华为IMS基础概念和网络架构
IMS系统概述
媒体
IMS网络实体－互连互通
完成对外接口功能的网元实现IMS网络与其他
SCP
SIP AS
3rd party AS HSS
网络的通讯，包含的网元为：
MGCF（ Media Gateway Control Function）
用户在归属或者拜访网络的第一个连接点。
I-CSCF： 问询CSCF（ Interrogating CSCF）
用户的归属网络第一入口点，分配S-CSCF、路由
IP Bearer
查询以及域间拓朴隐藏功能。
S-CSCF ：服务CSCF（Serving CSCF)
S-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。Leabharlann SCPSIP AS
3rd party AS
S-CSCF
I-CSCF
HSS/SLF AGCF
P-CSCF MGCF
用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地 址信息 用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信 息、漫游限制信息 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 用户的业务签约信息：包括其他AS的增值业务 数据
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 提供的业务能力包括：
会话控制 承载控制与接入层
立即消息（IM）/呈现（Presence）/ 群组/PoC/通用电信业务
Copyright © 2009 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
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IMS介绍
IMS介绍IMS的结构包括两个主要部分：核心网络和终端设备。
核心网络由许多功能组件组成，包括基础设施功能（如呼叫控制、用户鉴权和状态管理）、应用功能（如语音、视频、消息和位置服务）以及服务控制和管理功能（如服务策略控制和计费）。
终端设备可以是智能手机、平板电脑、电视机或其他具有IP能力的设备，通过IMS提供的服务接入接口与核心网络进行通信。
IMS最重要的特点之一是其基于IP的架构，这意味着它能够利用已有的IP网络基础设施来进行通信。
这为运营商节省了大量的成本，同时也加速了IMS的部署和发展。
此外，IMS使用了开放的标准协议，如SIP （Session Initiation Protocol）和IPSec（IP Security），使得它能够与其他系统和网络进行互操作，为用户提供更加开放和灵活的服务。
IMS的另一个重要特点是可扩展性和灵活性。
它的模块化架构允许运营商根据需求选择和部署各种功能组件，从而可以按照特定的服务和应用需求进行定制和扩展。
这使得IMS能够适应不同的业务模式和市场需求，在提供传统语音通信的同时，还能支持视频通话、多媒体消息、实时位置服务等增强型通信功能。
IMS的引入对移动通信领域带来了许多新的机遇和挑战。
它为运营商提供了更加灵活和多样化的业务机会，可以推出更多创新的服务和应用。
例如，通过IMS，用户可以使用智能手机进行高清视频通话，与朋友分享实时位置，或者通过多媒体消息进行更加丰富的沟通。
此外，IMS还为运营商提供了更好的网络管理和资源控制能力，可以更好地应对网络拥塞、故障恢复和安全保护等问题。
然而，IMS的引入也带来了一些挑战。
首先，IMS的部署需要巨大的投资和技术实施成本，因为它要求对网络进行重大改造和升级。
其次，IMS的运营和维护需要高水平的技术人才和资源，这对于一些小型运营商来说可能是一项挑战。
此外，IMS在服务质量和安全性方面也面临一些挑战，如保证语音和视频通话的稳定和清晰性，以及保护用户隐私和数据安全。
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
IMS视频会议系统的组织架构及其系统功能
IMS视频会议系统的组织架构及其系统功能IMS是一个开放的架构，目的就是在全IP网络环境内，为用户提供端到端、可控的、有QoS保证的IP多媒体业务。
目前已经被ITU-T 和ETSI认可，纳入NGN的核心标准框架，并认定为FMC的重要技术基础。
此外，IMS还具有普通业务采用归属服务控制、接入独立性、业务控制、承载层完全分离等特点。
IMS采用SIP协议进行控制，实现移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输，实现端到端的IP业务，此外IMS还具有接入独立性、业务控制、承载层完全分离等特点。
IMS网络采取了分层架构进行体系设计。
而结合IMS的特点以及便于运营和集中控制的要求，在IMS架构上最合适的模型为紧藕合集中式服务器模型，通过会议服务器进行集中控制，每个会议可以通过会议服务器的一个会议中心来管理和控制在线的会话。
结合IMS的特点以及便于运营和集中控制的要求，在IMS会议系统中，可以通过一些特定的功能实体相互配合实现多媒体会议功能。
这些功能实体包括用户设备、媒体资源功能控制器等。
(一)IMS视频会议系统的组织架构则包括：①：P-CSCF：P-CSCF是IMS终端盒IMS网络的第一个连接点，P-CSCF将接入网中收到的UA发来的SIP请求和相应沿着既定的方向继续传送。
②：S-CSCF：S-CSCF是会话控制的中心节点，本质上是一个SIP服务器，但是它也会执行会话控制功能。
③：会议AS：会议AS是IMS多媒体视频会议系统的核心功能，是主持和执行会议服务的SIP实体。
④：MRF：MRF在归属网络中提供媒体信息源，MRF支持归属网络播放媒体信息，为多媒体会议提供混合媒体流，进行编码转换和进行各种媒体分析。
(二)以IMS技术固定移动网络的融合架构的视频会议系统具有以下特点：①：统一的业务和应用平台：通过该功能实现所有的应用层资源得以在所有业务之间共享，如用户业务数据，在线状态、位置信息、好友列表等。
②：统一的业务控制：IMS具有集中业务控制的特点，因此，IMS多媒体会议业务可以和其他多媒体业务一起在一个统一的平台上实现业务控制。
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。
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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
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；
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
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
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；
CSCF
Mm Mw
IMS主要网元：
• CSCF：
C, D, Gc, Gr Cx
BGCF
Mi
IMS-MGW MMw Dx
HSS SLF
- P-CSCF - S-CSCF - I-CSCF
MRFP
Mp Mb Mb Mb
MRFC
P-CSCF
Gm Gq PDF Go Gi
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
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
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。
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
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
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
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