IMS技术与网络演进讲义

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1、Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.IMS技术与网络演进Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page1内容介绍lIMS基本概念基本概念lIMS网络结构lIMS用户接入方案lIMS网络优势与演进l华为IMS解决方案Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page2提供IP多媒体业务会话类业务：语音会话与视频会话多媒体会议消息与呈现非会

2、话类业务：IPTV、媒体、Web与IMS融合业务等支持多种接入形式移动网：WiMaxLTE/SAEGSM/WCDMA/CDMA/TD-SCDMA固定网：LAN、WLAN、xDSL什么是 IMS?IMS是是IP多媒体子系统（多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem）的缩写）的缩写l基于IP承载网lSIP协议做为核心控制协议l提供与接入无关的IP多媒体业务控制能力Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page3内容介绍lIMS基本概念lIMS网络结构网络结构lIMS用户接入方案lIMS网络优

3、势与演进l华为IMS解决方案GamingConference3rd Party ApplicationsSCPMGCFI-CSCFAGCFP-CSCFS-CSCFHSS承载控制层承载控制层AGIADPSTN/PLMNMGWSIPH.248xDSL/LAN accessWiFi accessAPSGSN2G/3G RANSIP TerminalsSIPSIP承载核心网承载核心网GGSNACIMS网络架构OMSOSSBGCFIM-SSFOSAPresencePTTIMGroupMRFCMRFPA-RACFCCFSPDFPCRFH.248NACFCLFCopyright 2010 Huawei Te

4、chnologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page5IMS 网络结构接入互通层和会话控制层应用层应用层会话控制层会话控制层业务能力层业务能力层接入接入l承载与接入层p用户接入 GPRS/UMTS/CDMA/WiFi/xDSL/LAN p连接传统网络 PSTN/PLMN/H.323/SIP VoIP p控制承载资源l会话控制层p功能呼叫控制、用户管理、业务触发、资源控制、网络互通 p包括的网元有：P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AGCF、MGCF承载承载P/I/S-CSCF,AGCF/MGCFSBC/IM-MGWCopyright 2010 Huaw

5、ei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page6IMS 网络结构业务能力层与应用层承载控制与接入层承载控制与接入层应用层应用层会话控制会话控制业务能力层业务能力层l业务能力层p提供各种各样的业务能力，由各种不同的应用服务器与资源服务器组成 p提供的业务能力包括：n立即消息（IM）/呈现（Presence）/群组/PoC/通用电信业务 l应用层p主要提供第三方的应用：通过OSA提供的接口（API或者消息）来实现对下层业务能力的调用 p第三方应用举例：游戏中心、会议中心、交友中心、企业应用 3rd party AS,游戏中游戏中心心,企事业中心企事

6、业中心通用语音应用服务器通用语音应用服务器,IM,PoC,Presence,GroupCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page7IMS网络中的网元会话控制层功能功能网元网元功能功能网元网元呼叫控制PCSCF网络互通MGCFICSCFIMSMGWSCSCFBGCF用户管理HSS媒体资源MRFCSLFMRFPCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page8会话控制层CSCFlCSCF（Call Session Cont

7、rol Function）呼叫会话控制功能lCSCF类型pP-CSCF：代理CSCF（Proxy CSCF)n用户在归属或者拜访网络的第一个连接点。pI-CSCF：问询CSCF（Interrogating CSCF）n用户的归属网络第一入口点，分配S-CSCF、路由查询以及域间拓朴隐藏功能。pS-CSCF：服务CSCF（Serving CSCF)nS-CSCF是多媒体模块的核心，负责对终端的注册鉴权，会话控制，业务触发。SCPSIP ASHSSS-CSCFP-CSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd party

8、ASIP BearerCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page9IMS呼叫简单模型S-CSCFI-CSCFP-CSCFP-CSCFS-CSCF主叫侧主叫侧被叫侧被叫侧信令信令媒体媒体HSSl当两个IMS用户进行IMS内部呼叫的时候，P/I/S-CSCF 3个网元配合可完成基本的呼叫信令路由的功能。DNS/ENUMCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page10IMS网络实体互连互通l完成对外接口功能的网元实现IM

9、S网络与其他网络的通讯，包含的网元为：pMGCF（Media Gateway Control Function）n实现IMS核心控制面与PSTN/PLMN的交互n控制MGW完成TDM承载与IP承载的实时转换pIM-MGW（IP multimedia media gateway）n完成IMS与PSTN及CS域用户宽带、窄带承载互通及必要的编解码变换pSG（Signaling Gateway）信令网关n完成ISUP over IP 到 ISUP over TDM 的转换，因为MGCF只支持IP接口。SCPSIP ASHSSS-CSCFP-CSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSC

10、FBroadbandWIFILegacy network3rd party ASIP BearerMGWSGCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.与传统网络互通lIMS 用户呼叫本域的PLMN用户PLMNS-CSCFPLNM关口局关口局MGCFlIMS 用户呼叫本域的PSTN用户PSTNS-CSCFMGCFPSTN关口局关口局Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page12IMS网络实体数据库lHSS(Home Sub

11、scriber Server)归属用户服务器lHSS用于归属网络中保存用户的签约信息，主要信息包括：p用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息p用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息、漫游限制信息p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p用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务数据lSLF(Subscription Locator Function)签约数据定位功能，用于多个HSS的选择定位SCPSIP ASHSS/SLFS-CSCFP-CSCFAGCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd

12、party ASIP BearerCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page13IMS网络实体媒体资源SCPSIP ASHSS/SLF databaseS-CSCFP-CSCFMSANSIP PhoneMGCFI-CSCFBroadbandWIFILegacy network3rd party ASIP BearerMRFCMRFPlMRF(Multimedia Resource Function)媒体资源功能，包含两部分：pMRFC（Multimedia Resource Function Contr

13、oller）媒体资源功能控制器n解析来自S-CSCF及AS的SIP资源控制命令n实现对MRFP的媒体资源的控制pMRFP（Multimedia Resource Function Processor）媒体资源功能控制器p在MRFC的控制下，MRFP为终端提供媒体资源n多媒体信息播放（提示音、流媒体）n媒体内容解析处理（编解码变换等）Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page14IMS网络其他实体l承载控制与接入网和系统支撑层的网元：功能功能网元网元功能功能网元网元资源控制PCRF计费CCFSPDF+A-

14、RACF网元管理OMS接入控制NACFSBCABGF CLF 域名或IP地址解析DNS/ENUMCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page15IMS其他重要网元功能lPCRF(Policy Charging Rule Function)p实现移动网络中的QoS控制功能。lSPDF/ARACFp实现固定网的QoS控制功能。lDNS、ENUM Server：pDNS(Domain Name System)服务器负责URL地址到IP地址的解析。pENUM(E.164 Number URI Mapping)服务

15、器负责电话号码到URL的转换。lNAT/ALG/SBC设备：p完成公私网的IP地址转换、媒体流转发以及网络安全保障等功能Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page16SBC功能l信令代理从UE用户看，认为SBC就是P-CSCF；从P-CSCF看认为SBC就是UE用户。l媒体代理所有的媒体流都是通过SBC来传输的。媒体流P-CSCFSBCUE1IP 承承载载UE2UE3信令流IMS网络实体业务能力层lAS(Application Server)-应用服务器p为IMS用户提供IM增值业务，可以位于用户归属网

16、，也可以由第三方提供，其主要功能为：n处理从IMS发来的SIP会话n发起SIP请求，发送计费信息给CCF和OCSlIMS AS 类型pOSA-SCS:Open Service Access Service Capability Servern提供OSA服务网关功能，为第三方服务器提供接口pIM-SSF:IP Multimedia service switching functionn作为网关，提供与传统智能网服务器的接口pSIP AS:直接提供IMS业务ASOSA ASCAMEL/SCPS-CSCFSIPSIPCAP/INAPOSA APIOSA SCSSIP ASIM-SSFSIPCopyr

17、ight 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page18IMS系统中标识的方式Tel URIl遵循E.164的规定 p例如：tel：867552220001 SIP URIlSIP Uniform Resource Identifier(SIP 统一资源标识)pSIP URI由用户名加域名构成：n用户名部分可以采用用户的E.164号码，域名部分这是网络的统一域名n例如：SIP:+ Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page19IMS

18、系统里的地址和标识p IMPISIP URIpIMPU SIP URI和和TEL URIp SIP URIp IP地址地址p SIP URI,Tel URI用户标识用户标识网络节点标识网络节点标识公共服务标识公共服务标识Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page20对IMS用户的标识IMPIl 私有用户身份(IMPI)：p 用于用户接入IMS网络的注册、鉴权、认证和计费，私有用户标识不用于呼叫的寻址和路由。p 私有用户标识采用网络接入标识符（NAI）的形式，即User Name Realm。p 由归属网

19、络运营商定义的用户身份标识，具有全球唯一性。1+张三的私有用户身份（张三的私有用户身份（IMPI）Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page21对IMS用户的标识IMPUl 公共用户身份(IMPU)：用于请求与其他用户通信时用的身份，可以被公布p 公有用户标识用于SIP消息的路由。p 一个IMS用户可以分配一个或多个公有用户标识，公有用户标识的格式可以采用SIP URI或者Tel URI的格式，不同格式的IMPU可以绑定。p 使用IMPU发起会话或做为会话终结者之前，IMPU首先应被注册。注册组注册组S

20、IP URITel URL(E.164)1sip:+tel:+867552220001张三的公共用户身份（张三的公共用户身份（IMPU）Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page22IMPI与IMPU的关系l张三的用户标识p可以一个IMPI对多个IMPU（一机多号）或者一个IMPU对多个IMPI（一号多机）。p不同的IMPU可以分享一样的业务（Service profile）。IMS签约sip:zhangsan_tel:+86-139-1234-5678Service Profile 1IMPIIMPU

21、Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page23网元地址和标识l网络节点的标识p处理SIP路由的网络节点（如CSCF，HSS）需要使用SIP URI来标识。p各网元的SIP URI和对应的IP地址将记录在DNS服务器中。n在注册与会话的信令交互过程中，终端和各网元通过查询DNS服务器获取下一跳网元对应的IP地址。sip:sip:sip:I-CSCFS-CSCFP-CSCFHSSCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Pa

22、ge24公共服务标识（PSI）l 公共服务标识（PSI）p 标识AS所拥有的服务p 在AS中创建p 标识的格式为SIP URI或tel URLconference ASASmessage Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page25目录lIMS基本概念lIMS网络结构lIMS用户接入方案用户接入方案lIMS网络优势与演进l华为IMS解决方案Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page26DHCP ServerAA

23、ABRASxDSL/xPON/LAN接入SBCSBCIP Bearer NetworkONUOLTSpliterOLTxDSL ModemPOTSPC SoftphoneSpliterONUPC SoftphoneSIP PhoneFTTB+xDSLFTTB+LANLAN SwitchxPON接入FTTHPC SoftphoneSIP PhoneONT双绞线光纤网线Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page27AGCF接入窄带用户的接入Page27l将POTS 终端接入IMS，支持管理H.248 媒体网

24、关控制功能。lAGCF 用户主叫时实现呼叫路由功能，就是将UA 发起的呼叫路由到S-CSCF。lAGCF用户做被叫时AGCF实现定位功能，将呼叫路由到对应的UA。同时，AGCF 也可进行呼叫的鉴权。DiameterP-CSCF ASSIPSIPSIPSIPHSSDiameterI-CSCFS-CSCFSIPOCSDiameterCCFDiameterAGCFPOTSH.248AGPOTSAGDiameterCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page28IMS接入网接入网IMS用户终端POTSPCSIPP

25、honeWIFIWiMAX TerminalSTBCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page29内容介绍lIMS基本概念lIMS网络结构lIMS用户接入方案lIMS网络优势与演进网络优势与演进l华为IMS解决方案Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page30l3G标准组织和后来的TISPAN固定网络标准组织，都旨在融合当前的通信网络和因特网(Internet)，希望以此:p解决在IP网络中的电信业务所面临的运营问

26、题:n电信网络用户增长缓慢，利润持续下降n业务更新缓慢，新业务部署困难nQoS、安全、计费和网络互联互通p真正实现FMC(固网移动融合)IMS网络的设计初衷Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page31IMS架构优势降低网络冗余，提高网络复用App1User dataBillApplication DeliveryAuthenticationSession ControlChargingOAMApp2User dataBillApplication DeliveryAuthenticationSessi

27、on ControlChargingOAMApp3User dataBillApplication DeliveryAuthenticationSession ControlChargingOAM目前网络垂直式业务提供架构目前网络垂直式业务提供架构IMS架构架构CSCFApp1App2App3HSSl目前采用的是垂直式业务提供架构存在很多问题，随着业务数量的增加，运营商的CAPEX和OPEX将急剧增长，IMS对这种垂直式架构进行了解。Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page32RANIMS架构优势快速

28、的业务部署l传统网络pCAP/INAP 对CP/SP来说过于复杂，难以理解,导致业务提供链过窄。pCAP/INAP 难以实施业务的嵌套。传统网络传统网络IPMGWUMTScdma2000WLANxDSL/LANPSTNPLMNASOSA ASCAMEL/SCPS-SCSFSIPSIPCAP/INAPOSA APIIPOSA SCSSIP ASIM-SSFSCPlIMS继承了因特网的业务模式优点p采用跟HTTP类似的SIP协议，更简单易用p拥有众多潜在的开发者。p接入无关性l优势不在业务类型，而是触发业务的架构Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.

29、All rights reserved.Page33IMS架构优势更好的移动性l用户期望能够在不同的场所随时接入通信服务p在家，在办公室,在移动中l使用不同的设备接入p固话,PCs,手机,PDAs l只需要统一的一个帐户p一次开户，一个联系地址、一套使用说明 XDSLHSPAWiFi各各领领域的融合域的融合TelecomIT&SoftwareMediaConsumer ElectronicVoiceDataVideoContentIMS 融合融合HomeSubwayOfficeCafeWorkingGaming LearningDriving网络发展趋势功能细分与网络融合INAPINAPSS7

30、PSTN/ISDN ServiceInterfacesCall ControlExchange NetworkIntelligent NetworkUser DataE164PSTN/PLMNPSTN/PLMNH.248H.248SIPSIPMedia GatewayAppServersSIP,H.323SIP,H.323HLRGatewayINAPINAPMulti-Protocol ProcessingIP RouterSIP Mgmt.MAPMAPIntelligent NetworkPSTN/ISDN ServiceCall ControlSoftSwith BasedSoftSwit

31、h Based A/MGCFA/MGCFH.248H.248SIPSIPGatewayCSCFCSCFMulti-Protocol ProcessingAppServersHSSHSSSIPSIPAppServersPSTNASSIPSIPDiameterDiameterSBCMedia GatewayIMSIMS1：网络革命性进化2：呼控与承载分离，业务部分分离1：网络平滑演进2:业务彻底与呼控分离l网络功能的模块化细分降低了维护和升级的花销，硬件趋同，网络设备软件化。Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved

32、.Page35网络演进关键:CSCF/HSSCSCFHSS网络演进融合趋势PSTNSoftSwitchMSANUMGSHLRPLMNUMGBSCBTSIP bearer networkGSM MSSHLRPLMNUMGBSCBTSCDMA MSSHLRFixed SCPGSM SCPCDMA SCP固定网固定网AGCF/MGCFAGCF/MGCFAGCF/MGCFAll IP accesses：WiMAX SAE/LTE HSPA GSM 网络网络CDMA 网络网络IP bearer networkIP bearer networkCopyright 2010 Huawei Technolog

33、ies Co.,Ltd.All rights reserved.Page36CSCFHSS网络演进结果PSTNMSANUMGPLMNUMGBSCBTSIP bearer networkPLMNUMGBSCBTSAGCF/MGCFAGCF/MGCFAGCF/MGCFIP bearer networkIP bearer networkASCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page37IMS 演进的目标网络POTS(PSTN)HGVOBB4G(LTE/HSPA)2G/3GMGWmAGCFSBCxPONAGCF

34、业务服务器HSSIMSAS1AS2AS3AS4AS.SIPSIPSIPCSCFMGWH.248H.248SIPMGCF传统网络SIPISUP/BICCSIPSIPSIP窄带宽带Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page38内容介绍lIMS基本概念lIMS网络结构lIMS用户接入方案lIMS网络优势与演进l华为华为IMS解决方案解决方案Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page39产品列表功能功能网元网元产品产品功

35、能功能网元网元产品产品呼叫控制PCSCFCSC3300媒体控制MRFCCSC3300ICSCFMRFPMRP6600SCSCF互通MGCFUGC3200数据库HSSHSS9820IMMGWUMG8900业务平台SIP-ASATS9900其他PCRF/PEPRM9000/SE2300,GGSN9811SIP-ASMediax会议CCFiCG9815NAT/proxyEudemon 1000 SE2300/SE2600Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page40统一的软硬件平台策略l统一的核心网平台统一的

36、核心网平台p可共享的统一平台 p同时支持无线与固网接入p融合的业务平台 l优点优点:p快速部署p统一的操作维护平台p传统网络的平滑融合与过渡CGP:Carrier Grade PlatformOSTA:Open Standard Telecom ArchitectureApp.SDPOS&HWSessionControlCGPOSTACommercial OSReal Time DatabaseReliability MechanismHigh Efficient Core DispatchingProtocol StackDistributed ProcessOAM ProxyCSCFBGC

37、FIBCFMGCFSoftXSDPVCC ASCSI ASATSMRFCCopyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page41灵活的配置 所有网元运行在统一的硬件平台上功能网元功能网元产产品品物理物理单单板板UGC3200MGCFATS9900TelASCSC3300PCSCFICSCFSCSCFMRFCHSS9820HSSSLFiCG9815CCF+Copyright 2010 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page42IMS 终端iPAQ H6300Huawei U526Dopod 900Nokia N80Nokia 6680手机手机 软终软终端端Counterpath EyebeamHuawei FastNableComm固定固定终终端端IADs from Cisco/NewRock/GaokeFixed Phones from Huawei/Polycom/Innomedia谢谢