Podsystem Multimedialny IP - IP Multimedia Subsystem
IP Multimedia Subsystem lub IP Multimedia Subsystem sieci szkieletowej ( IMS ) jest ujednolicone ramy architektonicznej do dostarczania IP multimedialnych usług. W przeszłości telefony komórkowe świadczyły usługi połączeń głosowych w sieci z komutacją obwodów , a nie wyłącznie w sieci z komutacją pakietów IP . Alternatywne metody dostarczania głosu ( VoIP ) lub innych usług multimedialnych stały się dostępne na smartfonach, ale nie zostały ujednolicone w całej branży. IMS to struktura architektoniczna, która zapewnia taką standaryzację.
IMS został pierwotnie zaprojektowany przez bezprzewodową standardy ciała 3rd Generation Partnership Project (3GPP), jako część wizji ewolucji sieci komórkowych poza GSM . Jego pierwotna formuła (3GPP Rel-5) reprezentowała podejście do dostarczania usług internetowych przez GPRS . Wizja ta została później zaktualizowana przez 3GPP, 3GPP2 i ETSI TISPAN , wymagając obsługi sieci innych niż GPRS , takich jak Wireless LAN , CDMA2000 i linie stacjonarne.
IMS wykorzystuje protokoły IETF wszędzie tam, gdzie to możliwe, np. protokół inicjowania sesji (SIP). Zgodnie z 3GPP, IMS nie ma na celu standaryzacji aplikacji, ale raczej ułatwienie dostępu do aplikacji multimedialnych i głosowych z terminali bezprzewodowych i przewodowych, tj. stworzenie formy konwergencji stacjonarnej i mobilnej (FMC). Odbywa się to dzięki poziomej warstwie kontrolnej, która izoluje sieć dostępową od warstwy usług . Z perspektywy architektury logicznej usługi nie muszą mieć własnych funkcji kontrolnych, ponieważ warstwa kontroli jest wspólną warstwą poziomą. Jednak we wdrożeniu niekoniecznie przekłada się to na większą redukcję kosztów i złożoność.
Alternatywne i nakładające się technologie dostępu i świadczenia usług w sieciach przewodowych i bezprzewodowych obejmują kombinacje Generic Access Network , softswitchy i "nagiego" SIP.
Ponieważ dostęp do treści i kontaktów staje się coraz łatwiejszy za pomocą mechanizmów znajdujących się poza kontrolą tradycyjnych operatorów bezprzewodowych/stacjonarnych, zainteresowanie IMS jest kwestionowane.
Przykładami światowych standardów opartych na IMS są MMTel, który jest podstawą Voice over LTE ( VoLTE ), Wi-Fi Calling (VoWIFI), Video over LTE (ViLTE), SMS/MMS over WiFi i LTE, USSD over LTE i Rich Usługi komunikacyjne (RCS), znane również jako joyn lub Advanced Messaging, a obecnie RCS jest implementacją operatora. RCS dodatkowo dodał funkcjonalność Presence/EAB (rozszerzona książka adresowa).
Historia
- IMS został zdefiniowany przez forum branżowe o nazwie 3G.IP, utworzone w 1999 roku. 3G.IP opracowała początkową architekturę IMS, która została wniesiona do Projektu Partnerskiego Trzeciej Generacji ( 3GPP ), w ramach prac standaryzacyjnych dla systemów telefonii komórkowej 3G w Sieci UMTS . Po raz pierwszy pojawił się w wydaniu 5 ( ewolucja z sieci 2G do 3G ), kiedy dodano multimedia oparte na protokole SIP. Zapewniono również obsługę starszych sieci GSM i GPRS .
- 3GPP2 (inna organizacja niż 3GPP) oparł swoją CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) na 3GPP IMS, dodając obsługę CDMA2000 .
- W wersji 6 3GPP dodano współdziałanie z siecią WLAN , interoperacyjność między IMS przy użyciu różnych sieci IP, tożsamości grup routingu, wielokrotną rejestrację i rozwidlenie, obecność, rozpoznawanie mowy i usługi obsługujące mowę ( Push to talk ).
- 3GPP wydanie 7 dodane wsparcie dla sieci stacjonarnych poprzez współpracę z TISPAN wydanie R1.1, funkcja AGCF (funkcja kontroli bramy dostępu) i PES ( usługa emulacji PSTN ) zostały wprowadzone do sieci przewodowej w celu dziedziczenia usług które mogą być dostarczone w sieci PSTN. AGCF działa jako most łączący sieci IMS i sieci Megaco/H.248. Sieci Megaco/H.248 oferują możliwość łączenia terminali starych sieci z nową generacją sieci opartych na sieciach IP. AGCF działa jako agent użytkownika SIP wobec IMS i pełni rolę P-CSCF. Funkcjonalność agenta użytkownika SIP jest zawarta w AGCF, a nie na urządzeniu klienta, ale w samej sieci. Dodano również ciągłość połączeń głosowych między komutacją obwodów a domeną przełączania pakietów ( VCC ), stałe połączenie szerokopasmowe z IMS, współpracę z sieciami innymi niż IMS, kontrolę polityki i opłat ( PCC ), sesje awaryjne. Dodano także SMS-y przez IP.
- Wydanie 8 3GPP dodało obsługę LTE / SAE , ciągłość sesji multimedialnych, ulepszone sesje alarmowe, SMS przez SG i scentralizowane usługi IMS.
- W wersji 9 3GPP dodano obsługę połączeń alarmowych IMS przez GPRS i EPS , udoskonalono telefonię multimedialną , zabezpieczenia IMS media plane , usprawniono centralizację usług i ciągłość.
- W wersji 10 3GPP dodano obsługę transferu między urządzeniami, udoskonalono ciągłość połączeń głosowych w jednym radiotelefonie (SRVCC), udoskonalono sesje alarmowe IMS.
- Wydanie 11 3GPP dodało usługę symulacji USSD , udostępniane przez sieć informacje o lokalizacji dla IMS, wysyłanie i dostarczanie SMS-ów bez MSISDN w IMS oraz kontrolę przeciążenia.
Niektórzy operatorzy sprzeciwiali się IMS, ponieważ był postrzegany jako skomplikowany i kosztowny. W odpowiedzi okrojona wersja IMS – wystarczająca ilość IMS do obsługi głosu i SMS-ów w sieci LTE – została zdefiniowana i ustandaryzowana w 2010 roku jako Voice over LTE (VoLTE).
Architektura
Każda z funkcji na schemacie jest wyjaśniona poniżej.
Podsystem multimedialnej sieci szkieletowej IP to zbiór różnych funkcji, połączonych standardowymi interfejsami, które są pogrupowane w jedną sieć administracyjną IMS. Funkcja nie jest węzłem (skrzynka sprzętowa): Realizator może dowolnie połączyć dwie funkcje w jednym węźle lub podzielić pojedynczą funkcję na dwa lub więcej węzłów. Każdy węzeł może być również obecny wiele razy w jednej sieci, w celu wymiarowania, równoważenia obciążenia lub spraw organizacyjnych.
Dostęp do sieci
Użytkownik może łączyć się z IMS na różne sposoby, z których większość korzysta ze standardowego adresu IP. Terminale IMS (takie jak telefony komórkowe , osobiści asystenci cyfrowi (PDA) i komputery) mogą rejestrować się bezpośrednio w IMS, nawet gdy są w roamingu w innej sieci lub kraju (sieć odwiedzana). Jedynym wymaganiem jest to, że mogą używać IP i uruchamiać agenty użytkownika SIP. Dostęp stały (np. cyfrowa linia abonencka (DSL), modemy kablowe , Ethernet , FTTx ), dostęp mobilny (np. NR , LTE , W-CDMA , CDMA2000 , GSM , GPRS ) oraz dostęp bezprzewodowy (np. WLAN , WiMAX ) utrzymany. Inne systemy telefoniczne, takie jak zwykła stara usługa telefoniczna (POTS – stare telefony analogowe), H.323 i systemy niekompatybilne z IMS, są obsługiwane przez bramy .
Rdzeń sieci
HSS - Home Server abonent: serwer abonentów macierzystych (HSS) lub funkcji serwera profil użytkownika (UPSF), to baza danych użytkownika głównego, który wspiera podmioty sieci IMS że faktycznie obsługiwać połączenia . Zawiera informacje związane z subskrypcją ( profile subskrybentów ), przeprowadza uwierzytelnianie i autoryzację użytkownika, a także może dostarczać informacje o lokalizacji subskrybenta i informacje o IP. Jest podobny do rejestru abonentów macierzystych GSM (HLR) i centrum uwierzytelniania (AuC).
Funkcja lokalizacji abonenta (SLF) jest potrzebna do mapowania adresów użytkowników, gdy używanych jest wiele HSS.
Tożsamości użytkowników:
Różne tożsamości mogą być powiązane z IMS: prywatna tożsamość multimedialna IP (IMPI), publiczna tożsamość multimedialna IP (IMPU), globalnie routowalny identyfikator URI agenta użytkownika (GRUU), publiczna tożsamość użytkownika z symbolami wieloznacznymi. Zarówno IMPI, jak i IMPU nie są numerami telefonów ani innymi seriami cyfr, ale jednolitym identyfikatorem zasobów (URI), który może być cyframi (URI Tel, np. tel:+1-555-123-4567 ) lub identyfikatorami alfanumerycznymi (SIP identyfikator URI, taki jak sip:john.doe@example.com " ).
IP Multimedia Tożsamość prywatna: IP Multimedia Tożsamość prywatna (IMPI) jest unikalnym na stałe przypisane globalny tożsamość przydzielony przez operatora sieci macierzystej, to ma formę Network Access Identifier (NAI) tj user.name@domain i jest używany, na przykład do celów rejestracji, autoryzacji, administracji i księgowości. Każdy użytkownik IMS powinien mieć jeden IMPI.
IP Multimedia Public Identity: IP Multimedia Public Identity (IMPU) jest używany przez każdego użytkownika za zainteresowanie komunikację z innymi użytkownikami (np może to być zawarte na wizytówce ). Znany również jako adres rejestracji (AOR). Może być wiele IMPU na IMPI. IMPU można również dzielić z innym telefonem, dzięki czemu oba mogą być osiągalne z tą samą tożsamością (na przykład jeden numer telefonu dla całej rodziny).
Globalnie rutowalny identyfikator URI agenta użytkownika:
Globalnie rutowalny identyfikator URI agenta użytkownika (GRUU) to tożsamość, która identyfikuje unikalną kombinację instancji IMPU i UE . Istnieją dwa rodzaje GRUU: Publiczne-GRUU (P-GRUU) i Tymczasowe GRUU (T-GRUU).
- P-GRUU ujawniają IMPU i są bardzo długowieczne.
- T-GRUU nie ujawniają IMPU i są ważne do momentu wyraźnego wyrejestrowania kontaktu lub wygaśnięcia aktualnej rejestracji
Wieloznacznej Public User Identity: symbolu wieloznacznego Public User Identity wyraża zestaw IMPU zgrupowane razem.
Baza danych abonentów HSS zawiera IMPU, IMPI, IMSI , MSISDN , profile usług abonenckich, wyzwalacze usług i inne informacje.
Funkcja kontroli sesji połączeń (CSCF)
Do przetwarzania pakietów sygnalizacyjnych SIP w IMS wykorzystuje się kilka ról serwerów lub serwerów proxy SIP, zwanych łącznie funkcją kontroli sesji połączenia (CSCF).
- Proxy-CSCF (P-CSCF) to SIP proxy , który jest pierwszym punktem kontaktu w IMS terminalu. Może znajdować się w sieci odwiedzanej (w pełnych sieciach IMS) lub w sieci domowej (gdy odwiedzana sieć nie jest jeszcze zgodna z IMS). Niektóre sieci mogą używać do tej funkcji kontrolera sesji granicznej (SBC). P-CSCF jest w swej istocie wyspecjalizowanym SBC dla interfejsu użytkownika-sieć, który nie tylko chroni sieć, ale także terminal IMS. Użycie dodatkowego SBC między terminalem IMS a P-CSCF jest niepotrzebne i niewykonalne ze względu na szyfrowanie sygnalizacji na tym odcinku. Terminal wykrywa swoją P-CSCF albo za pomocą DHCP , albo może być skonfigurowany (np. podczas początkowego dostarczania lub przez obiekt zarządzania 3GPP IMS (MO)) lub w ISIM lub przypisany w kontekście PDP (w General Packet Radio Service (GPRS) )).
- Jest on przypisywany do terminala IMS przed rejestracją i nie zmienia się na czas rejestracji.
- Znajduje się na ścieżce wszystkich sygnałów i może sprawdzać każdy sygnał; terminal IMS musi ignorować wszelkie inne nieszyfrowane sygnalizacje.
- Zapewnia uwierzytelnianie abonenta i może ustanowić powiązanie bezpieczeństwa IPsec lub TLS z terminalem IMS. Zapobiega to atakom polegającym na fałszowaniu i powtarzaniu ataków oraz chroni prywatność subskrybenta.
- Kontroluje sygnalizację i zapewnia, że terminale IMS nie zachowują się w niewłaściwy sposób (np. zmieniają normalne trasy sygnalizacji, nie przestrzegają zasad routingu sieci domowej).
- Może kompresować i dekompresować wiadomości SIP za pomocą SigComp , co zmniejsza liczbę podróży w obie strony przez wolne łącza radiowe.
- Może zawierać funkcję decyzji o polityce (PDF), która autoryzuje zasoby płaszczyzny medialnej, np. jakość usług (QoS) w płaszczyźnie medialnej. Służy do kontroli polityki, zarządzania przepustowością itp. PDF może być również oddzielną funkcją.
- Generuje również rekordy opłat.
- Interrogating CSCF (I-CSCF) jest inna funkcja SIP się na krawędzi domeny administracyjnej. Jego adres IP jest publikowany w systemie nazw domen (DNS) domeny (za pomocą rekordów DNS typu NAPTR i SRV ), dzięki czemu zdalne serwery mogą go znaleźć i wykorzystać jako punkt przekazywania (np. rejestrację) dla pakietów SIP do tej domeny.
- wysyła zapytanie do HSS, aby pobrać adres S-CSCF i przypisać go do użytkownika dokonującego rejestracji SIPIP
- przekazuje również żądanie lub odpowiedź SIP do S-CSCF
- Do wersji 6 może być również używany do ukrywania sieci wewnętrznej przed światem zewnętrznym (szyfrowanie części wiadomości SIP), w którym to przypadku nazywa się bramą sieciową ukrywającą topologię (THIG). Od wersji 7 ta funkcja „punktu wejścia” została usunięta z I-CSCF i jest teraz częścią funkcji kontroli granic połączeń międzysieciowych (IBCF). IBCF jest używany jako brama do sieci zewnętrznych i zapewnia funkcje NAT i zapory ( pinholing ). IBCF to kontroler granic sesji wyspecjalizowany w interfejsie sieci do sieci (NNI).
- Serving CSCF (S-CSCF) to centralny węzeł płaszczyzny sygnałowej. Jest to serwer SIP, ale wykonuje również kontrolę sesji. Znajduje się zawsze w sieci domowej. Wykorzystuje interfejsy Diameter Cx i Dx do HSS do pobierania profili użytkowników i przesyłania skojarzeń użytkownika z S-CSCF (profil użytkownika jest buforowany tylko lokalnie ze względu na przetwarzanie i nie jest zmieniany). Wszystkie niezbędne informacje o profilu subskrybenta są ładowane z HSS.
- obsługuje rejestracje SIP, co pozwala powiązać lokalizację użytkownika (np. adres IP terminala) i adres SIP
- znajduje się na ścieżce wszystkich wiadomości sygnalizacyjnych zarejestrowanych lokalnie użytkowników i może sprawdzać każdą wiadomość
- decyduje, do których serwerów aplikacji zostanie przesłana wiadomość SIP, w celu świadczenia ich usług
- świadczy usługi routingu, zwykle przy użyciu wyszukiwania numerów elektronicznych (ENUM)
- wymusza politykę operatora sieci
- w sieci może być wiele S-CSCF ze względu na rozkład obciążenia i wysoką dostępność . To HSS przypisuje S-CSCF do użytkownika, gdy jest odpytywany przez I-CSCF. W tym celu istnieje wiele opcji, w tym obowiązkowe/opcjonalne możliwości, które należy dopasować między abonentami i S-CSCF.
Serwery aplikacji
Serwery aplikacji SIP (AS) obsługują i wykonują usługi oraz łączą się z S-CSCF za pomocą protokołu SIP. Przykładem serwera aplikacji, który jest rozwijany w 3GPP, jest funkcja ciągłości połączeń głosowych (VCC Server). W zależności od aktualnej usługi, AS może działać w trybie SIP proxy, SIP UA ( agent użytkownika ) lub SIP B2BUA . AS może znajdować się w sieci domowej lub w zewnętrznej sieci innej firmy. Jeśli znajduje się w sieci domowej, może wysyłać zapytania do HSS za pomocą interfejsów Diameter Sh lub Si (dla SIP-AS).
- SIP AS: Hostuj i wykonuj określone usługi IMS
- Funkcja przełączania usług multimedialnych IP (IM-SSF): Interfejsy SIP do CAP w celu komunikacji z serwerami aplikacji CAMEL
- Serwer możliwości obsługi OSA (OSA SCS): Interfejsy SIP z platformą OSA;
Model funkcjonalny
AS-ILCM (Serwer aplikacji - model kontroli przychodzącej gałęzi) i AS-OLCM (serwer aplikacji - model kontroli odnogi wychodzącej) przechowują stan transakcji i mogą opcjonalnie przechowywać stan sesji w zależności od wykonywanej usługi. Interfejs AS-ILCM jest połączony z S-CSCF (ILCM) dla odcinka przychodzącego, a interfejs AS-OLCM z S-CSCF (OLCM) dla odcinka wychodzącego. Logika aplikacji zapewnia usługi i współdziała między AS-ILCM i AS-OLCM.
Tożsamość służby publicznej
Tożsamości usług publicznych (PSI) to tożsamości identyfikujące usługi hostowane przez serwery aplikacji. Jako tożsamości użytkowników, PSI przybiera formę SIP lub Tel URI. PSI są przechowywane w HSS jako odrębne PSI lub jako PSI z symbolami wieloznacznymi:
- odrębny PSI zawiera PSI, który jest używany w routingu
- PSI z symbolami wieloznacznymi reprezentuje zbiór PSI.
Serwery mediów
Funkcja Zasobów Mediów (MRF) zapewnia mediów związanych z funkcjami takimi jak manipulacje mediów (np strumienia głosowego mieszania) i odtwarzanie dźwięków i ogłoszeń.
Każdy MRF jest dalej podzielony na kontroler funkcji zasobów mediów (MRFC) i procesor funkcji zasobów mediów (MRFP).
- MRFC to węzeł płaszczyzny sygnalizacyjnej, który interpretuje informacje pochodzące z AS i S-CSCF w celu sterowania MRFP
- MRFP jest węzłem płaszczyzny medialnej używanym do miksowania, źródła lub przetwarzania strumieni mediów. Może również zarządzać prawami dostępu do udostępnionych zasobów.
Mediów zasobów Broker (MRB) to funkcjonalna jednostka, która odpowiada zarówno gromadzenia odpowiedniej opublikowane informacje MRF i dostarczanie odpowiednich informacji MRF do spożywania podmioty takie jak AS. MRB może być używany w dwóch trybach:
- Tryb zapytania: AS wysyła zapytanie do MRB o media i konfiguruje połączenie przy użyciu odpowiedzi MRB
- Tryb In-Line: AS wysyła SIP INVITE do MRB. MRB ustanawia połączenie
Brama wyłamania
Funkcja sterowania bramą Breakout (BGCF) jest proxy SIP, który przetwarza żądania dla routingu z S-CSCF gdy S-CSCF ustaliła, że sesja nie może być prowadzone przy użyciu systemu DNS lub ENUM / DNS. Zawiera funkcję routingu w oparciu o numery telefonów.
Bramki PSTN
Brama PSTN/CS łączy się z sieciami PSTN z przełączaniem obwodów (CS). Do sygnalizacji sieci CS używają części użytkownika ISDN (ISUP) (lub BICC ) przez część transferu wiadomości (MTP), podczas gdy IMS używa SIP przez IP. W przypadku mediów sieci CS używają modulacji kodu impulsowego (PCM), podczas gdy IMS wykorzystuje protokół transportu w czasie rzeczywistym (RTP).
- Bramka sygnalizacyjna (SGW) łączy się z płaszczyzną sygnalizacyjną CS. Przekształca protokoły niższych warstw, takie jak protokół transmisji sterowania strumieniem (SCTP, protokół IP) na część przesyłania wiadomości (MTP, protokół systemu sygnalizacyjnego 7 (SS7)), aby przekazać część użytkownika ISDN (ISUP) z MGCF do sieci CS. SGW dokonuje konwersji protokołu sterowania połączeniami między SIP i ISUP/BICC pod kontrolą MGCF.
- Funkcja kontrolera bramy medialnej (MGCF) to punkt końcowy SIP, który łączy się z SGW przez SCTP. Kontroluje również zasoby w Media Gateway (MGW) przez interfejs H.248 .
- A bramy medialnej (MGW), interfejs z płaszczyzną mediów w sieci CS poprzez przekształcenie między RTP i PCM . Może również transkodować, gdy kodeki nie pasują (np. IMS może używać AMR , PSTN może używać G.711 ).
Zasoby medialne
Zasoby multimedialne to te komponenty, które działają na płaszczyźnie medialnej i są pod kontrolą podstawowych funkcji IMS. W szczególności Media Server (MS) i Media Gateway (MGW)
Połączenie NGN
Istnieją dwa rodzaje połączeń sieciowych nowej generacji :
- Połączenie zorientowane na usługi ( SoIx ): Fizyczne i logiczne łączenie domen NGN, które umożliwia operatorom i dostawcom usług oferowanie usług na platformach NGN (tj. IMS i PES) z kontrolą, sygnalizacją (tj. Opartą na sesji), która zapewnia zdefiniowane poziomy interoperacyjności. Jest to na przykład przypadek usług głosowych i/lub multimedialnych „klasy przewoźnika” za pośrednictwem połączeń IP. „Zdefiniowane poziomy współdziałania” są zależne od usługi, QoS, zabezpieczeń itp.
- Połączenie zorientowane na łączność ( CoIx ): Fizyczne i logiczne łączenie operatorów i dostawców usług w oparciu o prostą łączność IP, niezależnie od poziomów interoperacyjności. Na przykład, połączenie IP tego typu nie jest świadome konkretnej usługi od końca do końca, a w konsekwencji wydajność sieci, QoS i wymagania bezpieczeństwa nie są koniecznie zapewnione. Definicja ta nie wyklucza, że niektóre usługi mogą zapewniać określony poziom interoperacyjności. Jednak tylko SoIx w pełni spełnia wymagania interoperacyjności NGN.
Tryb połączenia NGN może być bezpośredni lub pośredni. Połączenie bezpośrednie odnosi się do połączenia między dwiema domenami sieciowymi bez pośredniej domeny sieciowej. Pośrednie połączenie w jednej warstwie odnosi się do połączenia między dwiema domenami sieciowymi, przy czym co najmniej jedna pośrednia domena sieciowa działa jako sieci tranzytowe . Pośrednie domeny sieciowe zapewniają funkcjonalność tranzytu do dwóch pozostałych domen sieciowych. Do przenoszenia sygnalizacji warstwy usługowej i ruchu mediów mogą być wykorzystywane różne tryby połączeń wzajemnych .
Ładowanie
Opłaty offline są naliczane użytkownikom, którzy okresowo płacą za swoje usługi (np. na koniec miesiąca). Opłaty online , znane również jako ładowanie na podstawie kredytu, są używane w przypadku usług przedpłaconych lub kontroli kredytu w czasie rzeczywistym usług postpaid. Oba mogą być stosowane do tej samej sesji.
Adresy funkcji pobierania opłat są adresami rozprowadzanymi do każdej jednostki IMS i zapewniają wspólną lokalizację dla każdej jednostki w celu wysłania informacji dotyczących opłat. Adresy funkcji ładowania danych (CDF) są używane do rozliczeń offline, a funkcja ładowania online (OCF) do rozliczeń online.
- Ładowanie offline : Wszystkie jednostki sieciowe SIP (P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS) zaangażowane w sesję używają interfejsu Diameter Rf do wysyłania informacji księgowych do CDF znajdującego się w tej samej domenie . CDF zbierze wszystkie te informacje i zbuduje szczegółowy rekord połączenia (CDR), który jest wysyłany do systemu rozliczeniowego (BS) domeny.
Każda sesja niesie IMS Charge Identifier (ICID) jako unikalny identyfikator generowany przez pierwszą jednostkę IMS zaangażowaną w transakcję SIP i używany do korelacji z CDR. Inter Operator Identifier (IOI) to globalnie unikalny identyfikator współdzielony między sieciami wysyłającymi i odbierającymi. Każda domena ma własną sieć ładowania. Systemy rozliczeniowe w różnych domenach również będą wymieniać informacje, aby można było naliczać opłaty roamingowe . - Ładowanie online: S-CSCF komunikuje się z funkcją bramy IMS (IMS-GWF), która wygląda jak zwykły serwer aplikacji SIP. IMS-GWF może sygnalizować S-CSCF zakończenie sesji, gdy użytkownikowi skończą się kredyty podczas sesji. AS i MRFC używają interfejsu Diameter Ro w kierunku OCF.
- Gdy stosowane jest ładowanie natychmiastowe (IEC), pewna liczba jednostek kredytowych jest natychmiast odejmowana z konta użytkownika przez ECF, a następnie MRFC lub AS jest upoważniony do świadczenia usługi. Usługa nie jest autoryzowana, gdy dostępna jest niewystarczająca liczba jednostek kredytowych.
- Gdy stosowane jest naliczanie zdarzeń z rezerwacją jednostek (ECUR), funkcja ECF (funkcja naliczania zdarzeń) najpierw rezerwuje pewną liczbę jednostek kredytowych na koncie użytkownika, a następnie autoryzuje MRFC lub AS. Po zakończeniu usługi, liczba wykorzystanych jednostek kredytowych jest raportowana i odejmowana z rachunku; zarezerwowane jednostki kredytowe są następnie usuwane.
Architektura PES oparta na IMS
Oparty na IMS system PES (PSTN Emulation System) zapewnia usługi sieci IP urządzeniom analogowym. PES oparty na IMS pozwala urządzeniom innym niż IMS pojawiać się w IMS jako normalni użytkownicy SIP. Terminal analogowy wykorzystujący standardowe interfejsy analogowe może łączyć się z systemem PES opartym na IMS na dwa sposoby:
- Za pośrednictwem A-MGW (Access Media Gateway) połączonej i kontrolowanej przez AGCF. AGCF jest umieszczony w sieci Operatorów i kontroluje wiele A-MGW. A-MGW i AGCF komunikują się za pomocą H.248.1 ( Megaco ) przez punkt odniesienia P1. Telefon POTS łączy się z A-MGW przez interfejs z. Sygnalizacja jest konwertowana na H.248 w A-MGW i przekazywana do AGCF. AGCF interpretuje sygnał H.248 i inne dane wejściowe z A-MGW, aby sformatować komunikaty H.248 w odpowiednie komunikaty SIP. AGCF przedstawia się jako P-CSCF do S-CSCF i przekazuje wygenerowane komunikaty SIP do S-CSCF lub do granicy IP przez IBCF (Interconnection Border Control Function). Usługa prezentowana S-CSCF w wiadomościach SIP wyzwala PES AS. AGCF ma również pewną logikę niezależną od usługi, na przykład po odebraniu zdarzenia podniesienia słuchawki z A-MGW, AGCF żąda od A-MGW odtworzenia sygnału wybierania.
- Przez VGW (VoIP-Gateway) lub bramkę/adapter SIP w siedzibie klienta. Telefony POTS przez bramkę VOIP łączą się bezpośrednio z P-CSCF. Operatorzy najczęściej używają kontrolerów granic sesji między bramkami VoIP i P-CSCF w celu zapewnienia bezpieczeństwa i ukrycia topologii sieci. Łącze bramy VoIP do IMS za pomocą punktu referencyjnego SIP over Gm. Konwersja z usługi POTS przez interfejs z na SIP następuje w bramce VoIP w siedzibie klienta. Sygnalizacja POTS jest konwertowana na SIP i przekazywana do P-CSCF. VGW działa jako agent użytkownika SIP i jawi się P-CSCF jako terminal SIP.
Zarówno A-MGW, jak i VGW nie są świadome tych usług. Przekazują one tylko sygnalizację kontroli połączenia do iz terminala PSTN. Kontrolę i obsługę sesji zapewniają komponenty IMS.
Opis interfejsów
Nazwa interfejsu | Podmioty ZSZ | Opis | Protokół | Specyfikacja techniczna |
---|---|---|---|---|
Cr | MRFC, AS | Używany przez MRFC do pobierania dokumentów (np. skryptów, plików ogłoszeń i innych zasobów) z AS. Używany również do poleceń związanych ze sterowaniem mediami. | Kanały TCP/SCTP | |
Cx | (I-CSCF, S-CSCF), HSS | Służy do wysyłania danych abonenta do S-CSCF; w tym kryteria filtrowania i ich priorytet. Używane również do dostarczania adresów CDF i/lub OCF. | Średnica | TS29.229, TS29.212 |
Dh | AS (SIP AS, OSA, IM-SSF) <-> SLF | Używane przez AS do znalezienia HSS przechowującego informacje o profilu użytkownika w środowisku wielu HSS. DH_SLF_QUERY wskazuje IMPU, a DX_SLF_RESP zwraca nazwę HSS. | Średnica | |
Dx | (I-CSCF lub S-CSCF) <-> SLF | Używany przez I-CSCF lub S-CSCF do znalezienia prawidłowego HSS w środowisku wielu HSS. DX_SLF_QUERY wskazuje IMPU, a DX_SLF_RESP zwraca nazwę HSS. | Średnica | TS29.229, TS29.212 |
Gm | UE, P-CSCF | Służy do wymiany wiadomości między sprzętem użytkownika SIP (UE) lub bramką Voip a P-CSCF | łyk | |
Udać się | PDF, GGSN | Pozwala operatorom kontrolować QoS w płaszczyźnie użytkownika i wymieniać informacje o korelacji opłat między IMS a siecią GPRS | COPS (Rel5), średnica (Rel6+) | |
Gq | P-CSCF, PDF | Służy do wymiany informacji dotyczących decyzji politycznych między P-CSCF i PDF | Średnica | |
Gx | PCEF, PCRF | Służy do wymiany informacji dotyczących decyzji politycznych między PCEF i PCRF and | Średnica | TS29.211, TS29.212 |
Gy | PCEF, OCS | Używany do internetowego ładowania nośnika opartego na przepływie. Funkcjonalnie równoważny interfejsowi Ro | Średnica | TS23.203, TS32.299 |
ISC | S-CSCF <-> AS | Punkt odniesienia między S-CSCF i AS. Główne funkcje to:
|
łyk | |
Ici | IBCF | Służy do wymiany komunikatów między IBCF a innym IBCF należącym do innej sieci IMS. | łyk | |
Izi | TrGWs | Służy do przesyłania strumieni mediów z TrGW do innego TrGW należącego do innej sieci IMS. | RTP | |
Mama | I-CSCF <-> AS | Główne funkcje to:
|
łyk | |
Mg | MGCF -> I,S-CSCF | Sygnalizacja ISUP do sygnalizacji SIP i przekazuje sygnalizację SIP do I-CSCF | łyk | |
Mi | S-CSCF -> BGCF | Służy do wymiany wiadomości między S-CSCF i BGCF | łyk | |
Mj | BGCF -> MGCF | Używany do współpracy z domeną PSTN/CS, gdy BGCF ustalił, że przerwanie powinno nastąpić w tej samej sieci IMS, aby wysłać wiadomość SIP z BGCF do MGCF | łyk | |
Mk | BGCF -> BGCF | Używany do współpracy z domeną PSTN/CS, gdy BGCF ustalił, że przerwanie powinno nastąpić w innej sieci IMS, aby wysłać wiadomość SIP z BGCF do BGCF w innej sieci | łyk | |
Mm | I-CSCF, S-CSCF, zewnętrzna sieć IP | Służy do wymiany wiadomości między IMS a zewnętrznymi sieciami IP | łyk | |
Mn | MGCF, IM-MGW | Umożliwia kontrolę zasobów płaszczyzny użytkownika | H.248 | |
Poseł | MRFC, MRFP | Umożliwia MRFC kontrolowanie zasobów strumienia mediów udostępnianych przez MRFP. | H.248 | |
Pan Pan |
S-CSCF, MRFC AS, MRFC |
Używany do wymiany informacji pomiędzy S-CSCF i MRFC Używany do wymiany kontroli sesji pomiędzy AS i MRFC |
Serwer aplikacji wysyła wiadomość SIP do MRFC w celu odtworzenia sygnału dźwiękowego i ogłoszenia. Ten komunikat SIP zawiera wystarczającą ilość informacji do odtworzenia tonu i ogłoszenia lub dostarczenia informacji do MRFC, aby mógł zażądać więcej informacji z serwera aplikacji za pośrednictwem interfejsu Cr. | łyk |
Mw | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AGCF | Służy do wymiany komunikatów między CSCF. AGCF pojawia się jako P-CSCF dla innych CSCF | łyk | |
Mx | BGCF/CSCF, IBCF | Używany do współpracy z inną siecią IMS, gdy BGCF ustalił, że przerwanie powinno nastąpić w innej sieci IMS w celu wysłania komunikatu SIP z BGCF do IBCF w innej sieci | łyk | |
P1 | AGCF, A-MGW | Używany do usług kontroli połączeń przez AGCF do sterowania H.248 A-MGW i bram domowych | H.248 | |
P2 | AGCF, CSCF | Punkt odniesienia między AGCF i CSCF. | łyk | |
Rc | MRB, AS | Używany przez AS do żądania przypisania zasobów multimedialnych do połączenia podczas korzystania z trybu MRB w trybie in-line lub w trybie zapytania | SIP, w trybie zapytania (nie określono) | |
Rf | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS | Służy do wymiany informacji o ładowaniu offline z CDF | Średnica | TS32.299 |
Ro | AS, MRFC, S-CSCF | Służy do wymiany informacji o ładowaniu online z OCF | Średnica | TS32.299 |
Rx | P-CSCF, PCRF | Służy do wymiany informacji dotyczących polityki i opłat między P-CSCF i PCRF
Zastąpienie punktu odniesienia Gq. |
Średnica | TS29.214 |
Szi | AS (SIP AS, OSA SCS), HSS | Wykorzystywane do wymiany informacji o profilu użytkownika (np. danych dotyczących użytkownika, list grup, informacji związanych z usługami użytkownika lub informacji o lokalizacji użytkownika lub adresów funkcji pobierania opłat (używane, gdy AS nie otrzymał REJESTRACJI innej firmy dla użytkownika)) między AS (SIP AS lub OSA SCS) i HSS. Zezwalaj również AS na aktywowanie/dezaktywowanie kryteriów filtrowania przechowywanych w HSS na podstawie abonenta | Średnica | |
Si | IM-SSF, HSS | Transportuje informacje o subskrypcji CAMEL, w tym wyzwalacze do użycia przez informacje o usługach aplikacji opartych na CAMEL. | MAPA | |
Sr | MRFC, AS | Używany przez MRFC do pobierania dokumentów (skryptów i innych zasobów) z AS | HTTP | |
Ut | UE i SIP AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF) PES AS i AGCF | Ułatwia zarządzanie informacjami subskrybenta związanymi z usługami i ustawieniami | HTTP(-y), XCAP | |
z | POTS, telefony analogowe i bramki VoIP | Konwersja usług POTS do wiadomości SIP |
Obsługa sesji
Jedna z najważniejszych cech IMS, pozwalająca na dynamiczne i różnicowe wyzwalanie aplikacji SIP (w oparciu o profil użytkownika), jest zaimplementowana jako mechanizm sygnalizacji filtrowania i przekierowania w S-CSCF.
S-CSCF może zastosować kryteria filtrowania w celu określenia potrzeby przekazywania żądań SIP do AS. Należy zauważyć, że usługi dla strony inicjującej będą stosowane w sieci inicjującej, podczas gdy usługi dla strony kończącej będą stosowane w sieci kończącej, wszystkie w odpowiednich S-CSCF.
Wstępne kryteria filtrowania
An początkowe kryteria filtrowania (IFC) jest XML Format -na używany do opisywania logikę sterowania. iFC reprezentują aprowizowaną subskrypcję użytkownika do aplikacji. Są one przechowywane w HSS jako część Profilu Subskrypcyjnego IMS i są pobierane do S-CSCF podczas rejestracji użytkownika (w przypadku zarejestrowanych użytkowników) lub na żądanie przetwarzania (w przypadku usług, działając jako niezarejestrowani użytkownicy). iFC są ważne przez cały okres rejestracji lub do momentu zmiany Profilu Użytkownika.
W skład iFC wchodzą:
- Priorytet - określa kolejność sprawdzania wyzwalacza.
- Punkt wyzwalający - warunek(y) logiczne, który jest weryfikowany w stosunku do początkowego dialogu tworzącego żądania SIP lub samodzielne żądania SIP.
- Identyfikator URI serwera aplikacji — określa serwer aplikacji, do którego mają być przekazywane dalej, gdy punkt wyzwalania jest zgodny.
Istnieją dwa rodzaje iFC:
- Udostępnione — podczas obsługi administracyjnej do subskrybenta przypisywany jest tylko numer referencyjny (wspólny numer iFC). Podczas rejestracji do CSCF przesyłany jest tylko numer, a nie cały opis XML. Pełny kod XML będzie wcześniej przechowywany w CSCF.
- Nieudostępnione — podczas udostępniania cały opis XML iFC jest przypisywany subskrybentowi. Podczas rejestracji cały opis XML jest przesyłany do CSCF.
Aspekty bezpieczeństwa wczesnych systemów IMS i innych niż 3GPP
Przewiduje się, że zabezpieczenia zdefiniowane w TS 33.203 mogą być niedostępne przez pewien czas, zwłaszcza z powodu braku interfejsów USIM / ISIM oraz przewagi urządzeń obsługujących IPv4 . W tej sytuacji, aby zapewnić pewną ochronę przed najważniejszymi zagrożeniami, 3GPP definiuje pewne mechanizmy bezpieczeństwa, które są nieformalnie znane jako „wczesne zabezpieczenia IMS” w TR33.978. Mechanizm ten opiera się na uwierzytelnianiu wykonywanym podczas procedur przyłączania do sieci, które łączy profil użytkownika z jego adresem IP. Mechanizm ten jest również słaby, ponieważ sygnalizacja nie jest chroniona na interfejsie użytkownik-sieć .
CableLabs w PacketCable 2.0 , który przyjął również architekturę IMS, ale nie ma możliwości USIM/ISIM w swoich terminalach, opublikował delty do specyfikacji 3GPP, gdzie Digest-MD5 jest ważną opcją uwierzytelniania. Później TISPAN również wykonał podobny wysiłek, biorąc pod uwagę zakresy swoich sieci stacjonarnych, chociaż procedury są różne. Aby zrekompensować brak możliwości IPsec, dodano TLS jako opcję zabezpieczenia interfejsu Gm. Późniejsze wydania 3GPP obejmowały metodę Digest-MD5 w kierunku platformy Common-IMS, ale w jej własnym i ponownie innym podejściu. Chociaż wszystkie 3 warianty uwierzytelniania Digest-MD5 mają tę samą funkcjonalność i są takie same z perspektywy terminala IMS, implementacje interfejsu Cx między S-CSCF i HSS są różne.
Zobacz też
- 4G
- Ogólna sieć dostępu
- Udostępnianie obrazu
- Usługa wiadomości błyskawicznych i obecności OMA
- Sieć dostępu do łączności IP
- Mobilna łączność szerokopasmowa
- Mobilna VoIP
- Udostępnianie wideo peer-to-peer
- Menedżer interakcji w zakresie usług Service
- Ewolucja architektury systemu
- PROSTY
- Rozszerzenia SIP dla podsystemu multimedialnego IP
- Tekst przez IP
- Ultramobilna łączność szerokopasmowa
- Udostępnianie wideo
- Ciągłość połączenia głosowego
Bibliografia
Dalsza lektura
- Camarillo, Gonzalo; García-Martín, Miguel A. (2007). Podsystem multimedialny IP 3G (IMS): Łączenie Internetu i światów komórkowych (2 wyd.). Chichester [ua]: Wiley. Numer ISBN 978-0-470-01818-7.
- Poikselkä, Miikka (2007). IMS: koncepcje i usługi multimedialne IP (2 wyd.). Chichester [ua]: Wiley. Numer ISBN 978-0-470-01906-1.
- Syed A. Ahson, Mohammed Ilyas, wyd. (2009). Podręcznik podsystemu multimedialnego IP (IMS) . Boca Raton: CRC Press. Numer ISBN 978-1-4200-6459-9.
- Nie, Marku; Stafford, Mateusz; Shih Jerry (2010). IMS : nowy model aplikacji do mieszania . Boca Raton: CRC Press. Numer ISBN 978-1-4200-9285-1.