尽3(3 丹兀 Mh those elements are duplicated Tor nqure 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已

6、 3GPP协议发展-R5 3GPP R5版木特征： R 继/jxWCDMA R4所冇的业务和功能： P 核心网在CS域和PS域外，在PS域基础上廉加IMS (IP多媒 体)子系统,CS域网络结构和R4基木保持一致： nlPQoS方面的增强: R 业务方而的增强 R5版本初步实现了3GPP最初提出的ALL IP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中并没自最终完成。所以R6将继续完成增强IP多媒体业 务Signaili ng GF MRF MGCF lu GGSZ Multimedl IP Networl Alternative Access Netw

7、ork ITE H-TMT /applications &. *) SCP / Legacy mobile I T(E HT k1T Hl UTRAN R UU MOW T-SOW*i PSTN/ ggcv/Exte Nc -卜-;j.GMSC ser/e I MGW - (IMSphase2),最终实现完整的ALL IP网络。 本章小结 内容介纟 小结 IMS基本概念 3GPP协议的发展 第1章IMS第4章IMS会话流程 内容介绍 IMS主要网 CSCF： -P-CS S-CS I-CSC HSS SLF BGCF MGCF/IM MRFC/MI AS PDF/PEF第2章IMS网络

8、架构 2IMS网 CSCF在IMS网络中的位置 CSCF T-MGCF MRFC ARM / : 第2章IMS网络架构 2.1 IMS网络架构 2.2各网元功能 应用层 Ging Sting S第三方应用 CF A-MGCF I-MGCF () sy SIP syp 48 SG DI IAD TAD PSTN/PLMI Internet / VoIP 容介经 2.3 IMS主要接口 CSCF CSCF： Call Session Control Function CSCF按其位置和功能乂可分为P/S/l三种类型：其中： nP-CSCF(ProxyCSCF)：是IMS屮与用户的第一个连接点，提供

9、代理 (Proxy)功能，即接受业务沽求并转发它们；P-CSCF也可提供用尸 (UA)功能.即在异常情况下中断和独立产生SIP会话： n S-CSCF(Serving CSCF)： S-CSCF在IMS核心网屮处丁核心的控制H 责对UE的注册鉴权和会话控制， 执彳j针对主叫端及被叫端IMS用户笊 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, 值业务路由触发及业务控制交互； l-CSCF(lnterrogating CSCF)：类似IMS的关口节点， 提供木域用户月 分配.路山查询以及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-的，在实际组网时，其

10、划分和i 综合考虑对IMS业务接入方式.CSCF的容最、能力及用户业务量需求等 HSS业务功能 HSSzThe Home Subscriber Server HSS是归属网络中保存IMS用户的签约信息，包扌舌基本标U 路由信息以及业务签约信息等集中综合数据库，位于IMS杉 网络架构的最顶层，HSS中保存的主要信息包扌舌： OIMS用户标识(包括公共IMPU及私有IMPI标识)、号理 OIMS甬户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息 OIMS用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储丿 OIMS用 T 角业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据 IMS其他网元功能一AS AS(Applic

11、ation Server)：为IMS用八提供增值业务，町以位于用八归属网，也町以 提供，其中： = AS包括SIP AS、OSA AS和 IMSSF三类，其中，OSA AS通过OSA Service Ce Servers而不是直接与IMS网元交互，IMSSF则提供IMS SIP到CS CAP的映射及 能力，仗IMS域VOIF业务用户能无缝继朋CS智能业务； IMS其他网元功能 SLF(Subscrlptlon Locator Function )：运営商内设逬多个HSS的情况下， 在登记注册及事务建立过程中通过SLF获得用八签约数据所在的HSS域名，可I 设。 MGCF(Media Gatew

12、ay Control Function):实现IMS核心控制而与PSTN或P 的交4,支持ISUP/BICC与SIF的协议交耳及呼叫互通，通过H.248控制IM-MG PSTN或CS TDM承载与IMS域用户面RTP的实时转换。 IM-MGW(IMS-Media Gateway Function):完成IMS与PSTN及CS域用户面宽 互通及必要的Codec编解码变换。 BGCF(Breakout Gateway Control Function ):根据互通规则配闻或被叫分* 至IJPSTN/CS的呼叫选择MGCF,从而实现MGCF路由的自动获取。 MRFC(Multimedia Resou

13、rce Function Controller):通过H.248控制MRFP 源，解析来门其他S-CSCF及AS的SIP资源控制命令，转换为对MRFP的对应拎 产生相应计费信息； MRFP(Multimedia Resource Function Processor):作为网络公共资源，在 夂 Ai 环佑“7 粧曰 4 ( & Lr厶2、 * 优 t/女& 白 楝 Mr / iJtr i 丁 AS通过与HSS的 i OSA scn icc | capability sen oil | o& OSA勺 1 ISC I :s | -卜:CAP I IMS其他网元功能 DNS

14、、ENUM Server： DNS(Domain Name System)服务器负责URL地址到IP地址E 以H接借助Interne讼网上的分层DNS Server,也叮白.接在网内新建DNS服务器。 ENUM(E.164 Number URI Mapping)服务器负贵电话号码到URL的转换， 一般需IMW 建。 DHCP Server：在标准DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)服务功能的基, 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。 内容介经 第2章IMS网络架构 2.1 IMS网络架构 2.2各网元功能 2.

15、3 IMS主要接口 IMS主要接口和参考点 I M-kw I I IM：GW 本章小结 内容介绍 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 内容介经 第3章IMS注册流程 3.1 IMS注册基本概念 3.2 IMS注册涉及的网元 3.3 IMS注册过程 注册过程相关技术问题解释（一） 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 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（二） IMS用户拥有两种用户标识： 私彳J标识（IMPI： IM Private Identity）和公仃标识（IMPU： IM

16、 Public Identity / 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。 丁 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 邮件相同的格式，即“用户名域名”。 内容介绍 第3章IMS注册流程 3.1 IMS注册基本概念 3.2 IMS注册涉及的网元 3.3 IMS注册过程 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、 CSCFo HSS：为归属用户服务器， 存储IMS用户的签约数据以及M

17、 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 络(ICSCF)的SIP URI转换成归属网络的IP地址。 AS(Application Server)：为IMS用户提供增值业务。25. 200 OK 内容介纟? 第3章IMS注册流程 3.1 IMS注册基本概念 3.2 IMS注册涉及的网元 3.3 IMS注册过程 SIP 用户注册流程 d 40! UnauB - : Caller UE DNS Query 5. Cic-Query 三2DNS Query Re护 3. REGISTER ； 6 REGISTER I i 7. CxAuthent REGISTE

18、R 13. DNS Query ;14. DNS Query 15. REGISTER 孑0 Cx-Put Re 21 Cx-Pull 22. Cx-Pull 21. 200 OK 本章小结 内容介绍 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 25. 200 OK 第4章IMS会话流程内容介经 第4章IMS会话流程 4.1 IMS会话基本概念 4.2 IMS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基本的会话流程 会话流程概念 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

19、型和编码方 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，普通的呼川 不经过AS服务器。内容介经 第4章IMS会话流程 4.1 IMS会话基本概念 4.2 IMS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基本的会话流程 会话流程涉及的网元 P-CSCF：主叫侧：主叫UE的IMS初步入口点；被叫侧通i P-CSCF将消息转发给被叫UE o S-CSCF：主叫被叫侧都用到，均完成木侧的呼叫会话控ft 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，主叫被叫都托 DNS：主叫S-CS

20、CF将被叫公共丿II户身份发送至DNS,通丈 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，ICSCF通过在HSS屮查询获得被 用的 S-CSCFo 内容介经 被叫侧需要PCSCF、S-CSCF. I-CSCF. AS、DNS、HSS, 2 则不需要通过lCSCF、HSS内容介经 第4章IMS会话流程 4.1 IMS会话基本概念 4.2 IMS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基本的会话流程 会话流程与注册流程路由区别 注册流程：P-CSCF需要通过DNS查询找到I-CSCF, I-CSCFiffli 查询获

21、得S-CSCF的能力集，从而选择一个S-CSCFo 会话流程：P-CSCF直接将消息发往S-CSCFo （注册过程屮已纟 TS-CSCF的地址信息）内容介经 第4章IMS会话流程 4.1 IMS会话基本概念 4.2 IMS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基本的会话流程 IMS中的业务触发 IMS中业务触发基于签约数据中的iFC检测： iFC( Initial Filter Criteria)：是存储在HSS的用户签约数据中的一部分，彳 注册时下载到为用户分配的S-CSCF : niFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和I I的AS, S-C

22、SCF在处理用丿 请求时进行iFC匹配检测，符合触发条件则向指泄的AS触发，使紂AS可以刘 务按照AS内既定的业务逻辑进行控制； IMS中的服务触发点 服务触发点 请求URI SIP方法 SIP消息头 会话情形 会话描刃 服务触发点结构 多个IFC触发 内容介经 180 RINGING 第4章IMS会话流程 4.1 IMS会话基本概念 4.2 IMS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基本的会话流程 基本会话流程 INVITE 100 Trying 180 RINGING180 IINGING 180 RINGING 180 RINGING 18

23、0 RINGINGUE P-CSCF INVH & （SDP捉供） INVITE S-CSCF AS I-CSCF INVITE 100 Trying 100 Try ing 100 Trying 1001 、1 吧 IB VITE INVITE INVITE 100 Trying 100 1、|虫 INVITE IW HE 100 Trying 100： 180 RINGING 180 R 基本会话流程 I MS终端与PSTN/PLMN的互通 UE P-CSCF 200 OK ACK )K 200 OK 200 OK 200 OK .XCK ACK ACK I-CSCF 200 OK 200 OK 200 OK ACK OK ACK ACK P-CSCF 200 0 SDI ACK 4 HSS-A Home Network of Mobile A - n i MGCF-I Mobile A P-CSCF-A Gateway Control 亠MGWE