IP多媒?子系?

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IP多媒?子系? （IP Multimedia Subsystem，IMS）或 IP多媒?核心??子系? （IP Multimedia Core Network Subsystem, IMCNS）是一?基于互????提供多媒???的?系架?。??移???使用? ?路交? ??提供?音通?服?，而非使用?算机 分?交? 通信方式的??。?然已有?多方式在智能手机上提供 ???? ?其他互??多媒?服?，但?未形成行??准，IMS??此提供了一??准化?系架?。

IMS的最初的版本（3GPP Rel-5）主要是?出了一?基于 GPRS ???互????多媒???的方法。在??版本的基?上，3GPP、 3GPP2 以及 TISPAN ?行了?一步的更新，以支持GPRS之外，?如 WLAN 、 CDMA2000 和固定???等其他接入方式。

IMS在????先使用?于 IETF 的??，比如， ???起?? 。援引3GPP的?法，IMS?非刻意??用?准化，而是?助无?和有??端的多媒?和通??用提供一?接入方法，借此，?助 移?固?融合 。方式是使用一??立的控制????接入的工作?服????出?。理?上?，服?不再需要控制器，因?有??的控制?????。但???情?看，此??未?布??????程度有太大?助。

有??无???中功能?IMS重?的服?包括 通用???? 、 ?交? 和SIP，可?上述服?混合使用?到替代IMS的效果。

?今有太多?容?取/????????商?他人?系的方式，因此IMS的作用受到挑?。

基于IMS?成全球?准的例子可?多媒?通?，?是 VoLTE 和 富通?解?方案 （又被?作joyn或??消息服?）的基?。

?史 [ ?? ]

  • IMS最初是由一?名? 3G.IP 的行?????所定?的，?于1999年的成型。3G.IP??的IMS架?后?被?入 3GPP ，成?其 3G 移?系??准化工作的一部分。IMS的第一次出?是在3GPP?准版本5中，首次在3G??中引入了分?域的多媒???，但主要是基于GPRS。
  • 3GPP2 （?一?3G?准化??）基于3GPP IMS?建了他?的CDMA2000多媒?域（Multimedia Domain，MMD），?IMS增加了 CDMA2000 接入。
  • 3GPP?准第6版加入了? WLAN 的交互，支持用?通?WLAN接入IMS。
  • 3GPP?准第7版，? TISPAN R1.1版本一起，增加了?固定??的支持。AGCF（Access Gateway control function）和PES（PSTN Emulation Service）被引入，以?承PSTN的??和?端。

架構 [ ?? ]

3GPP / TISPAN IMS 架構網絡。

以下將簡述上圖所列的各個功能組。

IP多媒體核心子系統是由一系統功能組組成的。各個功能組之間由一組標準接口聯?起來，組成一個IMS管理網絡。一個功能組?非是一個節點（?硬件實體）：?的實現方式是開放的，允許將多個功能組布署在一個節點，亦允許一個功能組由多個節點實現。考慮到容量、負載均衡和管理等方面，還允許在一個網絡存在有多個相同的功能組。

網絡訪問 [ ?? ]

使用者有多種途徑訪問IMS，最普遍的是使用 網際網路協議（IP） 。IMS終端（如 移動電話 、 個人數位助理（PDA） 以及 電腦 ）只需要使用IP協議?且運行 會話發起協議（SIP） 用戶代理 ，就可以直接訪問IMS，?使他們已經漫游到其?國家或網絡。

IMS支援網絡訪問途徑有：

固定線路訪問（如 數位用戶線路（DSL） 、 纜線數據機 以及 以太網 ），移動訪問（如 WCDMA 、 CDMA2000 、 GSM 以及 GPRS ），無線訪問（如 WLAN 和 WiMAX ）。

?外像 普通老式電話服務 ， H.323 和非IMS兼容的 ???? 系統等電話系統可以通過 閘道器 接入IMS。

核心網絡 [ ?? ]

??用?服?器（HSS - Home Subscriber Server） [ ?? ]

??用?服?器是一個核心的用戶數據庫。??IMS網絡中實際管理通話的實體提供支持。如存取用戶相關的信息（稱之?用戶配置），對用戶認證和授權以及 提供用戶位置IP地址等相關信息。?和GSM的 歸屬位置寄存器（HLR - Home Location Regiser） 和 認證中心（AuC - Authentication Centre） 相似。

在同時使用多個HSS時，需要用戶位置功能組（SLF - Subscriber Location Function）映射用戶保存的位置。?當?詢某個用戶配置時，由SLF指出?個HSS保存了這個用戶配置。

用戶標識 [ ?? ]

IMS可以使用多種用戶標識：IP多媒體私有標識（IMPI - IP Multimedia Private Identity），IP多媒體公共標識（IMPU - IP Multimedia PUblic Identity），全局可路游用戶代理統一資源標識符（GRUU - Globally Routable User Agent URI），通配公共用戶標識（Wildcarded PUblic User Identity）。IMPI和IMPU是一種 統一資源標識符（URI） ，?可以是數字（Tel URI，如 tel: +1-555-123-4567），也可以是字符標識符（SIP URI，如sip:john.doe@example.com）。

IP多媒體私有標識（IMPI） [ ?? ]

IP多媒體私有標識是一種由主網絡操作者永久性分派的全局性標識，?可以用於註冊、認證、管理和?費等用途。每個IMS使用者可以有多個IMPI。

IP多媒體公有標識（IMPU） [ ?? ]

當IMS使用者想要和其他使用者通訊時，需要使用IP多媒體公有標識（?可以寫在那個人的名片上）。IMS允許一個IMPI上?定多個IMPU。IMPU也可以和其?電話共享（就像一個家庭使用一個電話號碼）。

全局可路由用戶代理統一資源標識符（GRUU） [ ?? ]

全局可路由用戶代理統一資源標識符是一個由IMPU和UE實例組成的標識符。IMS中有兩類GRUU：公共GRUU(P-GRUU)和臨時GRUU(T-GRUU)

  • P-GRUU 明示了用戶的IMPU?且長期有效
  • T-GRUU 隱藏了用戶的IMPU。當用戶顯式注銷T-GRUU或者過了有效期時，T-GRUU就會失效。
通配公共用戶標識（Wildcarded PUblic User Identity） [ ?? ]

通配公共用戶標識表示一組相似的IMPU。

HSS用戶數據庫保存用戶的IMPU，IMPI， 國際移動用戶識別碼（IMSI） ， MSISDN ，用戶服務配置，服務開關和其?信息。

呼叫??控制功能（CSCF - Call Session Control Function） [ ?? ]

會話發起協議 （SIP）伺服器和代理共同實現通話控制功能，稱之?CSCF。?們在IMS系統中處理SIP信號數據包。

  • 代理-CSCF（P-CSCF）是一個SIP代理，作?與IMS終端直聯通訊點。?可以設置在公網中也可以設置在IMS本網中。某些網絡在這個功能組中可能使用了 會談邊界控制器 （SBC）。P-CSCF其核心是一個特殊的SBC。該SBC使用的用戶網絡接口不僅保護網絡，也保護了IMS終端。在IMS終端和P-CSCF之間傳遞加密信號時，使用附加的SBC是毫無意義同時也是不可用的。終端可以使用 DHCP協議 來?到?的P-CSCF，也可以使用配置（如出廠設定、3GPP IMS管理對象）、或是記錄在ISIM中、或是在PDP環境（ GPRS PDP Context）中賦?。
    • ?在IMS終端註冊之前就被分派給IMS終端，?且在註冊期間不會改變。
    • ?位於所有信號的通路，可以檢?所有的信號。IMS終端必須忽略任何其?未加密的信號。
    • ?提供用戶的認證，?且?IMS終端建立一個 IPsec 或 TLS 連接。這樣可以阻止 欺騙攻擊 和 重放攻擊 ，?且保護用戶的隱私。
    • ?檢?信號，確保IMS終端沒有企圖作弊（比如改變通常信號路游，不遵守IMS網絡路游策略）。
    • ?也可以使用 SigComp （ 英? ： SigComp ） 壓縮和解壓縮SIP信息，以降低較慢的無線電?路的負載。
    • ?也可以加入策略決擇功能（PDF - Policy Decision Function）。?可以允許媒體水平的資源（如 QoS ）可以達到媒體水平。?也可以用作策略控制、帶寬管理等等。PDF也可以作?獨立的功能組。
    • ?也?生費用記錄。
  • 服務-CSCF（S-CSCF）。從信號層面的來看，S-CSCF是IMS子系統的核心節點。?雖然是SIP伺服器，但也負責會話的控制。?永遠設置在IMS本網絡中，徑直地使用Cx和Dx接口訪問HSS。?從HSS下載用戶配置?且上傳用戶與S-CSCF關聯信息。（出於對處理用戶配置效率的考慮，S-CSCF會在其本地緩存用戶配置。但?不會在本地對用戶配置進行更改。）所有必要的用戶配置信息都會從HSS那裡加載。
    • ?負責處理SIP註冊。?會將用戶位置（如終端的IP地址）和SIP地址進行?定。
    • ?位於所有在?那裡註冊的用戶所發出的信號信息的通路上，可以檢?所有的信息。
    • ?負責決定SIP信息將抵達?一個應用服務處理，以完成應用服務。
    • ?提供路游服務，通常是使用 電子號碼 （ 英? ： Electronic Numbering ） （ENUM - Electronic Numbering）??
    • ?執行網絡運營商的策略
    • 出於分布式負載和高可?性的原因，IMS網絡中允許設置多個S-CSCF。這種情況下，由HSS在用戶配置記錄?一個S-CSCF被關聯到該用戶，而後由I-CSCF來?詢這些記錄。
  • 詢問-CSCF（I-CSCF）是?一個位於管理域邊緣的功能組。?的IP地址通過 DNS 發布，所以遠程伺服器可以??到?，?把?作?向?所在的域傳遞SIP包的跳點。
    • ??詢HSS，獲取S-CSCF的地址?且分派給用戶以完成SIP註冊。
    • ?也?S-CSCF傳遞SIP請求和回應。
    • 直到IMS第6版，?是可以用來把內網隱藏起來，使外部網絡無法獲取內部網絡的信息（加密部分SIP信息）。這裡稱之?隱藏內部網絡拓?閘道器（THIG - Topology Hiding Inter-network Gateway）。從第7版開始，這個功能從I-CSCF移走，作?互聯邊界控制功能組（IBCF - Interconnection Border Control Function）的一部分。IBCF被用作外部網絡的閘道器，提供 NAT 和 防火墻 功能。IBCF實際上是 NNI （ 英? ： NNI ） 的 會談邊界控制器 的裁剪版本。

應用伺服器（AS - Application Server） [ ?? ]

SIP應用伺服器負責和提供服務。?與S-CSCF之間使用 會話發起協議（SIP） 。由 3GPP 開發的 語音持續呼叫功能 （ 英? ： Voice call continuity ） （VCC Server）就是一個應用伺服器的典型案例。基於具體的服務不同，AS可以選擇不同的SIP模式，如SIP代理模式，SIP用戶代理（UA - User agent ）模式和SIP B2BUA （ 英? ： B2BUA ） 模式。AS可以設置在IMS本?內也可以設置在外部的第三方網絡。如果位於本網，?還可以使用Sh或Si接口?詢HSS。

  • SIP AS：負責和提供IMS具體服務
  • IP多媒體切換功能（IM-SSF - IP Multimedia Service Switching Function）：SIP和 CAP 之間的接口，用以與 CAMEL （ 英? ： CAMEL ） 應用伺服器通訊。
  • OSA服務性能伺服器（OSA SCS - OSA Service Capability Server）：SIP和OSA?架之間的接口。
功能模型 [ ?? ]

AD-ILCM和AS-OLCM用來保存事務狀態?且可以根據特定服務的需要保存會話狀態。對於S-CSCF來說，AS-ILCM接口是輸入端，AS-OLCM接口是輸出端。應用邏輯提供服務和AS-ILCM、AS-OLCM之間的交互。

公共服務標識（PSI - Public Service Identity） [ ?? ]

公共服務標識是用來標識應用服務提供的服務。作?用戶標識，PSI可以提供SIP和Tel URI兩種標識格式。PSI通常被HSS以完整PSI或通配PSI保存。

  • 完整PSI包含完整的PSI標識，可以直接用來路游。
  • 通配PSI表達一組PSI標識。

媒體伺服器 [ ?? ]

媒體資源功能組（MRF - Media Resource Function）提供與媒體相關的功能，包括媒體處理（如混音）、播放撥號音和語音提示。

MRF可以進一步劃分?媒體資源功能控制器（MRFC - Media Reource Function Controller）和媒體資源功能處理器（MRFP - Media Resource Function Processor）。

  • MRFC是信號層面的節點，?根據來自AS和S-CSCF的信息來操控MRFP。
  • MRFP是媒體層面的節點，用來混合、?生或者處理媒體流。?也可以管理共享資源的訪問權限。

媒體資源協商器（MRB - Media Resource Broker）是一個功能實體。負責收集已經發布的MRF信息，?且向AS這樣的信息消費實體提供適當的MRF信息。MRB通常有兩個模式：

  • ?詢模式：AS主動?詢MRB相應的媒體?且建立使用MRB回應的呼叫。
  • 線性模式：AS向MRB發送SIP INVITE，由MRB建立呼叫。

出口??控制功能 [ ?? ]

出口??控制功能（BGCF - Breakout Gateway Control Function）是一個SIP代理，?處理來自S-CSCF的路由請求。BGCF有基於電話號碼的路由功能，用????PSTN??的接口点。?BGCF??被叫??位于一?PSTN???，BGCF就??一?媒???控制功能(MGCF)，???路由到MGCF，MGCF???PSTN??交互。

媒???控制功能 [ ?? ]

媒???控制功能（MGCF - Media Gateway Control Function）完成IMS???PSTN??之?的呼叫控制????。主要是?SIP消息??成ISUP消息。?控制IM-MGW中媒?信道，管理PSTN??的承?和?IMS??的IP流?的?接。

介面描述 [ ?? ]

介面名稱 IMS entities 描述 協定

Cr

MRFC, AS

Used by MRFC to fetch documents (scripts and other resources) from an AS

HTTP over dedicated TCP / SCTP channels

Cx

I-CSCF, S-CSCF, HSS

Used to communicate between I-CSCF/S-CSCF and HSS

Diameter

Dh

SIP AS, OSA, SCF, IM-SSF, HSS

Used by AS to find a correct HSS in a multi-HSS environment

Diameter

Dx

I-CSCF, S-CSCF, SLF

由 I-CSCF/S-CSCF 使用於 ?尋正確的 HSS 在 multi-HSS environment

Diameter

Gm

UE, P-CSCF

用於 UE 與 CSCFs 之間交換訊息

SIP

Go

PDF, GGSN

Allows operators to control QoS in a user plane and exchange charging correlation information between IMS and GPRS network

COPS (Rel5), Diameter (Rel6+)

Gq

P-CSCF, PDF

Used to exchange policy decisions-related information between P-CSCF and PDF

Diameter

ISC

S-CSCF, I-CSCF, AS

用於 CSCF 與 AS 之間交換訊息

SIP

Ma

I-CSCF -> AS

Used to directly forward SIP requests which are destinated to a Public Service Identity hosted by the AS

SIP

Mg

MGCF -> I-CSCF

MGCF converts ISUP signalling to SIP signalling and forwards SIP signalling to I-CSCF

SIP

Mi

S-CSCF -> BGCF

用於 S-CSCF 與 BGCF 之間交換訊息

SIP

Mj

BGCF -> MGCF

Used to exchange messages between BGCF and MGCF in the same IMS network

SIP

Mk

BGCF -> BGCF

Used to exchange messages between BGCFs in different IMS networks

SIP

Mm

I-CSCF, S-CSCF, external IP network

Used for exchanging messages between IMS and external IP networks

SIP

Mn

MGCF, IM-MGW

允許 user-plane resources 的控制

H.248

Mp

MRFC, MRFP

用於 MRFC 與 MRFP 之間交換訊息

H.248

Mr

S-CSCF, MRFC

S-CSCF and MRFC 之間交換訊息

SIP

Mw

P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF

Used to exchange messages between CSCFs

SIP

Rf

P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS

Used to exchange offline charging information with CCF

Diameter

Ro

AS, MRFC

Used to exchange online charging information with ECF

Diameter

Sh

SIP AS, OSA SCS, HSS

Used to exchange information between SIP AS/OSA SCS and HSS

Diameter

Si

IM-SSF, HSS

用於 IM-SSF 與 HSS 之間交換訊息

MAP

Sr

MRFC, AS

Used by MRFC to fetch documents (scripts and other resources) from an AS

HTTP

Ut

UE, AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF)

Facilitates the management of subscriber information related to services and settings

HTTP (s), XCAP

?外，IMS要求一?垂直的接口?范?提供以下特性：

  • 普遍的接口，在?用服?器上用于??、安全、??服?的?据、??控制以及用???如presence functions等的“?木”提供服?。
  • ??后的和加强的 QoS
  • 在操作?控制下的基于 ?? 的媒??守
  • 在各???、 ?? 和 ??? ???的??和付?

以上?些能力?致IMSs有?于通常的??控制的 互???用 。一?IMS是一?模型，在??模型中，??操作?和??分?提供方控制??和??的接入，?此同?消?者?有消???。??是完全透明的，?且所有的服?由?点（endpoint）提供????通常的 互??模型 相反。至少在理?上，??更易控制的?境?致的?果是：用?因?QoS、?点登?和客?服?而享受到了更好的??。


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?考文? [ ?? ]

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