ims
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IMS 架构探讨第一,什么是IMS? IMS全程为IP 多媒体子系统, 由3GPP R5定义,在R6中完善与现有网络的兼容,在R7中逐步实现FMC(Fixed Mobile Convergence)的融合目标.IMS采用类似于软交换的分层网络结构,分为应用,控制和承载3层.第二,为什么我们需要IMS? 从终端用户的角度来看, IMS可以为移动或固网用户提供更多的多媒体应用(移动对讲机, 多媒体文件共享, 移动电视, 即时消息, EMAIL, 增强电话本,线上游戏等); 对运营商的角度来看IMS可以为运营商提供FMC的方案, 可以通过提供增值业务提高ARPU值,可以在IMS的基础结构上轻松的实现未来新的应用,可以完成传统电信网络向全IP网络过渡的目的.第三,谁在构建IMS? IMS的网络架构由3GPP(移动)和TISPAN(固网)来定义;IMS中的基于TCP/IP的协议(SIP,DIAMETER, MEGACO等)由IETF定义;应用部分有OMA, Parlay等组织提出.IMS的特点和体系结构1)特点:∙采用分层的架构,便于网络演进和业务部署:接入层、承载层、会话控制层、业务应用层∙接入无关性,提供优越的融合特性:核心功能与接入技术无关∙基于SIP的会话控制,具备良好的多媒体业务支持能力∙采用分布式开放性的体系结构,提供良好的可扩展性:开放的业务控制接口,拥有SIP的灵活和可扩展性∙统一的用户数据管理(HSS)∙归属网络服务控制,提供一致的用户通信体验∙基于iFC(初始过滤规则)的业务触发机制,实现呼叫控制和业务逻辑的分离分层体系结构:3)功能实体简要归类a)会话管理和路由类∙服务呼叫会话控制功能S-CSCF∙询问呼叫会话控制功能I-CSCF∙代理呼叫会话控制功能S-CSCFb)数据库∙归属用户服务器HSS∙用户定位功能SLFc)网间配合实体∙出口网关控制功能BGCF∙媒体网关控制功能MGCF∙IP多媒体媒体网关功能IM-MGW∙信令网关SGWd)服务∙应用服务器AS∙媒体资源控制功能∙媒体资源处理功能e)支撑实体∙拓扑隐藏功能THIG∙安全网关SEG∙策略决策功能f)计费网元功能简介:CSCF——Call Session Control FunctionIMS系统中完成呼叫控制功能的核心组件,主要功能:信令路由,会话管理,资源分配,安全认证,业务触发,计费控制。
a)P-CSCF:代理呼叫会话控制功能IMS系统中用户的第一个接触点,主要功能:作为SIP Proxy,在UE和S/I-CSCF间转发SIP请求和响应信令消息异常会话释放/注册时,充当SIP UA发起SIP事务检测紧急会话向CCF(计费采集功能)提供计费信息SIP信令完整性和机密性保护SIP消息的压缩和解压向S-CSCF订阅注册事件包执行媒体监管维护会话计时器b)I-CSCF:问询呼叫会话控制功能运营商归属网络中为所有连接到该运营商网络的用户的连接提供的一个联系点,主要功能:注册阶段指定S-CSCF获取S-CSCF的名字前转SIP消息和响应给S-CSCF向CCF提供计费信息拓扑隐藏功能c)S-CSCF:服务呼叫会话控制功能IMS的核心所在,位于归属网络,提供注册和呼叫控制服务,主要功能:注册服务功能基于AKA的认证从HSS下载用户信息和业务数据消息路由和转发会话控制功能与业务平台交互E.164号码与SIP URI之间的转换维护会话计时器、执行媒体监管、支持紧急呼叫向CCF或OCS提供计费信息d)HSS:归属用户服务器IMS中所有与用户和业务相关数据的主要存储器,主要数据包括:用户身份、注册信息、接入参数、业务触发信息。
HSS功能包括三部分:IMS功能CS域HLR/AUC功能PS域HLR/AUC功能e)MRF:媒体资源功能,多用于多方会话MRFC:媒体资源功能控制器--对IMS域内部的媒体资源进行控制,通过H.248协议维护、控制MRFP中的媒体资源,与S-CSCF交互,间接接受AS的控制,向CCF或OCS提供计费信息。
MRFP:媒体资源功能处理器--对IMS域内部的媒体资源进行处理,接受MRFC的控制:H.248,完成对媒体流的编解码、转换、混合和播放等功能。
f)网关功能BGCF:外出网关控制功能--负责在IMS与PSTN/CS域互通时候选择到CS域的出口的位置,即选择MGCF或BGCFMGCF:媒体网关控制功能--IMS用户与CS用户互通的控制网关,控制IMS-MGW中媒体信道的连接,选择CSCF,进行协议转换:SIP与ISUP,并与SGW交互IMS-MGW:IMS媒体网关功能--在IMS与CS间提供用户平面链路,在MGCF的控制下,完成媒体协议转换、回声消除、转码等功能SGW:信令网关--SIP与SS7之间的转换,支持SIGTRANIMS标识1)IMS用户标识:私有用户身份和公共用户身份a)私有用户身份:由归属网络运营商定义的具有唯一性的全球身份,可用于在归属网络中从网络的角度唯一地标识用户。
私有用户身份并不是标识用户本身,而是标识了用户与运营商的订购/签约关系,主要用于注册过程中对用户进行认证,也可以用于计费和管理目的。
存储在ISIM (身份模块) 应用中,采用NAI (网络接入标识符) 的形式:form_user@realm 。
b)公共用户身份:IMS网络中的用户身份,用于请求与其他用户进行通信时使用的身份,可以被公布到号码簿、主页等上,ISIM中至少要存储一个公共用户身份。
通过注册过程在网络中注册,网络不对公共用户身份进行认证,公共用户身份的两种形式:SIP URI sip:joe.doer@ 、tel URL tel:+358 50 1234567。
公共用户身份与私有用户身份之间的关系:c)公共业务身份:公共业务身份,对AS提供的业务进行标识,由用户根据需要在AS中创建,使用之前不需要进行注册。
采用SIP URI形式,如标识消息列表业务的公共业务身份:sip:messagelist_joe@d)网络实体标识:处理SIP路由的网络节点通过SIP URI标识,例子:sip:finland.scscf@。
2)IMS身份模块——ISIMISIM是位于UICC上的应用,用于存储由运营商提供的IMS专用数据。
PSI:略应用流程注册过程大体应该是:(1)UE 首先向P-CSCF 发送SIP 注册请求,消息体中含有用户标识和归属网络域名;(2)P-CSCF 通过归属网络域名来发现归属网络的SIP 代理的入口(即I-CSCF),并将包含有P-CSCF 名称、用户信息和被访问网络名称的注册消息发送给I-CSCF。
(3)I-CSCF 根据用户信息和归属网络域名进行域名解析来判定HSS 的地址,并通过Cx 接口和HSS 间交换UMTS 专用消息,I-CSCF提交用户和网络信息,HSS对用户身份和服务权限进行鉴权;同时HSS 根据I-CSCF 的请求为UE选择恰当的S-CSCF 并将其地址回复给I-CSCF。
(4)I-CSCF 将注册消息递交给选定的S-CSCF,其消息体中包含了用户标识、访问网络的联络名、归属网络的联络名等信息;(5)S-CSCF 通过Cx 接口向HSS 提交用户标识和对应的S-CSCF 名称,HSS 将这些信息进行存储。
同时S-CSCF 从HSS 处下载用户的相关信息(如一个或多个名称/地址信息、安全信息等等),并把这些信息存储在本地数据库中。
(6)S-CSCF 向UE 回复200 OK 消息,将服务网络的联络信息回复给I-CSCF并释放所有注册信息。
此时,UE已准备好可以使用所需的多媒体服务了。
用户注册/注销注册:特点是归属域注册,注册前后及注册期间的信息存储:a)用户初始注册:呼叫流程说明:略.计费:略IVR:略网络参考资源和书籍/基本集中了所有关于IMS的相关学习资源, 从专业的角度阐述IMS及相关协议的内容. 逻辑性好,可读性很强,对专业技术人员很有帮助./主要面向IMS领域的非技术从业人员, 从行业分析的角度提供IMS领域的最新动态,其中会定期发布权威的IMS行业分析报告.为学习IMS的爱好者提供平台相互交流.另外现在IMS相关书籍在市面上也很多,推荐的有以下两本:“TheIMSIP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain”(第二版)和“The 3G IP Multimedia Subsystem merging the internet and the cellular worlds”(第二版)Sip:SIP消息头域1 general-header类:为描述消息基本属性的通用头域,可用于请求消息或响应消息;通用头域的域名只有在协议版本改变时才可有效地扩展。
不过,通信中的所有方均认为是“通用头域”的新的头域也可认为是通用头域。
不被认可的头域作为实体头域。
1.1 Call-IDCall-ID通用头域唯一标识一个特定的请求或者一个特定客户的所有登记。
来自同一个客户的所有的登记应该使用同样的Call-ID头值,至少是在同一个重新启动的循环中。
注意到单个的多媒体会议会产生不同Call-ID的几个呼叫,例如,用户多次邀请一个单个的私人加入同一个会议。
对于一个INVITE请求。
主叫方用户代理服务器不应该警告用户,如果用户先前已经对INVITE请求中的Call-ID 作出了响应。
如果用户已经是会议的一个成员,同时包含在会话描述中的会议参数并未改变,那么主叫方用户代理服务器可以接受此呼叫,而不管Call-ID。
对于一个已存在的Call-ID或者会话的邀请可能改变会议的参数。
一个客户应用可以决定向用户简单地指示会议参数已经改变,可以自动接受邀请或者可能需要用户的确认。
使用几个不同的Call-ID可以邀请一个用户加入同一个会议或者呼叫。
如果需要的话,可以使用在会话描述中的标识来检测此副本。
例如,SDP的“o”域中包含了会话标识和版本号。
REGISTER和OPTIONS方式使用Call-ID值来精确匹配请求和响应。
一个单个的客户发布的所有的REGISTER请求应该使用同一个Call-ID,至少在同一个有效循环中。
Call-ID = (“Call-ID” | “i”)”:”local-id”@”hostLocal-id = 1*urici是Call-ID的缩写形式。
“host”应该是一个真正的域名或者是一个全球性的IP地址。
如此,”local-id”应该是一个由URI字符组成的标识,此标识在”host”中是唯一的。
建议使用经过加密的随机标识。
Call-ID 的值禁止被重用于另一个不同的呼叫。
Call-ID区分大小写。