IP Multimedia Subsystem или IP Multimedia Core Network Subsystem (IMS ) - это архитектурная структура для доставки мультимедийных услуг IP . Исторически мобильные телефоны, предоставляющие услуги голосовой связи по сети с коммутацией каналов, а не строго по сети IP с коммутацией пакетов. Альтернативные методы доставки голоса (VoIP ) или других мультимедийных услуг стали доступны на смартфонах, но они не стали стандартизированными в отрасли. IMS - это такая архитектурная структура, обеспечьте стандартизацию.
IMS была установлена в соответствии со стандартами беспроводной связи body Партнерский проект третьего поколения (3GPP), как часть концепции мобильных сетей за пределами GSM.. Его первоначальная формулировка (3GPP Rel-5) представляет подход к доставке Интернет-услуг через GPRS. Позднее это видение было обновлено 3GPP, 3GPP2 и ETSI TISPAN, требуя поддержки сетей, отличных от GPRS, таких как Беспроводная локальная сеть, CDMA2000 и фиксированные линии.
IMS не позволяет использовать протоколы IETF, например, протокол инициации сеанса (SIP). Согласно 3GPP, IMS не предназначена для стандартизации приложений, а скорее для облегчения доступа к мультимедийным и голосовым приложениям с беспроводных и проводных терминалов, то есть для создания формы конвергенции фиксированной и мобильной связи (FMC). Это достигается за счет наличия горизонтального уровня управления, который изолирует сеть доступа от уровня обслуживания . С точки зрения логической структуры. Однако при этой реализации не обязательно приводит к снижению стоимости и сложности.
Альтернативные и перекрывающиеся технологии для доступа и предоставления услуг в проводных и беспроводных сетях включают в себя комбинации Общая сеть доступа, программный коммутатор и «голого» SIP.
становится все проще получить доступ к контенту и контактам с использованием механизмов, не зависящих от операторов беспроводной / фиксированной связи, интерес к IMS ставится под сомнение.
Примеры глобальных стандартов, основанных на IMS это MMTel, который используется для передачи голоса по LTE (VoLTE ), Wi-Fi Calling (VoWIFI) и Rich Communication Services (RCS), также известный как joyn или Advanced Messaging.
Некоторые операторы выступили против IMS, потому что это считалось сложным и дорогим. В ответ на это урезанная версия IMS - достаточное количество IMS для поддержки голоса и SMS в сети LTE - было определено и стандартизировано в 2010 году как Voice over LTE (VoLTE).
.
Каждая из функций на схеме поясняется ниже.
Подсистема настройки сети IP-мультимедиа представляет собой набор различных функций, связанных стандартизованными интерфейсами, которые сгруппированы в одной административной сети IMS. Функция не является узлом (аппаратным блоком): разработчик может объединить две функции в одном узле или разделить одну функцию на два или более узлов. Каждый узел также может присутствовать несколько раз в одной сети для определения размеров, балансировки нагрузки или организационных вопросов.
Пользователь может подключиться к IMS способами, используемыми большинством из которых, использует стандартный IP-адрес. Терминалы IMS (такие как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и компьютеры) могут регистрироваться непосредственно в IMS, даже если они находятся в роуминге в другой сети или страна (посещаемая сеть). Единственное требование - они могут использовать IP и запускать пользовательские агенты SIP. Фиксированный доступ (например, цифровая абонентская линия (DSL), кабельные модемы, Ethernet ), мобильный доступ (например, W -CDMA, CDMA2000, GSM, GPRS ) и беспроводной доступ (например, WLAN, WiMAX ) все поддерживаются. Другие телефонные системы, такие как обычная старая телефонная служба (POTS - старые аналоговые телефоны), H.323 и несовместимые с IMS системы, поддерживаются через шлюзы.
HSS - Сервер домашнего абонента: . Сервер домашнего абонента (HSS) или функция сервера профиля пользователя (UPSF) - это основная база данных пользователей, которая поддерживает сетевые объекты IMS, которые фактически обрабатывают звонит. Он содержит информацию, относящуюся к подписке (профили подписчика ), выполняет аутентификацию и авторизацию пользователя и может предоставить информацию о представителе подписчика и информацию об IP. Он аналогичен регистру исходного местоположения GSM (HLR) и Центр аутентификации (AuC).
A функция определения местоположения абонента (SLF) необходима для сопоставления адресов пользователей при использовании нескольких HSS.
Идентификаторы пользователя: . С IMS могут быть связаны различные идентификаторы: частный идентификатор мультимедийного IP (IMPI), общедоступный идентификатор мультимедиа IP (IMPU), глобально маршрутизируемый URI агента пользователя (GRUU), общедоступный идентификатор пользователя с подстановкой символами. И IMPI, и IMPU не являются телефонными номерами или другими сериями цифр, а являются унифицированным сообществом ресурса (URI), который может быть цифрами (Tel URI, например тел: + 1-555-123 - 4567 ) или буквенно-цифровых цифровых сетей (SIP URI, например sip: [email#160;protected] ").
IP Multimedia Private Identity: . IP Multimedia Private Идентичность (IMPI) - это уникальный назначенный глобальный идентификатор, присвоенный оператором домашней сети, он имеет форму идентификатора доступа к сети (NAI), т.е. [email#160;protected], и используется, например, для регистрации, авторизации, Для целей Каждый пользователь IMS должен иметь один IMPI.
Общедоступная идентификация IP-мультимедиа: . Общедоступная идентификационная информация IP-мультимедиа (IMPU) используется любым для запроса связи с другими пользователями (например, он может быть включен на визитную карточку ). ен как адрес записи (AOR). Может быть несколько IMPU для каждого IMPI. IMPU также сообщаю семье друг с другом с другим телефоном, поэтому • с обоими можно связаться с одним и тем же контактом (например, по одному номеру телефона для всей).
URI глобально маршрутизируемого пользовательского агента: . Глобально маршрутизируемый URI пользовательского агента (GRUU) - это идентификатор, который идентифицирует уникальную комбинацию IMPU и экземпляра UE. Есть два типа ГРУУ: Публичное ГРУ (П-ГРУУ) и Временное ГРУ (Т-ГРУУ).
Общедоступная идентификация пользователя: . Общедоступная идентификация пользователя с подстановочными символами выражает набор IMPU, сгруппированных вместе.
База данных абонентов HSS содержит IMPU, IMPI, IMSI, MSISDN, профили услуг абонентов, триггеры услуг и другую информацию.
Несколько ролей серверов или прокси-серверов SIP, вместе называемые функции управления сеансом вызова (CSCF), используются для обработки пакетов сигнализации SIP в IMS.
SIP Серверы приложений (AS) размещают и исполняют сервисы и взаимодействуют с S-CSCF с помощью SIP. Примером сервера приложений, который внедряется в 3GPP, является функция непрерывности голосового вызова (сервер VCC). В зависимости от фактического сервиса, AS может работать в режиме прокси SIP, режиме SIP UA (пользовательский агент ) или режиме SIP B2BUA. AS может находиться в домашней сети или во внешней сторонней сети. Если он расположен в домашней сети, он может запрашивать HSS с интерфейсами Diameter Sh или Si (для SIP-AS).
AS-ILCM (Сервер приложений - Модель управления входящей веткой) и AS-OLCM (Сервер приложений - Модель управления исходящей веткой) хранит состояние транзакции и может обычно регулировать состояние сеанса в зависимости от выполняемой функции. службы. AS-ILCM взаимодействует с S-CSCF (ILCM) для входящего участка, а AS-OLCM взаимодействует с S-CSCF (OLCM) для исходящего участка. Логика приложения предоставляет услуги и взаимодействует между AS-ILCM и AS-OLCM.
Идентификатор государственной службы (PSI) - это идентификаторы, которые идентифицируют службы, которые размещаются на серверах приложений. В качестве формуатора пользователя PSI принимает SIP или Tel URI. PSI хранятся в HSS либо как отдельный PSI, либо как PSI с подстановочными символами:
Функция медиаресурсов (MRF) обеспечивает функции, связанные с медиа, такие как управление медиа (например, микширование голосового потока) и воспроизведения тонов и объявлений.
Каждый MRF дополнительно делится на контроллер функций медиаресурсов (MRFC) и процессор функций медиаресурсов (MRFP).
Брокер медиаресурсов (MRB) - это функциональный объект, который отвечает как за сбор соответствующей опубликованной информации MRF, так и за предоставление соответствующей информации MRF потребляющим объектам, таким как AS. MRB может использоваться в двух режимах:
Функция управления шлюзом Breakout (BGCF) - это прокси-сервер SIP, который обрабатывает запросы маршрутизации от S-CSCF, когда S-CSCF определяет, что сеанс не может маршрутизироваться с использованием DNS или ENUM / DNS. Он включает в себя функцию маршрутизации на основе телефонных номеров.
Шлюз PSTN / CS взаимодействует с PSTN сетями с коммутацией каналов (CS). Для сигнализации сети CS используют часть пользователя ISDN (ISUP) (или BICC ) поверх части передачи сообщений (MTP), тогда как IMS использует SIP поверх IP. Для мультимедиа в сетях CS используется импульсно-кодовая модуляция (PCM), а в IMS используется транспортный протокол реального времени (RTP).
Медиа- ресурсы - это те компоненты, которые работают на медиаплоскости и находятся под контролем основных функций IMS. В частности, Медиа-сервер (MS) и Медиа-шлюз (MGW)
Существует два типа сетевого соединения следующего поколения :
Режим взаимодействия СПП может быть прямым или косвенным. Прямое соединение - это соединение между двумя сетевыми доменами без какого-либо промежуточного сетевого домена. Косвенное соединение на одном уровне относится к соединению между двумя сетевыми доменами с одним или соединенными промежуточными сетевыми доменами, выступающими в качестве в качестве. Промежуточный сетевой домен (-ы) обеспечивает транзитную функциональность к двум другим сетевым доменам. Различные режимы межсоединения Сообщение для передачи сигнализации уровня услуг , уровня и медиа-трафик.
Офлайн-тарификация используется для пользователей, которые периодически платят за свои услуги (например, в конце месяца). Онлайн-тарификация, также известная как тарификация на основе кредита, используется для предоплаченных услуг или для контроля кредита постоплатных услуг в режиме реального времени. Оба правила к одному сеансу.
Адреса функции начисления платы - это адреса, определяемые по каждому объекту IMS и обеспечивающие общее местоположение для каждого объекта для отправки информации об оплате. Адреса функции тарификации данных (CDF) используются для офлайн-биллинга, онлайн-тарификация (OCF) - для онлайн-биллинга.
PES на основе IMS (система эмуляции PSTN) предоставляет услуги IP-сети аналоговым устройствам. PES на основе IMS позволяет устройствам, не поддерживающим IMS, в качестве обычных пользователей SIP в IMS. Аналоговый терминал, использующий стандартные аналоговые интерфейсы, может подключаться к PES на основе IMS двумя способами:
И A-MGW, и VGW не знают об услугах. Они только передают сигнализацию управления вызовом на терминал PSTN и от него. Управление сеансом и обработка выполняются компонентами IMS.
Имя интерфейса | Сущности IMS | Описание | Протокол | Технические спецификация |
---|---|---|---|---|
Cr | MRFC, AS | Используется MRFC для выборки документов (например, сценариев, файлов объявлений и других ресурсов) из AS. Также используется для команд, связанных с управлением мультимедиа. | каналы TCP / SCTP | |
Cx | (I-CSCF, S-CSCF), HSS | Используются для отправки данных подписчика в S-CSCF; включая критерии фильтрации и их приоритет. Также используется для предоставления адресов CDF и / или OCF. | Диаметр | TS29.229, TS29.212 |
Dh | AS (SIP AS, OSA, IM-SSF) <->SLF | Используется AS для поиска HSS, содержащего информацию профиля пользователя в среде с использованием HSS. DH_SLF_QUERY указывает IMPU, а DX_SLF_RESP возвращает имя HSS. | Диаметр | |
Dx | (I-CSCF или S-CSCF) <->SLF | Используется I-CSCF или S-CSCF для поиска правильного HSS в среде с захваченным HSS. DX_SLF_QUERY указывает IMPU, а DX_SLF_RESP возвращает имя HSS. | Диаметр | TS29.229, TS29.212 |
Gm | UE, P-CSCF | Используется для обмена сообщениями между пользовательским оборудованием SIP ( UE) или Voip-шлюз и P-CSCF | SIP | |
Go | PDF, GGSN | Позволяет операм управлять QoS в плоскости пользователя и обмениваться информацией о корреляции тарификации между Сеть IMS и GPRS | COPS (Rel5), диаметр (Rel6 +) | |
Gq | P-CSCF, PDF | Используется для обмена информацией, собственными с политиками, между P -CSCF и PDF | Диаметр | |
Gx | PCEF, PCRF | Используется для обмена информацией, основанной на политических решениях, между PCEF и PCRF | Диаметр | TS29.211, TS29.212 |
Гр | PCEF, OCS | Используется для начисления платы за передачу данных на основе потокового режима онлайн. Функционально эквивалентен интерфейса Ro | Диаметр | TS23.203, TS32.299 |
ISC | S-CSCF <->AS | Контрольная точка между S-CSCF и AS. Основные функции:
| SIP | |
Ici | IBCF | Используются для обмена сообщениями между IBCF и другими IBCF, принадлежащим другой сети IMS. | SIP | |
Изи | TrGW | Используется для пересылки медиапотоков от TrGW к другому TrGW, принадлежащему другой сети IMS. | RTP | |
Ma | I-CSCF <->AS | Основные функции:
| SIP | |
Mg | MGCF ->I, S-CSCF | сигнализация ISUP в сигнализации SIP и пересылка сигнализации SIP на I-CSCF | SIP | |
Mi | S-CSCF ->BGCF | Используется для обмена сообщениями между S-CSCF и BGCF | SIP | |
Mj | BGCF ->MGCF | Используется для взаимодействия с доменом PSTN / CS, когда BGCF определил, что в той же сети IMS должен произойти прорыв для отправки сообщений SIP от BGCF к MGCF | SIP | |
Mk | BGCF ->BGCF | Используется для взаимодействия с доменом PSTN / CS, когда BGCF определил, что соединение должно произойти в другом IMS n работа для отправки сообщений SIP из BGCF в BGCF в другой сети | SIP | |
Mm | I-CSCF, S-CSCF, внешняя IP-сеть | Используется для обмена сообщениями между IMS и внешними IP-сетями | SIP | |
Mn | MGCF, IM-MGW | Позволяет управлять ресурсами пользовательского уровня | H.248 | |
Mp | MRFC, MRFP | Позволяет MRFC управлять ресурсами медиапотока, предоставляя MRFP. | H.248 | |
Mr. Mr ' | S-CSCF, MRFC. AS, MRFC | Используется для обмена информацией между S-CSCF и MRFC. Используется для элементов управления элементами управления между AS и MRFC | Сервер приложений отправляет сообщение SIP в MRFC для воспроизведения тонального сигнала и объявления. Это сообщение SIP содержит достаточно информации для воспроизведения тонального и объявления или предоставления информации MRFC, чтобы он мог запрашивать дополнительную информацию у приложений через интерфейс Cr. | SIP |
Mw | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AGCF | Используется для обмена сообщениями между CSCF. AGCF отображается как P-CSCF для других CSCF | SIP | |
Mx | BGCF / CSCF, IBCF | Используется для взаимодействия с другой сетью IMS, когда BGCF определил, что соединение должно произойти в другой сети IMS для отправки сообщений SIP от BGCF к IBCF в другой сети | SIP | |
P1 | AGCF, A-MGW | Используется AGCF для служб управления вызовами для управления H.248 A-MGW и квартирными шлюзами | H.248 | |
P2 | AGCF, CSCF | Контрольная точка между AGCF и CSCF. | SIP | |
Rc | MRB, AS | Используется AS для запроса назначения медиаресурсов для вызова при использовании встроенного режима MRB или в режиме запроса | SIP, в режиме запроса (не указан) | |
Rf | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS | Используется для обмена автономной информацией о начислении платы с CDF | Диаметр | TS32.299 |
Ro | AS, MRFC, S-CSCF | Используется для обмена онлайн-информацией о начислении платы с OCF | Диаметр | TS32.299 |
Rx | P-CSCF, PCRF | Используется для обмена информацией о политике и начислении платы между P-CSCF и PCRF Замена для опорной точки Gq. | Диаметр | TS29.214 |
Sh | AS (SIP AS, OSA SCS), HSS | Используется для обмена информацией профиля пользователя (например, пользователь- связанные данные, списки групп, информация, относящаяся к пользовательским услугам, или информация о местоположении пользователя, или адреса функций начисления платы (используются, когда AS не получила сторонний REGISTER для пользователя)) между AS (SIP AS или OSA SCS) и HSS. Также разрешите AS активировать / деактивировать критерии фильтрации, хранящиеся в HSS, для каждого абонента | Diameter | |
Si | IM-SSF, HSS | Подписка на CAMEL транспортов информация, включая триггеры для использования информацией служб приложений на основе CAMEL. | MAP | |
Sr | MRFC, AS | Используется MRFC для получения документов (скриптов и других ресурсов) из AS | HTTP | |
Ut | UE и SIP AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF) PES AS и AGCF | Облегчает управление информацией об абонентах, связанной с услугами и настройками | HTTP (s), XCAP | |
z | POTS, аналоговые телефоны и шлюзы VoIP | Преобразование услуг POTS в сообщения SIP |
Одна из наиболее важных функций IMS, которая обеспечения возможности динамического и дифференциального запуска приложения SIP (на основе профиля пользователя), реализовано как механизм сигнализации с фильтром и перенаправлением в S-CSCF.
S-CSCF может применять критерии фильтрации для определения необходимости пересылки SIP-запросов в AS. Важно отметить, что услуги для исходящей стороны будут работать в соответствии с S-CSCF.
Критерии начального фильтра (iFC) - это формат на основе XML, использование для описания логики управления. iFC представляет собой подготовленную подписку пользователя на приложение. Они хранятся в HSS как часть профиля подписки IMS и загружаются в S-CSCF при регистрации пользователя (для зарегистрированных пользователей) или по обработке (для услуг, действующих как незарегистрированные пользователи). iFC действительны в течение всего срока регистрации или до тех пор, пока профиль пользователя не будет изменен.
iFC состоит из:
Есть два типа iFC:
Предполагается, что безопасность определенная в TS 33.203, может быть недоступна какое-то время, особенно потому, что без интерфейса USIM / ISIM и преобладания устройств, поддерживающих IPv4. В этой ситуации, чтобы обеспечить некоторую защиту от наиболее серьезных угроз, 3GP включает некоторые механизмы безопасности, которые неофициально известны как «ранняя безопасность IMS» в TR33.978. Этот механизм основан на аутентификации, выполняемой во время процедуры сетевого подключения, которая связывает профиль пользователя и его IP-адрес. Этот механизм слабоват еще и потому, что сигнализация не защищена в интерфейсе пользователя и сети.
CableLabs в PacketCable 2.0, который также принял мощностьуру IMS, но не имеет возможностей USIM / ISIM в своих терминалов, опубликованных дельты к спецификациям 3GPP, где Digest-MD5 - допустимый вариант аутентификации. Позже TISPAN также предприняла аналогичные усилия, масштабы их фиксированных сетей, хотя процедуры и другие. Чтобы компенсировать отсутствие возможностей IPsec, TLS был добавлен в качестве опции для защиты интерфейса Gm. Более поздние версии 3GP включает метод Digest-MD5 в платформе Common-IMS, но в своем другом другом подходе. Хотя все 3 варианта аутентификации Digest-MD5 имеют одинаковые функции и одинаковы с точки зрения IMS, реализация интерфейса Cx между S-CSCF и HSS различны.