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電信架構框架 来自维基百科,自由的百科全书
IP多媒體子系統(IP Multimedia Subsystem,IMS)或IP多媒體核心網路子系統(IP Multimedia Core Network Subsystem, IMCNS)是一個基於網際網路協定提供多媒體業務的體系架構。傳統行動電話使用類電路交換網路提供語音通話服務,而非使用電腦封包交換通訊方式的網路。雖然已有很多方式在智慧型手機上提供網路電話與其他網際網路多媒體服務,但並未形成行業標準,IMS則為此提供了一個標準化體系架構。
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IMS的最初的版本(3GPP Rel-5)主要是給出了一種基於GPRS來實現網際網路協定多媒體業務的方法。在這個版本的基礎上,3GPP、3GPP2以及TISPAN進行了進一步的更新,以支援GPRS之外,諸如WLAN、CDMA2000和固定電話線等其他接入方式。
IMS在設計時優先使用屬於IETF的協定,比如,對談發起協定。援引3GPP的說法,IMS並非刻意將應用標準化,而是幫助無線和有線終端的多媒體和通話應用提供一個接入方法,藉此,輔助移動固網融合。方式是使用一個獨立的控制層將網路接入的工作從服務層剝離出來。理論上講,服務不再需要控制器,因為有單獨的控制層負責統籌。但從實踐情況看,此舉並未對布網開銷與複雜程度有太大幫助。
有線與無線網路中功能與IMS重疊的服務包括通用訪問網路、軟交換和SIP,可將上述服務混合使用達到替代IMS的效果。
現今有太多內容取得/繞過傳統網路業者與他人聯絡的方式,因此IMS的作用受到挑戰。
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介面聯鏈起來,組成一個IMS管理網路。一個功能組並非是一個節點(即硬體實體):它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,還允許在一個網路存在有多個相同的功能組。
使用者有多種途徑訪問IMS,最普遍的是使用網際網路協定(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協定並且運行會話發起協定(SIP)使用者代理,就可以直接訪問IMS,即使他們已經漫遊到其它國家或網路。
IMS支援網路訪問途徑有:
固定線路訪問(如數位使用者線路(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)。
歸屬使用者伺服器是一個核心的使用者資料庫。它為IMS網路中實際管理通話的實體提供支援。如存取使用者相關的資訊(稱之為使用者組態),對使用者認證和授權以及 提供使用者位置IP位址等相關資訊。它和GSM的歸屬位置暫存器(HLR - Home Location Regiser)和認證中心(AuC - Authentication Centre)相似。
在同時使用多個HSS時,需要使用者位置功能組(SLF - Subscriber Location Function)對映使用者儲存的位置。即當查詢某個使用者組態時,由SLF指出哪個HSS儲存了這個使用者組態。
IMS可以使用多種使用者標識: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),全域可路游使用者代理統一資源識別碼(GRUU - Globally Routable User Agent URI),通配公共享戶標識(Wildcarded PUblic User Identity)。IMPI和IMPU是一種統一資源識別碼(URI),它可以是數字(Tel URI,如 tel: +1-555-123-4567),也可以是字元識別碼(SIP URI,如sip:john.doe@example.com)。
IP多媒體私有標識是一種由主網路操作者永久性分派的全域性標識,它可以用於註冊、認證、管理和計費等用途。每個IMS使用者可以有多個IMPI。
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(它可以寫在那個人的名片上)。IMS允許一個IMPI上綁定多個IMPU。IMPU也可以和其它電話共享(就像一個家庭使用一個電話號碼)。
全域可路由使用者代理統一資源識別碼是一個由IMPU和UE實例組成的識別碼。IMS中有兩類GRUU:公共GRUU(P-GRUU)和臨時GRUU(T-GRUU)
通配公共享戶標識表示一組相似的IMPU。
HSS使用者資料庫儲存使用者的IMPU,IMPI,國際移動使用者識別碼(IMSI),MSISDN,使用者服務組態,服務開關和其它資訊。
會話發起協定(SIP)伺服器和代理共同實現通話控制功能,稱之為CSCF。它們在IMS系統中處理SIP訊號封包。
SIP應用伺服器負責和提供服務。它與S-CSCF之間使用會話發起協定(SIP)。由3GPP開發的語音持續呼叫功能(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使用者代理(UA - User agent)模式和SIP B2BUA模式。AS可以設定在IMS本網內也可以設定在外部的第三方網路。如果位於本網,它還可以使用Sh或Si介面查詢HSS。
AD-ILCM和AS-OLCM用來儲存事務狀態並且可以根據特定服務的需要儲存會話狀態。對於S-CSCF來說,AS-ILCM介面是輸入端,AS-OLCM介面是輸出端。應用邏輯提供服務和AS-ILCM、AS-OLCM之間的互動。
公共服務標識是用來標識應用服務提供的服務。作為使用者標識,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儲存。
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可以進一步劃分為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)。
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資訊,並且向AS這樣的資訊消費實體提供適當的MRF資訊。MRB通常有兩個模式:
出口閘道器控制功能(BGCF - Breakout Gateway Control Function)是一個SIP代理,它處理來自S-CSCF的路由請求。BGCF有基於電話號碼的路由功能,用來選擇與PSTN網路的介面點。當BGCF發現被叫網路位於一個PSTN網路時,BGCF就選擇一個媒體閘道器控制功能(MGCF),將對談路由到MGCF,MGCF負責與PSTN網路互動。
媒體閘道器控制功能(MGCF - Media Gateway Control Function)完成IMS網路與PSTN網路之間的呼叫控制協定轉換。主要是將SIP訊息轉換成ISUP訊息。並控制IM-MGW中媒體信道,管理PSTN網路的承載和與IMS網路的IP流間的連接。
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 |
|
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 找尋正確的 HSS 在 multi-HSS environment |
Diameter |
Gm |
UE, P-CSCF |
用於 UE 與 CSCFs 之間交換訊息 |
|
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 |
|
Ma |
I-CSCF -> AS |
Used to directly forward SIP requests which are destinated to a Public Service Identity hosted by the AS |
|
Mg |
MGCF -> I-CSCF |
MGCF converts ISUP signalling to SIP signalling and forwards SIP signalling to I-CSCF |
|
Mi |
S-CSCF -> BGCF |
用於 S-CSCF 與 BGCF 之間交換訊息 |
|
Mj |
BGCF -> MGCF |
Used to exchange messages between BGCF and MGCF in the same IMS network |
|
Mk |
BGCF -> BGCF |
Used to exchange messages between BGCFs in different IMS networks |
|
Mm |
I-CSCF, S-CSCF, external IP network |
Used for exchanging messages between IMS and external IP networks |
|
Mn |
MGCF, IM-MGW |
允許 user-plane resources 的控制 |
|
Mp |
MRFC, MRFP |
用於 MRFC 與 MRFP 之間交換訊息 |
|
Mr |
S-CSCF, MRFC |
S-CSCF and MRFC 之間交換訊息 |
|
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 |
|
Sr |
MRFC, AS |
Used by MRFC to fetch documents (scripts and other resources) from an AS |
|
Ut |
UE, AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF) |
Facilitates the management of subscriber information related to services and settings |
HTTP(s), XCAP |
另外,IMS要求一組垂直的介面規範來提供以下特性:
以上這些能力導致IMSs有別於通常的對談控制的網際網路應用。一個IMS是一種模型,在這種模型中,網路操作員和業務分別提供方控制網路和業務的接入,與此同時消費者會有消費帳單。網路是完全透明的,並且所有的服務由終點(endpoint)提供——這與通常的網際網路模型相反。至少在理論上,這種更易控制的環境導致的結果是:使用者因為QoS、單一登入和客戶服務而享受到了更好的體驗。
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