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
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。
IMS基础知识解读
SIP 将从根本上改变通信服务提供方式以及用户的通信消费习惯，集成视音 频电话、消息、Web、电子邮件、同步浏览、会议等业务为一体的新的通信 方式将给电信业带来创新；
IMS也是业界的共同发展趋势
运营商 部分先进运营商，如BT、FT、Telefornica等已经明确提出在 固定IP多媒体域应用3GPP的IMS架构
几个竞争对手控制层部件基本都是分话音处理和多媒体处理
厂商 两种部件，多媒体部件支持SIP协议，宣称未来支持3GPP IMS 架构，支持固定移动融合 基于SIP协议的3GPP IMS是目前较完善的体系结构，ITU-T、 ETSI等已经有固定领域应用IMS架构的提案，以后的多媒体 业务网络架构将朝着IMS兼容的体系架构方向发展。
IMS概貌
作为R5主要内容之一， 3GPP IMS子系统是3G移动网实现分组话 音和分组数据，提供统一的多媒体业务和应用的最终目标； 3GPP IMS采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载通道， 业务/控制网络和承载网络分离，实现独立发展； IMS采用SIP信令为呼叫控制信令，支持SIP移动终端并通过MGCF 和IM-MGW提供与H.323/BICC/ISUP终端的互通， IMS为SIP用户提供全网全程漫游能力和VHE虚拟归属业务环境能 力，同时支持开放的OSA/VHE结构； 明确IPv6为必选，同时考虑与IPv4的互通，充分利用IPv6在QoS、 Security、Mobility、Autoconfiguration等方面的增强特性； 解决了在IP网络中的电信 业务所面临的运营问题， 如全网服务、安全、计费 和支付、网络互联互通
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； 采用SIP做为控制层协议的优势包括：
华为IMS基础技术及架构介绍PPT课件
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
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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
IMS基本概念和网络架构
IMS基本概念和网络架构1.服务平台：IMS是一种软件架构，可以将传统电信网络和互联网业务无缝集成。
它提供了一种适应多种应用和业务需求的服务平台。
2.多媒体通信：IMS支持多种多媒体通信方式，例如语音、视频、短信等。
用户可以通过不同的终端设备进行通信，如智能手机、电脑等。
3.网络连接：IMS支持不同类型的网络连接，包括无线网络、有线网络和互联网等。
它可以在不同的网络之间提供无缝的通信服务。
4.用户终端：IMS允许用户使用不同类型的终端设备进行通信，例如智能手机、平板电脑、电视等。
用户可以随时随地进行通信，无论在家还是在外。
5.电信运营商：IMS提供了一种灵活的服务架构，使电信运营商能够推出新的业务和服务。
他们可以根据市场需求和用户需求来设计和提供各种各样的服务。
IMS网络架构：IMS架构是一种分层结构，包括多个不同的功能组件。
每个组件负责特定的功能，并通过标准化的接口进行通信。
以下是IMS网络架构的主要组件：1. 用户终端（User Equipment，UE）：用户可以通过不同类型的终端设备接入IMS网络，如智能手机、电脑等。
用户终端可以通过IMS客户端与IMS核心网络进行通信。
2. P-CSCF（Proxy Call Session Control Function）：P-CSCF是IMS核心网络的接入点，负责处理用户终端和IMS核心网络之间的通信。
它提供了用户身份验证、寻址转发和会话控制等功能。
3. I-CSCF（Interrogating-CSCF）：I-CSCF是IMS核心网络中的信令节点，负责处理用户注册和会话建立请求。
它通过向HSS（Home Subscriber Server）请求用户配置信息，并选择合适的S-CSCF（Serving-CSCF）来处理会话请求。
4. S-CSCF（Serving-CSCF）：S-CSCF是IMS核心网络中的服务节点，负责处理用户的会话请求和会话控制。
IMS简介__含网络拓扑
S-CSCF-A
S-CSCF-B
REGISTER
UE A
Call Control / Dialog
6
UE B
CSCF Call Session Control Function PProxy SServing IInterrogating HSS Home Subscriber Server UE User Equipment
9
IMS主要特征 IMS主要特征
中兴IMS核心网基础原理介绍
秘密▲
P2P技术、Web2.0应用、NGI对IMS的挑战
9
互联网的优势和缺陷
优势：
IP技术，便于开展丰富的多媒体业务。 开放的网络，任何个人和组织都可以发布新业务。 有丰富的业务。 对用户免费的商业模式吸引了大量用户的参与。
秘密▲
缺陷：
类似的业务之间不能互联互通。例如IM类业务的MSN、Skype、QQ 等。 没有统一管理的用户帐号。需要用户针对每项业务申请一个帐号。 没有好的QoS保障机制 没有比较好的统一管理机制。不利于国家安全和个人信用体系的建立。 没有好的用户认证、信息安全机制，不利于电子商务的发展。 由于互联网的自由性，导致业务提供者很难直接从用户处获得利益，需 要通过其他手段（如广告）获利。阻碍了业务提供能力。
秘密▲
IMS
采用跟HTTP类似的SIP协议，拥有众多 潜在的开发者 基于SCIM实现业务灵活组合 兼容三种主流类型业务：SIP-AS, OSASCS, IM_SSF
CAP/INAP
SCP CAP/INAP TCAP SCCP MTP3
MSC/ SSP Legacy network
RAN
MTP2
以IP为基础的网络是通信业发展方向！
10
IMS和互联网的差异 -- 统一的控制和业务的融合
秘密▲
业务应用层
SIP-AS / Parlay / IN
ISP
ISP
ISP
控制层
PCSCF
IMS
SCSCF I-CSCF
BGCF
MGCF SGW
MGW
全IP的NGN网络
网络承载层
NE NE NE
Intenet网络
Internet Engineering Task Force
华为IMS基础概念和网络架构
CSCF
Mm Mw
IMS主要网元：
• CSCF：
C, D, Gc, Gr Cx
BGCF
Mi
IMS-MGW MGCF
Mn Mb Mg Mr
CSCF
Mw Dx
HSS SLF
- P-CSCF - S-CSCF - I-CSCF
MRFP
Mp Mb Mb Mb
MRFC
P-CSCF
Gm Gq PDF Go Gi
R5版本初步实现了3GPP最初提出的ALL IP网络――IP技术成为 所有信令消息的承载技术，改变了原有的呼叫流程。 R5版本2000年8月开始研究，于2002/03进行功能冻结，部分后延 到2002/06完成。 由于IMS在R5中并没有最终完成。所以R6将继续完成增强IP多媒 体业务（IMS phase2），最终实现完整的ALL IP网络。
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、IMS接入点位置、CSCF 的容量、能力及用户业务量需求等因素，另外也与运营商网络拓扑 隐藏及互通需求有关。
IMS网络架构示意
理解三种CSCF：
IMS网络架构示意
理解CSCF与其他网元的关系：
SIP 将从根本上改变通信服务提供方式以及用户的通信消费习惯，集成视音 频电话、消息、Web、电子邮件、同步浏览、会议等业务为一体的新的通信 方式将给电信业带来创新；
SIP消息格式
SIP消息分为请求和响应两类 消息中可以携带任意类型消息体 通过头域来表示消息、实体或者消息体的相关属性 SIP-Message = start-line *message-header CRLF [message-body] start-line = Request-Line/Status-Line Request-Line = Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLF Status-Line = SIP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
IMS和SIP介绍
IMS和SIP介绍一、IMS简介IMS是一种以IP为基础的多媒体通信体系结构，它提供了一个开放的、灵活的、可扩展的平台，用于实现语音、视频、数据等多媒体业务的互通和互操作。
IMS的架构采用了客户端/服务器模式，支持各种网络接入技术，如2G、3G、4G、Wi-Fi等。
IMS的主要特点有：1.多媒体业务融合：IMS支持语音、视频、消息、数据等多种业务类型的融合，用户可以通过同一个终端设备进行多种业务通信。
3.服务与应用的鉴权和计费：IMS提供了鉴权和计费的功能，使得服务提供商可以向用户收费，并根据用户的需求进行相应的鉴权。
4.可扩展性和灵活性：IMS的架构设计允许新增服务和应用，同时也支持不同供应商的设备和平台的集成，实现了系统的可扩展性和灵活性。
二、SIP简介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，并支持在IP网络中传输多媒体数据。
SIP是一个开放的标准，可以与其他网络和通信协议集成，例如HTTP、POP3等。
SIP的主要特点有：1.建立会话：SIP提供了建立会话的机制，可以通过SIP消息与其他终端进行通信，从而建立语音、视频等多媒体会话。
2.会话管理：SIP可以对会话进行管理，包括修改、转移、终止等操作，从而实现会话的灵活控制。
3.位置服务：SIP支持用户位置服务，通过Domain Name System (DNS) 来查找终端设备的位置信息，从而实现对用户的呼叫和服务的定位。
4.用户鉴权和计费：SIP提供了鉴权和计费的功能，使得服务提供商可以向用户收费，并根据用户的需求进行相应的鉴权。
三、IMS和SIP的关系IMS和SIP之间有着密切的关系，可以说IMS是建立在SIP之上的。
IMS使用SIP作为信令协议，通过SIP进行会话的建立和管理，同时采用了SIP的扩展，实现了更多的功能和服务。
IMS同时还支持其他传输协议，如HTTP，以提供更广泛的互联互通能力。
IMS与SIP在实际应用中的配合主要有以下几个方面：1.会话控制：IMS使用SIP协议进行会话的建立和终止，SIP提供了丰富的会话控制能力，使得用户可以根据需求自由地建立、修改和终止会话。
ims
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。
IMS简介及对运营商的影响
IMS简介及对运营商的影响一、IMS简介IMS---IP Multimedia Subsystem （多媒体子系统）IP：●基于IP的传输●基于IP的会话控制●基于IP的业务表现Multimedia：●语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合●支持多种接入方式，各种不同能力终端Subsystem：●依赖于现有网络技术和设备，最大程度重用现有网络系统●无线网络把PS/GPRS网络作为承载网络●固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络从本质上说，IMS是一种网络架构。
IMS技术根植于移动领域，最初是3GPP为移动网络定义的，而在NGN的框架下，3GPP、ETSI、ITU-T多个国际组织都在进行IMS实现移动、固定业务融合的研究，目的是使IMS成为基于SIP会话的通用平台，同时支持移动和固定业务的多种接入方式，实现移动网和固定网的融合。
目前涵盖IMS增强特性的3GPP R6已经基本定案，这标志着IMS技术已经走向成熟。
二、IMS网络结构2.1 IMS网络分层结构●接入&互通层：完成对各种接入网中用户的接入、完成对现有网络的互通及完成对承载的控制●会话控制层：IMS的核心，主要完成呼叫控制、用户管理、业务触发、资源控制、网络互通●业务能力层：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●应用层：主要提供第三方的应用，通过OSA提供的接口来实现对下层业务能力的调用2.2 IMS网元功能①IMS中的网元---会话控制层CSCF（Call Session Control Function）---呼叫会话控制功能CSCF类型：●P-CSCF：代理CSCF（Proxy CSCF）是用户在归属或者拜访网络的第一个连接点。
●CSCF：问询CSCF（Interrogating CSCF）用户的归属网络第一入口点，分配CSCF、路由查询以及域间拓扑隐藏功能。
●S-CSCF：服务CSCF（Serving 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。
IMS技术与网络演进
SIP AS
3rd party AS
S-CSCF AGCF
I-CSCF P-CSCF
HSS MGCF
IP Bearer
MSAN
宽带接入
SIP Phone
WIFI
传统网络
第 11 页
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IMS标准进展总结
• IMS将是未来固网、移动统一的核心网架构，这个观点 已经是主要标准组织的共识。
目前IMS标准已稳定成熟，后期的标准化主要是对部分功能的优化和增强。 在产品方面，各主流电信设备厂商均能提供符合3GPP版本的 IMS系列产 品，并具备端到端产品整合能力
GGSN AC
A-RACF PCRF
SPDF
承载核心网
NACF
CLF
承载控制层
承载控制与接 入层
SIP
SIP
H.248
H.248
AP SGSN
AG
MGW
SIP
2G/3G RAN
WiFi access SIP Terminals
IAD
xDSL/LAN access
PSTN/PLMN
第 15 页
15
IMS 网络结构－接入互通层和会话控制层
第 14 页
14
IMS网络架构
OSS CGP CCF
SCP
Gaming
Conference
3rd Party Applications
IM-SSF OSA Presence PTT
IM
Group
S-CSCF
HSS
BGCF
I-CSCF
MRFC
P-CSCF
AGCF
MGCF
应用层 业务能力层
会话控制层
ims研究报告
ims研究报告IMS 研究报告一、引言IMS（IP Multimedia Subsystem），即 IP 多媒体子系统，是一种基于 IP 网络的多媒体通信架构。
它的出现旨在为用户提供融合的语音、视频、数据等多媒体服务，以满足不断增长的通信需求。
随着通信技术的飞速发展，IMS 已成为通信领域的重要研究方向之一。
二、IMS 的基本概念与架构IMS 是一个基于 IP 网络的架构，旨在提供多媒体服务的控制和管理。
它将语音、视频、数据等多种媒体形式整合在一个统一的平台上，实现了不同类型业务的融合。
IMS 的架构主要由以下几个部分组成：1、控制层：包括呼叫会话控制功能（CSCF），负责处理会话的建立、修改和释放。
2、应用层：包含各种应用服务器，提供增值服务，如多媒体会议、即时消息等。
3、媒体资源层：负责处理媒体流的处理和分发。
三、IMS 的关键技术1、会话初始协议（SIP）SIP 是 IMS 中用于建立、修改和终止会话的主要协议。
它具有简单、灵活、易于扩展等特点，能够支持多种媒体类型的会话。
2、服务质量（QoS）保障为了确保多媒体服务的质量，IMS 采用了多种 QoS 保障机制，如资源预留、流量整形等。
3、安全机制IMS 采用了多种安全措施，包括身份认证、加密、授权等，以保障通信的安全性和隐私性。
四、IMS 的应用场景1、融合通信实现语音、视频、短信等多种通信方式的融合，为用户提供更加便捷的通信体验。
2、企业通信解决方案为企业提供统一的通信平台，提高沟通效率，降低通信成本。
3、物联网通信支持物联网设备之间的通信，实现智能化的控制和管理。
五、IMS 的发展现状与挑战目前，IMS 在全球范围内得到了广泛的应用和部署。
然而，它也面临着一些挑战：1、互操作性问题不同厂商的 IMS 设备之间可能存在互操作性问题，影响了网络的融合和业务的开展。
2、网络复杂性IMS 的架构较为复杂，需要对现有网络进行大规模的改造和升级，增加了部署的难度和成本。
固网IMS网络短号业务实现关键技术分析
固网IMS网络短号业务实现关键技术分析1. IMS网络架构：IMS（IP Multimedia Subsystem）是一种应用于固网和移动网络的多媒体业务子系统，它提供了一种用于发送和接收多媒体通信的统一架构。
在固网IMS网络中，需要搭建IMS核心网、IMS边缘网和IMS终端设备等组成部分，以支持短号业务的实现。
2. SIP（Session Initiation Protocol）协议：SIP是IMS网络中用于建立、修改和终结终端间会话的协议。
短号业务的实现需要通过SIP协议建立呼叫会话，并进行信令的传输和处理。
SIP协议可以基于UDP或TCP等传输层协议进行通信。
3. 鉴权和认证：在短号业务中，需要对用户进行鉴权和认证，以确保用户身份的真实性和合法性。
这可以通过使用虚拟专用网络（VPN）技术、认证中心（AC）和用户鉴权服务器（HSS）等技术实现。
4. 呼叫路由和转接：IMS网络中，短号呼叫需要进行路由和转接，确保呼叫能够正确地被路由到目标终端。
呼叫路由可以通过短号与终端的映射关系来实现，转接可以通过SIP消息的重定向功能来实现。
5. 数据存储和管理：在短号业务中，需要对用户的短号、电话号码和终端信息等进行存储和管理。
可以通过数据库或集中式存储系统来实现对这些数据的存储和管理。
6. 业务逻辑实现：短号业务的实现还需要考虑具体的业务逻辑，例如呼叫转接、忙、无应答、遇忙强制呼叫等功能的实现。
这可以通过业务逻辑控制器（BLC）来实现，BLC是IMS网络中的一个重要组件，负责业务逻辑的实现和控制。
7. 质量保障和安全性：IMS网络中，需要对短号业务进行质量保障和安全性保护。
质量保障可以通过QoS（Quality of Service）机制来实现，确保短号业务可以在网络资源有限的情况下得到优先保障。
安全性保护可以通过安全接入网关（SAG）和加密技术来实现，保护短号业务的通信安全。
通过以上关键技术的实现，固网IMS网络可以支持短号业务的实现，有效地提供给用户运营商提供更加灵活、便捷的通信服务。
IMS网络架构
IMS基本概念
• IMS：IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统
• IMS是在3GPP R5阶段提出的一个新的域，它基于IP承载，叠加在PS（分组域） 之上，为用户提供文本、语音、视频、图片等不同的IP多媒体信息。
• IP：基于IP的传输、会话控制和业务实现 • Multimedia：语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合 • Subsystem：依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统 • 下一代网络的核心
IMS特点
• 在软交换的基础上进一步实现业务与控制的分离
IMS网络架构
IMS网络架构
• 接入&互通层
➢ 完成对各种接入网中用户的接入、完成对现有网络的互通及完成对承载 的 控制
➢ 支持的接入方式
✓ 2G\3G\LTE\WiMAX\WiFi、xDSL\xPON\LAN
➢ 支持的互通网络
✓ PSTN、PLMN、H.323
➢ 第三方应用： 游戏中心、会议中心、交友中心、企业应用
小结
• 掌握IMS特点。 • 掌握IMS网络架构。
谢谢esence）/群组/PoC ✓ 通用电信业务
➢ 包括的应用服务器主要有：
✓ 消息AS，呈现AS、群组AS 、PoC AS、流媒体AS、通用电信业务AS等
IMS网络架构
• 应用层
➢ 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
IMS网络架构
• 会话控制层
➢ IMS的核心，完成呼叫控制、用户管理、业务触发、资源控制、网络互通 ➢ 包含的功能实体： P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF、MGCF、MRFC
IMS网络架构
IMS网络架构解读培训版(29页)
IMS 采用跟HTTP类似的SIP协议，拥有众多潜在的开发
者。 三种类型的业务触发点: SIP-AS, OSA-SCS, IM_SSF AS之间完全采用标准接口，松耦合，可嵌套
CAP/INAP
MSC/ SSP
SCP
Legacy network RAN
CAP/INAP TCAP SCCP MTP3
业务之间可组合、调用 支持电信和互联网融合
标准、开放、松耦合接口 统一的会话控制 统一的用户数据中心 资源管理中心 与控制分离的媒体中心 基于IP
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IMS和软交换一样控制和承载分离
软交换实现了复杂的信令、路由、媒体 控制等功能
媒体网关只需实现媒体编解码等所谓承 载相关功能
智能网专家一般都会拷问，IMS开放业务的目标当初智能网也在宣扬，为什么最终 在智能网并没有实现，在IMS就可能实现？
智能网 CAP/INAP 对CP/SP来说过于复杂，难
以理解, 导致业务提供链过窄。 现网智能网协议一般都有厂家自己
私有协议，没有真正开放 CAP/INAP 难以实施业务的嵌套。
IMS
数据中心 HSS/ UPS
呼叫控制
SIP
CSCF
Diameter
边界控制 SBC
呼叫接入点
SIP
EMSC/ AGCF / P-CSCF
SIP
媒体服务器 MRF
SIP H.248
媒体信令网关
MGCF /MGW /SGW
SS7
SIP
COPS
媒体通道
H.248
BGF
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上面花了一定篇幅介绍了IMS的基础概念， 重点是通过与现网的比较来理解IMS本质 上还是电信核心网，在这一方面来说与交
IMS网络架构
IMS是3GPP在Release 5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统，并在Release 6与Release 7版本中得到了进一步完善。
IMS是一个独立于接入技术的基于IP的标准体系，它与现存的话音和数据网络都可以互通，不论是固定网络用户(例如PSTN、ISDN、因特网)还是移动用户。
IMS的核心功能实体是呼叫会话控制功能(CSCF)单元，并向上层的服务平台提供标准的接口，使业务独立于呼叫控制。
采用基于IETF定义的会话初始协议(SIP)的会话控制能力，并进行了移动特性方面的扩展，实现接入的独立性及Internet互操作的平滑性IMS网络的终端与网络都支持SIP，SIP成为IMS域唯一的会话控制协议，这一特点实现了端到端的SIP 信令互通，网络中不再需要支持多种不同的呼叫信令，使网络的业务提供和发布具有更大的灵活性。
IMS系统架构如下：CSCF：呼叫会话控制功能（Call Session Control Function ）是一个SIP服务器，基于它所提供的功能不同，CSCF可以分为三类逻辑实体P-CSCF(代理CSCF) ：UE到网络的第一个连接点，建立同终端间的安全联盟（SA）I-CSCF(查询CSCF) ：IMS系统对外的联系点，S-CSCF分配功能，被叫S-CSCF定位功能，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S-CSCF(服务CSCF)：在IMS核心网中处于核心的控制地位，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HSS(Home Subscriber Server，归属用户服务器) ：存储IMS用户的签约数据、Service Profile、位置信息、鉴权信息等；也可提供传统的HLR功能：CS签约数据、PS签约数据SLF(Subscription Locator Function，签约位置功能) ：根据SIP URI定位HSS、需要访问HSS的实体均需调用、单一HSS环境不需要SLFAS(Application Server，应用服务器)：SIP AS(SIP应用服务器)IM-SSF(IP对媒体转换功能)OSA-SCS(OSA业务能力服务器)MRFC (Multimedia Resource Function Control)：IMS域内部的媒体控制资源功能，维护、控制MRFP中的媒体资源：H.248MRFP (Multimedia Resource Function Processor ) 媒体资源功能：IMS域内部的媒体资源功能，接受MRFC控制：H.248，提供声码器、通知音等资源MGCF (Media Gateway Control Function)：IMS控制面与传统PSTN/CS网络的互通点控制IMS-MGW，以完成媒体面的互通：H.248IMS侧：与I/S-CSCF互通PSTN/CS侧：SIP到BICC/ISUP协议转换IM-MGW(IMS Media Gateway)：IMS媒体面与传统PSTN/CS域的互通点接受MGCF控制：H.248提供声码器、回声消除、通知音、DTMF等资源。
IMS基本概念和网络架构
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第2章 IMS网络架构
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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学习完此课程，您将会： 3GPP协议的发展 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
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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：
IMS ：IP Multimedia subsystem（3GPP TS 23.002 ）
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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 3GPP协议的发展
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BICC），支持ATM/IP/TDM多种承载方式； 核心网PS域网络结构和R99保持一致，主要改动在信令网可用IP承载，其他还包括一些功能 的增强的和完善；接入网则主要是对R99版本的完善和优化，没有大的功能增加；
IMS基础概念和网络架构
IMS基础概念和网络架构IMS的基础概念包括会话控制、应用服务器、用户终端和传输网络。
会话控制是IMS的核心，负责处理不同服务之间的请求和控制信令。
应用服务器则提供各种多媒体应用和服务，例如语音通话、视频通话和即时通讯。
用户终端是实现多媒体通信的设备，可以是手机、电脑等。
传输网络则是指IMS中的网状网络结构，可以使用传统的电信网络、以太网和互联网等。
IMS的网络架构是一个分层结构，包括用户平面、控制平面和应用平面。
用户平面是实现用户之间的传输和通信的层，由传输网络和用户终端组成。
控制平面负责处理会话控制和信令传输，包括呼叫建立、呼叫保持和呼叫释放等。
应用平面则提供各种多媒体服务和应用程序的支持，例如实时语音、视频通话和短信等。
IMS的网络架构还包括多个关键节点，如P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function）、S-CSCF（Serving-Call Session Control Function）和HSS（Home Subscriber Server）。
P-CSCF位于边界处，负责处理终端设备发起的会话请求，并将其传递给S-CSCF。
S-CSCF是IMS的核心节点，负责处理会话控制和信令传输。
HSS则是IMS的用户数据库，存储了用户的身份信息和服务配置等。
IMS的通信流程是基于SIP（Session Initiation Protocol）的，它使用SIP信令对会话进行建立、修改和释放。
用户终端通过P-CSCF发起通话请求，P-CSCF将请求转发给S-CSCF，S-CSCF根据用户的身份和服务配置等信息进行会话控制。
S-CSCF还可以将请求转发给应用服务器进行相应的处理。
会话建立后，用户终端可以通过传输网络进行媒体数据的传输。
IMS的优势在于能够提供丰富的多媒体通信服务，具有较高的灵活性和可扩展性。
它将传统的电信网络和互联网相结合，充分利用了互联网的资源和技术，并能够与其他网络进行互操作。
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内容
IMS背景知识与基本概念 IMS网络架构 IMS基本流程及主要特性 华为IMS产品基本测试工具介绍
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： IMS ：IP Multimedia subsystem（3GPP TS 23.002 ）
SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDP :5060 From: A <sip:UserA@> To: B<sip:UserB@>;tag=8321234356 Call-ID: 12345601@ CSeq: 1 INVITE Contact: LittleGuy <sip:UserB@> Content-Type: application/sdp Content-Length: 147
v=0 o=UserA 2890844526 2890844526 IN IP s=Session SDP c=IN IP4 100.101.102.103 t=0 0 m=audio 49172 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000
SIP响应消息
1xx：临时响应 2xx：成功 3xx：重定向 4xx：客户端错误 5xx：服务端错误 6xx：全局错误
IMS也是业界的共同发展趋势
运营商 部分先进运营商，如BT、FT、Telefornica等已经明确提出在 固定IP多媒体域应用3GPP的IMS架构
几个竞争对手控制层部件基本都是分话音处理和多媒体处理
厂商 两种部件，多媒体部件支持SIP协议，宣称未来支持3GPP IMS 架构，支持固定移动融合 基于SIP协议的3GPP IMS是目前较完善的体系结构，ITU-T、 ETSI等已经有固定领域应用IMS架构的提案，以后的多媒体 业务网络架构将朝着IMS兼容的体系架构方向发展。
UEIP 多媒体子系统来自• HSS • SLF • BGCF • MGCF/IM MGW • MRFC/MRFP • AS ……
Iu-PS
SGSN
Gn
GGSN
分组域
WLAN 或其他 方式的 IP-CAN
UTRAN
UE
Iu-CS
MSC
电路域
R5完整架构(1)-----呼叫控制
CSCF
CSCF：Call Session Control Function
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，但不能修改INVITE消息 中的Request URI字段；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， 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；
标准
基于SIP协议的3GPP IMS是目前较完善的体系结构，在先进运营商、 主流设备厂商以及其他标准组织中正获得越来越多的认同……
网络发展总体趋势
长期的发展与演进
初期的全业务网络
多业务
内容
全业务网络
呼叫控制
业务 控制
内容
有线电视网
移动网
固定网
数据网
承载网络 无线接入网 宽带接入网 传统接入网
终端网络
P-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， 包括登记、多媒体会话、IM/Presence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）； 支持SIP会话建立后S-CSCF与IMS SIP终端间的SIP消息Proxy转发代理功能，以及被叫 IMS会话中从P-CSCF到IMS终端的路由(依据登记注册的终端地址)； 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； 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； 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； 依据IMS鉴权过程得到的密钥进行与IMS SIP终端间可选的网络层IPSec ESP加密/解密处 理，实现对接入控制信息的私密性、完整性保护； 支持SIP控制平面信令NAT地址转换，并通过COPS控制IP接入汇聚层设备GGSN/AC或独 立NAT设备实现用户承载面媒体流的NAT变换； 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
内容
IMS背景知识与基本概念 IMS网络架构 IMS基本流程及主要特性 IMS产品基本测试工具介绍
IMS网络架构
IP Multimedia Networks PSTN
Mb Mb PSTN PSTN
Legacy mobile signalling Networks
BGCF
Mk Mj Mk
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、IMS接入点位置、CSCF 的容量、能力及用户业务量需求等因素，另外也与运营商网络拓扑 隐藏及互通需求有关。
IMS网络架构示意
理解三种CSCF：
IMS网络架构示意
理解CSCF与其他网元的关系：
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； 采用SIP做为控制层协议的优势包括：
3GPP协议发展
3GPP R5及IMS引入
R5版本定位提供IP实时多媒体业务，核心网在PS基础上增加了IP多媒体域 （IMS〕，IMS主要功能在控制层面，承载通过PS域。 IMS的引入是 R4 CS域承载与控制分离思路在PS域的延续；
3GPP协议发展-R5
3GPP R5版本特征：
继承WCDMA R4所有的业务和功能； 核心网在CS域和PS域外，在PS域基础上叠加IMS（IP多媒体）子系 统， CS域网络结构和R4基本保持一致； RAN组网向IP方向发展，所以Iu接口可选择使用ATM或IP； IP QoS方面的增强； 业务方面的增强，如OSA，Push Service……
CSCF
Mm Mw
IMS主要网元：
• CSCF：
C, D, Gc, Gr Cx
BGCF
Mi
IMS-MGW MGCF
Mn Mb Mg Mr
CSCF
Mw Dx
HSS SLF
- P-CSCF - S-CSCF - I-CSCF
MRFP
Mp Mb Mb Mb
MRFC
P-CSCF
Gm Gq PDF Go Gi
基于公开的Internet 标准，在语音、数据业务结合和互通方面具有天然优势，能跨 越媒体和设备实现呼叫控制，支持丰富的媒体格式，可动态增/删媒体流，容易实 现更加丰富的业务特性； 支持智能向业务和终端侧发展，减轻网络的负担，方便业务开展； SIP支持应用层移动性功能：包括动态注册机制、位置管理机制、重定向机制等； SIP本身具有Presence/Fork/订阅特性，便于扩展新业务； 协议简单，具有公认的扩展潜力；
SIP 将从根本上改变通信服务提供方式以及用户的通信消费习惯，集成视音 频电话、消息、Web、电子邮件、同步浏览、会议等业务为一体的新的通信 方式将给电信业带来创新；
SIP消息格式
SIP消息分为请求和响应两类 消息中可以携带任意类型消息体 通过头域来表示消息、实体或者消息体的相关属性 SIP-Message = start-line *message-header CRLF [message-body] start-line = Request-Line/Status-Line Request-Line = Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLF Status-Line = SIP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
v=0 o=UserB 2890844527 2890844527 IN IP4 s=Session SDP c=IN IP4 110.111.112.113 t=0 0 m=audio 3456 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000
3GPP IMS规范列表
INVITE sip:UserB@ SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP :5060 From: BigGuy <sip:UserA@> To: LittleGuy <sip:UserB@> Call-ID: 12345601@ CSeq: 1 INVITE Contact: BigGuy <sip:UserA@ Content-Type: application/sdp Content-Length: 147