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3GPPR5所規(guī)范的IP多媒體子系統(tǒng)(IMS,IPMultl-mediaSubsystem),是為了在3G核心網(wǎng)中支持多媒體會話以及其它基于SIP的業(yè)務(wù)而提出的。其主要目的是將蜂窩移動通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機結(jié)合起來,向用戶提供一個具有電信級QoS保證,能提供綜合業(yè)務(wù)的下一代通信網(wǎng)絡(luò)。它的主要特點是采用了SIP協(xié)議、獨立于接入和承載技術(shù)。以IMS為核心的NON網(wǎng)絡(luò)己被認為是適應(yīng)未來固定網(wǎng)與移動網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

IMS體系結(jié)構(gòu)

IMS的體系結(jié)構(gòu)見圖1,包括以下功能實體

歸屬用戶服務(wù)器(HSS,HomeSubscriberServer)

HSS是存儲用戶相關(guān)信息的中心數(shù)據(jù)庫,相當于傳統(tǒng)移動網(wǎng)的HLg。HSS除了存儲用戶的簽約信息與位置信息外,還保存有與用戶相關(guān)的、用來處理多媒體會話的定制數(shù)據(jù),包括:本地信息、保密信息(證明與授權(quán)信息)、注冊信息、業(yè)務(wù)觸發(fā)信息、用戶個人信息和分配給用戶的S-CSCF等。

如果一個網(wǎng)絡(luò)配置多于一個HSS,則需要配置用戶位置功能(SLF,SubscriberLocationFunction)實體。SLF僅僅是一個映射用戶地址到其所屬HSS的數(shù)據(jù)庫的節(jié)點。

呼叫會話控制功能(CSCF,GalISessionControlFunction)

呼叫會話控制功能(cSCF)實體是整個IMS網(wǎng)絡(luò)的核心,主要負責處理多媒體呼叫會話過程中的日IP信令。其功能包括:多媒體會話控制、地址轉(zhuǎn)換、以及對業(yè)務(wù)協(xié)商進行服務(wù)轉(zhuǎn)換等,相當于日曠服務(wù)器。CSCF進一步可劃分為:

(1)CSCF(P-CSCF)

P-CSCF(Proxy-CSCF)是連接MS終端(UE)和IMS網(wǎng)絡(luò)的入口節(jié)點,所有IMS終端發(fā)起和終止于IMS終端的會話消息都要通過P-CSCF。P-CSCF實際上扮演了一個服務(wù)器的角色,它接收SIP請求與響應(yīng),并向IMS網(wǎng)絡(luò)或Ms用戶轉(zhuǎn)發(fā)。P-CSCF可以處于拜訪網(wǎng)絡(luò)或歸屬網(wǎng)絡(luò)。

(2)查詢CSCF(I-CSCF)

I-CSCF(Interrogating-CSCF)是處在外地網(wǎng)絡(luò)的IMS終端(包括本地漫游至外地的終端)進入本地IMs網(wǎng)絡(luò)的入口節(jié)點,I-CSCF路由外地終端的slP請求和響應(yīng)到本地S-CSCF。I-CSCF處于歸屬網(wǎng)絡(luò),在特殊情況下,也可以處于拜訪網(wǎng)絡(luò)。

(3)服務(wù)CSCF(S—CSCF)

S-CSCF(Servlng-CSCF)是SIP信令平面的中心節(jié)點,其作用類似于軟交換系統(tǒng)中的軟交換設(shè)備。s—CSCF為IMS終端執(zhí)行會話控制服務(wù),并保持會話狀態(tài)。所有IMS終端發(fā)出與接收的SIP信令都要通過S-CSCF,它檢查這些sIP信令,決定是否需要訪問應(yīng)用服務(wù)器,并將信令轉(zhuǎn)發(fā)至最終目的地。S-CSCF還提供SIP路由服務(wù),路由SIP請求或響應(yīng)到PSTN或CS域。S-CSCF總是處于歸屬網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)用服務(wù)器(AS)

應(yīng)用服務(wù)器(AS,ApplicationServer)是持有和執(zhí)行服務(wù)的SIP實體,可以起到SIP用戶的作用,用以提供各種3G業(yè)務(wù)。

多媒體資源功能(MRF)

多媒體資源功能為會話提供必要的媒體資源,如會議橋、多媒體彩鈴/彩話、錄音通知、語音短信、動畫、音樂等。其中的多媒體資源功能控制器(MRFC,Mul-timediaResourceFunctionControrler)負責管理與處理媒體資源,而媒體的具體處理則由媒體資源功能處理器(MRFP,MultimediaResourceFunctionProcessor)來完成。

出口網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF,BreakoutGatewayControlFunction)

BGCF實體是一個具有路由功能的SlP實體,是IMS域與外部網(wǎng)絡(luò)的分界點。當IMS終端向PSTN/CS域發(fā)起呼叫時,由BGCF決定向那個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)信令,如果目的PSTN/CS域為本地域,則BGCF向與PSTN/CS域接口的MGCF轉(zhuǎn)發(fā)信令;否則,向外地域的另一個BGCF轉(zhuǎn)發(fā)信令。

媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF,MediaGatewayControlFunction)

MGCF實體是IMS網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通的功能實體。主要負責控制層面信令的互通,在IMS的框架中已經(jīng)考慮了和PSTN域以及與移動網(wǎng)絡(luò)CS域的互通。其中的MOCF主要完成媒體網(wǎng)關(guān)/信令網(wǎng)關(guān)(Maw/SGW)注冊、呼叫控制和MGW/SGW資源管理等功能。媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)主要完成IMS網(wǎng)絡(luò)與電路交換網(wǎng)絡(luò)之間的媒體轉(zhuǎn)換功能;信令網(wǎng)關(guān)(SGW)主要完成IMS的SIP信令與電路交換的NO.7信令之間的信令轉(zhuǎn)換功能。

由上述可見IMS與軟交換相比較,對控制層面作了進一步的分解,實現(xiàn)了會話控制功能(CSCF)實體與承載控制功能(MGCF)實體在功能上的分離。

IMS的會話建立過程

為了理解IMS網(wǎng)絡(luò)的基本工作原理,以下是兩個處于異地網(wǎng)絡(luò)的IMS漫游終端之間建立會話的例子。在該例中介紹了IMS終端對其歸屬網(wǎng)絡(luò)進行注冊的SIP信令流程;以及IMS終端間呼叫建立的SIP信令流程。

假設(shè)有中國移動的兩個IMS用戶。一個為南京wlh用戶,其SDP地址(SIPURl)為:sip:wlz@;另一個為杭州Iwz用戶,其日JP地址為:SIP:Iwz@。目前他們均出差在外,其中的南京wIh用戶去了廣州();杭州lwz用戶去了深圳()。在南京wlh用戶到達廣州;杭州lwz用戶到達深圳后,將分別通過拜訪網(wǎng)絡(luò)進行SIP注冊(即IMS注冊)。

用戶注冊SIP信令流程

在建立多媒體會話之前,IMS終端必需完成歸屬網(wǎng)絡(luò)的用戶認證、接入網(wǎng)絡(luò)與SIP注冊。如果是拜訪網(wǎng)絡(luò)的漫游終端(UE),必需完成:

(1)UE通過激活GPRSPDP移動場景(context)過程連接lP網(wǎng);

(2)UE完成其歸屬網(wǎng)絡(luò)的用戶認證和接入網(wǎng)絡(luò);

(3)UE找到它要發(fā)送SIP注冊請求消息的拜訪網(wǎng)絡(luò)出口節(jié)點P-CSCF,以完成SIP注冊。