IP多媒体子系统IMSWord下载.docx

1、又该如何发展和定位呢?首先需要对IMS和软交换进行较为全面的比较和分析。 如果从采用的基础技术上看，IMS和软交换有很大的相似性：都是基于IP分组网；都实现了控制与承载的分离；大部分的协议都是相似或者完全相同的；许多网关设备和终端设备甚至是可以通用的。 IMS和软交换最大的区别在于以下几个方面。 （1）在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离； （2）IMS起源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据库归属用户服务器（HSS），用于用户鉴权和保护用户业务触发规则； （3）IMS全部采用会话初始协议（SIP）作为呼叫控制和业务

2、控制的信令，而在软交换中，SIP只是可用于呼叫控制的多种协议的一种，更多的使用媒体网关协议（MGCP）和H.248协议。总体来讲，IMS和软交换的区别主要是在网络构架上。软交换网络体系基于主从控制的特点，使得其与具体的接入手段关系密切，而IMS体系由于终端与核心侧采用基于IP承载的SIP协议，IP技术与承载媒体无关的特性使得IMS体系可以支持各类接入方式，从而使得IMS的应用范围从最初始的移动网逐步扩大到固定领域。此外，由于IMS体系架构可以支持移动性管理并且具有一定的服务质量（QoS）保障机制，因此IMS技术相比于软交换的优势还体现在宽带用户的漫游管理和QoS保障方面。（将软交换同IMS相比

3、较，意在帮助理解IMS）一个IMS包括一个或多个CSCF（呼叫会话控制功能）、MGCF（媒体网关控制功能）、IMS媒体网关、MRFC（多媒体资源功能处理器）、SLF（订购关系定位功能）、中断网关控制功能和应用服务器。图 IMS分层体系结构IMS主要使用了如下组件：归属用户服务、呼叫会话控制功能、安全网关、IP媒体服务器、及应用服务器。归属用户服务（HSS）主要存储用户和服务相关的数据，如用户身份、注册信息、接入参数和服务触发（service-triggering）信息等。HSS还具备： 用户定位功能定位分组和公共陆地移动网络（PLMN）的用户地址，并存储客户所使用的电话类型，及使用服务时所在位

4、置等信息。 身份验证功能存储移动用户的密钥并可为每名用户生成动态密码。HSS通常存储了高达每名用户10 KB的内容。所以一个支持100万名用户的HSS可能就需要64位线性寻址能力，以便能够快速地存取内存高速缓存中的信息。呼叫会话控制功能由几个“子组件”组成，它们负责处理所有与建立和结束呼叫相关的信令，以及基本的SIP讯息交换。CSCF还可以处理控制IP媒体本身的信令，以及会话初始化管理等。这些子组件包括代理CSCF（P-CSCF）、询问CSCF（I-CSCF）和服务CSCF（S-CSCF）。代理CSCF是用户设备的唯一连结点。用户发出的所有讯息均须经由P-CSCF进入IMS，P-CSCF执行如

5、下功能： 通过查询HSS来实现初步的安全保护 验证SIP讯息 执行IPSec完整性保护，以创建可信的讯息 压缩讯息以减少延迟 创建计费信息目前，P-CSCF一般位于归属网络中，未来也许会被移植到被访问网络。询问CSCF是归属网络内的第一连结点，I-CSCF负责联系HSS以便为具体用户确定服务-CSCF的位置。I-CSCF可能会提供一个拓扑隐藏网际网关（THIG），它可以通过加密SIP讯息中的一些内部IP地址和其它网络信息，帮助保护IMS网络拓扑。I-CSCF通常位于归属网络。如果使用THIG，则I-CSCF一般位于被访问网络。服务CSCF负责处理终端之间的所有SIP信令，并执行如下功能： 提供

6、SIP路由，具体是将公共用户身份（目前是电话号码，将来也许会改变）转换为终端IP地址，并向应用服务器发送讯息 保持会话的畅通，将用户地址（例如，用户设备的IP地址）与SIP记录地址（公共用户身份）紧密相连 控制会话 阻止未授权用户使用服务S-CSCF总是位于归属网络。安全网关是电信网络之间，以及企业与电信网络之间的通信通道。它主要控制讯息在NAT（网络地址转换）服务器和防火墙的出入，也可能会承担一些其它的安全功能，如数据包过滤等。此外，安全网关还具备以下功能： 强化IMS域之间的安全政策 保护出入IMS域的控制平面讯息 设置并维护IPSec安全关联（SA）IP媒体服务器具备所有的流媒体功能，可

7、提供丰富的多媒体讯息：如视频、语音和文本。它负责管理相关的编码器（编码/解码）和流媒体的代码转换工作，以及回声消除、声音侦测和声音生成等工作。IP媒体服务器还能够提供流倍增和流广播，以满足会议应用的需要，它还可以连结至电路交换网络。应用服务器为IMS网络提供多媒体服务，它主要提供所有其它IMS组件如SIP Servlet的访问权限。应用服务器也可用来部署新服务，由于IMS采用模块化架构，因此只需更换或升级应用服务器即可完成新服务部署。这样的战略完全不同于之前的垂直模式，在垂直模式中，服务总是作为单点解决方案来部署，每项服务都使用自己的一套专有设备。应用服务器可以位于归属网络，也可以位于第三方网

8、络，如果位于第三方网络，它们就不能与HSS接合。因为应用服务器属于OSA（开放服务架构）应用服务器，所以它们可以安全地从外部网络接入IMS并连接到GSM CAMEL（移动增强逻辑定制应用）服务器。3. IMS的发展与应用3.1 IMS标准的发展 对IMS进行标准化的国际标准组织主要有3GPP和高级网络电信和互联网融合业务和协议（TISPAN）。3GPP侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求，并统一由3GPP来完善。 3GPP对IMS的标准化是按照R5版本、R6版本、R7版本这个过程来发布的，IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中进一

9、步完善。R5版本主要侧重于对IMS基本结构、功能实体及实体间的流程方面的研究；而R6版本主要是侧重于IMS和外部网络的互通能力以及IMS对各种业务的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的网络结构并没有发生改变，只是在业务能力上有所增加。在R5的基础上增加了部分业务特性，网络互通规范以及无线局域网接入特性等，其主要目的是促使IMS成为一个真正的可运营的网络技术。R7阶段更多的考虑了固定方面的特性要求，加强了对固定、移动融合的标准化制订。R5版本和R6版本分别在2002年和2005年被冻结，而R7版本也即将冻结。 在TISPAN定义的NGN体系架构中，IMS是业务部件之一。TISPANIMS是在3

10、GPPR6IMS核心规范的基础上对功能实体和协议进行扩展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分阶段发布不同版本。目前，TISPAN已经发布了R1版本相关规范，从固定的角度向3GPP提出对IMS的修改建议；R2版本目前还处于需求分析阶段。TISPAN在许多文档中都直接应用了3GPP的相关文档内容，而3GPPR7版本中的很多内容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基础上形成的，所以一方对文档内容的修改都将直接影响另一方。此外，部分先进的运营商（如德国电信、英国电信和法国电信）已经明确了未来网络和业务融合的战略目标，并开始特别关注基于IMS的网络融合研究。各大设备厂商也

11、加大了对IMS在固网领域应用的研究，正积极参与并大力推进基于IMS的NGN的标准化工作。因此各个标准之间的协调一致的问题还需要进一步探讨。 3.2 IP媒体业务类型IMS是一个在分组域（PS）上的多媒体控制/呼叫控制平台，IMS使得PS具有电路域（CS）的部分功能，支持会话类和非会话类的多媒体业务。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，典型的业务如呈现、消息、会议、一键通等等。将不同的业务进行分组可以得到以下一些类型。 （1）信息类业务，这类业务对用户来讲已经非常熟悉，而且目前为运营商带来了良好的收益，IMS的信息类业务将带给用户更多的选择，在享用这些信息类业务的同时，用户可以随心

12、所欲而且费用低廉的使用其他媒介，比如视频和声音等，同时可以灵活的选用实时业务或非实时业务进行沟通。 （2）多媒体呼叫话音业务，这类业务可以给用户在原有的话音业务操作和应用上带来全新的体验。 （3）增强型呼叫管理，可以实现让用户自己来控制业务，让用户的沟通更加灵活。 （4）群组业务，将不同的通信媒介聚合起来，为用户提供新的业务体验，而且IMS还可以对业务进行新的开发和组合；突破传统的一对一的通信方式限制，可以提供基于群组的通信方式。 （5）信息共享，常见的邮件携带附件的沟通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在许多情况下显得不够灵活，所以实时在线的信息共享通信应运而生，多个用户可以实时处理同一个

13、数据文件。（6）在线娱乐，移动终端可以直接和信息资源互联，IMS方式可以更好地呈现信息的更新和沟通，并可以随着用户需求的增长对信息进行必要的过滤；对于用户的在线游戏，IMS可以为用户提供从单机游戏到多用户在线参与的在线娱乐方式，同时用户还可以采用多种多媒体来沟通交流。 3.3 IMS的主要应用 随着IMS技术和产品的逐渐成熟，已经有一些运营商开始了IMS的商用，还有一些运营商在进行相关的测试。从目前的商用和测试情况看，移动运营商已经开始商用，而固网运营商还主要处于试验阶段。综合考虑，IMS的应用主要集中在以下几个方面。首先是在移动网络的应用，这类应用是移动运营商为了丰富移动网络的业务而开展的，

14、主要是在移动网络的基础上用IMS来提供PoC、即时消息、视频共享等多媒体增值业务。应用重点集中在给企业客户提供IPCENTREX和公众客户的VoIP第二线业务。其次是固定运营商出于网络演进和业务的需要，通过IMS为企业用户提供融合的企业的应用（IPCENTREX业务），以及向固定宽带用户（例如ADSL用户）提供VoIP应用。 第三种典型的应用是融合的应用，主要体现在WLAN和3G的融合，以实现语音业务的连续性。在这种方式下，用户拥有一个WLAN/WCDMA的双模终端，在WLAN的覆盖区内，一般优先使用WLAN接入，因为这种方式用户使用业务的资费更低，数据业务的带宽更充足。当离开WLAN的覆盖区

15、后，终端自动切换到WCDMA网络，从而实现语音在WLAN和WCDMA之间的连续性。目前，这种方案的商用较少，但是许多运营商都在进行测试。在IMS中全部采用SIP协议，虽然SIP也可以实现最基本的VoIP，但是这种协议在多媒体应用中所展现出来的优势表明，它天生就是为多媒体业务而生的。由于SIP协议非常灵活，所以IMS还存在许多潜在的业务。3.4 IMS独辟蹊径与其它在IP上简单提供的电路服务不同，采用IMS框架的运营商可以在IP上建立一个开放的服务基础设施，进而简单地部署丰富的媒体通信服务。IMS可以满足网络和用户的如下要求： 提供人与人的实时IP多媒体通信，如语音或视频电话；以及人机通信，如游

16、戏、视频点播和网上冲浪等。 全面集成各种实时通信，如即时流传输和即时聊天，及其它非实时多媒体。 支持多种服务和应用的互动，例如，视频会议和游戏或者实时视频和即时通讯。 轻松地提高通信会话体验，例如，通过“单击”将即时通讯会话转变为语音会话。1即时通 （Push to talk）又叫做一键通业务，该服务使得手机终端用户能够在分组交换网络上，通过只按一个按键就进行一对一或群体即时通话。该服务采取 “ 半双工 ” 模式，也就是说同一时间只有一人能够讲话，从而更便于群体交流，该服务可以使用户能够在通话群中灵活地选定或者变换通话对象。从而用户可以轻易地与通话群体中所有人或选择部分人进行 Push to

17、talk 通话。它是一种全数字传输的 VoIP 技术，其完全基于 SIP协议和IMS的设计，很好的保证了互通性、可量测性和向未来 3G 的平滑过渡。2IP电话业务随着宽带IP接入的普及，IP终端电话成为新的热点，例如现在一些运营商正在推广的IP超市（类似于IP公用电话亭），基于 H.323 的IP终端电话未能普及除了以前缺乏IP宽带接入这个原因外，还因为 H.323 的用户认证一直是一个问题，另外H.323终端价格昂贵也是一个原因。现在采用SIP基本上克服了这些问题，SIP软件被免费集成在 Microsoft WinXP 操作系统中，因为SIP如此简单，甚至有运行在 Linux ， Pocke

18、tPc（便携PC） ，Symbian 上的 SIP Client软件，使得手持终端上的SIP应用也成为可能，而且SIP还支持完善的用户认证机制。所以基于SIP的IMS完全可以被用来作为IP终端电话系统。3串行振铃和并行振铃业务因为一个SIP用户可以同时在很多终端上注册，比如他可能有几个固定办公电话，还有无绳电话，移动电话，便携PC等，每种终端可以实现不同的功能，比如便携PC支持视频而固定SIP电话可能连P&M都不支持，用户不需要总是带着所有终端，在各种情况下他只带着其中一些，比如开会时他可能只带着便携PC。串行振铃业务是当另外一个用户呼叫该用户时，系统会根据该用户设定的次序和等待时间依次振铃该

19、用户的各种终端，直到该用户接通为止。而并行振铃业务则是系统同时振铃该用户的所有注册终端，直到该用户接通为止。4会晤转移业务会晤转移业务包括无条件转移，无应答转移和遇忙转移，该用户可以定制转移的统一资源标识（URI），当条件符合时，呼叫被转移到设定的目标。这种业务和传统电话呼叫转移业务功能相同，只是增加了新的媒体类型。5主叫标识显示业务和传统电话的主叫号码显示意义相同，只不过显示在被叫终端上的不只是主叫的SIPURI，而可能是任何媒体，比如一张主叫的照片、一段声音或者视频片断。根据系统的提示，主叫可以事先将要传送的标识上传到系统中存储，当主叫呼叫被叫时，SIP消息报文将主叫标识的统一资源地址（U

20、RL）传到被叫，被叫终端自动打开该URL，从而看到主叫的标识。当前IMS的重要性正与日俱增，这是因为网络运营商需要将传统的服务，如语音呼叫和短信服务（SMS）和数据服务，如电子邮件、上网和即时通讯（IM）进行融合。正如电缆提供商正在探索着同时推出视频服务和电信服务一样，网络运营商也在尝试着提供视频服务，以保持竞争力。此外，客户也期待着服务的融合，而IMS正好为网络运营商提供了一个难得的机遇。4.IMS的优势IMS具有诸多优势，尤为明显的有四点：移动管理、服务质量、服务控制和开发商界接口。移动管理IMS可以在IP基础设施范围内的任何地理位置，搜索用户并建立会话。它有一个组件负责保存用户数据，及用

21、户（或服务器）之间的搜索与通信。它还有另外一个组件负责协助建立和管理会话，并转发IMS网络之间的讯息。这两个组件共同实现了高效的移动管理。服务质量服务质量（QoS）是IP电信系统的一个常见问题。由带宽不足和其它原因引发的有损质量的因素，如延迟、波动、数据包丢失和回声等，会使传输质量难以接受。IP语音（VoIP）之所以能够迅速普及，是因为开发面世的QoS机制能够控制这些不利因素，以保持一定的质量水平。IMS融入了控制实时移动IP通信质量的特殊机制，可通过控制此处数据包网络和与其互动来确保质量的可接受性。服务控制移动服务提供商网络非常复杂，因为提供商必须提供各种不同的服务，以高效地满足广大客户的要

22、求。因此提供商必须能够一目了然地对这些服务进行管理、控制和计费。在优化服务交付方面，IMS侧重的是提供服务的效率。当客户访问移动提供商的IMS网络时，网络会提供一份个人资料以供下载。一旦系统拥有了这份资料，就会知道客户有权使用的服务范围，就可以决定这些服务的执行顺序，如果有必要，还可以获得网络上提供这些服务的应用服务器资料。借助这一相对简单的系统，移动运营商就可以控制和管理极大型网络中极其复杂的服务交付工作。标准接口由于IMS采用的是标准化架构来支持部署增强的IP服务，因此第三方可以独立为任何IMS部署开发各种服务。这有利于实现更大范围的服务集成、互操作性和漫游，也有利于创新者形成强大的网络以

23、解决服务提供商的各种要求。IMS中的IP寻址与分组域骨干网中使用的（例如IPv4）和电路域中使用的是不同的，所以IPv6和IPv4互通的问题需要解决。缺少IPv6的实践经验。用于移动台接入IP多媒体服务的IP寻址范围必须在IMS寻址域内，这个寻址域是在建立好IP连接时激活的PDP（策略决策点）上下文中安排好的。IP地址可以从服务域而不是归属域的GGSN中获得，从路由的效率来考虑，这是一个优点。5.基于IMS的网络融合问题 随着通信网络的发展与演进，融合是不可避免的主题，固定和移动的融合（FMC）更是迫切要解决的问题。ETSI（欧洲电信标准化协会）给FMC下的定义是：“固定移动融合是一种能提供与

24、接入技术无关的网络能力。但这并不意味着一定是物理上的网络融合，而只关心一个融合的网络体系结构和相应的标准规范。这些标准可以用来支持固定业务、移动业务以及固定移动混合的业务。固定移动融合的一个重要特征是，用户的业务签约和享用的业务，将从不同的接入点和终端上分离开来，以允许用户从任何固定或移动的终端上，通过任何兼容的接入点访问完全相同的业务，包括在漫游时也能获得相同的业务。”在给FMC下定义的同时也对固定移动网络的融合提出了相应的要求。 IMS进一步发扬了软交换结构中业务与控制分离、控制与承载分离的思想，比软交换进行了更充分的网络解聚，网络结构更加清晰合理。网络各个层次的不断解聚是电信网络发展的总

25、体趋势。网络的解聚使得垂直业务模式被打破，有利于业务的发展；另外，不同类型网络的解聚也为网络在不同层次上的重新聚合创造了条件。这种重新聚合，就是网络融合的过程。利用IMS实现对固定接入和移动接入的统一核心控制，主要是IMS具有以下特点。 （1）与接入无关性。虽然3GPPIMS是为移动网络设计的，TISPANNGN是为固定xDSL宽带接入设计的，但它们采用的IMS网络技术却可以做到与接入无关，因而能确保对FMC的支持。从理论上可以实现不论用户使用什么设备、在何地接入IMS网络，都可以使用归属地的业务。 （2）统一的业务触发机制。IMS核心控制部分不实现具体业务，所有的业务包括传统概念上的补充业务

26、都由业务应用平台来实现，IMS核心控制只根据初始过滤规则进行业务触发，这样消除了核心控制相关功能实体和业务之间的绑定关系，无论固定接入还是移动接入都可以使用IMS中定义的业务触发机制实现统一触发。 （3）统一的路由机制。IMS中仅保留了传统移动网中HLR（归属位置寄存器）的概念，而摒弃了VLR（采访位置寄存器）的概念，和用户相关的数据信息只保存在用户的归属地，这样不仅用户的认证需要到归属地认证，所有和用户相关的业务也必须经过用户的归属地。 （4）统一用户数据库。HSS（归属业务服务器）是一个统一的用户数据库系统，既可以存储移动IMS用户的数据，也可以存储固定IMS用户的数据，数据库本身不再区分

27、固定用户和移动用户。特别是业务触发机制中使用的初始过滤规则，对IMS中所定义的数据库来讲完全是透明数据的概念，屏蔽了固定和移动用户在业务属性上的差异。 （5）充分考虑了运营商实际运营的需求，在网络框架、QoS（服务质量）、安全、计费以及和其他网络的互通方面都制定了相关规范。IMS所具有这些特征可以同时为移动用户和固定用户所共用，这就为同时支持固定和移动接入提供了技术基础，使得网络融合成为可能。目前电信业务的发展已经到达了个人通信的重要阶段，传统的多媒体业务结构无法支持移动（个人化的）多媒体通信的需求，3GPP R5/R6采用的SIP体系结构和IP多媒体子系统为满足下一代的电信业务需求打下了基础

28、，结合OSA技术和虚拟驻地环境技术，电信用户可以获得他们急需的新的移动多媒体通信业务，电信运营商也将在第三代移动通信上找到自己的业务增长点。6.IMS存在的安全问题分析6.1IMS受累于DNS其实，本质上讲，安全的实现就是在IMS和公众互联网之间所设立的一道墙，以防止一切可疑内容的通过。3GPP /3GPP2在IMS安全问题上进行了详细的定义，包括SIM应用和认证程序。但很遗憾，3GPP /3GPP2并没有对如何防止拒绝服务对DNS的攻击作相关定义，这给IMS留下了巨大的安全隐患。3GPP /3GPP2在IMS安全规范中也提到了“应该”防范虚假地址欺骗，但并没有说明“如何”进行防范。除了安全缺

29、陷之外，这还形成另一个问题，就是不同IMS网络或者IMS网络与互联网SIP用户之间是否能够协同工作的问题。在互联网上，DNS是黑客们经常攻击的对象。这主要是因为，在互联网的世界里存在大量的、相互独立的DNS服务器，不管你是增加、删除还是重新配置一台DNS服务器都是非常简单的事情，当然也包括恶意攻击。可以说，在开发使用DNS技术的同时，我们也为自己铺设了一个安全陷阱，虽然DNS技术给我们解决了许多问题，而且使用起来也非常简单。在DNS系统中，缓存中毒是非常普遍的现象。以前通常通过限制递归式DNS的使用来进行防范，这是不对的，因为这将大大降低整个DNS系统的弹性。另一种防范方式是“以毒攻毒”，即以同样的虚假地址向将要受到攻击的DNS服务器“海量”请求，从而将恶意攻击淹没。这样做的后果很明显，在防范了恶意攻击的同时也拖垮了目标服务器。同互联网一样，IMS通过使用DNS来实现不同语言的URL链接和传统电话