现代交换原理与技术资源第10章--IMS技术课件

现代交换原理与技术现代交换原理与技术第第10章章 IMS技术技术v10.1IMS的概念与背景v10.2IMS的标准化进程v10.3IMS的网络架构v10.4IMS用户编号方案v10.5IMS的典型流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术2第10章 IMS技术10.1 IMS的概念与背景现代交换10.1 IMS的概念与背景的概念与背景vIP多媒体子系统（IPMultimediaSubsystem，IMS）是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端用户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。v目前，IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式v移动通信和宽带技术的发展给整个电信行业带来了前所未有的机遇和挑战。现代交换原理与技术现代交换原理与技术310.1 IMS的概念与背景IP多媒体子系统（IP Mul10.1 IMS的概念与背景的概念与背景v所有的电信运营商都在思考这样一些问题：如何减所有的电信运营商都在思考这样一些问题：如何减少建网投资、降低运行维护费用，怎样顺应向下一少建网投资、降低运行维护费用，怎样顺应向下一代网络转型的历史潮流开发出更加丰富多彩的业务代网络转型的历史潮流开发出更加丰富多彩的业务应用，从而打造可持续盈利的运营模式。应用，从而打造可持续盈利的运营模式。v自从以自从以GPRSGPRS为代表的分组域概念推出后，出现了为代表的分组域概念推出后，出现了多种移动数据业务，但最初的几个版本中，对数据多种移动数据业务，但最初的几个版本中，对数据业务和应用的提供没有定义统一的网络架构，因此，业务和应用的提供没有定义统一的网络架构，因此，到了第三代（到了第三代（3G3G）移动通信网络的）移动通信网络的R5R5版本，为了版本，为了解决如何为移动数据用户提供解决如何为移动数据用户提供IPIP多媒体业务，提出多媒体业务，提出了了IMSIMS的概念。的概念。v从理论上来说，从理论上来说，R4R4到到R5R5主要主要是在提供的业务上是在提供的业务上，而不是在网络架构上的变化。而不是在网络架构上的变化。现代交换原理与技术现代交换原理与技术410.1 IMS的概念与背景所有的电信运营商都在思考这样一10.1 IMS的概念与背景的概念与背景vIP多媒体子系统（IPMultimediaSubsystem，IMS）的概念是是叠加在分叠加在分组组交交换换（PSPS）域上的用于支持多媒）域上的用于支持多媒体体业务业务的子系的子系统统，目的是在基于全，目的是在基于全IPIP的网的网络络上上为为移移动动用用户户提供多媒体提供多媒体业务业务。IPIP是指是指IMSIMS可以可以实现实现基于基于IPIP的的传输传输、基于、基于IPIP的会的会话话控制和基于控制和基于IPIP的的业业务实现务实现，实现实现承承载载、业务业务与控制的分离。与控制的分离。多媒体多媒体是指是指语语音、数据、音、数据、视频视频、图图片、文本等多片、文本等多种媒体种媒体组组合，可以支持多种接入方式合，可以支持多种接入方式。子系子系统统是指是指IMSIMS依依赖赖于于现现有网有网络络技技术术和和设备设备，最，最大程度重用大程度重用现现有网有网络络系系统统。现代交换原理与技术现代交换原理与技术510.1 IMS的概念与背景IP多媒体子系统（IP Mul10.1 IMS的概念与背景的概念与背景vIMS的主要特点现代交换原理与技术现代交换原理与技术6接入无关归属地控制提供丰富而动态的组合业务安全机制统一策略 控制IMS主要特征支持多种固定/移动接入方式的融合，支持无缝的移动性和业务连续性，为全业务运营提供了便利S-CSCF为用户业务的唯一触发点，呼叫控制和业务控制都由归属网络完成，保证业务提供的一致性，易于实现私有业务扩展，促进归属运营商积极提供吸引客户的服务，区别于软交换拜访地控制打破竖井式业务部署模式，业务与控制完全分离，有利于灵活、快速的提供各种业务应用，更利于业务融合，实现开放的业务提供模式多种安全接入机制共存，并逐渐向FullyIMS机制过渡部署安全域间信令保护机制部署网络拓扑隐藏机制统一的QoS和计费策略控制机制基于SIP的会话控制统一SIP作为业务控制协议，统一Diameter作为AAA协议10.1 IMS的概念与背景IMS的主要特点现代交换原理与10.1 IMS的概念与背景的概念与背景vIMS与软交换技术的比较在在软软交交换换控制与承控制与承载载分离的基分离的基础础上，上，IMSIMS更更进进一一步的步的实现实现了呼叫控制了呼叫控制层层和和业务业务控制控制层层的分离。的分离。IMSIMS起源于移起源于移动动通信网通信网络络的的应应用，因此充分考用，因此充分考虑虑了了对对移移动动性的支持，并增加了外置数据性的支持，并增加了外置数据库库归归属用属用户户服服务务器（器（HSSHSS），用于用），用于用户鉴权户鉴权和保和保护护用用户业务户业务触触发规则发规则。IMSIMS全部采用全部采用SIPSIP作作为为呼叫控制和呼叫控制和业务业务控制的信令，控制的信令，而在而在软软交交换换中，中，SIPSIP只是可用于呼叫控制的多种只是可用于呼叫控制的多种协议协议的一种，更多的使用的一种，更多的使用MGCPMGCP和和H.248H.248协议协议现代交换原理与技术现代交换原理与技术710.1 IMS的概念与背景IMS与软交换技术的比较现代交10.1 IMS的概念与背景的概念与背景vIMS与现有通信系统之间的关系现代交换原理与技术现代交换原理与技术810.1 IMS的概念与背景IMS与现有通信系统之间的关系10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移动通信网络的系统架构现代交换原理与技术现代交换原理与技术910.2 IMS的标准化进程移动通信网络的系统架构现代交换原10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移动网网络演演进2G现代交换原理与技术现代交换原理与技术102G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R710.2 IMS的标准化进程移动网络演进2G现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移移移动动网网网网络络演演演演进进2.5G2.5G一个叠加的一个叠加的GPRSGPRS网网络络，提供端到端包数据的交，提供端到端包数据的交换换服服务务；PSPS域采用域采用PPP/SDH,PPP/E1,FR over E1,ATM,LANPPP/SDH,PPP/E1,FR over E1,ATM,LAN等接口；等接口；现代交换原理与技术现代交换原理与技术112G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R7GMSCGMSCMSC/VLRMSC/VLRCS DomainCS DomainHLRHLRHLR DBHLR DBBSSBSSBSSBSSMAPMAP其他其他PLMNPLMNInternetInternetSGSNSGSNPS DomainPS DomainMAPMAPMAPMAPMAPMAPGGSNGGSNIPIPGbGbA A1 18 TS,9150kbps8 TS,9150kbpsGPRS attachmentGPRS attachmentPDP context activationPDP context activationGTPGTP10.2 IMS的标准化进程移动网络演进2.5G现代交换原理10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移移移动动网网网网络络演演演演进进R99R99基于基于ATMATM的的Iu-CSIu-CS接口和基于接口和基于ATMATM或或IPIP的的Iu-PSIu-PS接口接口现代交换原理与技术现代交换原理与技术122G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R7GMSCGMSCMSC/VLRMSC/VLRHLRHLRHLR DBHLR DBBSSBSSBSSBSSMAPMAP其他其他PLMNPLMNInternetInternetSGSNSGSNMAPMAPMAPMAPMAPMAPRNSRNSCS DomainCS DomainPS DomainPS DomainGGSNGGSNIPIPGbGbIu-PSIu-PSIu-CSIu-CSGTPGTP10.2 IMS的标准化进程移动网络演进R99现代交换原理与10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移移移动动网网网网络络演演演演进进R4R4基于基于ATMATM的的Iu-CSIu-CS接口和基于接口和基于ATMATM或或IPIP的的Iu-PSIu-PS接口接口CSCS域引入控制和承域引入控制和承载载的分离的分离结结构构现代交换原理与技术现代交换原理与技术132G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R7HLRHLRHLR DBHLR DBBSSBSSBSSBSSMAPMAP其他其他PLMNPLMNInternetInternetSGSNSGSNMAPMAPMAPMAPMAPMAPRNSRNSMGWMGWMSC ServerMSC ServerMGWMGWGMSC GMSC ServerServerCS DomainCS DomainPS DomainPS DomainGGSNGGSNIPIPIu-PSIu-PSIu-CSIu-CSGTPGTP10.2 IMS的标准化进程移动网络演进R4现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移移移动动网网网网络络演演演演进进R5R5全全IPIP的的IuIu接口，同接口，同时继时继承承ATMATM传输传输引入引入IPIP多媒体域多媒体域现代交换原理与技术现代交换原理与技术142G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R7HSSHSSHSS DBHSS DBBSSBSSBSSBSSMAPMAP其他其他PLMNPLMNInternetInternetGGSNGGSNSGSNSGSNMAPMAPMAPMAPMAPMAPIPIPRNSRNSMGWMGWMSC ServerMSC ServerMGWMGWGMSC GMSC ServerServerIMS DomainIMS DomainP-CSCFP-CSCFS-CSCFS-CSCFCS DomainCS DomainPS DomainPS DomainIM-MGWIM-MGWMGCFMGCFMRFPMRFPMRFCMRFCSLFSLFIu-PSIu-PSIu-CSIu-CSGTPGTP10.2 IMS的标准化进程移动网络演进R5现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移移移动动网网网网络络演演演演进进R6R6现代交换原理与技术现代交换原理与技术152G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R7HSSHSSHSS DBHSS DBBSSBSSBSSBSSMAPMAP其他其他PLMNPLMNInternetInternetGGSNGGSNSGSNSGSNMAPMAPMAPMAPMAPMAPIPIPRNSRNSMGWMGWMSC ServerMSC ServerMGWMGWGMSC GMSC ServerServerIMS DomainIMS DomainP-CSCFP-CSCFS-CSCFS-CSCFCS DomainCS DomainPS DomainPS DomainIM-MGWIM-MGWMGCFMGCFMRFPMRFPMRFCMRFCSLFSLFPDGPDGAAAAAAAAA ServerAAA ServerI-WLANI-WLANWLANWLAN接入网接入网WAGWAGIu-PSIu-PSIu-CSIu-CSGTPGTP10.2 IMS的标准化进程移动网络演进R6现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移移动网网络演演进R7在在R7R7中增加了固定中增加了固定宽带宽带接入方式，如接入方式，如xDSLxDSL和和CableCable等。等。VCCVCC：研究：研究IMSIMS和和CSCS语语音呼叫之音呼叫之间间的切的切换换PCCPCC：研究：研究IMSIMS中中计费计费和策略控制框架的合并和策略控制框架的合并ECEC：研究通：研究通过过IMSIMS如何提供如何提供紧紧急呼叫急呼叫CSICSI：研究如何将：研究如何将CSCS承承载载和和IMSIMS结结合起来合起来为为用用户户提供提供统统一的一的业务业务。由于。由于IMSIMS在无在无线线QosQos等方面存等方面存在的在的问题问题，该课题该课题考考虑虑主要利用主要利用CSCS来来传递实时业传递实时业务务，而，而IMSIMS来来传递传递非非实时业务实时业务现代交换原理与技术现代交换原理与技术162G2G2.5G2.5GR99R99R4R4R5R5R6R6R7R710.2 IMS的标准化进程移动网络演进R7现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移动网络演进R8R8R8中开展了两中开展了两项项非常重要的非常重要的标标准化准化项项目：目：LTELTE（Long Term EvolutionLong Term Evolution，3GPP3GPP系系统统的的长长期演期演进进）和）和SAESAE（System Architecture EvolutionSystem Architecture Evolution，3GPP3GPP系系统统架构演架构演进进），以），以满满足足长长期期电电信网信网络络的的发发展需要。展需要。LTELTE主要主要侧侧重点在提高空口速率，提重点在提高空口速率，提高接高接续续速度，速度，NodeBNodeB和无和无线线网网络络控制器（控制器（Radio Radio Network ControllerNetwork Controller，RNCRNC）的功能合并。）的功能合并。SAESAE主主要要侧侧重于核心网重于核心网络络的功能拆分，提供多种接入方的功能拆分，提供多种接入方式之式之间间的漫游。核心网无的漫游。核心网无电电路域，只有分路域，只有分组组域演域演进进型的分型的分组组核心网（核心网（Evolved Packet CoreEvolved Packet Core，EPCEPC），并且控制面与用），并且控制面与用户户面分离。面分离。现代交换原理与技术现代交换原理与技术1710.2 IMS的标准化进程移动网络演进R8现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程v移动网络演进R9针对针对SAESAE紧紧急呼叫、增急呼叫、增强强型型MBMSMBMS（E-MBMSE-MBMS）和基于控制面的定位和基于控制面的定位业务业务等等课题课题的的标标准化，准化，还还开开展了多展了多PDNPDN接入与接入与IPIP流的移流的移动动性、性、Home eNodeBHome eNodeB安全性，以及安全性，以及LTELTE技技术术的的进进一步演一步演进进和增和增强强的研的研究和究和标标准化工作。准化工作。现代交换原理与技术现代交换原理与技术1810.2 IMS的标准化进程移动网络演进R9现代交换原理与技10.2 IMS的标准化进程的标准化进程vGSM/GPRS/3G/LTE核心网发展历程现代交换原理与技术现代交换原理与技术1910.2 IMS的标准化进程GSM/GPRS/3G/LTE核IMS与与UMTS/软交换之间的关系软交换之间的关系现代交换原理与技术现代交换原理与技术20MSC ServerMSC Server控制层控制层MGWMGW接入层接入层GGSNGGSNSGSNSGSN业务层业务层MGCFMGCFIM-MGWIM-MGWP/I/S-CSCFP/I/S-CSCFBGCFBGCFMRFCMRFCMRFPMRFPIADIADAGAGMSPMSPNB-SSNB-SSBB-SSBB-SS承载层承载层IN-SCPIN-SCPParlay/OSAParlay/OSAIN-SCPIN-SCPParlay/OSAParlay/OSA SIP ASSIP ASIN-SCPIN-SCPParlay/OSAParlay/OSA SIP ASSIP ASIP-CANIP-CANHLRHLRHSS(SLF)HSS(SLF)UMTSUMTS软交换软交换IMSIMSIMSIMS是移动概念、软交换概念和分布式系统概念的集合是移动概念、软交换概念和分布式系统概念的集合IMS与UMTS/软交换之间的关系现代交换原理与技术20MS10.3 IMS的网络架构的网络架构现代交换原理与技术现代交换原理与技术2110.3 IMS的网络架构现代交换原理与技术2110.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS体系功能实体图现代交换原理与技术现代交换原理与技术22CS Domain-or-PSTN-or-Legacy-or-ExternalMultimediaIPNetworksSIPTCPUDPHTTPOthersAlternativeAccess NetworksApplicationsand ServicesSCPASSIPOperator 1MRF-CMGCFCxScGrMmMnGcMgBGCFMiGoGmSLFMRF-PMpISCSIPDiameterH248SIPH248COPSSIPDiameterMAPSIPMjISUPSGWMrCSCFMwBGCFMkOperator 2SIPDxSIPShMAPMGWSGWSIPSIPCAPOSASiIM-SSFOSA-SCSDiameterCAPCSCFPDFHSSHLRPS DomainGGSNSGSNGnTCP/IP/UDP/RTP/UEUTRANMTTEUuIuRGERANDiameterGq10.3 IMS的网络架构IMS体系功能实体图现代交换原理与10.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS功能实体的分类现代交换原理与技术现代交换原理与技术23用户数据管理、认证鉴权lHSSlSLF呼叫会话控制和路由lP-CSCFlS-CSCFlI-CSCFlMRFClMRFP媒体资源（MRF）互通功能lMGCFlBGCFlMGW业务控制lAS10.3 IMS的网络架构IMS功能实体的分类现代交换原理与10.3 IMS的网络架构的网络架构v呼叫会话控制功能实体（CSCF）CSCFCSCF是是IMSIMS系系统统中完成呼叫控制功能的核心中完成呼叫控制功能的核心组组件，件，其主要功能包括信令路由、会其主要功能包括信令路由、会话话管理、管理、资资源分配、源分配、安全安全认证认证、业务业务触触发发、计费计费控制。控制。按其位置和功能划分，按其位置和功能划分，CSCFCSCF有三种有三种类类型，分型，分别别为为服服务务呼叫会呼叫会话话控制功能（控制功能（Serving-CSCFServing-CSCF，S-S-CSCFCSCF）、）、查询查询呼叫会呼叫会话话控制功能控制功能（Interrogating-CSCFInterrogating-CSCF，I-CSCFI-CSCF）、代理呼叫会）、代理呼叫会话话控制功能（控制功能（Proxy-CSCFProxy-CSCF，P-CSCFP-CSCF）。）。现代交换原理与技术现代交换原理与技术2410.3 IMS的网络架构呼叫会话控制功能实体（CSCF）现10.3 IMS的网络架构的网络架构v呼叫会话控制功能实体（CSCF）P-CSCF:P-CSCF:代理代理CSCFCSCFUE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I-CSCF:I-CSCF:查询查询CSCFCSCFIMS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S-CSCF:S-CSCF:服服务务CSCFCSCF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计费现代交换原理与技术现代交换原理与技术25HSSHSSS-CSCFS-CSCFP-CSCFP-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCFI-CSCFI-CSCF10.3 IMS的网络架构呼叫会话控制功能实体（CSCF）现10.3 IMS的网络架构的网络架构v用户数据管理、认证鉴权实体归归属用属用户户服服务务器（器（HSSHSS）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)用用户户定位功能（定位功能（SLFSLF）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SLF现代交换原理与技术现代交换原理与技术26HSSHSSCentralizedCentralizedDatabasesDatabasesAAA,Profiles,HSSHSSS-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCFI-CSCFI-CSCFASAS10.3 IMS的网络架构用户数据管理、认证鉴权实体现代交换10.3 IMS的网络架构的网络架构v互通功能实体出口网关控制功能（出口网关控制功能（BGCFBGCF）实实体体为被叫出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计费现代交换原理与技术现代交换原理与技术27SGSGMGCFMGCFTDMPBXPLMN|PSTNMediaMediaGatewayGatewaySS7MGCMGCBGCFBGCFS-CSCFS-CSCFI-CSCFI-CSCFSIPH.24810.3 IMS的网络架构互通功能实体现代交换原理与技术2710.3 IMS的网络架构的网络架构v互通功能实体媒体网关控制功能（媒体网关控制功能（Media Gateway Control Media Gateway Control FunctionFunction，MGCFMGCF）实实体体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.248IMS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基础上演进现代交换原理与技术现代交换原理与技术2810.3 IMS的网络架构互通功能实体现代交换原理与技术2810.3 IMS的网络架构的网络架构v互通功能实体IMSIMS媒体网关功能（媒体网关功能（IMS-Media Gateway FunctionIMS-Media Gateway Function，IM-MGWIM-MGW）实实体体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现代交换原理与技术现代交换原理与技术2910.3 IMS的网络架构互通功能实体现代交换原理与技术2910.3 IMS的网络架构的网络架构v互通功能实体信令网关功能（信令网关功能（SGWSGW）实实体体信令网关实现SIP与No.7信令之间的转换，支持SIGTRAN。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3010.3 IMS的网络架构互通功能实体现代交换原理与技术3010.3 IMS的网络架构的网络架构v业务提供和控制实体为为了适了适应应下一代网下一代网络业务络业务与控制分离的原与控制分离的原则则，IMSIMS必必须须提提供开放的接口来接入各种供开放的接口来接入各种业务业务服服务务器，允器，允许许各种各种业务业务提提供商通供商通过标过标准的接口来向网准的接口来向网络络提供服提供服务务。应应用服用服务务器（器（ASAS）是一个提供增）是一个提供增值值多媒体多媒体业务业务的的SIPSIP实实体。体。应应用服用服务务器包括器包括SIPSIP应应用服用服务务器（器（SIP ASSIP AS）、）、IPIP多媒体多媒体业业务务交交换换功能（功能（IP Multimedia-Service Switching FunctionIP Multimedia-Service Switching Function，IM-SSFIM-SSF）和开放）和开放业务业务接入的接入的业务业务能力服能力服务务器（器（Open Open Service Access-Service Capability ServersService Access-Service Capability Servers，OSA-SCSOSA-SCS）三）三类类，分，分别别用来支持运用来支持运营营商商IMSIMS网网络络直接提供的直接提供的SIPSIP业务业务、CAMELCAMEL业务环业务环境（境（CSECSE）提供的）提供的传统传统移移动动智能网智能网业务业务和和第三方提供的第三方提供的业务业务。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3110.3 IMS的网络架构业务提供和控制实体现代交换原理与技10.3 IMS的网络架构的网络架构v业务提供和控制实体SIPSIP应应用服用服务务器器是业务的存放及执行者，它可以基于业务影响一个SIP对话。由于IP多媒体业务控制（IP multimedia Service Control，ISC）接口采用了SIP协议，所以它可以直接与S-CSCF相连，减少了信令的转换过程。SIP应用服务器主要是为因特网业务服务，这种结构使因特网业务可以直接移植到通信网中。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3210.3 IMS的网络架构业务提供和控制实体现代交换原理与技10.3 IMS的网络架构的网络架构v业务提供和控制实体IM-SSF:IPIM-SSF:IP多媒体多媒体业务业务交交换换功能功能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-SCSOSA-SCS：开放开放业务业务接入的接入的业务业务能力服能力服务务器器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计费现代交换原理与技术现代交换原理与技术3310.3 IMS的网络架构业务提供和控制实体现代交换原理与技10.3 IMS的网络架构的网络架构v媒体资源实体媒体媒体资资源控制功能（源控制功能（Multimedia Multimedia Resource Function ControllerResource Function Controller，MRFCMRFC）实实体体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计费现代交换原理与技术现代交换原理与技术34AccessNetworkUserEquipment(UE)IMS AppIMS AppIMS AppIMS AppIMS AppIMS AppMRFCMRFCMRFPMRFPS-CSCFS-CSCFMRFPMRFPMRFPMRFP10.3 IMS的网络架构媒体资源实体现代交换原理与技术3410.3 IMS的网络架构的网络架构v媒体资源实体媒体媒体资资源源处处理功能（理功能（Multimedia Resource Multimedia Resource Function ProcessorFunction Processor，MRFPMRFP）实实体体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现代交换原理与技术现代交换原理与技术3510.3 IMS的网络架构媒体资源实体现代交换原理与技术3510.3 IMS的网络架构的网络架构v支撑实体（1 1）网）网络络拓扑拓扑隐隐藏网关（藏网关（Topology Hiding Inter-Topology Hiding Inter-network Gatewaynetwork Gateway，THIGTHIG）（2 2）安全网关（）安全网关（Security GatewaySecurity Gateway，SEGSEG）（3 3）策略决策功能（）策略决策功能（Policy Decision FunctionPolicy Decision Function，PDFPDF）现代交换原理与技术现代交换原理与技术3610.3 IMS的网络架构支撑实体现代交换原理与技术3610.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS主要用到了SIP协议、Diameter协议、通用开放策略服务（CommonOpenPolicyService，COPS）协议和H.248协议。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3710.3 IMS的网络架构IMS主要用到了SIP协议、Dia10.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS的主要协议SIPSIP协议协议SIP协议是由IETF制定的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改和终结一个或多个参与者参与的会话进程。这些会话包括Internet多媒体会议、Internet电话、远程教育以及远程医疗等，在第9章已进行了详细介绍。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3810.3 IMS的网络架构IMS的主要协议现代交换原理与技术10.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS的主要协议DiameterDiameter协议协议鉴权、认证和计费（AAA）体制是网络运营的基础。Diameter协议是由IETF基于RADIUS（Remote Authentication Dial In User Service，远程拨入用户认证服务）开发的认证、授权和计费的协议。Diameter协议包括基本协议、NAS（Network Access Service，网络接入服务）协议、EAP（Extensible Authentication Protocol，可扩展认证协议）、MIP（Mobile IP，移动IP）、CMS（Cryptographic Message Syntax，密码消息语法）协议等。Diameter协议支持移动IP、NAS请求和移动代理的认证、授权和计费工作，协议的实现与RADIUS类似。现代交换原理与技术现代交换原理与技术3910.3 IMS的网络架构IMS的主要协议现代交换原理与技术10.3 IMS的网络架构的网络架构vIMS的主要协议COPSCOPS协议协议COPS协议是IETF开发的一种简单的查询和响应协议，主要用于策略服务器（策略决策点PDP）与其客户机（策略执行点PEP）之间交换策略信息。H.248H.248协议协议H.248协议是IETF、ITU-T制定的媒体网关控制协议，用于MGC和MGW之间的通信，实现MGC对MGW控制的一个非对等协议。现代交换原理与技术现代交换原理与技术4010.3 IMS的网络架构IMS的主要协议现代交换原理与技术10.4 IMS用户编号方案用户编号方案vIMS网络中的标识包括IMS用户标识、IMS业务标识、IMS网络实体标识。通常使用URI方式进行标识。vTEL-URI和SIP-URI是IMS网络中常用的两种URI方式，分别通过TEL号码方式、SIP号码方式对用户或网络资源进行标识。现代交换原理与技术现代交换原理与技术4110.4 IMS用户编号方案IMS网络中的标识包括IMS用户10.4 IMS用户编号方案用户编号方案v用户标识从功能从功能逻辑逻辑上，上，IMSIMS用用户标识还户标识还可以分可以分为为：IPIP多多媒体私有用媒体私有用户标识户标识（IP Multimedia Private IP Multimedia Private IdentityIdentity，IMPIIMPI）、）、IPIP多媒体公共用多媒体公共用户标识户标识（IP IP Multimedia Public IdentityMultimedia Public Identity，IMPUIMPU）。一个）。一个IMSIMS用用户户可以有多个公共用可以有多个公共用户标识户标识和多个私有用和多个私有用户标识户标识IMSIMS中，用中，用户标识户标识是保存在是保存在SIMSIM卡中的卡中的专专用信息用信息现代交换原理与技术现代交换原理与技术4210.4 IMS用户编号方案用户标识现代交换原理与技术4210.4 IMS用户编号方案用户编号方案v用户标识每个每个 IMS IMS 用用户户有一个或几个有一个或几个IMPIIMPI功能类似于IMSI由归属网络运营商定义和分配采用RFC 2486定义的网络接入标识(NAI)格式用于登记、授权、管理和计费每个每个IMSIMS用用户户有一个或几个有一个或几个IMPUIMPU功能类似于MSISDNIMPU用于通信请求中的寻址采用两种格式：TEL-URI和SIP-URI在ISIM中至少需要保存一个IMPU现代交换原理与技术现代交换原理与技术4310.4 IMS用户编号方案用户标识现代交换原理与技术4310.4 IMS用户编号方案用户编号方案vISIM(通用订阅者标识符模块)的部分结构现代交换原理与技术现代交换原理与技术44ISIMADFEFKEYS0 x6F01EFIMPI0 x6F02EFDOMAIN0 x6F03EFIMPU0 x6F04EFAD0 x6F05EFAPR0 x6F06ADF:Application Dedicated FileEF:Elementary FileEFkeys:包含CK和IKEFimpi：包含用户的保密身份EFdomain:包含用户所属域的域名(SIP URI)，这个域名可以不同于用户保密身份的管辖域EFimpu:包含用户的一个或多个公开身份EFad：包含管理数据EFapr:包含接入（查询和操作）卡数据的规则参考10.4 IMS用户编号方案ISIM(通用订阅者标识符模块10.4 IMS用户编号方案用户编号方案v公共业务标识3G3G（R6R6）引入了公共服）引入了公共服务标识务标识（Public Service Public Service IdentitiesIdentities，PSIPSI）。）。公共公共业务标识业务标识在在标识标识上和用上和用户标识户标识很很类类似，但它似，但它标识标识的是的是IMSIMS网网络络中的一种中的一种业务业务，或是一个，或是一个ASAS上上为为某种某种业务业务所所创创建的特定建的特定资资源，而不是源，而不是标识标识一个一个用用户户。PSIPSI可以采用可以采用SIP-URISIP-URI或者或者TEL-URITEL-URI的格式。的格式。例如：例如：现代交换原理与技术现代交换原理与技术4510.4 IMS用户编号方案公共业务标识现代交换原理与技术410.4 IMS用户编号方案用户编号方案v网络实体标识除了用除了用户户外，外，处处理理SIPSIP路由的网路由的网络节络节点也需要有点也需要有一个有效一个有效SIP URISIP URI以便能被以便能被标识标识。IMSIMS网网络实络实体体标标识识用于用于IMSIMS网网络实络实体体间间的路由及的路由及寻寻址。址。IMSIMS网网络络中的中的CSCFCSCF、BGCFBGCF、MGCFMGCF等网等网络实络实体体设备设备需要分配需要分配URIURI来来标识标识。由于是全由于是全IPIP网网络络，为为了路由方便，了路由方便，IMSIMS网网络实络实体体都采用都采用SIP-URISIP-URI方式来方式来进进行行标识标识。例如：例如：现代交换原理与技术现代交换原理与技术4610.4 IMS用户编号方案网络实体标识现代交换原理与技术410.4 IMS用户编号方案用户编号方案现代交换原理与技术现代交换原理与技术47IMSIMSSubscriptionSubscriptionPrivate User Identity 1Private User Identity 1(For Mobile terminals)(For Mobile terminals)Private User Identity 2Private User Identity 2(For Fixed terminals)(For Fixed terminals)Public User Identity 1Public User Identity 1(SIP URI format)(SIP URI format)Public User Identity 2Public User Identity 2(Tel E.164 format)(Tel E.164 format)Public User Identity 3Public User Identity 3(SIP URI format)(SIP URI format)Public User Identity 4Public User Identity 4(Tel E.164 format)(Tel E.164 format)Public User Identity 5Public User Identity 5(SIP URI format)(SIP URI format)Public User Identity 6Public User Identity 6(Tel E.164 format)(Tel E.164 format)Implicitly Implicitly Registered ID set 1Registered ID set 1Implicitly Implicitly Registered ID set 2Registered ID set 2Implicitly Implicitly Registered ID set 3Registered ID set 3Service Profile 1Service Profile 1(Enhanced Services)(Enhanced Services)Service Profile 2Service Profile 2(Legacy Services)(Legacy Services)Service Profile 3Service Profile 3(Converged Services)(Converged Services)Service Profile 5Service Profile 5(Legacy Services)(Legacy Services)Service Profile 4Service Profile 4(Enhanced Services)(Enhanced Services)10.4 IMS用户编号方案现代交换原理与技术47IMSS10.5 IMS的典型流程的典型流程v下面通过3种典型的通信流程来分析IMS中各个实体的协作过程。P-CSCFP-CSCF发现发现流程流程IMSIMS用用户户注册流程注册流程IMSIMS基本会基本会话话建立流程建立流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术4810.5 IMS的典型流程下面通过3种典型的通信流程来分析I10.5 IMS的典型流程的典型流程vP-CSCF发现流程使用使用DHCPDHCP和和DNSDNS发现发现P-CSCFP-CSCF现代交换原理与技术现代交换原理与技术4910.5 IMS的典型流程P-CSCF发现流程现代交换原理与10.5 IMS的典型流程的典型流程vP-CSCF发现流程使用使用PDPPDP关关联联激活信令激活信令发现发现P-CSCFP-CSCF现代交换原理与技术现代交换原理与技术5010.5 IMS的典型流程P-CSCF发现流程现代交换原理与10.5 IMS的典型流程的典型流程vIMS用户注册流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术5110.5 IMS的典型流程IMS用户注册流程现代交换原理与技10.5 IMS的典型流程的典型流程vIMS用户注册流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术52IP-CANIP-CANHome or Visited Home or Visited NetworkNetworkIMS UEIMS UEHSSHSSIMS domainIMS domainHome NetworkHome NetworkIP-CANIP-CANHome or Visited Home or Visited NetworkNetworkIMS UEIMS UEHSSHSSIMS domainIMS domainHome NetworkHome NetworkIP backboneIP backboneOperator IOperator IOperator XOperator XOperator YOperator YOperator IIOperator IIIMS Signaling IMS Signaling PDP contextPDP contextIMS Signaling IMS Signaling PDP contextPDP contextREGISTERREGISTERDNSDNSDNSDNS10.5 IMS的典型流程IMS用户注册流程现代交换原理与技10.5 IMS的典型流程的典型流程vIMS基本会话建立流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术5310.5 IMS的典型流程IMS基本会话建立流程现代交换原理10.5 IMS的典型流程的典型流程vIMS基本会话建立流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术54IP-CANIP-CANHome or Visited Home or Visited NetworkNetworkIMS UEIMS UEHSSHSSIMS domainIMS domainHome NetworkHome NetworkIP-CANIP-CANHome or Visited Home or Visited NetworkNetworkIMS UEIMS UEHSSHSSIMS domainIMS domainHome NetworkHome NetworkIP backboneIP backboneOperator IOperator IOperator XOperator XOperator YOperator YOperator IIOperator IIIMS Signaling IMS Signaling PDP contextPDP contextIMS Signaling IMS Signaling PDP contextPDP contextEnumEnumDNSDNSEnumEnumDNSDNSINVITEINVITEDNSDNSDNSDNSData Traffic PDP Data Traffic PDP contextcontextData Traffic PDP Data Traffic PDP contextcontextMedia PlaneMedia PlaneSignaling Signaling PlanePlaneINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITEINVITE10.5 IMS的典型流程IMS基本会话建立流程现代交换原理10.5 IMS的典型流程的典型流程vIMS基本会话建立流程现代交换原理与技术现代交换原理与技术55IP-CANIP-CANHome or Visited Home or Visited NetworkNetworkIMS UEIMS UEHSSHSSIMS domainIMS domainHome NetworkHome NetworkCS UECS UECS domainCS domainHome NetworkHome NetworkIP backboneIP backboneOperator IOperator IOperator XOperator XOperator ZOperator ZIMS Signaling IMS Signaling PDP contextPDP contextEnumEnumDNSDNSDNSDNSData Traffic PDP Data Traffic PDP contextcontextMedia PlaneMedia PlaneSignaling Signaling PlanePlane10.5 IMS的典型流程IMS基本会话建立流程现代交换原理