IMS介绍

一,IMS框架结构

归属用户服务器(HSS,Home Subscriber Server):
HSS是存储用户相关信息的中心数据库,相当于传统移动网的 HLR。HSS除了存储用户的签约信息与位置信息外,还保存有与用户相关的,用来处理多媒体会话的定制数据,包括:本地信息,保密信息(证明与授权信 息),注册信息,业务触发信息,用户个人信息和分配给用户的S-CSCF等。
呼叫会话控制功能(CSCF,Call Session Control Function):
呼叫会话控制功能(CSCF)实体是整个IMS网络的核心,主要负责处理多媒体呼叫会话过程中的SIP信令。其功能包括:多媒体会话控制,地址转换,以及对业务协商进行服务转换等,相当于SIP服务器。CSCF进一步可划分为:
(1)代理CSCF(P-CSCF)
P- CSCF(Proxy-CSCF)是连接IMS终端(UE)和IMS网络的入口节点,所有IMS终端发起和终止于IMS终端的会话消息都要通过P- CSCF。P-CSCF实际上扮演了一个代理服务器的角色,它接收SIP请求与响应,并向IMS网络或IMS用户转发。P-CSCF可以处于拜访网络或归 属网络。
(2)查询CSCF(I-CSCF)
I-CSCF(Interrogating-CSCF)是处在外地网络的IMS终端(包括本 地漫游至外地的终端)进入本地IMS网络的入口节点,I-CSCF路由外地终端的SIP请求和响应到本地S-CSCF。I-CSCF处于归属网络,在特殊 情况下,也可以处于拜访网络。
(3)服务CSCF(S- CSCF)
S-CSCF(Serving-CSCF)是SIP信令平面的中心节 点,其作用类似于软交换系统中的软交换设备。S-CSCF为IMS终端执行会话控制服务,并保持会话状态。所有IMS终端发出与接收的SIP信令都要通过 S- CSCF,它检查这些SIP信令,决定是否需要访问应用服务器,并将信令转发至最终目的地。S- CSCF还提供SIP路由服务,路由SIP请求或响应到PSTN或CS域。S-CSCF总是处于归属网络。
应用服务器(AS):
应用服务器(AS ,Application Server)是持有和执行服务的SIP实体,可以起到SIP用户代理的作用,用以提供各种3G业务。
多媒体资源功能(MRF):
多 媒体资源功能为会话提供必要的媒体资源,如会议桥,多媒体彩铃/彩话,录音通知,语音短信,动画,音乐等。其中的多媒体资源功能控制器(MRFC ,Multimedia Resource Function Controller)负责管理与处理媒体资源,而媒体的具体处理则由媒体资源功能处理器(MRFP, Multimedia Resource Function Processor)来完成。
出口网关控制功能(BGCF,Breakout Gateway Control Function):
BGCF 实体是一个具有路由功能的SIP实体,是IMS域与外部网络的分界点。当IMS终端向PSTN/CS域发起呼叫时,由BGCF决定向那个网络转发信令,如 果目的PSTN/CS域为本地域,则BGCF向与PSTN/CS域接口的MGCF转发信令;否则,向外地域的另一个BGCF转发信令。
媒体网关控制功能(MGCF, Media Gateway Control Function):
MGCF 实体是IMS网络与传统电路交换网络实现互通的功能实体。主要负责控制层面信令的互通,在IMS的框架中己经考虑了和PSTN域以及与移动网络CS域的互 通。其中的MGCF主要完成媒体网关/信令网关(MGW/SGW)注册,呼叫控制和MGW/SGW资源管理等功能。媒体网关(MGW)主要完成IMS网络 与电路交换网络之间的媒体转换功能;信令网关(SGW)主要完成IMS的SIP信令与电路交换的No.7信令之间的信令转换功能。
另外:如果一个网络配置多于一个HSS,则需要配置用户位置功能(SLF,Subscriber Location Function)实体。SLF仅仅是一个映射用户地址到其所属HSS的数据库的节点。

 

二,IMS注册流程

IMS终端从IP接入网接入以后,获得一个IP地址,并发现了拜访地的P-CSCF的IP地址,则可以开始注册.注册:一个用户在连接主机时,把这个用户的公共URI地址和一个包括了主机名或者终端IP地址的URI进行绑定的流程.
A用户是IMS终端,归属南京,漫游到广州,注册流程:
1. 漫游至广州的用户A,发送REGISTER消息,启动注册过程。注册报文中包含了用户标识、归属网络域名、用户信息、会话描述信息等,并抵达拜访网络的P-CSCF。
2. 广州的P-CSCF查询DNS服务器,该服务器对用户A归属网络的入口节点I-CSCF域名(即用户A归属域的域名mobile.025.com)进行解析,给出用户A归属网络I-CSCF的IP地址。
3. P-CSCF将REGISTER消息转发给南京的I-CSCF。
4. I-CSCF向HSS提交用户信息,HSS对用户身份与服务权限进行鉴权后,I-CSCF查询HSS获得为用户A服务的S-CSCF;如果没有,HSS指示I-CSCF根据需要的S-CSCF能力与可用的S-CSCF,分配一个S-CSCF为该用户服务。
5. I-CSCF转发BEGISTER消息给该用户的S-CSCF。
6. S-CSCF从HSS处下载该用户的相关信息(签约信息、安全信息等)并将这些信息存放在该S-CSCF的数据库中。
7. S-CSCF给I-CSCF应答200 OK消息。
8. 南京的I-CSCF给广州的P-CSCF应答200 OK消息。
9. 广州P-CSCF给用户A应答200 OK消息。
10. 如果存在与注册相关的业务应用(例如:进入多媒体服务的提示音与提示页面等),即触发相关的应用服务器。

 

三,IMS呼叫流程

用户A,归属南京,漫游到广州,用户B,归属杭州,漫游到深圳.
1. 漫游至广州的用户A通过己建立的信令通道,向其南京的归属网络S-CSCF发出INVITE消息(SlP请求报文中包含了被呼用户的SIP URI、多媒体呼叫类型等);
2. 若用户A签约了去话会话应用,那么S-CSCF触发相应的应用服务器;
3. 南京S-CSCF根据被呼用户的SIPP URI,查询DNS服务器,得到被叫网络的I-CSCF的IP地址;
4. S-CSCF转发INVITE消息给杭州的I-CSCF;
5. 杭州的I-CSCF查询HSS,得到为用户B服务的S-CSCF;
6. I-CSCF将INVITE消息转发给S-CSCF;
7. 若用户B签约了来话会话应用(例:来话多媒体彩铃业务),那么S-CSCF触发相应的应用服务器;
8. S-CSCF通过己建立的信令通道,将INVITE消息发送至漫游在深圳的用户B。此时,在两个用户之间己建立了信令通道。在此过程中,呼叫请求与响应SLF报文的消息体之中,已包括了由会话描述协议(SDP)所描述的媒体控制信息。
9. 双方终端为这次多媒体会话,激活话务用GPESPDP场景。
10. 请求策略决策功能(PDF)进行QoS策略服务,并与通过SIP协商的QoS进行比较。协商通过后,在广州的用户A和在深圳的用户B终端,就可利用先前交换的IP地址和端口号(不同媒体使用不同端口号)开始发送多媒体数据

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