IP多媒体子系统——IMS技术与应用

3GPPR5所规范的IP多媒体子系统，是为了在3G核心网中支持多媒体会话以及其它基于SIP的业务而提出的。其主要目的是将蜂窝移动通信和互联网技术有机结合起来，向用户提供一个具有电信级QoS保证，能提供综合业务的下一代通信网络。它的主要特点是采用了SIP协议、独立于接入和承载技术。以IMS为核心的NON网络己被认为是适应未来固定网与移动网融合的网络架构。IMS体系结构IMS的体系结构见图1，包括以下功能实体:

归属用户服务器

HSS是存储用户相关信息的中心数据库，相当于传统移动网的HLg。HSS除了存储用户的签约信息与位置信息外，还保存有与用户相关的、用来处理多媒体会话的定制数据，包括：本地信息、保密信息、注册信息、业务触发信息、用户个人信息和分配给用户的S-CSCF等。

假如一个网络配置多于一个HSS，则需要配置用户位置功能实体。SLF仅仅是一个映射用户地址到其所属HSS的数据库的节点。

呼叫会话控制功能

呼叫会话控制功能实体是整个IMS网络的核心，主要负责处理多媒体呼叫会话过程中的日IP信令。其功能包括：多媒体会话控制、地址转换、以及对业务协商进行服务转换等，相当于日旷服务器。CSCF进一步可划分为：

代理CSCF

P-CSCF是连接MS终端和IMS网络的入口节点，所有IMS终端发起和终止于IMS终端的会话消息都要通过P-CSCF。P-CSCF实际上扮演了一个代理服务器的角色，它接收SIP请求与响应，并向IMS网络或Ms用户转发。P-CSCF可以处于拜访网络或归属网络。

查询CSCF

I-CSCF是处在外地网络的IMS终端进入本地IMs网络的入口节点，I-CSCF路由外地终端的slP请求和响应到本地S-CSCF。I-CSCF处于归属网络，在非凡情况下，也可以处于拜访网络。

服务CSCF

S-CSCF是SIP信令平面的中心节点，其作用类似于软交换系统中的软交换设备。s—CSCF为IMS终端执行会话控制服务，并保持会话状态。所有IMS终端发出与接收的SIP信令都要通过S-CSCF，它检查这些sIP信令，决定是否需要访问应用服务器，并将信令转发至最终目的地。S-CSCF还提供SIP路由服务，路由SIP请求或响应到PSTN或CS域。S-CSCF总是处于归属网络。

应用服务器

应用服务器是持有和执行服务的SIP实体，可以起到SIP用户代理的作用，用以提供各种3G业务。

多媒体资源功能

多媒体资源功能为会话提供必要的媒体资源，如会议桥、多媒体彩铃/彩话、录音通知、语音短信、动画、音乐等。其中的多媒体资源功能控制器负责治理与处理媒体资源，而媒体的具体处理则由媒体资源功能处理器来完成。

出口网关控制功能

BGCF实体是一个具有路由功能的SlP实体，是IMS域与外部网络的分界点。当IMS终端向PSTN/CS域发起呼叫时，由BGCF决定向那个网络转发信令，假如目的PSTN/CS域为本地域，则BGCF向与PSTN/CS域接口的MGCF转发信令;否则，向外地域的另一个BGCF转发信令。媒体网关控制功能

MGCF实体是IMS网络与传统电路交换网络实现互通的功能实体。主要负责控制层面信令的互通，在IMS的框架中已经考虑了和PSTN域以及与移动网络CS域的互通。其中的MOCF主要完成媒体网关/信令网关注册、呼叫控制和MGW/SGW资源治理等功能。媒体网关主要完成IMS网络与电路交换网络之间的媒体转换功能;信令网关主要完成IMS的SIP信令与电路交换的NO.7信令之间的信令转换功能。

由上述可见IMS与软交换相比较，对控制层面作了进一步的分解，实现了会话控制功能实体与承载控制功能实体在功能上的分离。IMS的会话建立过程为了理解IMS网络的基本工作原理，以下是两个处于异地网络的IMS漫游终端之间建立会话的例子。在该例中介绍了IMS终端对其归属网络进行注册的SIP信令流程;以及IMS终端间呼叫建立的SIP信令流程。

假设有中国移动的两个IMS用户。一个为南京wlh用户，其SDP地址为：sip：wlz@chinamobile.25.com;另一个为杭州Iwz用户，其日JP地址为：SIP：Iwz@chinamobile.571.com。目前他们均出差在外，其中的南京wIh用户去了广州;杭州lwz用户去了深圳。在南京wlh用户到达广州;杭州lwz用户到达深圳后，将分别通过拜访网络进行SIP注册。

用户注册SIP信令流程

在建立多媒体会话之前，IMS终端必需完成归属网络的用户认证、接入网络与SIP注册。假如是拜访网络的漫游终端，必需完成：

UE通过激活GPRSPDP移动场景过程连接lP网;

UE完成其归属网络的用户认证和接入网络;

UE找到它要发送SIP注册请求消息的拜访网络出口节点P-CSCF，以完成SIP注册。

下面以wlh用户注册为例，通过具体注册sIP信令流程，简述其通道建立过程如下：

①漫游至广州的wlh用户，发送REGISTER消息，启动注册过程。注册文中包含了用户标识、归属网络域名、用户信息、会话描述信息等，并抵达拜访网络的p-CSCF。

②广州的P-CSCF查询DNS服务器，该服务器对w帅用户归属网络的入口节点I-CSCF域名进行解析，给出wlh用户归属网络I-CSOF的rP地址。

③P-CSCF将REGISTER消息转发给南京的I-OSOF。

④I-OSCF向HSS提交用户信息，HSS对用户身份与服务权限进行鉴权后，I-CSOF查询HSS获得为wlh用户服务的S-CSCF;假如没有，HSS指示I-CSCF根据需要的S-CSCF能力与可用的S-CSCF，分配一个S-CSCF为该用户服务。

⑤I-OSCF转发BEGISTER消息给该用户的S-CSOF。

⑥S-OSCF从HSS处下载该用户的相关信息并将呃些信息存放在该S-OSCF的数据库中。

⑦假如存在与注册相关的业务应用，即触发相关的应用服务器。

来源：全球IP通信联盟