IMS基本概念和網絡架構ISSUE1.0Page2參考資料<<IMS移動領域的IP多媒體概念和服務>>一書。IMS解決方案產品手冊Page3學習完此課程，您將會：了解3GPP協議的發(fā)展理解IMS網絡基本架構了解幾種主要網元CSCF、HSS、AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作用,以及各網元之間的接口了解IMS網絡的注冊過程和會話過程目標Page4第1章IMS背景知識與基本概念第2章IMS網絡架構第3章IMS注冊流程第4章IMS會話流程內容介紹Page5第1章IMS背景知識與基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP協議的發(fā)展1.3SIP協議的概念內容介紹Page6IMS基本概念

IMS是3GPPR5階段增加的WCDMA網絡中的一個子系統，在3GPP相關協議中對IMS的描述如下： IMS：IPMultimediasubsystem（3GPPTS23.002）

TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain. TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.

Page7IMS是未來統一核心網的基礎，具有如下特點：采用SIP協議作為會話控制協議，利用SIP簡單、靈活、易擴展、媒體協商便捷等特點來提高網絡的未來適應能力。業(yè)務邏輯分布在不同的應用服務器中，網絡只提供傳輸能力，實現業(yè)務邏輯與網絡傳輸的完全分離，以最大程度的支持端到端業(yè)務。采用標準的SIP協議為業(yè)務觸發(fā)接口，簽約數據為匹配規(guī)則，完成業(yè)務觸發(fā)條件的匹配，最大程度的支持業(yè)務匹配與觸發(fā)的靈活性。將用戶簽約數據集中存放在HSS（HomeSubscriberServer）中，供會話控制網元與業(yè)務處理網元下載，最大程度的支持用戶與業(yè)務的移動性。在歸屬域中統一提供用戶簽約的業(yè)務，最大程度的實現用戶在不同時間、不同地點享受一致的業(yè)務體驗。通過將會話與業(yè)務的全分布處理，最大程度的實現類似IP網絡的可靠性、強壯性、可用性。

IMS除全面考慮了會話控制、業(yè)務提供、業(yè)務觸發(fā)、移動性、計費、尋址方式等特性之外，還考慮了QoS、安全、NAT穿透、與PSTN和PLMN網絡互通、固定移動融合等問題。IMS是IP網上進行多媒體通信的可運營、可管理、可增值的一種完整解決方案。IMS特點Page8第1章IMS背景知識與基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP協議的發(fā)展1.3SIP協議的概念內容介紹Page93GPP協議發(fā)展Page103GPP協議發(fā)展－R99WCDMAR99版本與2GGSM以及2.5GGPRS體系相比：在網絡結構上繼承了GSM核心網結構，分為電路域（CS域）和分組域（PS域）兩個域，核心網CS域（MSC間）基于TDM傳輸，PS域基于IP傳輸承載非實時的數據業(yè)務；接入網則引入了全新的無線接口WCDMA并采用了分組化傳輸，引入了基于ATM的Iub,Iur,Iu接口。R99版本功能在2000年3月功能凍結，經2000年6月至2002年6月期間共9次修改已基本完善，并經過了日本NTTDoCoMo等的商用驗證。3GPPR99網絡構架Page113GPP協議發(fā)展-R4R4是原R00的一部分，從1999年開始考慮,到2000年8月因無法完成原定計劃，決定改變按年度命名的慣例,將以前的R00分成R4和R5兩個階段，R4由此正式出現，并于2001/03功能凍結，部分后延到2001/06完成；R4版本變化主要在核心網絡電路域，即引入承載和控制相分離的網絡結構（BICSCN/BICC），支持ATM/IP/TDM多種承載方式；核心網PS域網絡結構和R99保持一致，主要改動在信令網可用IP承載，其他還包括一些功能的增強的和完善；接入網則主要是對R99版本的完善和優(yōu)化，沒有大的功能增加；3GPPR4電路域核心網的變化：Page123GPPR5及IMS引入R5版本定位提供IP實時多媒體業(yè)務，核心網在PS基礎上增加了IP多媒體域（IMS〕，IMS主要功能在控制層面，承載通過PS域。IMS的引入是R4CS域承載與控制分離思路在PS域的延續(xù)；Page133GPP協議發(fā)展-R53GPPR5版本特征：繼承WCDMAR4所有的業(yè)務和功能；核心網在CS域和PS域外，在PS域基礎上疊加IMS（IP多媒體）子系統，CS域網絡結構和R4基本保持一致；IPQoS方面的增強；業(yè)務方面的增強R5版本初步實現了3GPP最初提出的ALLIP網絡――IP技術成為所有信令消息的承載技術，改變了原有的呼叫流程。由于IMS在R5中并沒有最終完成。所以R6將繼續(xù)完成增強IP多媒體業(yè)務（IMSphase2），最終實現完整的ALLIP網絡。Page14第1章IMS背景知識與基本概念1.1IMS基本概念1.23GPP協議的發(fā)展1.3SIP協議的概念內容介紹Page15SIP協議

SIP(RFC3261)是IMS控制層協議，是IETF制訂的多媒體通信系統框架協議之一，是用于建立、改變或結束多媒體會話的應用層協議，與RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等協議配合，共同完成IMS中的會話建立及媒體協商；一旦建立會話，媒體流將使用RTP協議在承載層中直接傳送，在一次會話中可以靈活的交互多種媒體.

Page16本章小結IMS基本概念3GPP協議的發(fā)展小結Page17第1章IMS背景知識與基本概念第2章IMS網絡架構第3章IMS注冊流程第4章IMS會話流程內容介紹Page18第2章IMS網絡架構2.1IMS網絡架構2.2各網元功能2.3IMS主要接口內容介紹Page19華為IMS解決方案網絡架構承載核心網AGIADGGSNInternet/VoIPiMGMGCP/H.248xDSL/LAN接入接入&互通層I-MGCFMRFPI_CSCFA-MGCFT-MGCFMRFC會話控制層SIP/H.323TerminalsSGSN2G/3GRANSIPTerminalsSIPSIPPSTN/PLMNTMGSGP-CSCFAC承載控制層ARMARMPTTIMPresenceHSS業(yè)務能力層OSAGamingMeeting第三方應用LBSIM_SSFUC應用層S_CSCFDMSSCPIADOSS/BSSCCFPage20華為IMS解決方案網絡架構業(yè)務層

業(yè)務層主要由各種不同的應用服務器與資源服務器組成，提供各種業(yè)務（如游戲、會議、即時消息等）及業(yè)務能力（Presence、群組、媒體資源等）。運營商可以根據自己的需要將業(yè)務能力組合成各種不同的業(yè)務，以實現快速推出業(yè)務的目的。同時，為了支持第三方開發(fā)，運營商可以將某些業(yè)務能力公開，向第三方開發(fā)商提供API接口。會話控制與媒體資源層

會話控制層由P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MRFC/MRFP、HSS和AGCF等功能實體組成，主要完成注冊、鑒權、會話路徑控制、業(yè)務觸發(fā)、拓撲隱藏、路由選擇、資源控制、互通等功能。接入與承載控制層接入&承載控制層由PDF/PCRF/SPDF/A-RACF、NACF和CLF等功能實體組成。承載控制主要提供基于SBLP（ServiceBasedLocalPolicy）/SBBC（ServiceBasedBearControl）的QoS資源控制，通過PDF/PCRF/SPDF/A-RACF控制接入網的資源。對于固網接入，接入層還包括NASS（NetworkAttachmentSubsystem）子系統。NASS子系統提供了固網接入的位置管理和網絡接入配置功能，包括CLF和NACF功能實體。接入和互通層還完成NAT控制功能，以支持企業(yè)網中的NAT穿越。目前華為IMS支持的接入方式有WCDMA、CDMA2000、WiFi、xDSL、LAN、PSTN/ISDN、WiMAX等。Page21華為IMS解決方案網絡架構互通層互通層完成IMS網絡與PSTN/PLMN/NGN/H.323網絡的互通。IMS網絡與PSTN/PLMN網絡的互通由MGCF、BGCF完成，信令的轉換由SGW完成，媒體的轉換由IM-MGW完成（IM-MGW也可以內置SGW功能）。IMS網絡與H.323/SIPVoIP網的互通由I-BCF完成，媒體的轉換由I-BGF完成。運營支撐運營支撐層主要提供網管、簽約數據存放、計費、WebPortal統一操作、尋址等功能，由OMS、CCF、Portal、SPG（ServiceProvisioningGateway）、EMS（ElementManagementSystem）、DNS/ENUM服務器等功能實體組成。Page22華為IMS網絡體系結構Page23IMS解決方案的組網與應用組網方案名稱應用VoBB解決方案

華為VoBB解決方案通過ISE（InternetServiceEngine）和TSE（TelecomServiceEngine），實現IMS和Internet的融合，為固定及移動寬帶接入用戶提供基于IP的語音、視頻及補充業(yè)務。融合會議解決方案IMS融合會議解決方案基于融合的電信網絡、融合的業(yè)務平臺向用戶提供包括語音、數據、標清視頻、高清視頻的融合會議業(yè)務。IMS融合會議解決方案滿足了用戶對體驗需求的提升，即任何用戶在任何時間任何地點都可以通過固定電話、移動電話、PC終端等任何通信終端獲得一致的和無縫的會議業(yè)務體驗。融合Centrex解決方案

融合Centrex是一個完整的商業(yè)網解決方案，是在現有PSTN、PLMN網絡的基礎上疊加一個IMS網絡，采用錨定的方式為多個網絡的用戶提供IPCentrex業(yè)務。融合Centrex解決方案支持IPCentrex業(yè)務＋多媒體會議業(yè)務＋語音郵箱業(yè)務的組合。

OneKey解決方案

OneKey解決方案是華為公司針對個人消費者和商務人士的數據卡市場，通過在數據卡終端軟件中集成通訊業(yè)務能力，將數據卡與IMS業(yè)務進行深度捆綁的創(chuàng)新的解決方案。OneKey業(yè)務整合了語音呼叫、語音即時會議、即時消息、短消息、群組(電話簿)、狀態(tài)呈現等各種通信資源，為數據卡用戶構建了一個全新的通信方案。Page24IMS解決方案的組網與應用組網方案名稱應用Iroaming解決方案

Iroaming解決方案解決IMS子域和CS子域共同期間互通的問題，通過CAS9900產品將CS域呼叫改向錨定到IMS域的業(yè)務平臺進行業(yè)務觸發(fā)，可以統一業(yè)務提供。PES解決方案

PES（PSTN/ISDNEmulationSubsystem）

PES解決方案主要提供IMS話音業(yè)務和IMS補充業(yè)務，可以讓PSTN用戶無差別的體驗IMS業(yè)務。PSS解決方案

PSS（PSTN/ISDNSimulationSubsystem）華為IMS解決方案提供的PSS解決方案主要提供PSTN話音業(yè)務和PSTN補充業(yè)務，可以讓IMS用戶無差別的體驗PSTN業(yè)務。IMS+WiMAX融合解決方案

華為IMS+WiMAX融合解決方案提供HSI（HighSpeedInternet）業(yè)務、VoIP（VoiceoverIP）業(yè)務、VPN（VirtualPrivateNetwork）業(yè)務等，并支持豐富的IMS多媒體業(yè)務，如多媒體會議、融合Centrex等業(yè)務。網絡互通解決方案

提供與PSTN/PLMN網絡互通、與CDMA2000Phase2互通、與其他分組網絡互通的方案Page25華為IMS操作維護系統華為IMS的會話控制層和承載控制層設備的操作維護功能由OMS2600提供統一接口，OMS2600接入N2000/M2000。N2000/M2000可以通過北向接口接入上級網管系統或OSS。目前支持的功能如下：資源管理數據配置管理故障管理跟蹤管理性能管理安全管理

Page26IMS計費實現方案類別應用IMS離線計費方案供漫游和非漫游狀態(tài)下的離線計費方案。IMS在線計費方案HUAWEIIMS中CSC3300、ATS9900等網元提供基于信用控制的在線計費功能，配合OCS提供IMS在線計費方案。IMS承載層面計費實現方案RM9000作為PCRF功能實體，提供基于流的計費策略功能。RM9000Page27第2章IMS網絡架構2.1IMS網絡架構2.2各網元功能2.3IMS主要接口內容介紹Page28華為IMS設備列表所屬層面設備名稱功能業(yè)務層ATS9900提供TelephonyAS（ApplicationServer）功能和融合CentrexAS實體的功能。MediaX3600提供電話會議、多媒體會議等業(yè)務。Messaging提供及時消息、離線消息和短消息等業(yè)務。Group提供電話薄備份下載，群組及聯系人管理等業(yè)務。Presence提供聯系人的在線狀態(tài)通知業(yè)務。會話控制與媒體資源層CSC3300提供P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF/BGCF/I-BCF/MRFC/OCS功能。HSS9820提供HSS功能。MRP6600提供MRFP功能SoftX3000提供AGCF功能接入與承載控制層RM9000提供PDF、PCRF、SPDF/A-RACF功能。SE2300/SE2600提供C-BGF（包含NAT）、I-BGF功能。AIM6300提供CLF和NACF功能。Page29華為IMS設備列表所屬層面設備名稱功能互通層UGC3200提供綜合匯接局、綜合關口局、MGCF和IM-SSF功能。UMG8900提供IM-MGW、I-BGF功能。CAS9910完成CS域用戶的錨定，使其呼叫觸發(fā)到IMS域。運營支撐iCG9815提供CCF功能。SPG2800統一的業(yè)務發(fā)放接口和WebPortal。N2000/M2000提供華為IMS組網的全設備網元管理。OMS2600提供操作維護功能。UpdateServer提供PC終端自動升級功能。Page30CSCFCSCF：CallSessionControlFunction

CSCF按其位置和功能又可分為P/S/I三種類型：其中：

P-CSCF(ProxyCSCF)：是IMS中與用戶的第一個連接點，提供代理（Proxy）功能，即接受業(yè)務請求并轉發(fā)它們；P-CSCF也可提供用戶代理（UA）功能，即在異常情況下中斷和獨立產生SIP會話；S-CSCF(ServingCSCF)：S-CSCF在IMS核心網中處于核心的控制地位，負責對UE的注冊鑒權和會話控制，執(zhí)行針對主叫端及被叫端IMS用戶的基本會話路由功能，并根據用戶簽約的IMS觸發(fā)規(guī)則，在條件滿足時進行到AS的增值業(yè)務路由觸發(fā)及業(yè)務控制交互；I-CSCF(InterrogatingCSCF)：類似IMS的關口節(jié)點，提供本域用戶服務節(jié)點分配、路由查詢以及IMS域間拓樸隱藏功能；P/S/I-CSCF在物理實體上完全可以是合一的，在實際組網時，其劃分和部署需綜合考慮對IMS業(yè)務接入方式、CSCF的容量、能力及用戶業(yè)務量需求等因素.Page31P-CSCF業(yè)務功能P_CSCF是IMS域拜訪域控制平面統一的初步入口點，將來自拜訪地接入網絡的SIP消息，包括登記、多媒體會話等，代理轉接到其歸屬地的S-CSCF（根據登記時記錄的信息）或I-CSCF（根據SIPUA攜帶的歸屬域名）；負責與IMSSIP終端之間可選的SIP消息壓縮/解壓縮，提高無線接入空口帶寬的利用率；在會話建立過程中解析用戶面SDP信息，通過Diameter與QoS策略執(zhí)行實體PDF的交互，將QoS承載需求（帶寬，時延/抖動級別等）知會PDF，再由PDF通過COPS將QoS策略決定最終下發(fā)到IP接入匯聚層設備或邊緣路由器進行策略執(zhí)行，最終為IMS業(yè)務所使用的本地接入網IPQoS資源提供認證授權功能，實現IMS業(yè)務的端到端QoS服務保障；在會話釋放時通知PDF在IP承載控制層釋放相應資源占用信息；負責IMS會話相關計費話單產生，將接入網與IMS計費信息相關聯，并將CDR通過Diameter送往CCF；作為SIPUA處理處理異常情況下的會話終結及相應SIP消息生成；代理Page32S-CSCF業(yè)務功能

S-CSCF在整個IMS核心網的會話控制處于核心的控制地位，接受來自拜訪網絡IMS用戶經過P-CSCF轉發(fā)的注冊請求，與HSS配合對IMS終端用戶進行鑒權，并從HSS中下載IMS基本簽約數據，執(zhí)行針對主叫端及被叫端IMS用戶的基本會話路由功能，并評估IMS簽約觸發(fā)規(guī)則，在條件滿足時進行到SIPAS/IM-SSF/OSASCS的增值業(yè)務路由觸發(fā)。

注冊及鑒權控制充當IMS用戶的SIPRegistar，向HSS注冊自身的地址信息，并從HSS獲取IMS用戶簽約數據的拷貝，從而為后繼會話業(yè)務觸發(fā)及簽約檢查提供支持；支持IMSAKA鑒權過程，對注冊用戶的合法性進行檢查，并支持從HSS獲取鑒權集信息并將未用的鑒權信息進行本地保存；公共會話控制功能作為SIPUA直接進行會話失敗處理，向終端通知失敗原因并釋放會話；給終端提供與業(yè)務相關的事件信息（例如通知放音，附加媒體資源，計費通知等）；負責IMS會話相關計費話單產生，將CDR通過Diameter送往CCF；Page33I-CSCF業(yè)務功能I-CSCF是運營商歸屬IMS網絡的統一的初步入口點：在IMS注冊過程支持依據用戶簽約及CSCF能力信息為用戶指派一個服務CSCF，即S-CSCF;對于來自本網S-CSCF或其他網絡S-CSCF/I-CSCF的SIP會話，負責從HSS查詢被叫IMS用戶的S-CSCF路由地址信息；并將該SIP會話按照HSS返回的地址到被叫用戶的S-CSCF。在IMS會話跨不同運營商時，可通過對SIP地址信息的加密/解密實現對I-CSCF所在運營商的網絡拓撲隱藏，即支持可選的所謂THIG功能。對未注冊被叫IMS用戶，I-CSCF可以選擇一個臨時S-CSCF負責后繼的路由處理，轉CS或IMS語音郵箱等。負責IMS相關計費話單產生，將ACR通過Diameter送往CCF；問訊Page34HSS業(yè)務功能HSS:TheHomeSubscriberServer

HSS是歸屬網絡中保存IMS用戶的簽約信息，包括基本標識、路由信息以及業(yè)務簽約信息等集中綜合數據庫，位于IMS核心網絡架構的最頂層，HSS中保存的主要信息包括：IMS用戶標識（包括公共及私有標識）、號碼和地址信息IMS用戶安全上下文：用戶網絡接入認證的密鑰信息IMS用戶的路由信息：HSS支持用戶的注冊，并且存儲用戶的位置信息IMS用戶的業(yè)務簽約信息：包括其他AS的增值業(yè)務數據Page35HSS業(yè)務功能HSS存儲運營商開戶時設定的上述IMS簽約信息，同時支持通過與業(yè)務管理系統的接口由運營商或終端用戶對簽約數據進行的定制和修改。HSS提供與I-CSCF間基于Diameter協議的Cx接口，在IMS注冊過程中I-CSCF則可通過該接口獲取用戶所要求的S-CSCF能力信息，由此作為該用戶服務S-CSCF的依據，并為IMS用戶被叫流程提供查詢被叫路由（S-CSCF域名或地址信息）的服務；HSS通過與S-CSCF間基于Diameter協議的Cx接口實現IMS注冊過程中對S-CSCF域名路由信息的登記，并支持通過該接口將基本IMS簽約信息下載到S-CSCF；HSS依據用戶安全下文信息進行鑒權元組計算并通過基于Diameter協議的Cx接口為S-CSCF提供用戶/網絡鑒權所需的鑒權元組信息。HSS提供與SIPAS間基于Diameter協議的Sh接口，為增值業(yè)務提供簽約數據、并且HSS負責對特定簽約用戶AS增值業(yè)務數據的透明存儲，但語義上不做解析。Page36IMS其他網元功能－AS

AS(ApplicationServer)：為IMS用戶提供增值業(yè)務，可以位于用戶歸屬網，也可以由第三方提供，其中：AS包括SIPAS、OSAAS和IM-SSF三類，其中，OSAAS通過OSAServiceCapabilityServers而不是直接與IMS網元交互，IM-SSF則提供IMSSIP到CSCAP的映射及SSP觸發(fā)能力，使IMS域VoIP業(yè)務用戶能無縫繼承CS智能業(yè)務；AS通過與HSS的接口

獲得用戶業(yè)務相關的數據和用戶狀態(tài)信息，其中，SIPAS和OSASCS與HSS間為基于Diameter的Sh接口，IM-SSF與HSS間為基于MAP的Si接口；S-CSCF與AS間的ISC接口用于AS進行相應的業(yè)務控制OSA：OpenServicesArchitecturePage37IMS其他網元功能SLF(SubscriptionLocatorFunction)：在運營商內設置多個HSS的情況下，I-CSCF在登記注冊及事務建立過程中通過SLF獲得用戶簽約數據所在的HSS域名，可與HSS合設。MGCF(MediaGatewayControlFunction)：實現IMS核心控制面與PSTN或PLMNCS的交互，支持ISUP/BICC與SIP的協議交互及呼叫互通，通過H.248控制IM-MGW完成PSTN或CSTDM承載與IMS域用戶面RTP的實時轉換。IM-MGW(IMS-MediaGatewayFunction)：完成IMS與PSTN及CS域用戶面寬窄帶承載互通及必要的Codec編解碼變換。BGCF(BreakoutGatewayControlFunction)：根據互通規(guī)則配置或被叫分析，為IMS到PSTN/CS的呼叫選擇MGCF，從而實現MGCF路由的自動獲取。MRFC(MultimediaResourceFunctionController)：通過H.248控制MRFP上的媒體資源，解析來自其他S-CSCF及AS的SIP資源控制命令，轉換為對MRFP的對應控制命令并產生相應計費信息;MRFP(MultimediaResourceFunctionProcessor)：作為網絡公共資源，在MRFC控制下提供資源服務，包括媒體流混合（多方會議）、多媒體信息播放（放音、流媒體）、媒體內容解析處理（碼變換、語音識別等）。Page38IMS其他網元功能DNS、ENUMServer：DNS(DomainNameSystem)服務器負責URL地址到IP地址的解析，可以直接借助Internet公網上的分層DNSServer，也可直接在網內新建DNS服務器。ENUM(E.164NumberURIMapping)服務器負責電話號碼到URL的轉換，一般需IMS運營商新建。DHCPServer：在標準DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)服務功能的基礎上，增加在動態(tài)分配IP地址過程中向IMS終端指定P-CSCF的URL地址的處理。Page39第2章IMS網絡架構2.1IMS網絡架構2.2各網元功能2.3IMS主要接口內容介紹Page40華為IMS和互通部分支持的主要接口Page41華為IMS接入部分支持的主要接口Page42IMS相關協議接口接口位置與作用協議GmGm接口位于IMS用戶終端與P-CSCF之間，主要用于IMS用戶的注冊及會話控制。SIPMwMw接口用于IMS登記及會話流程中CSCF之間的消息通訊及代理前轉。SIPGqGq接口位于P-CSCF與PDF之間，P-CSCF通過該接口向PDF通知當前會話與承載相關的信息，以便PDF執(zhí)行基于本地策略的QoS授權判決（SBLP），并與其他骨干網PDF互通，以尋找到對端接入網/互通節(jié)點的QoS保障路徑。DiameterGq’Gq’接口位于P-CSCF與SPDF之間，與Gq功能類似。DiameterGoGo接口位于PDF和GGSN之間，用于將QoS策略下發(fā)到IP接入網匯聚節(jié)點完成策略執(zhí)行。COPSGxGx接口位于PCRF和PCEF之間，PCRF通過Gx接口向PCEF下發(fā)安裝和刪除相關計費策略，PCEF通過Gx接口向PCRF上報相關承載事件。DiameterCxCx接口位于CSCF與HSS之間，主要交互的信息包含：I-CSCF選擇S-CSCF時所需的必要信息。CSCF到HSS的路由信息查詢。CSCF從HSS中獲取有關漫游授權的相關信息。CSCF從HSS下載IMS用戶接入鑒權所需的安全參數。HSS向CSCF傳送IMS會話過濾器簽約數據。DiameterDxDx接口位于CSCF與SLF之間，用于在IMS運營商擁有多個HSS簽約數據庫的情況下，由CSCF從SLF選擇獲取擁有被處理用戶簽約業(yè)務數據的HSS地址。在運營商僅有一個HSS的情況下，該接口不再需要。DiameterMgMg接口位于CSCF與MGCF之間，CSCF通過該接口間接控制與其他非IMS網絡，包括PSTN/無線CS網絡、其他基于IP承載的移動3GR4網絡、固定NGN網絡等。SIPMiMi接口位于S-CSCF與BGCF之間，允許S-CSCF將會話控制信令前轉到BGCF，由BGCF選擇相合適MGCF，完成到傳統窄帶PSTN、3G/2GCS網絡互通SIPPage43IMS相關協議接口接口位置與作用協議MjMi接口位于S-CSCF與BGCF之間，允許S-CSCF將會話控制信令前轉到BGCF，由BGCF選擇相合適MGCF，完成到傳統窄帶PSTN、3G/2GCS網絡互通SIPMjMj接口位于BGCF與MGCF之間，主要功能是在IMS網絡和PSTN/CS域網絡互通時，在BGCF和MGCF之間傳遞會話控制信令。SIPMkMk接口位于BGCF之間，主要功能是從與主叫S-CSCF在同一網絡中的BGCF將會話控制信令轉發(fā)到互通節(jié)點MGCF所在網絡的BGCF。SIPMmMm接口位于CSCF與外部非IMSIP網絡之間，CSCF通過該接口與其他IMS網絡或非SIP的IMS網絡進行互通。SIPMrMr接口位于CSCF與MRFC之間，S-CSCF通過該接口從MRFC獲取相關網絡資源的服務，如放音、收號、會議橋、視頻流媒體等。SIPMxMx接口位于I-BCF與CSCF、AGCF、BGCF之間，用于IMS與其他分組網絡的互通。SIPISCISC接口位于S-CSCF與AS之間，S-CSCF依據從HSS中獲得的IMS簽約觸發(fā)規(guī)則，以及來自IMS終端的SIP業(yè)務請求進行業(yè)務觸發(fā)判斷，并將會話向特定AS服務器以完成增值業(yè)務邏輯的最終處理。SIPRfRf接口位于CCF與CSCF、MRFC、BGCF、AS之間，實現會話相關離線計費功能。DiameterRoRo接口位于OCS與AS、MRFC、OCG實體間的接口，實現會話相關在線計費功能。DiameterRxRx接口位于PCRF與AF之間，用于交換應用層面的會話信息。該信息將作為PCRF進行策略和計費控制決策的部分輸入。PCRF將與PCEF交換所決策的策略和計費控制規(guī)則。DiameterShSh接口位于HSS與SIPAS或OSA-SCS之間，AS通過該接口查詢HSS獲取增值業(yè)務邏輯的相關數據，AS通過該接口同步相關數據到HSS。DiameterDhDh接口位于SLF與AS或OSA-SCS之間，主要功能是AS根據給定的用戶標識及歸屬域信息來確定用戶數據所在的HSS的地址。DiameterPage44IMS相關協議接口接口位置與作用協議營業(yè)廳接口營業(yè)廳接口位于HSS/AS與營業(yè)廳服務器之間，用來傳遞相應的通訊消息。SOAP（SimpleObjectAccessProtocol）MnMn接口位于MGCF與IM-MGW之間，MGCF通過該接口控制IM-MGW網關上的媒體流互通，以及特殊資源的調用。H.248協議MpMp接口位于MRFC與MRFP之間，MRFC通過該接口控制MRFP進行放音、會議、DTMF收發(fā)等的控制。H.248協議或SIP協議MbMb接口位于IMS接入網絡到IPv6網絡的之間，通過該接口IMS網絡的控制和用戶面數據得以在IPv6網絡中傳送。IPv6UtUt接口位于UE與AS之間，終端用戶可以通過該接口在AS上管理、定制其業(yè)務選項。HTTPS（HyperTextTransferProtocolSecure）e2e2接口位于P-CSCF與CLF之間，實現P-CSCF獲取固網用戶位置信息。Diameter/SOAPe4E4接口位于A-RACF與CLF之間，實現A-RACF獲取用戶配置信息。DiameterRqRq接口位于SPDF與A-RACF之間，SPDF通過Rq接口與A-RACF交互完成接入網的QoS資源控制。DiameterIaIa接口位于SPDF與C-BGF之間，用于將QoS策略下發(fā)到C-BGF，完成策略執(zhí)行。H.248a1a1接口位于NACF與接入網之間，用于接入網獲得UE的IP地址位置等信息。DHCPa2a2接口位于NACF與CLF之間，用于NACF向CLF注冊被分配的IP地址和用戶標識間的關聯。DiameterPage45IMS使用的協議協議位置與作用SIP用于CSCF與UE、AS、MGCF等實體之間的呼叫控制。COPS用于CSCF與NAT網絡設備之間的NAT控制。用于PDF與GGSN之間策略信息交互。Diameter用于CSCF與HSS、PDF之間的信息交互。用于CCF/OCS與CSCF、MRFC、BGCF、MGCF、AS之間的計費信息交互。ENUM用于CSCF與ENUM服務器之間ENUM到SIP域名的轉換。DNS用于CSCF/AS與DNS服務器之間域名到IP地址的轉換。H.248用于MGCF與MGW之間，MRFC與MRFP之間的控制。SNMP用于IMS網管與被管設備之間的控制。IPv6下一代的IP地址方案。IPsec用于UE和CSCF之間或安全網管之間的網絡安全保護。SOAP用于P-CSCF和CLF之間，NACF和CLF之間，AS和業(yè)務Portal之間的信息交互，基于XML或HTTP。NTP用于支持OMS2600與NTP服務器之間的時間同步，以便IMS設備時間保持同步。Page46問題IMS主要包括哪些網元以及各網元的功能？寫出IMS各網元之間的接口？IMS包括哪兩個身份模塊，分別什么含義？Page47本章小結IMS基本架構IMS各網元的功能和主要接口小結Page48第1章IMS背景知識與基本概念第2章IMS網絡架構第3章IMS注冊流程第4章IMS會話流程內容介紹Page49第3章IMS注冊流程3.1IMS注冊基本概念3.2IMS注冊涉及的網元3.3身份模塊3.4IMS注冊過程內容介紹Page50注冊過程注冊是將UE的IP地址和IMPU的綁定關系存儲到到IMS系統中。注冊包括UE和網絡的雙向認證過程注冊過程相關技術問題解釋（一）Page51IMS鑒權五元組：RANDAUTN*XRES*CK（->CKESP

）IK（->IKESP

）注冊過程相關技術問題解釋（二）Page52注冊過程相關技術問題解釋（三）IMS用戶擁有兩種用戶標識：私有標識(IMPI：IMPrivateIdentity)和公有標識(IMPU：IMPublicIdentity)：一個私有標識對應一個物理終端，用于UE和網絡的雙向認證。公有標識則是該用戶對外可尋址的標識。IMPU和IMPI之間為多對多的關系即存在一機多號和一號多機。

IMPU、IMPI、歸屬網絡域名稱等以SIPURI的形式出現，SIPURI遵從與電子郵件相同的格式，即“用戶名@域名”。Page53第3章IMS注冊流程3.1IMS注冊基本概念3.2IMS注冊涉及的網元3.3身份模塊3.4IMS注冊過程內容介紹Page54注冊過程中涉及的網元CSCF：為呼叫會話控制單元，又分為P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。HSS：為歸屬用戶服務器，存儲IMS用戶的簽約數據以及無線用戶的鑒權五元組等DNS：負責URI地址到IP地址的解析，在IMS網絡中負責將歸屬網絡（I-CSCF）的SIPURI轉換成歸屬網絡的IP地址。AS(ApplicationServer)：為IMS用戶提供增值業(yè)務。Page55第3章IMS注冊流程3.1IMS注冊基本概念3.2IMS注冊涉及的網元3.3身份模塊3.4IMS注冊過程內容介紹Page56

身份模塊在通用集成電路卡（UICC）中存在兩種身份模塊：IP多媒體服務身份模塊（ISIM）和通用用戶身份模塊（USIM）。IP多媒體服務身份模塊（ISIM）存儲了IMS專用的用戶數據，主要包括私有用戶身份、公有用戶身份，歸屬網絡域名、安全密鑰等。通用用戶身份模塊（USIM）是接入分組交換（PS）域所必需的，主要包括接入PS域的安全參數、IMSI、APN等，在沒有ISIM模塊時，可以利用USIM生成臨時公共用戶身份。Page57第3章IMS注冊流程3.1IMS注冊基本概念3.2IMS注冊涉及的網元3.3身份模塊3.4IMS注冊過程內容介紹Page58SIP用戶注冊流程Page59注冊過程IMS注冊過程分為兩個階段：第一次注冊請求和響應：從HSS中取AV向量第二次注冊請求和響應：從HSS中取已經注冊和未注冊的IMPU，以及相應的計費信息Page60注冊過程發(fā)起第一次注冊請求UE所攜帶的參數：UE的IP地址：PS域通過PDP上下文激活中分配得到，用于注冊時與IMPU綁定。IMPU：從UICC（通用集成電路卡）的ISIM（IP多媒體服務身份模塊）中得到，用于注冊時與UE的IP地址綁定。IMPI：從UICC（通用集成電路卡）的ISIM（IP多媒體服務身份模塊）中得到，用于認證。P-CSCF的IP地址：PS域通過PDP上下文激活中分配得到，用于注冊過程中發(fā)現P-CSCF。歸屬域名稱：為SIPURI格式，從UICC（通用集成電路卡）的ISIM（IP多媒體服務身份模塊）中得到，通常在DNS中配置了該歸屬域名稱和I-CSCF的對應關系，用于P-CSCF找到I-CSCF。Page61注冊過程發(fā)起第一次注冊響應中的鑒權參數：從HSS中獲得的鑒權參數有IK，CK，AUTN，RAND，XRES。S-CSCF保留XRES用于對網絡的手機的認證，并將IK，CK，AUTN，RAND發(fā)往I-CSCF。I-CSCF將IK，CK，AUTN，RAND轉發(fā)給P-CSCF。P-CSCF保存IK，CK用于UE和P-CSCF之間的IPSEC，并將AUTN，RAND發(fā)送給UE。UE校驗AUTN，成功后手機對網絡校驗成功。并通過RAND和共享密鑰計算RES，將在第二次注冊請求時發(fā)出，并與保存在S-CSCF中的XRES對比，從而實現網絡對手機的校驗。Page62問題注冊流程所涉及的網元包括哪些？為什么要進行注冊？IMS包括哪兩個身份模塊，分別什么含義？Page63本章小結注冊流程基本概念注冊流程涉及的網元和身份模塊注冊流程小結Page64第1章IMS背景知識與基本概念第2章IMS網絡架構第3章IMS注冊流程第4章IMS會話流程內容介紹Page65第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page66會話流程：實現主叫UE和被叫UE之間的多媒體會話。會話流程中包括媒體的協商過程（包括媒體類型和編碼方式的協商）和雙方的資源預留過程。會話流程通過AS服務器進行相應業(yè)務的處理，普通的呼叫流程不經過AS服務器。會話流程概念Page67第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page68P-CSCF：主叫側：主叫UE的IMS初步入口點；被叫側通過被叫P-CSCF將消息轉發(fā)給被叫UE。S-CSCF：主叫被叫側都用到，均完成本側的呼叫會話控制。I-CSCF：只有被叫側用到，被叫網絡的初步入口點。AS：IMS的服務提供通過應用服務器實現，主叫被叫都用到。DNS：主叫S-CSCF將被叫公共用戶身份發(fā)送至DNS，通過DNS解析公共用戶身份的宿主部分獲得被叫側I-CSCF的地址。HSS：只有被叫側用到，I-CSCF通過在HSS中查詢獲得被叫使用的S-CSCF。會話流程涉及的網元Page69第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page70注冊流程：P-CSCF需要通過DNS查詢找到I-CSCF，I-CSCF通過HSS查詢獲得S-CSCF的能力集，從而選擇一個S-CSCF。會話流程：P-CSCF直接將消息發(fā)往S-CSCF。（注冊過程中已經記錄了S-CSCF的地址信息）會話流程與注冊流程路由區(qū)別Page71第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page72IMS中的業(yè)務觸發(fā)IMS中業(yè)務觸發(fā)基于簽約數據中的iFC檢測：iFC(

InitialFilterCriteria)：是存儲在HSS的用戶簽約數據中的一部分，在用戶注冊時下載到為用戶分配的S-CSCF；iFC按照不同優(yōu)先級定義了業(yè)務觸發(fā)的條件和目的AS，S-CSCF在處理用戶業(yè)務請求時進行iFC匹配檢測，符合觸發(fā)條件則向指定的AS觸發(fā)，使得AS可以對該次業(yè)務按照AS內既定的業(yè)務邏輯進行控制；

初始過濾規(guī)則0….1觸發(fā)點應用服務器0….n服務觸發(fā)點服務信息0….1Page73IMS中的服務觸發(fā)點

服務觸發(fā)點請求URI會話情形SIP方法SIP消息頭會話描述

服務觸發(fā)點結構Page74多個IFC觸發(fā)Page75第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page76UEAP-CSCFI-CSCFASHSSS-CSCFS-CSCFP-CSCFUEBASDNSINVITE請求UE所能提供的信息：主叫的公共用戶身份被叫的公共用戶身份（從電話本中選取）P-CSCF的IP地址（通過P-CSCF發(fā)現過程獲得）S-CSCF的IP地址（注冊過程中發(fā)現）Page77呼叫流程的請求消息路由問題主叫UE到P-CSCF：通過P-CSCF發(fā)現，UE獲得P-CSCF的地址，從而可以路由到P-CSCF。主叫P-CSCF到主叫S-CSCF：通過注冊流程，UE和P-CSCF均獲得S-CSCF的地址主叫S-CSCF到被叫I-CSCF：通過DNS解析被叫的公共用戶身份的宿主部分（“sip:Theresa@home2.hu”),主叫S-CSCF收到DNS返回的一個I-CSCF的地址。呼叫過程路由問題（一）Page78呼叫流程請求消息的路由問題被叫I-CSCF到被叫S-CSCF：I-CSCF作為被叫歸屬網絡的入口，向本地HSS查詢并獲得在注冊過程中為被叫選擇的S-CSCF。被叫S-CSCF到被叫P-CSCF：被叫S-CSCF在被叫注冊過程中得知被叫P-CSCF的地址。注意被叫S-CSCF作為登記員，將被叫UE的SIPURI轉換成聯系地址。被叫P-CSCF到被叫UE：通過被叫UE的聯系地址，將消息發(fā)往被叫UE。呼叫過程路由問題（二）Page79呼叫流程響應消息的路由問題在請求消息中每經過一個網元實體將自己的地址信息記錄在SIP消息文本中，從而保證響應的路由。呼叫過程路由問題（三）Page80第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page81

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE1.INVITE（SDP提供1）3.2.100Trying基本會話流程INVITE4.100Trying5.INVITE6.100Trying7.INVITE8.100Trying9.INVITE

10.INVITE11.100Trying12.100Trying

13.INVITE

14.100Trying

15.INVITE

16.100Trying

17.INVITE

18.100Trying

19.INVITE

20.183會話進行中

SDP應答1

21.183會話進行中

22.183會話進行中

23.183會話進行中

24.183會話進行中

25.183會話進行中

26.183會話進行中

27.183會話進行中28.PRACK(SDP提供2)

29.PRACK

30.PRACK

31.PRACK

32.PRACK

33.PRACK

34.PRACK

35.PRACK

36.PRACK資源預留資源預留

37.200OK

38.200OK

39.200OK

40.200OK

41.200OK

44.200OK

45.200OK

42.200OK

43.200OKPage82

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE

基本會話流程1.UPDATE(第三個SDP提供)

2.UPDATE

3.UPDATE

4.UPDATE

5.UPDATE

6.UPDATE

7.UPDATE

8.UPDATE

9.UPDATE

10.200(OK)

11.200(OK)

12.200(OK)

13.200(OK)

14.200(OK)

15.200(OK)

16.200(OK)

17.200(OK)

18.200(OK)

19.180(RING)

20.180(RING)

21.180(RING)

22.180(RING)

23.180(RING)

25.180(RING)

26.180(RING)

27.180(RING)

28.180(RING)

29.PRACK

24.180(RING)

30.PRACK

31.PRACK

32.PRACK

33.PRACK

34.PRACK

35.PRACK

36.PRACK

37.PRACKPage83

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE

基本會話流程

1.200(OK)

2.200(OK)

3.200(OK)

4.200(OK)

5.200(OK)

6.200(OK)

7.200(OK)

8.200(OK)

9.200(OK)

10.200(OK)

11.200(OK)

12.200(OK)

13.200(OK)

14.200(OK)

15.200(OK)

16.200(OK)

17.200(OK)

18.200(OK)

19.200(OK)

20.ACK

21.ACK

22.ACK

23.ACK

24.ACK

25.ACK

26.ACK

27.ACK

28.ACK

29.ACKPage84第4章IMS會話流程4.1IMS會話基本概念4.2IMS會話涉及的網元4.3會話流程和注冊流程的路由區(qū)別4.4會話流程的業(yè)務觸發(fā)4.5會話流程的路由問題4.6基本的會話流程4.7會話流程的相關技術問題內容介紹Page85會話流程的相關技術問題會話流程請求和應答介紹會話流程中的媒體協商過程會話流程的資源預留概念內容介紹Page86響應狀態(tài)碼狀態(tài)碼分為六類：1XX：臨時響應。表明請求已收到，接受方正在繼續(xù)處理該請求。2XX：成功響應。請求已經成功收到、理解并被接受。3XX：重定向響應。請求方需要采取進一步動作以完成請求。4XX：客戶端響應錯誤。5XX：服務器響應錯誤。6XX：全局失敗響應。請求不能在任何一個服務器上得到滿足，產生該響應的服務器需要知道有關用戶的確切信息。Page87INVITE請求的重傳和100響應：主叫方呼叫被叫方通過INVITE請求與被叫建立多媒體會話。主叫UE發(fā)出INVITE請求并設定定時器，等待被叫UE的響應，如定時器超時，需要重傳一個INVITE請求。為保證UE不會頻繁的重發(fā)INVITE消息，重傳機制設定為消息發(fā)往的下一個網元向上一個網元回100響應，由下一個網元負責重傳INVITE請求。I-CSCF只做消息轉發(fā)，不負責重傳INVITE消息。100（Trying）Page88網元1網元2網元3

INVITE100TryingINVITE100Trying100(Trying)圖解Page89被叫UE返回的183響應：被叫UE返回183響應（會話進行中）表明會話建立過程已經啟動，但還沒有告知被叫。183響應Page90主叫方的PRACK請求：主叫方PRACK請求的作用：為保證被叫方了解主叫方已經收到其發(fā)送的臨時183響應（會話進行中），需要主叫方發(fā)送確認消息。ACK和PRACK的區(qū)別（1）ACK是請求（2）PRACK是請求而非響應，是對臨時響應的確認，由于PRACK為請求，因此被叫方收到該請求后，需要發(fā)送200（OK）響應。PRACK請求Page91網元1網元2網元3

PRACK

PRACK請求圖解PRACK

200OK

200OKPage92會話流程的相關技術問題會話流程請求和應答介紹會話流程中的媒體協商過程會話流程的資源預留概念內容介紹Page93媒體協商：主叫和被叫UE在會話的建立過程中需要對媒體的類型和編碼方式達成一致，為此使用SDP請求和應答機制對媒體進行協商。雙方所協商的媒體類型包括視頻、音頻、文本、聊天等。每種媒體類型包括多種編碼方式，如音頻包括PCMU、G.726編碼、AMR-WB（自適應多速率寬帶）編碼等。視頻包括MPV、H.262編碼等。雙方需要協商都支持的媒體類型以及所使用的編碼方式。媒體協商的基本概念Page94主叫UE被叫UE

INVITE(第一個SDP提供：視頻（MPV、H.262）

、音頻（PCMU、G.726編碼、AMR-WB

))

183會話進行中(第一個SDP應答：不支持視頻、音頻（PCMU、G.726編碼))

PRACK（第二個SDP提供：音頻且PCMU編碼）

200OK(第二個SDP應答：音頻且PCMU編碼的確認)媒體協商舉例Page95會話流程的相關技術問題會話流程請求和應答介紹會話流程中的媒體協商過程會話流程的資源預留概念內容介紹Page96資源預留：為保證雙方所協商的媒體會話可以建立，空口需要為主叫和被叫用戶分配資源，在資源被成功預留之前，不能保證媒體會話可以建立。一般情況下進行SDP提供/應答的協商確定了媒體格式和編碼方式后可進行資源預留。資源預留概念Page97主叫UE被叫UE

INVITE（第一個SDP提供：所希望媒體類型與所有編碼方案）

183會話進行中（第一個SDP應答：支持的媒體類型及編碼方案

PRACK（第二個SDP提供：雙方協商的媒體類型和編碼方案）

200OK(第二個SDP應答：對所協商媒體類型和編碼方案的確認)UPDATE（第三個SDP提供：表明主叫資源預留完成）

200OK（第三個SDP應答：表明被叫資源預留完成）資源預留資源預留資源預留Page98主叫UE資源預留的啟動和成功：主叫UE發(fā)送PRACK請求時，啟動資源預留過程。主叫UE發(fā)送UPDATE請求表明資源預留成功。UPDATE請求發(fā)送的前提：

(1)主叫UE資源預留成功

(2)收到被叫UE針對PRACK的200OK響應。

主叫資源預留的開始和結束Page