IMS基础概念和网络架构
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。
华为ims
IMS解决方案概述1.1 IMS概述介绍了IMS的产生背景和特点。
IMS由3GPP（3rd Generation Partnership Project）在R5阶段引入，目的是将Internet的体验引入到移动网络，结合两者的优点。
IMS问世之后立即得到了3GPP2、ETSI（European Telecommunications Standards Institute）TISPAN（Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking）、ITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector）等众多标准化组织的认同，IMS核心架构也得到了这些组织的完全重用。
IMS是未来统一核心网的基础，具有如下特点：●采用SIP（Session Initiation Protocol）协议作为会话控制协议，利用SIP简单、灵活、易扩展、媒体协商便捷等特点来提高网络的未来适应能力。
●业务逻辑分布在不同的应用服务器中，网络只提供传输能力，实现业务逻辑与网络传输的完全分离，以最大程度的支持端到端业务。
●采用标准的SIP协议为业务触发接口，签约数据为匹配规则，完成业务触发条件的匹配，最大程度的支持业务匹配与触发的灵活性。
●将用户签约数据集中存放在HSS（Home Subscriber Server）中，供会话控制网元与业务处理网元下载，最大程度的支持用户与业务的移动性。
●在归属域中统一提供用户签约的业务，最大程度的实现用户在不同时间、不同地点享受一致的业务体验。
●通过将会话与业务的全分布处理，最大程度的实现类似IP网络的可靠性、强壮性、可用性。
IMS除全面考虑了会话控制、业务提供、业务触发、移动性、计费、寻址方式等特性之外，还考虑了QoS （Quality of Service）、安全、NA T（Network Address Translation）穿透、与PSTN（Public Switched Telephone Network）和PLMN（Public Land Mobile Network）网络互通、固定移动融合等问题。
IP多媒体子系统IMS
IP多媒体子系统IMSIP多媒体子系统（IMS）是一种基于IP网络的集成电信解决方案，它将多种通信和媒体服务整合到一个统一的平台上。
IMS 是现代电信网络的核心，为用户提供了丰富的通信体验和更高质量的服务。
IMS的核心功能是实现多媒体通信服务，它支持语音、视频、短信和数据等不同形式的通信。
IMS通过使用IP协议，提供了一种开放的通信环境，可以与其他服务进行集成，如VoIP （Voice over IP）和视频通话。
IMS的设计基于多种协议和技术，包括SIP（Session Initiation Protocol）、SDP（Session Description Protocol）、RTP（Real-time Transport Protocol）、H.323（ITU-T推荐的一种多媒体传输协议）和MPEG（Moving Picture Experts Group）等。
这些协议和技术共同构成了IMS的基础架构，使其支持多种媒体通信服务。
IMS的架构包括以下几个核心组件：1. P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function）：作为用户和IMS网络间的接口，负责呼叫的鉴权、路由和策略控制等功能。
2. S-CSCF（Serving-Call Session Control Function）：负责处理用户的呼叫请求，包括鉴权、会话管理、策略和访问控制等。
3. I-CSCF（Interrogating-Call Session Control Function）：负责处理呼叫路由以及用户鉴权请求，并将呼叫请求传递给适当的S-CSCF。
4. MGCF（Media Gateway Control Function）：负责控制语音和视频通信等媒体流的转发和转码。
5. HSS（Home Subscriber Server）：存储用户的个人信息和权限，辅助IMS进行会话管理和鉴权。
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
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SIP请求消息
INVITE：发起会话请求 ACK：对INVITE请求的响应的确认 BYE：结束会话 CANCEL：取消尚未完成的请求 REGISTER：注册，完成地址绑定 OPTIONS：查询服务器的能力 INFO：传递呼叫中间交互内容 MESSAGE：消息 SUBSCRIBE：预订某个事件通知 NOTIFY：发送事件通知 UPDATE：会话建立前后修改会话 属性 REFER：要求对方执行某种指定 操作
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
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
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 ）
The IM subsystem comprises all CN elements for provision of IP multimedia services comprising audio, video, text, chat, etc. and a combination of them delivered over the PS domain. The entities related to IMS are CSCF, MGCF, MRF, etc. as defined in the stage 2 of the IM subsystem TS 23.228 [34]. See TS 22.228 [27] for some service examples of IMS. 3GPP协议发展及IMS引入 3GPP技术规范系列 & IMS相关规范 IMS概貌
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
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
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
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
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。
UE
IP 多媒体子系统
• 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
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；
IMS基础概念及网络架构
2007年10月
培训目标
通过本次培训，您将能够： 理解IMS网络基本架构，并了解几种主要网元CSCF、 HSS、 AS、MGCF/IM-MGW、MRFC/MRFP等的主要作用；
了解P-CSCF、S-CSCF和I-CSCF的区别及各自作用；
理解IMS移动性、业务开放性和可运营特性的实现机制； 了解华为IMS解决方案相对于标准IMS的主要竞争优势； 了解华为IMS产品的相关测试工具
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
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；
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。