IMS基本原理关键技术注册及业务流程课件

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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Security Level: IMS基本概念和网络架构ISSUE1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 2学习完此课程，您将会： 理解IMS网络基本架构 IMS各网元的主要功能 IMS网络中涉及的接口和协议 了解IMS网络的注册过程和会话过程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 3第第1章章 IMS的网络分层结构的网络分层结构和和网元功能网元功能第第2章

2、章 IMS网络中涉及的接口和协议网络中涉及的接口和协议第第3章章 IMS注册流程注册流程第第4章章 IMS会话流程会话流程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 4IMS的网络分层结构AGIADGGSNInternet / VoIPiMGMGCP/H.248xDSL/LAN 接入接入I-MGCFMRFPI_CSCFA-MGCFT-MGCFMRFCSIP/H.323 TerminalsSGSN2G/3G RANSIP TerminalsSIPSIPPSTN/PLMNTMGSGP-CSCFACARMARMS_CSCFIADOSS/

3、BSSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 5IMS逻辑架构lIMS网元功能的逻辑架构，可根据实际部署需要，进行合设IMS主要网元：主要网元：CSCF：-P-CSCF-S-CSCF -I-CSCFHSSSLFBGCFMGCF/IM MGWMRFC/MRFPASENUM/DNSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 6IMSIMS逻辑实体分类lP-CSCFlS-CSCFlI-CSCFlE-CSCFlHSSlSLFlMRFClMRFPlBGCFlMGCFlIM-

4、MGWlVIGlMRFClMRFPHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 7CSCF-会话控制和路由CSCF：Call Session Control Function l CSCF按其位置和功能又可分为 P/S/I 三种类型：其中： P-CSCF(Proxy CSCF)：是IMS中与用户的第一个连接点， 提供代理（Proxy）功能，即接受业务请求并转发它们；P-CSCF也可提供用户代理（UA）功能，即在异常情况下中断和独立产生SIP会话；S-CSCF(Serving CSCF)：S-CSCF在IMS核心网中处于核心的控制地位

5、，负责对UE的注册鉴权和会话控制，执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并根据用户签约的IMS触发规则，在条件满足时进行到AS的增值业务路由触发及业务控制交互； I-CSCF(Interrogating CSCF)：类似IMS的关口节点，提供本域用户服务节点分配、路由查询以及IMS域间拓朴隐藏功能；lP/S/I-CSCF在物理实体上完全可以是合一的，也可以分开部署.HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 8P-CSCF业务功能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，

6、包括登记、多媒体会话等，代理转接到其归属地的S-CSCF（根据登记时记录的信息）或I-CSCF（根据SIP UA携带的归属域名）；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；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

7、释放相应资源占用信息；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；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；代理代理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 9S-CSCF业务功能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P-CSCF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

8、，在条件满足时进行到SIP AS / IM-SSF /OSA SCS的增值业务路由触发。注册及鉴权控制注册及鉴权控制 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； 支持IMS AKA鉴权过程，对注册用户的合法性进行检查，并支持从HSS获取鉴权集信息并将未用的鉴权信息进行本地保存；公共会话控制功能公共会话控制功能 作为SIP UA直接进行会话失败处理，向终端通知失败原因并释放会话； 给终端提供与业务相关的事件信息（例如通知放音，附加媒体资源，计费通知等）； 负责IMS会话相关计费话单产生，

9、将CDR通过Diameter送往CCF；HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 10I-CSCF业务功能I-CSCF是运营商归属是运营商归属IMS网络的统一的初步入口点网络的统一的初步入口点：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;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。在在IMS会话跨不同运营商时，可通过对会话跨不同运营

10、商时，可通过对SIP地址信息的加密地址信息的加密/解密实解密实现对现对I-CSCF所在运营商的所在运营商的网络拓扑隐藏网络拓扑隐藏，即支持可选的所谓，即支持可选的所谓THIG功能。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。负责IMS相关计费话单产生，将ACR通过Diameter送往CCF；问讯问讯HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 11HSS业务功能 HSS:The Home Subscriber Server HSS是归属网络中保存IMS用户的签约

11、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SLF功能功能 在域内存在多个HSS时，用于选择用户数据存储的HSSHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 12HSS业务功能lHSS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

12、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。lHSS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；lHSS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；lHSS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S-CSCF提供用

13、户/网络鉴权所需的鉴权元组信息。lHSS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。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 13IMS其他网元功能ASAS(Application Server)：为IMS用户提供增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其中： AS包括SIP AS、 OSA AS和 IM-SSF三类，其中，OSA AS通过OSA Service Capability Servers而不是直接与

14、IMS网元交互，IM-SSF则提供IMS SIP到CS CAP的映射及SSP触发能力，使IMS域VoIP业务用户能无缝继承CS智能业务；S - CSCF S - CSCF SIP Application Server SIP Application Server HSS HSS OSA service capability server (SCS) OSA service capability server (SCS) IM - SSF IM - SSF Camel Service Environment Camel Service Environment OSA application se

15、rver OSA application server ISC Cx ISC ISC CAP MAP OSA API SCIM AS AS Sh Si AS通过与HSS的接口 获得用户业务相关的数据和用户状态信息，其中，SIP AS和OSA SCS与HSS间为基于Diameter的Sh接口，IM-SSF与HSS间为基于MAP的Si接口； S-CSCF与AS间的ISC接口用于AS进行相应的业务控制OSA：Open Services ArchitectureHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 14IMS其他网元功能lSLF(S

16、ubscription Locator Function )：在运营商内设置多个HSS的情况下，I-CSCF在登记注册及事务建立过程中通过SLF获得用户签约数据所在的HSS域名，可与HSS合设。lMGCF(Media Gateway Control Function)：实现IMS核心控制面与PSTN或PLMN CS的交互，支持ISUP/BICC与SIP的协议交互及呼叫互通，通过H.248控制IM-MGW完成PSTN或CS TDM承载与IMS域用户面RTP的实时转换。lIM-MGW(IMS-Media Gateway Function)：完成IMS与PSTN及CS域用户面宽窄带承载互通及必要的C

17、odec编解码变换。lBGCF(Breakout Gateway Control Function )：根据互通规则配置或被叫分析，为IMS到PSTN/CS的呼叫选择MGCF，从而实现MGCF路由的自动获取。lMRFC(Multimedia Resource Function Controller)：通过H.248控制MRFP上的媒体资源，解析来自其他S-CSCF及AS的SIP资源控制命令，转换为对MRFP的对应控制命令并产生相应计费信息;lMRFP(Multimedia Resource Function Processor)：作为网络公共资源，在MRFC控制下提供资源服务，包括媒体流混合（

18、多方会议）、多媒体信息播放（放音、流媒体）、媒体内容解析处理（码变换、语音识别等）。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 15IMS其他网元功能lDNS、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，一般需IMS运营商新建。lDHCP Server：在标准DHCP(Dynamic

19、 Host Configuration Protocol )服务功能的基础上，增加在动态分配IP地址过程中向IMS终端指定P-CSCF的URL地址的处理。lVIG：视频互通功能实体，和现网设备实现视频互通。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 16SBC功能会话边界控制和媒体路由lSBC是IMS 系统的接入点，提供接入网与IMS核心网之间的NAT穿越、接入控制、QoS控制、信令和承载安全以及IP互通等功能l在全代理的模式下，信令处理SBC采用的B2BUA(Back-to-Back User Agent)的机制,信令会终结于S

20、BC，然后再重新发起，最典型的特征就是终端的信令报文的目的IP就是SBC的地址；lSBC的媒体层面受自己本身的信令层面控制，媒体端口是动态打开的，会话创建时打开，会话结束后关闭；lSBC支持无媒体流检测的功能，当一定时间内无媒体流经过SBC，SBC会在网络侧主动释放呼叫；lSBC自己做信令和媒体的NAT穿越；HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 17第第1章章 IMS的网络分层结构的网络分层结构和和网元功能网元功能第第2章章 IMS网络中涉及的接口和协议网络中涉及的接口和协议第第3章章 IMS注册流程注册流程第第4章章 IM

21、S会话流程会话流程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 18IMSIMS中的接口协议SIPl在IETF定义（RFC 3261），3GPP做了增强l用于大部分IMS接口，文本编码，遵循应用层三次握手原则（INVITE/200 OK/ACK）l功能：完成呼叫的路由和接续l方法：INVITENOTIFYBYESUBSCRIBEUPDATEREFER等Diameterl用于HSS对外的接口和策略控制接口，完成用户数据的查询及同步等操作，包括：CxDx(HSS-CSCF),Sh(HSS-AS)，Dh（AS-SLF）等l实现QoS和计费

22、策略的交互和执行，包括：Rf接口等H.248l用于会话控制层对媒体面的控制接口，包括Mn和Mp等RTPRTCPl媒体面信令，传输各类媒体流HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 19IMS主要接口和参考点HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 20IMS主要接口接口接口位置与作用位置与作用基于的协议基于的协议GmGm 接口位于IMS 用户终端与IMS 核心网P-CSCF之间，主要用于IMS用户的注册及会话控制。SIP 协议MwMw 接口位于不同的CSCF 之间

23、，用于IMS 注册及会话流程中CSCF之间的消息通讯及代理前转。SIP 协议GqGq 接口位于P-CSCF 与PDF 之间，P-CSCF 通过该接口向PDF通知当前会话与承载相关的信息，以便PDF执行基于本地策略的QoS授权判决。Diameter 协议CxCx 接口用于I-CSCF/S-CSCF 与HSS之间的信息交互与传输，主要交互的信息包含：1、S-CSCF 选择所需的必要信息。2、 CSCF 到HSS 的路由信息查询。3、CSCF 从HSS 中获取有关漫游授权的相关信息。4、CSCF 从HSS 下载IMS 用户接入鉴权所需的安全参数。5、HSS 向CSCF 传送IMS 会话过滤器签约数据

24、。Diameter 协议HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 21IMS主要接口接口接口位置与作用位置与作用基于的协议基于的协议ShSh接口位于AS和HSS之间交互用户数据信息。Diameter 协议MjMj 接口位于BGCF 和MGCF 之间接口。主要功能是在IMS 网络和PSTN/PLMN 网络互通时，在BGCF和MGCF 之间传递会话控制信令。SIP 协议MmMm 接口位于CSCF 与其他IP 网络之间。CSCF 通过该接口与其他IP 网络进行互通。SIP 协议ISCISC 接口位于S-CSCF 与AS 之间。S-CS

25、CF 依据从HSS 中获得的IMS 签约触发准则，以及来自IMS 终端的SIP 业务请求进行业务触发判断，并将会话向特定AS 服务器以完成增值业务逻辑的最终处理。与S-CSCF 互通的AS 类型包括：SIP AS，OSA 能力服务器，CAMEL（Customized Applications for MobileNetwork Enhanced Logic）/INAP（Intelligent NetworkApplication Protocol）窄带智能业务服务器等。SIP 协议RfRf 接口位于CCF 与CSCF、BGCF 之间，实现会话相关离线计费功能。Diameter 协议HUAWEI

26、 TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 22IMS的用户码号 Private User Identity-1 Private User Identity-2 Public User Identity-1 Public User Identity-2 Public User Identity-3 Service Profile-1 Service Profile-2 IMS用户拥有两种用户标识：用户拥有两种用户标识：私有标识 (IMPI：IM Private Identity)和公有标识 (IMPU：IM Public Identity)：

27、一个私有标识对应一个物理终端，用于UE和网络的双向认证。公有标识则是该用户对外可寻址的标识。采用的格式为： SIP URI，例如：“Sip: ” Tel URI，例如：“Tel: +86”IMPU和IMPI之间为多对多的关系即存在一机多号和一号多机。 IMPU、IMPI、归属网络域名称等以SIP URI的形式出现，SIP URI遵从与电子邮件相同的格式，即“用户名域名”。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 23IMSIMS中的网元码号l网元码号采用域名方式l网元码号以”sip:”开头，包括设备功能及归属域信息S-CSCF:

28、 sip: scscf(1.n).归属省名P-CSCF: sip: pcscf(1.n).归属省名SBC:sip: sbc(1.n).地市区号.归属省名网元码号用于IMS域内的SIP信令路由，在路由过程中各网元可将自身域名信息填入SIP消息头相关路由头域。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 24公有业务标识PSIPSIlPSI用来表示由AS提供的业务，唯一的标识了一个业务，如由AS发起的业务采用PSI标识lPSI无需注册，可静态配置或者终端与AS动态协商生成l可通过EMUMDNS查询，路由至该PSI所在的ASlPSI可以是

29、SIP URI或者TEL URI，例如： 用于标识北京IMS域内一个多媒体会议系统，用户通过发起对此SIP URI的请求，即可接入该会议系统，进行多媒体会议 PSI与PSI也可以互通，比如用于两个会议系统的对接等lCM-IMS网络中使用的PSI主要用于彩铃和视频会议的平台接入，预分配12535和12539接入码实现IMR的语音交互HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 25第第1章章 IMS的网络分层结构的网络分层结构和和网元功能网元功能第第2章章 IMS网络中涉及的接口和协议网络中涉及的接口和协议第第3章章 IMS注册流程注

30、册流程第第4章章 IMS会话流程会话流程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 26IMSIMS入口点发现lSBC入口点发现两种方式GPRS PDP上下文方式上下文方式DHCP+DNS方式方式目前采用目前采用DHCP+DNSDHCP+DNS的方式：的方式：在终端配置在终端配置SBCSBC的统一域名：的统一域名：，通过，通过CMNET DNSCMNET DNS根据用户源根据用户源IPIP地址解析到离用户最近的地址解析到离用户最近的SBCSBC。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confide

31、ntial Page 27IMSIMS用户初始注册多种鉴权方式lIMS鉴权五元组认证方式：鉴权五元组认证方式： RAND AUTN* XRES* CK（-CKESP ） IK（ -IKESP ）应用场景：应用场景：需终端有SIMUSIMISIM卡l采用采用Username和和Password的认证形式的认证形式l应用场景：应用场景： 适用于无卡终端，如PC客户端、SIP硬终端或IAD等接入设备，商用初期无卡用户采用此方式HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 28注册过程中涉及的网元lCSCF：为呼叫会话控制单元，又分为P-C

32、SCF、I-CSCF、S-CSCF。lHSS：为归属用户服务器，存储IMS用户的签约数据以及无线用户的鉴权五元组等lDNS：负责URI地址到IP地址的解析，在IMS网络中负责将归属网络（I-CSCF）的SIP URI转换成归属网络的IP地址。lAS(Application Server)：为IMS用户提供增值业务。注册是将UE的IP地址和IMPU的绑定关系存储到到IMS系统中。注册包括UE和网络的双向认证过程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 29IMSIMS路由机制ENUM/DNSENUM/DNSlENUM提供了将E.1

33、64号码转化为域名形式存在DNS数据库中的方法lIMS网络，采用Internet IP DNS寻址路由方式，与交换网GT翻译寻址方式不同，IMS网络中没有信令点（SP）的概念lIMS中SIP信令路由基于SIP URI，E.164 TEL URI无法在IMS域路由lENUM/DNS供CSCF查询，转换TEL URI为SIP URI，用于路由DNSTEL:+86-10-66006688;ENUM:8.8.6.6.0.0.6.6.0.1.6.8.e164arpa;DNS SIP URI:HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 30I

34、MS用户注册流程Visited or Home NetworkHome NetworkSIPCxSIPCxShISC1IMS用户发出注册请求消息用户发出注册请求消息12P-CSCF通过通过DNS得到用户归属网的得到用户归属网的I-CSCF23P-CSCF把注册消息转到把注册消息转到I-CSCF34I-CSCF查询查询HSS，为用户选择一个，为用户选择一个S-CSCF 45I-CSCF将消息转到将消息转到S-CSCF566S-CSCF从从HSS得到用户的认证信息得到用户的认证信息S-CSCF通知用户重新认证通知用户重新认证7788用户重新发起注册（用户重新发起注册（15步）步）9认证通过，认证通

35、过，S-CSCF通知通知HSS910S-CSCF从从HSS下载用户数据和下载用户数据和iFC1011S-CSCF通知通知AS进行第三方注册进行第三方注册1112AS从从HSS得到用户数据（可选）得到用户数据（可选）1213P-CSCF向向S-CSCF订阅注册事件通知订阅注册事件通知1314用户向用户向S-CSCF订阅注册事件通知订阅注册事件通知14HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 31SIP用户注册流程用户注册流程Caller UEP-CSCFI-CSCFS-CSCFHSS8. Cx-Authentication Res

36、p1. REGISTER3. REGISTER7. Cx-Authentication9. 401 UnauthorizedDNS2.2.DNS Query Resp2.1.DNS Query4. Cx-Query5. Cx-Query Resp6. REGISTER10. 401 Unauthorized11. 401 Unauthorized12. REGISTER14. DNS Query Resp13. DNS Query20. Cx-Put Resp15. REGISTER19. Cx-Put23. 200 OK16. Cx-Query17. Cx-Query Resp18. REG

37、ISTER22. Cx-Pull Resp21. Cx-PullAS26. REGISTER24. 200 OK25. 200 OK27. 200 OKH Ho om me e N Ne et tw wo or rk kHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 32注册过程发起第一次注册请求UE所携带的参数：lUE的IP地址：PS域通过PDP上下文激活中分配得到，用于注册时与IMPU绑定。lIMPU：从UICC（通用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，用于注册时与UE的IP地址绑定。lIMPI：从UICC（通

38、用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，用于认证。lP-CSCF的IP地址： PS域通过PDP上下文激活中分配得到，用于注册过程中发现P-CSCF。l归属域名称：为SIP URI格式，从UICC（通用集成电路卡）的ISIM（IP多媒体服务身份模块）中得到，通常在DNS中配置了该归属域名称和I-CSCF的对应关系，用于P-CSCF找到I-CSCF。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 33注册过程发起第一次注册响应中的鉴权参数：l从HSS中获得的鉴权参数有IK，CK，AUTN，RAND，XRES。lS-CSC

39、F保留XRES用于对网络的手机的认证，并将IK，CK，AUTN，RAND发往I-CSCF。lI-CSCF将IK，CK，AUTN，RAND转发给P-CSCF。lP-CSCF保存IK，CK用于UE和P-CSCF之间的IPSEC，并将AUTN，RAND发送给UE。lUE校验AUTN，成功后手机对网络校验成功。并通过RAND和共享密钥计算RES，将在第二次注册请求时发出，并与保存在S-CSCF中的XRES对比，从而实现网络对手机的校验。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 34第第1章章 IMS的网络分层结构的网络分层结构和和网元功

40、能网元功能第第2章章 IMS网络中涉及的接口和协议网络中涉及的接口和协议第第3章章 IMS注册流程注册流程第第4章章 IMS会话流程会话流程HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 35SIP相关协议l会话初始协议SIP（Session Initiation Protocol）：是一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改、和终结一个或多个参加者参加的会话进程，与SDP、RTP/RTCP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商。l会话描述协议SDP（Session Description

41、Protocol）协议为应用层的控制协议,由于会话建立过程中的媒体协商。lRTP/RTCP：都为应用层的承载面协议，会话建立后，RTP协议保证媒体流的实时传输。RTCP协议对实时传输的媒体流进行监控。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 36l对话：是两个UE之间为建立、更改和释放媒体会话所需要建立的信令关系，对话起始于INVITE请求，并终止于BYE请求的200（OK）响应。l会话：描述了两个用户之间的媒体连接。l会话流程：实现主叫UE和被叫UE之间的多媒体会话。l会话流程中包括媒体的协商过程（包括媒体类型和编码方式的协商

42、）和双方的资源预留过程。会话流程概念HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 37IMSIMS路由头域lService Route：S-CSCF在对用户注册的200 ok响应中带给用户自己的地址lPath：P-CSCF在注册消息中设置，用于S-CSCF的返回信息路由到P-CSCFlContact：主被叫用户的真实地址信息lRoute：标明了路由途经的各个网元地址，每个网元将SIP信令里Route列表顶端自身地址删掉，再进行下一跳路由lVia：标明了响应消息回送的路径，网元在路由至下一跳前填入lRecord Route：标明了后续

43、路由路径，网元若希望后续路由经过自己，就填入自身地址在Record Route列表顶端l网元吃掉Route里自身地址，再将自身地址填入Via和Record Route操作，保证了IMS正反向路由的正确INVITE sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP scscf2.home2.hu;branch=cscth7Via:SIP/2.0/UDP icscf2.home1.fr;branch=geagi3Via:SIP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pct

44、b Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-Route: Record-Route: Record-Route: Route: Max-Forwards:66 From:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 38IMS中的业务触发l IMS中业务触发基于签约数据中的iFC检测：iFC( Initial Filter Criteria)：是存储在HSS的用户签约数

45、据中的一部分，在用户注册时下载到为用户分配的S-CSCF ；iFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的AS，S-CSCF在处理用户业务请求时进行iFC匹配检测，符合触发条件则向指定的AS触发，使得AS可以对该次业务按照AS内既定的业务逻辑进行控制； AS1AS1AS2AS2主叫主叫被叫被叫ASnASn触发条触发条件检测件检测检测检测结束结束S-CSCFS-CSCF触发条件1触发条件2触发条件niFC触发链表iFC触发链表HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 39lP-CSCF：主叫侧：主叫UE的IMS初步入口点；被叫侧通

46、过被叫P-CSCF将消息转发给被叫UE。lS-CSCF：主叫被叫侧都用到，均完成本侧的呼叫会话控制。lI-CSCF：只有被叫侧用到，被叫网络的初步入口点。lAS：IMS的服务提供通过应用服务器实现，主叫被叫都用到。lDNS：主叫S-CSCF将被叫公共用户身份发送至DNS，通过DNS解析公共用户身份的宿主部分获得被叫侧I-CSCF的地址。lHSS：只有被叫侧用到，I-CSCF通过在HSS中查询获得被叫使用的S-CSCF。会话流程涉及的网元HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 40UEAP-CSCFI-CSCFASHSSS-CS

47、CFS-CSCFP-CSCFUEBASDNSINVITE请求UE所能提供的信息： l主叫的公共用户身份被叫的公共用户身份（从电话本中选取）P-CSCF的IP地址（通过P-CSCF发现过程获得）S-CSCF的IP地址（注册过程中发现）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 41呼叫流程的请求消息路由问题 l主叫UE到P-CSCF：通过P-CSCF发现，UE获得P-CSCF的地址，从而可以路由到P-CSCF。l主叫P-CSCF到主叫S-CSCF：通过注册流程，UE和P-CSCF均获得S-CSCF的地址l主叫S-CSCF到被叫I-C

48、SCF：通过DNS解析被叫的公共用户身份的宿主部分（“sip:”),主叫S-CSCF收到DNS返回的一个I-CSCF的地址。呼叫过程路由问题（一）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 42呼叫流程请求消息的路由问题 l被叫I-CSCF到被叫S-CSCF：I-CSCF作为被叫归属网络的入口，向本地HSS查询并获得在注册过程中为被叫选择的S-CSCF。l被叫S-CSCF到被叫P-CSCF：被叫S-CSCF在被叫注册过程中得知被叫P-CSCF的地址。注意被叫S-CSCF作为登记员，将被叫UE的SIP URI转换成联系地址。l被叫P

49、-CSCF到被叫UE：通过被叫UE的联系地址，将消息发往被叫UE。呼叫过程路由问题（二）HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 43同一IMS域内基本会话流程SIPSIPDiameter用户发起会话请求，消息到达用户发起会话请求，消息到达S-CSCF11S-CSCF从从HSS下载用户数据（可选）下载用户数据（可选） 2233S-CSCF触发业务，触发业务，AS进行业务逻辑控制进行业务逻辑控制S-CSCF通过通过DNS得到被叫所在得到被叫所在IMS域的域的I-CSCF44I-CSCF通过通过HSS查询得到被叫用户注册的查询得到被

50、叫用户注册的S-CSCF55S-CSCF从从HSS得到被叫用户的用户数据得到被叫用户的用户数据 6677S-CSCF触发业务，触发业务，AS进行业务逻辑控制进行业务逻辑控制RTP StreamRTP Stream会话请求被路由到被叫用户会话请求被路由到被叫用户88双方进行资源协商和预留双方进行资源协商和预留99对被叫振铃对被叫振铃1010被叫用户应答，会话建立被叫用户应答，会话建立1111HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 44不同IMS域之间的基本会话流程ControlBearerSIPSIPDiameterSIPSIP

51、DiameterDiameter用户发起会话请求，消息到达用户发起会话请求，消息到达S-CSCF11S-CSCF从从HSS下载用户数据（可选）下载用户数据（可选）2233S-CSCF触发业务，触发业务，AS进行业务逻辑控制进行业务逻辑控制S-CSCF通过通过DNS得到被叫所在得到被叫所在IMS域的域的I-CSCF44I-CSCF通过通过HSS查询得到被叫用户注册的查询得到被叫用户注册的S-CSCF55S-CSCF从从HSS得到被叫用户的用户数据得到被叫用户的用户数据6677S-CSCF触发业务，触发业务，AS进行业务逻辑控制进行业务逻辑控制会话请求被路由到被叫用户会话请求被路由到被叫用户88双

52、方进行资源协商和预留双方进行资源协商和预留99RTP Stream对被叫振铃对被叫振铃1010被叫用户应答，会话建立被叫用户应答，会话建立1111HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 45IMS用户呼叫异网用户路由SCSCF-OPCSCF-OMGCF-OGMSCUEEnum12345678AS-OHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 46现网用户呼叫IMS用户路由HSSICSCFAS-TMGCF-TSCSCF-TPCSCF-TGMSCUE123456789

53、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 47 UE P-CSCF S-CSCF AS I-CSCF S-CSCF AS P-CSCF UE 1.INVITE（SDP提供提供1） 3. 2. 100 Trying 会话流程会话流程INVITE4.100 Trying5.INVITE6.100 Trying7.INVITE8.100 Trying9.INVITE 10. INVITE11.100 Trying12.100 Trying 13. INVITE 14.100 Trying 15. INVITE 16. 100 Tryi

54、ng 17. INVITE 18.100 Trying 19.INVITE 20.183 会话进行中会话进行中 SDP应答应答1 21. 183 会话进行中会话进行中 22. 183 会话进行中会话进行中 23. 183 会话进行中会话进行中 24.183 会话进行中会话进行中 25. 183 会话进行中会话进行中 26. 183 会话进行中会话进行中 27. 183 会话进行中会话进行中28.PRACK(SDP提供提供2) 29. PRACK 30.PRACK 31. PRACK 32.PRACK 33.PRACK 34.PRACK 35. PRACK 36. PRACK资源预留资源预留 3

55、7. 200 OK 38.200 OK 39. 200 OK 40. 200 OK 41.200 OK 44.200 OK 45.200 OK 42.200 OK 43.200 OKHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 48 UE P-CSCF S-CSCF AS I-CSCF S-CSCF AS P-CSCF UE 会话流程会话流程1.UPDATE(第三个SDP提供) 2. UPDATE 3.UPDATE 4. UPDATE 5.UPDATE 6.UPDATE 7.UPDATE 8.UPDATE 9.UPDATE 10.

56、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.PR

57、ACK 35. PRACK 36. PRACK 37. PRACKHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 49 UE P-CSCF S-CSCF AS I-CSCF S-CSCF AS P-CSCF UE 会话流程会话流程 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(O

58、K) 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.ACKHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 50会话流程与SIP消息 UE发出的初始会话请求:INVITE sip: SIP/2.0 Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;BRANCH=8uetb Route: Route: Max-Forwards:70 From:;tag=veli

59、 To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 51会话流程与SIP消息 P-CSCF发出的初始会话请求:INVITE sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-Route: Route: Max-Forwards:69 Fr

60、om:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 52会话流程与SIP消息 S-CSCF发出的初始会话请求:INVITE sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2

61、:3:4;branch=8uetb Record-Route: Record-Route: Max-Forwards:68 From:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 53会话流程与SIP消息 被叫I-CSCF发出的初始会话请求:INVITE sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP icscf2.home1.fr;branch=geagi3Via:S

62、IP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-Route: Record-Route: Route: Max-Forwards:67 From:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI

63、Confidential Page 54会话流程与SIP消息 被叫S-CSCF发出的初始会话请求:INVITE sip: SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP scscf2.home2.hu;branch=cscth7Via:SIP/2.0/UDP icscf2.home1.fr;branch=geagi3Via:SIP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-R

64、oute: Record-Route: Record-Route: Route: Max-Forwards:66 From:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 55会话流程与SIP消息 被叫P-CSCF发出的初始会话请求:INVITE sip:5555:5:6:7:8 SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP pcscf2.home2.hu;branch=terd

65、sf1Via:SIP/2.0/UDP scscf2.home2.hu;branch=cscth7Via:SIP/2.0/UDP icscf2.home1.fr;branch=geagi3Via:SIP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-Route: Record-Route: Record-Route: Record-Route: Max-Forwards:65 F

66、rom:;tag=veli To: sip: SIP/2.0 Call-Id:sdgweituoweruoiweur Cseq:12 INVITE Contact: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.HUAWEI Confidential Page 56会话流程与SIP消息 被叫UE发出的初始会话响应:SIP/2.0 183 Session in ProgressVia:SIP/2.0/UDP pcscf2.home2.hu;branch=terdsf1Via:SIP/2.0/UDP scscf2.home2.hu;branch=cscth7Via:SIP/2.0/UDP icscf2.home1.fr;branch=geagi3Via:SIP/2.0/UDP scscf1.home1.fr;branch=agega1Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.visited1.fr;branch=9pctb Via:SIP/2.0/UDP5555:1:2:3:4;branch=8uetb Record-Route: Record-Route: Record-