IMS基础概念.docx

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IMS基础概念

IMS之于用户

IMS可以使任何类型的客户端都能建立起对等的IP通信，能保证移动终端访问因特网所提供的所有业务及业务组合，并提供所需的服务保证。

当前，3G用户已经可以通过分组域来访问因特网，获取因特网提供的各种业务。

这时我们会问：

既然3G用户已经可以通过分组域访问因特网，那还需要引入IMS干什么，对用户有什么好处？

答案就是：

QoS保证、合理的计费、不同业务的整合。

1）3G用户通过分组域获取的因特网服务（尤其是实时多媒体服务），无法获得QoS保证，分组网络提供的

只是尽力而为的服务，无法保证用户服务所需的带宽和时延等。

IMS引入后，用户将以会话的形式获取Internet业务。

在会话的建立阶段，包括媒体协商和资源预留等过程，这些过程会为用户业务提供了必要的QoS保证。

2）在3G模式下，运营商无法识别传输字节的内容（VoIP会话、即时消息、Web网页或E-mail），因此无法按照不同的业务模型进行收费，基本上按照传输的字节数进行计费，不尽合理。

IMS引入后，可以提供向运营商提供用户所使用业务的相关信息。

通过这些信息，运营商可以决定对这些业务采用具体何种的计费方式，从而为用户服务提供最适当的计费。

3）向用户提供多业务的整合是引入IMS的第三个主要原因。

在IMS会话中，通过执行初始过滤准则，IMS可以提供丰富的触发信息以及多次业务的触发能力，并能结合第三方业务接口，灵活地为用户提供多种组合的业务体验。

IMS主要特点概括

1、IMS采用了分层式架构，不仅实现了软交换中承载和业务控制的分离，更进一步实现了控制和业务的分离。

这种分层式架构打破了传统网络的垂直式业务体系，通过模块、接口的标准化，能快速地实现不同应用业务的部署及新业务的引入。

2、IMS采用了归属地提供服务，即无论用户漫游至何处，均由归属网络提供服务，从而保证了用户业务的一致性和简单性，使IMS用户无论采用何种接入方式、在何处接入，均可享受与在归属地一样的业务感受。

3、IMS的分层式架构，实现了对不同业务的统一控制，并能按照不同业务的优先级进行顺序的业务触发，实现业务逻辑的灵活组合。

4、IMS采用了开放的网络和业务能力，从而使应用组合（包括电信传统业务应用和互联网业务应用）更加灵活多样，与现有网络相比，具有更加丰富的业务能力。

5、接入无关性。

SBC的功能与部署方案

∙SBC的功能

SBC是IMS网络边缘用于实现IP接入、互通和安全保护的网元，存在于接入网络与IMS网络之间或不同IMS网络之间，是用户接入IMS的入口点。

SBC作为B2BUA将用户和IMS核心网进行隔离。

SBC的主要功能包括：

1）注册管理功能

2）NAT穿越功能

3）信令防火墙功能

4）媒体资源管理

5）QoS策略控制

6）IP安全功能

由于SBC需要实现信令防火墙和QoS策略控制等功能，因此需要具备应用层网关（ALG）和SIP信令处理能力。

∙SBC的部署方案

SBC的部署有两种方案：

一是SBC与P-CSCF独立设置；而是SBC和P-CSCF合设。

在SBC与P-CSCF独立设置方案中，存在两个问题：

1）由于SIP信令压缩和IPSec会导致SBC无法识别SIP信令，从而影响SBC对信令的处理能力。

这导致了IMS网络无法支持SIP信令压缩和IPSec功能，影响用户接入IMS网络的安全和效率。

2）由于P-CSCF也具备ALG和SIP信令处理能力，因此SBC和P-CSCF在功能上存在重复。

在IMS部署的初期，SBC和P-CSCF无法合设，因此为了保证网络的安全，要求SBC必须为全代理模式，即信令和媒体均通过SBC。

对于全代理SBC部署方式而言，每个地、市通过SBC作为代理将IMS会话统一接入到省中心或者区域中心的P-CSCF中。

在IMS部署的后期，SBC将与P-CSCF合设，其又包括两种方案：

1）集成式SBC：

P-CSCF功能、SBC信令控制部分和SBC媒体处理部分均集成在一个物理设备中。

在集成式SBC部署方式下，SBC和P-CSCF进行了合设，合设的SBC/P-CSCF部署在各个地市，省中心或区域中心不再为各地市集中设置P-CSCF，IMS会话由各地市的SBC/P-CSCF统一接入到省中心或区域中心的I/S/E-CSCF中。

2）分离式SBC：

P-CSCF集成SBC信令控制部分，SBC媒体处理部分独立设置，并由P-CSCF通过H.248协议进行控制。

在分离式SBC部署方式下，分离式SBC的信令控制功能和P-CSCF合设，集中设置在省中心或区域中心（可以与I/S-CSCF合设）。

BGW是SBC中的媒体处理部分，BGW设置在省中的各个地市。

CM-IMS现网网络部署

由于各省网络、业务发展状况并不均衡，CM-IMS网络采用了分省独立建设与区域中心统一建设相结合的组网策略，各省独立设置或在区域中心设置CM-IMS域，未设置CM-IMS独立域的省接入到区域中心的IMS核心网。

∙独立建网省：

对于独立建网省需要设置全套的IMS核心网设备（包括P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、MGCF、HSS/SLF、IM-MGW、VIG、SBC、ENUM/DNS和计费网关）和业务平台设备，负责为本省CM-IMS用户提供IMS业务。

∙区域中心：

区域中心的IMS域需要设置IMS核心网元P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、HSS/SLF、ENUM/DNS和计费网关，并设置业务平台，为接入省提供IMS业务控制和业务触发。

∙接入省：

对于需要接入到区域中心IMS域的接入省，需要设置MGCF、IM-MGW、VIG、SBC和计费网关等设备，负责本省CM-IMS用户的接入，以及CM-IMS与CS域的互通，并设置统一Centrex业务平台，为本省CM-IMS用户提供统一Centrex业务。

全国统一设置一级ENUM/DNS，同时全国集中设置多媒体彩铃业务平台，各省CM-IMS网络之间通过IP专用承载网进行互连。

一、独立建网省部署方式

独立建网省省内CM-IMS核心网设备P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、HSS/SLF、MGCF、IM-MGW、VIG、AS/MRF和ENUM/DNS采用单域设置方式，网元设置原则如下：

1、P-CSCF独立设置。

根据容量需求设置一套或多套，多套P-CSCF采用负荷分担组网方式。

2、I/S/E-CSCF/BGCF初期合设，根据容量需求设置一套或多套，多套I/S/E-CSCF/BGCF建议局址分开，多套之间采用负荷分担组网方式。

3、当省内或区域内有1-2套时，SLF与HSS合设；若HSS/SLF大于3套，SLF可独立设置。

每省设置一套备份HSS/SLF。

4、SBC设置在开放业务的本地网，每个本地网根据容量需求设置一套或多套SBC。

当本地网内设置多套SBC时，多套SBC可采用负荷分担或分区域管辖的方式。

5、省中心设置二级ENUM/DNS。

6、MGCF设备成对设置于省中心，每个MGCF的IM-MGW根据容量需求按本地网设置或部分集中设置。

MGCF和IM-MGW应直连业务开放本地网所有与PSTN互通的移动关口局，实现CM-IMS与CS域的互通；互通电路优选采用IP承载方式。

7、有TD-SCDMA手机与IMS用户视频互通的省须部署VIG设备，VIG设备在各省中心机房部署，初期采用独立设置方式。

8、省内业务平台集中部署在省中心，包括统一Centrex业务、多媒体电话以及省内特色业务等业务平台。

9、CM-IMS核心网中计费网关应独立设置，通过计费采集系统连接至本省BOSS系统。

为保证计费的安全性，在有计费采集点（P-CSCF、AS和MGCF）的局址分别设置计费网关。

二、区域中心部署方式

CM-IMS核心网采用单域设置方式，区域中心集中设置HSS/SLF、P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、MMTEL业务平台、ENUM/DNS和计费网关设备，网元设置同上。

三、接入省部署方式

接入省CM-IMS网元设置原则如下：

1、SBC设置在开放业务的所有本地网。

2、各接入省均部署MGCF和IM-MGW负责本省网间话务疏通。

3、有TD-SCDMA手机与IMS用户视频互通需求的省部署VIG设备。

4、接入省省中心部署统一Centrex业务平台。

同时设置MRFC/MRFP设备，用于异常放音和多方通话混音等。

5、各接入省独立部署计费网关，完成本省部署的MGCF和业务平台网元的话单采集。

四、全国集中部署网元设置原则

1、全国统一设置ENUM/DNS系统。

2、全国集中新建一套IMS多媒体彩铃业务平台。

IMS的标识

∙私有用户标识（IMPI）

私用用户标识是分配给用户的静态签约数据，在归属网络用户签约有效期内有效。

IMPI是归属网络运营商提供给用户的唯一全球标识，可以在归属网络中从网络角度标识用户签约数据。

IMPI在所有注册请求消息中使用，由UE传送给网络，用于注册、授权、管理和计费等目的。

IMPI的功能类似于IMSI在GSM中的功能，其对用户而言是不可知的，仅仅存储在智能卡中，只用于签约标识和鉴权目的，不用于SIP请求的路由。

其格式为username@。

∙公共用户标识（IMPU）

公共用户标识是用于用户间进行通信的标识。

归属网络运营商会给用户分配一个或者多个IMPU。

IMPU的功能类似于GSM中的MSISDN，在IMS中，IMPU用于路由SIP信令。

IMPU可以采用SIPURI或TELURI格式。

1、TELURI

TELURI采用E.164编号，以“tel：

”开头，例如：

tel:

+861012345678。

2、SIPURI

SIPURI以“sip：

”开头，例如：

sip：

+861012345678@。

只有SIPURI用于在IMS网络中进行信令路由，当呼叫IMS用户的E.164号码时，需要首先通过ENUM将TELURI转换成用户对应的SIPURI进行路由。

∙私有用户标识和公共用户标识的关系

对每一个IMS用户而言，运营商会为其分配一个或者多个公共用户标识和一个私有用户标识。

∙公共业务标识（PSI）

公共业务标识不是分配给用户的，而是分配给位于AS中的业务的，其也采用SIPURI或TELURI格式。

与公共用户标识不同，PSI没有关联的私有用户标识。

由于PSI可以直接对AS进行解析，因此I-CSCF便可以直接与AS进行接口，将以PSI标记的SIP请求发送给AS。

IMS入口点的发现机制

IMS终端在接入IMS网络之前首先需要获得IMS接入点SBC的地址信息。

因此，IMS网络需要提供IMS入口点SBC的发现机制。

在国际标准中规定了两种入口点发现机制：

静态机制和动态机制。

∙静态机制

静态机制是指在IMS终端上配置SBC的IP地址或域名。

这种方式的缺点是无法很好地支持用户的漫游。

当用户漫游到其他省的IMS网络时，由于用户无法获知漫游地的SBC地址和域名信息，因此无法对SBC的配置进行修改，信令和媒体仍然会从归属省的SBC接入，这样会造成媒体面的迂回，占用网络资源，降低承载的传输服务质量。

∙动态机制

3GPP定义了两种动态入口点的发现机制：

1）IP-CANIMS信令承载建立方式

该方式是针对移动终端通过PS域接入IMS的场景。

GGSN在建立IMS信令承载的PDPcontext时，在PDP相关信令中携带SBC的地址给终端，该方式对PS域的GGSN有特殊要求，需要对GGSN进行升级改造。

2）DHCP+DNS查询方式

通过IP接入网中的DHCP转发代理服务器在UE和DHCP服务器之间转发消息，获得SBC的地址，如果返回的是SBC的域名，则通过DNS查询得到SBC的地址。

该方式要求对IP接入网的DHCP服务器进行改造。

CM-IMS采用的SBC发现机制

CM-IMS采用终端静态配置网元标识和DNS解析的方式：

终端中配置SBC/P-CSCF的统一标识，如sip:

。

接入网通过DHCP和公网DNS将SBC/P-CSCF标识映射为用户拜访地的SBC/P-CSCF的IP地址，提供给用户。

CM-IMS核心网内会话路由

一、CM-IMS用户间呼叫路由

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF——被叫归属省I/S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在地SBC——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——主叫所在地SBC——被叫所在地SBC——被叫UE

二、CM-IMS用户呼叫移动PLMN用户路由

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF/BGCF——主叫归属省省中心MGCF——主叫归属省省中心GMSCServer——主叫归属省CMN——被叫所在省CMN——被叫VMSC（访问移动交换中心）——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——被叫所在地SBC——主叫归属省中心IM-MGW——主叫归属省中心GMGW——被叫拜访地TMG——被叫VMSC-MGW——被叫UE

CMN：

由各省长途软交换汇接局升级而成，负责省际层面信令流成的CMN节点负转接。

TMG：

中继媒体网关，用于汇接各个本地网交换机至长途方向的话务。

三、CM-IMS用户呼叫PSTN用户路由

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF/BGCF——主叫归属省省中心MGCF——主叫归属省省中心GMSCServer——主叫归属本地网PSTN关口局——被叫PSTN域关口局——被叫PSTN域交换机——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫归属省中心IM-MGW——主叫归属省中心GMGW——主叫归属本地网PSTN关口局——被叫PSTN域关口局——被叫PSTN域交换机——被叫UE

四、CM-IMS用户呼叫其他网PLMN/PSTN用户路由

总体原则：

会话先回到归属域，再接入归属域中与PSTN相连的关口局，就近接入PSTN关口局，通过PSTN接入其他PLMN/PSTN。

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF/BGCF——主叫归属省省中心MGCF——主叫归属省省中心GMSCServer——主叫归属本地网PSTN关口局——PSTN域关口局——PSTN——PSTN与其他网所连关口局——被叫所属其他运营商网络——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——被叫所在地SBC——主叫归属省中心IM-MGW——主叫归属省中心GMGW————主叫归属本地网PSTN关口局——PSTN域关口局——PSTN——PSTN与其他网所连关口局——被叫所属其他运营商网络——被叫UE

五、移动PLMN用户呼叫CM-IMS用户路由

∙信令面：

主叫UE——主叫VMSC——主叫拜访地CMN——被叫归属省CMN——被叫归属MGCF——被叫归属省I/S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在SBC——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——主叫VMSC-MGW——TMG——被叫归属省省中心GMGM——被叫归属省IM-MGW——被叫所在地SBC

六、PSTN用户呼叫CM-IMS用户路由

∙信令面：

主叫UE——PSTN——被叫归属本地网关口局——被叫归属本地网GMSCServer——被叫归属MGCF——被叫归属省I/S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在地SBC——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——PSTN——被叫归属本地网关口局——被叫归属本地网GMGW——被叫归属IM-MGW——被叫所在地SBC——被叫UE

七、其他网PLMN/PSTN用户呼叫CM-IMS用户路由

总体原则：

其他网用户通过PSTN接入中国移动PLMN，在通过中国移动的PLMN网络，就远接入中国移动IMS网络。

∙信令面：

主叫UE——其他运营商网络——PSTN与其他网关口局——PSTN——PSTN被叫归属本地网关口局——被叫被叫归属本地网GMSCServer——被叫归属MGCF——被叫归属省I/S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在地SBC——被叫UE归属

∙媒体面：

主叫UE——其他运营商网络——PSTN与其他网关口局——PSTN——PSTN被叫归属本地网关口局——被叫归属本地网GMGW——被叫归属IM-MGW——被叫所在地SBC——被叫UE

八、IMS多媒体彩铃业务路由

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF——被叫归属省I/S-CSCF——彩铃平台（iFC触发放音）——被叫归属省S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在地SBC——被叫UE

∙信令面：

1）彩铃媒体路由：

多媒体彩铃平台——主叫拜访地SBC——主叫UE。

2）通话媒体路由：

主叫UE——主叫拜访地SBC——被叫拜访地SBC——被叫UE

九、TD-SCDMA视频用户呼叫IMS用户路由

∙信令面：

主叫UE——主叫VMSC——主叫拜访地CMN——被叫归属省CMN——被叫归属省GMSCServer——被叫归属VIG——被叫归属省I/S-CSCF——被叫所在地P-CSCF——被叫所在SBC——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——主叫VMSC-MGW——TMG——被叫归属省GMGW——被叫归属省VIG——被叫所在地SBC

十、IMS用户呼叫TD-SCDMA视频用户路由

∙信令面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫所在地P-CSCF——主叫归属省S-CSCF/BGCF——主叫归属省VIG——主叫归属省省中心GMSCServer——主叫归属省CMN——被叫所在省CMN——被叫VMSC（访问移动交换中心）——被叫UE

∙媒体面：

主叫UE——主叫所在地SBC——主叫归属省VIG——主叫归属省中心GMGW——被叫拜访地TMG——被叫VMSC-MGW——被叫UE

CM-IMS注册和会话过程中ENUM/DNS查询流程

∙注册过程中ENUM/DNS查询流程

用户根据IMS入口点的统一域名发起DNS查询请求，从公网DNS获取就近的SBC后，发起注册请求。

之后，接入地IMS域依据用户码号归属域名信息，查询接入点IP专网ENUM/DNS，经过两级DNS系统递归查询，得到用户IMS归属域的I-CSCF地址。

最后，将注册请求消息路由至用户归属域I-CSCF。

∙会话过程中ENUM/DNS查询流程

当以SIPURI形式拨打被叫用户时，主叫核心网不需要查询ENUMServer。

当以TELURI形式拨打被叫用户时，由于TELURI无法在IMS网络里进行路由，因此需要将TELURI映射为SIPURI。

此时，主叫核心网需要以TELURI进行ENUM查询，进而获取被叫用户的SIPURI。

1）被叫用户为省内或区域中心用户

当呼叫请求到达主叫用户的S-CSCF后，S-CSCF需要通过向本省二级ENUMServer进行ENUM查询。

二级ENUMServer将根据用户号码判断该号码是否为省内用户：

若是省内用户，二级ENUMServer会将被叫用户的TELURI映射为SIPURI（二级ENUMServer存有省内或区域中心内所有IMS用户的TELURI码号与SIPURI码号的映射关系）。

之后，二级ENUMServer将返回查询成功响应，并在响应中携带被叫SIPURI。

S-CSCF根据得到的被叫SIPURI的域名部分，通过IP专网DNS对被叫域名进行解析，获得被叫用户归属网络I-CSCF地址，并完成后续路由。

2）被叫用户为省外或区域中心外用户

当呼叫请求到达主叫用户的S-CSCF后，S-CSCF需要通过向本省二级ENUMServer进行ENUM查询。

二级ENUMServer将根据用户号码判断该号码不是省内用户，因此向一级ENUMServer查询被叫SIPURI。

一级ENUMServer对被叫TELURI进行码号分析，识别被叫归属省，将查询请求转发至被叫归属省或大区的二级ENUMServer。

被叫归属省或大区的二级ENUMServer对被叫TELURI进行解析，并返回成功响应，并在响应中包含被叫SIPURI。

主叫S-CSCF根据得到的被叫SIPURI的域名部分，通过IP专网DNS对被叫域名进行解析，获得被叫用户归属网络I-CSCF地址，并完成后续路由。

（流程图略）