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IMS基本概念与架构

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IMS基本概念和网络架构
ISSUE1.0

HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
HUAWEI Confidential
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参考资料
IMS ：IP Multimedia subsystem（3GPP TS 23.002 ） The IM subsystem comprises all CN elements for provision of IP multimedia services comprising audio, video, text, chat, etc. and a combination of them delivered over the PS domain. The entities related to IMS are CSCF, MGCF, MRF, etc. as defined in the stage 2 of the IM subsystem TS 23.228 [34]. See TS 22.228 [27] for some service examples of IMS.
l P/S/I-CSCF在物理实体上完全可以是合一的，在实际组网时，其划分和部署需 综合考虑对IMS业务接入方式、CSCF的容量、能力及用户业务量需求等因素.
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P-CSCF业务功能
ü P_CSCF是IMS域拜访域控制平面统一的初步入口点，将来自拜访地接入 网络的SIP消息，包括登记、多媒体会话等，代理转接到其归属地的SCSCF（根据登记时记录的信息）或I-CSCF（根据SIP UA携带的归属域 名）；
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问讯
HSS业务功能
HSS:The Home Subscriber Server HSS是归属网络中保存IMS用户的签约信息，包括基本标识、 路由信息以及业务签约信息等集中综合数据库，位于IMS核心 网络架构的最顶层，HSS中保存的主要信息包括： [IMS用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息 [IMS用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息 [IMS用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储用户 的位置信息 [IMS用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据
l HSS通过与S-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口实现IMS注册过程中对S-CSCF域名 路由信息的登记，并支持通过该接口将基本IMS签约信息下载到S-CSCF；
l HSS依据用户安全下文信息进行鉴权元组计算并通过基于Diameter协议的Cx接口为SCSCF提供用户/网络鉴权所需的鉴权元组信息。
S-CSCF在整个IMS核心网的会话控制处于核心的控制地位，接受来自拜访网络IMS用户经过PCSCF转发的注册请求，与HSS配合对IMS终端用户进行鉴权，并从HSS中下载IMS基本签约 数据，执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并评估IMS签约触发规则，在 条件满足时进行到SIP AS / IM-SSF /OSA SCS的增值业务路由触发。
ü 在IMS会话跨不同运营商时，可通过对SIP地址信息的加密/解密实 现对I-CSCF所在运营商的网络拓扑隐藏，即支持可选的所谓THIG 功能。对未注册被叫IMS用户，I-CSCF可以选择一个临时S-CSCF 负责后继的路由处理，转CS或IMS语音邮箱等。
ü 负责IMS相关计费话单产生，将ACR通过Diameter送往CCF；
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HSS业务功能
l HSS存储运营商开户时设定的上述IMS签约信息，同时支持通过与业务管理系统的接 口由运营商或终端用户对签约数据进行的定制和修改。
l HSS提供与I-CSCF间基于Diameter协议的Cx接口，在IMS注册过程中 I-CSCF则可通 过该接口获取用户所要求的S-CSCF能力信息，由此作为该用户服务S-CSCF的依据， 并为IMS用户被叫流程提供查询被叫路由（S-CSCF域名或地址信息）的服务；
ü 负责与IMS SIP终端之间可选的SIP消息压缩/解压缩，提高无线接入空口带 宽的利用率；
ü 在会话建立过程中解析用户面SDP信息，通过Diameter与QoS策略执行实 体PDF的交互，将QoS承载需求（带宽，时延/抖动级别等）知会PDF，再 由PDF通过COPS将QoS策略决定最终下发到IP接入汇聚层设备或边缘路 由器进行策略执行，最终为IMS业务所使用的本地接入网IP QoS资源提供 认证授权功能，实现IMS业务的端到端QoS服务保障；在会话释放时通知 PDF在IP承载控制层释放相应资源占用信息；
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第2章 络架构
2.1 IMS网络架构 2.2 各网元功能 2.3 IMS主要接口
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IMS网络架构
• CSCF：
- P-CSCF - S-CSCF - I-CSCF
• HSS • SLF • BGCF • MGCF/IM MGW • MRFC/MRFP • AS • PDF/PEF ……
IMS网络层次与结构
应用层
SCP Gaming Meeting
第三方应用
OSA
业务能力层
IM_SSF DMS
IP Multimedia Networks PSTN
Legacy mobile signalling Networks
Mb Mb
PSTN
BGCF
CSCF
PSTN
Mm
Mk
Mk
Mj
IMS-MGW MGCF
Mn
BGCF
Mg
Mw C, D, Gc, Gr
Mi
CSCF
Cx
HSS
Mb
Mr
Mw
Dx SLF
MRFP
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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 第5章 当前VT组网
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ü 负责IMS会话相关计费话单产生，将接入网与IMS计费信息相关联，并将 CDR通过Diameter送往CCF；
ü 作为SIP UA处理处理异常情况下的会话终结及相应SIP消息生成；
代理
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S-CSCF业务功能
I-CSCF业务功能
I-CSCF是运营商归属IMS网络的统一的初步入口点：
ü 在IMS注册过程支持依据用户签约及CSCF能力信息为用户指派一 个服务CSCF，即S-CSCF;
ü 对于来自本网S-CSCF或其他网络S-CSCF/I-CSCF的SIP会话，负 责从HSS查询被叫IMS用户的S-CSCF路由地址信息；并将该SIP 会话按照HSS返回的地址到被叫用户的S-CSCF。
l HSS提供与SIP AS间基于Diameter协议的Sh接口，为增值业务提供签约数据、并且 HSS负责对特定签约用户AS增值业务数据的透明存储，但语义上不做解析。
第1章 IMS背景知识与基本概念
1.1 IMS基本概念 1.2 SIP协议的概念
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IMS基本概念
IMS是3GPP R5阶段增加的WCDMA网络中的一个子系统，在3GPP相 关协议中对IMS的描述如下：
Mb Mb
MRFC Mp
Mb
P-CSCF
Gq
UE
Gm
PDF
Go
Gi
IP 多媒体子系统
Iu-PS
Gn
SGSN
GGSN
UTRAN
MSC
UE
Iu-CS
分组域 电路域
WLAN 或其他 方式的 IP-CAN
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IMS主要网元：
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第1章 IMS背景知识与基本概念
1.1 IMS基本概念 1.2 SIP协议的概念
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SIP协议
SIP (RFC 3261) 是IMS控制层协议，是IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一，是用于 建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议 配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商；一旦建立会话，媒体流将使用RTP协议在 承载层中直接传送，在一次会话中可以灵活的交互多种媒体.
l <<IMS移动领域的IP多媒体概念和服务 >>一书。
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学习完此课程，您将会： [ 理解IMS网络基本架构 [ 了解几种主要网元CSCF、 HSS、 AS、 MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作 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
注册及鉴权控制
[ 充当IMS用户的SIP Registar，向HSS注册自身的地址信息，并从HSS获取IMS用户签约数 据的拷贝，从而为后继会话业务触发及签约检查提供支持；

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IMS技术

IMS技术

由于SOC关系到整个络的安全，通常应使用冗余设备及UPS来保证其硬件可靠性，并应严格限定操作员的操作 权限，只允许有确切必要的雇员登录入SOC，并对登录SOC的操作员的操作进行后台监测。
谢谢观看
继承
图6 A-IMS加密和数据完整性算法A-IMS继承了IMS/MMD的所有安全特征，如鉴权、加密以及数据完整性保护 算法等，因此A-IMS在SIP用户的合法性检验、数据的私密性和完整性等方面采取的算法和IMS/MMD是相同的。但 由于A-IMS增加了对非SIP应用的支持，相应地，这些算法也考虑了对非SIP应用的支持(本文中提及的A-IMS对 IMS的继承，是指对鉴权加密机制的继承，但对于具体的细节A-IMS有一些细微改进)。
1集成安全和统一安全管理
由于A-IMS需要处理吉比特速率的承载流量，为避免络“瓶颈”，A-IMS将安全机制集成到系统的各个元中， 通过SOC下发策略和SM对安全事件的检测，使分散于各地的元，都按照统一的安全策略工作，实现了整个络统一 的安全管理。例如：利用集成安全机制，SOC可以分发流量标准等安全策略到各地元，通过本端测量或远程测量， 标识、区分和追踪反常行为，快速阻断病毒的传播，这种统一的集成安全机制，使系统整体安全性相对于 IMS/MMD络有较大提高。
IMS以其业务、控制、承载完全分离的水平架构，集中的用户属性和接入无关等特性，一方面解决了软交换 技术还无法解决的问题，如用户移动性支持、标准开放的业务接口、灵活的IP多媒体业务提供等；另一方面，其 接入无关性，也使得IMS成为固定和移动络融合演进的基础。
IMS业务架构如图1所示，IMS的目的是建立与接入无关、能被移动络与固定络共用的融合核心。
P-CSCF是UEIMS的第一步，是UE在被访问域（漫游时）首先要访问的点，进出的SIP消息都要通过P-CSCF。 P-CSCF相当于SIP协议定义的边界代理服务器。
IMS基础概念和网络架构解析

IMS基础概念和网络架构解析

IMS基础概念和网络架构解析IMS的基本概念包括用户终端（UE）、服务平台（SP）、用户业务平面（CIP）和控制平面（CP）。

用户终端是用户与IMS系统交互的终端设备，可以是手机、电脑或其他网络接入设备。

服务平台是IMS的核心，它提供了多媒体业务和服务，如语音通信、视频通话、多媒体消息等。

用户业务平面负责业务逻辑的实现，包括用户身份验证、订阅管理、计费等。

控制平面负责控制和管理各个业务平面之间的关系，以及与用户终端的交互。

IMS的网络架构由多个子系统组成，包括应用层（AS）、控制层（CS）和传输层（TP）等。

应用层提供了各种多媒体业务和服务功能，如呼叫控制、多媒体消息、会议等。

控制层负责控制和管理多媒体会话的建立、修改和终止，同时负责用户身份认证和订阅管理。

传输层负责将多媒体数据流从源用户终端发送到目标用户终端，包括信令传输和媒体传输。

IMS的标准化架构采用了依赖于IP网络的媒体流、呼叫控制和用户业务逻辑分离的原则。

这种架构使IMS系统更加灵活和可扩展，增加了多媒体业务的互操作性和可用性。

它还提供了一种基于开放标准的接口，使不同厂商之间能够实现互操作性和互联互通。

IMS的网络架构还引入了SIP（Session Initiation Protocol）作为呼叫控制协议。

SIP是一种基于文本的通信协议，用于建立、修改和终止多媒体会话。

它提供了一种灵活和可扩展的方式来管理和控制多媒体通信。

IMS还支持一种分布式的中央数据库，称为Home Subscriber Server （HSS）。

HSS存储了用户的认证、订阅信息和用户群组等。

HSS还提供了网络中的用户和服务提供商之间的身份验证和授权功能。

通过HSS，用户可以在不同的终端设备上访问他们的个人配置和服务。

总之，IMS是一种基于IP网络的多媒体子系统，提供了可互操作的多媒体业务服务。

它采用了分离呼叫控制、媒体流和用户业务逻辑的网络架构，使多媒体业务更加灵活和可扩展。

IMS简介__含网络拓扑

IMS简介__含网络拓扑


竞争 博弈 融合
电信业
3GPP在R5版本中提出支持 多媒体业务的子系统（IMS）技术标准， 在 版本中提出支持 多媒体业务的子系统（ 版本中提出支持IP多媒体业务的子系统 ）技术标准， 将蜂窝移动通信网技术和Internet技术结合了起来。 技术结合了起来。 将蜂窝移动通信网技术和 技术结合了起来
IMS相关的标准组织 相关的标准组织
DNS、ENUM Server：
DNS (Domain Name System)：服务器负责URL地址到IP地址的解析， 可以直接借助Internet公网上的分层DNS Server，也可直接在网内新建 DNS服务器 ENUM (E.164 Number URI Mapping)服务器负责电话号码到URL的转 换
1
2
INVITE
7
P-CSCF-A
Media Session
P-CSCF-B
Network visited by UE A
Network visited by UE B
OMA：开放移动联盟；3GPP：第三代合作伙伴计划；ETSI：欧洲电 ：开放移动联盟； ：第三代合作伙伴计划； ： 信标准化协会；IETF：Internet工程任务组；TISPAN：电信和互联 信标准化协会； ： 工程任务组； ： 工程任务组 网融合业务及高级网络协议。 网融合业务及高级网络协议。
IMS标准化的进展 标准化的进展
IMS简介 简
1. IMS概 概 2. IMS 网络架构 网络架 3. IMSf f 4. IMS发 发 关问题
ＩＭＳ
系结构 层 系结构
ＩＭＳ
系结构 层 系结构
ＩＭＳ的体系采用了分层结构 分为ＩＰ接入网络层（ＩＰ－ 的体系采用了分层结构， ＩＰ接入网络层 ３ＧＰＰ ＩＭＳ的体系采用了分层结构，分为ＩＰ接入网络层（ＩＰ－ ＣＡＮ）、ＩＰ多媒体核心网络层 多媒体核心网络层（ＩＭ ＣＮ）和业务网络层 和业务网络层。 ＣＡＮ）、ＩＰ多媒体核心网络层（ＩＭ ＣＮ）和业务网络层。 ＩＰ－ＣＡＮ完成的主要功能包括发起和终结各类ＳＩＰ会话；实现ＩＰ分组 承载与其他各种承载之间的转换；根据业务部署和会话层的控制实现各种 ＱｏＳ策略；完成与传统ＰＳＴＮ／ＰＬＭＮ间的互联互通等功能。 ＩＭ ＣＮ全部基于ＩＰ，该层与ＰＳ域共用物理实体，提供多媒体业务环 境。该层完成基本会话的控制，完成用户注册、ＳＩＰ会话路由控制，与应用 服务器交互执行应用业务中的会话，维护管理用户数据、管理业务ＱｏＳ策 略等功能，与应用层一起为所有用户提供一致的业务环境。 业务网络层是指通过ＣＡＭＥＬ（移动网络定制应用增强逻辑服务器 ）， ＯＳＡ／ＰＡＲＬＡＹ应用程序接口和ＳＩＰ技术提供多媒体业务的应用平台， 可以向用户提供多媒体业务逻辑，也可以实现传统的基本电话业务， 如呼叫前转、呼叫等待、会议等业务。
华为IMS基础技术及架构介绍PPT课件

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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
接入无关
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
归属地
控制
业务提供
能力
IMS主要特征
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
简言之：IMS在IP网络的基础上构建一个分层、开放、融合的核心网控制架构，是一个可运营、 可管理、可计费的系统。
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IMS基本特性
下一代网络的核心
IMS(IP Multimedia Subsystem)是3GPP/3GPP2 (移动）和TISPAN/ITU-T (固定) 网络架构的 核心
控制和承载分离，业务和网络分离， 开放业务环境提供 端到端IP架构 通过多媒体业务提供引入，
可提供VoIP业务和宽带数据类业务等 SIP
对智能终端的管理控制完善 SIP URI形式，兼容支持E.164
基于SIP的路由方式
融合业务部署简单，支持多业务嵌套
全集中的用户数据管理
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
游限制信息 IMS用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储用
户的位置信息 IMS用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据
AS S-CSCF
HSS
HSS Centralized Databases