Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти вопросы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны )
|
IP Multimedia Subsystem или IP Multimedia Subsystem базовой сети ( IMS ) представляет собой стандартизированный архитектурные рамки для доставки IP мультимедийных услуг. Исторически мобильные телефоны предоставляли услуги голосовых вызовов по сети с коммутацией каналов, а не строго по IP - сети с коммутацией пакетов . Альтернативные методы доставки голоса ( VoIP ) или других мультимедийных услуг стали доступны на смартфонах, но они не стали стандартизированными в отрасли. [ необходима цитата ] IMS - это архитектурная структура, которая обеспечивает такую стандартизацию.
IMS изначально была разработана с помощью беспроводной стандарты тела 3 проекта Generation Partnership (3GPP), в качестве части видения эволюции мобильных сетей за пределами GSM . Его первоначальная формулировка (3GPP Rel-5) представляла подход к предоставлению 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 по возможности использует 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). [1] Это достигается за счет наличия горизонтального уровня управления, который изолирует сеть доступа от уровня обслуживания . С точки зрения логической архитектуры сервисы не обязательно должны иметь свои собственные функции управления, поскольку уровень управления является общим горизонтальным уровнем. Однако при реализации это не обязательно приводит к снижению стоимости и сложности.
Альтернативные и перекрывающиеся технологии для доступа и предоставления услуг в проводных и беспроводных сетях включают комбинации общей сети доступа , программных коммутаторов и «голого» протокола SIP.
Поскольку становится все проще получить доступ к контенту и контактам с использованием механизмов, не зависящих от традиционных операторов беспроводной / фиксированной связи, интерес к IMS ставится под сомнение. [2]
Примерами глобальных стандартов, основанных на IMS, являются MMTel, который является основой для передачи голоса через LTE ( VoLTE ), вызовов Wi-Fi (VoWIFI), видео через LTE (ViLTE), SMS / MMS через Wi-Fi и LTE, USSD через LTE и Rich. Службы связи (RCS), также известные как joyn или Advanced Messaging, теперь RCS - это реализация оператора. RCS также дополнительно добавил функциональность Presence / EAB (расширенная адресная книга). [3]
Некоторые операторы выступали против IMS, потому что она считалась сложной и дорогой. В ответ на это урезанная версия IMS - достаточного количества IMS для поддержки голоса и SMS по сети LTE - была определена и стандартизирована в 2010 году как Voice over LTE (VoLTE). [6]
Каждая из функций на схеме объяснена ниже.
Подсистема базовой сети IP-мультимедиа представляет собой набор различных функций, связанных стандартизованными интерфейсами, которые сгруппированы в одну административную сеть IMS. [7] 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 различными способами, большинство из которых использует стандартный IP-адрес. Терминалы IMS (например, мобильные телефоны , карманные персональные компьютеры (КПК) и компьютеры) могут регистрироваться непосредственно в IMS, даже если они находятся в роуминге в другой сети или стране (посещаемой сети). Единственное требование - они могут использовать IP и запускать пользовательские агенты SIP. Фиксированный доступ (например, цифровая абонентская линия (DSL), кабельные модемы , Ethernet , FTTx ), мобильный доступ (например, NR , LTE , W-CDMA , CDMA2000 , GSM , GPRS) и беспроводной доступ (например, WLAN , WiMAX ) 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 - Home абонентский сервер: абонентский сервер (HSS), или функцию сервера профиля пользователя (УПСФ), представляет собой базу данных пользователей мастер , который поддерживает сетевые объекты IMS , которые на самом деле обрабатывать вызовы . Он содержит информацию, относящуюся к подписке ( профили подписчиков ), выполняет аутентификацию и авторизацию пользователя и может предоставлять информацию о местонахождении подписчика и информацию об IP. Он похож на регистр домашнего местоположения GSM (HLR) и центр аутентификации (AuC).
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 мультимедиа IP (IMPI), общедоступный идентификатор мультимедиа IP (IMPU), глобально маршрутизируемый URI агента пользователя (GRUU), общедоступный идентификатор пользователя с подстановочными символами. И IMPI, и IMPU не являются телефонными номерами или другими сериями цифр, а представляют собой единый идентификатор ресурса (URI), который может быть цифрами (Tel URI, например tel: + 1-555-123-4567 ) или буквенно-цифровыми идентификаторами (SIP URI, например sip: [email protected] ").
IP Multimedia Private Идентичность: IP Multimedia Private Идентичность (IMPI) является уникальной постоянно выделяются глобальная идентичность , присвоенный оператором домашней сети, он имеет форму идентификатор доступа к сети (NAI) т.е. user.name@domain, и используется, например, для целей регистрации, авторизации, администрирования и учета. У каждого пользователя IMS должен быть один IMPI.
IP Multimedia Public Identity: IP Multimedia Public Identity (IMPU) используются любым пользователем для запроса сообщений других пользователей (например , это может быть включено в визитной карточке ). Также известен как адрес записи (AOR). Для одного IMPI может быть несколько IMPU. IMPU также можно использовать совместно с другим телефоном, так что оба могут быть доступны с одним и тем же идентификатором (например, один номер телефона для всей семьи).
URI глобально маршрутизируемого пользовательского агента: URI
глобально маршрутизируемого 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).
Безразличная Public User Идентичность: безразличный идентификатор пользователя выражает набор IMPU сгруппирован вместе.
База данных абонентов HSS содержит IMPU, IMPI, IMSI , MSISDN , профили абонентских услуг, триггеры услуг и другую информацию.
Несколько ролей SIP-серверов или прокси-серверов, вместе называемых функцией управления сеансом вызова (CSCF), используются для обработки пакетов сигнализации SIP в IMS.
Серверы приложений SIP (AS) размещают и выполняют службы , а также взаимодействуют с S-CSCF с помощью SIP. Примером сервера приложений, который разрабатывается в 3GPP, является функция непрерывности голосового вызова (сервер VCC). В зависимости от фактического сервиса AS может работать в режиме прокси-сервера SIP, режиме SIP UA ( пользовательского агента ) или режиме SIP B2BUA . AS может располагаться 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) хранят состояние транзакции и могут дополнительно сохранять состояние сеанса в зависимости от конкретной выполняемой 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.
Идентификаторы общедоступных услуг (PSI) - это идентификаторы, которые идентифицируют услуги, размещенные на серверах приложений. В качестве идентификатора пользователя PSI принимает форму SIP или Tel URI. PSI хранятся в HSS либо как отдельный PSI, либо как PSI с подстановочными символами:
Функция Media Resource (ТБС) предоставляет средства массовой информации , связанные функции , такие как манипуляции средств массовой информации (например , голосовой поток смешивания) и воспроизведение тонов и объявлений.
Каждый ТБС дополнительно разделен на контроллер медиа - ресурсов функции (MRFC) и функции медиа - ресурсов процессора (MRFP).
Media Resource Broker (МРБ) является функциональным объектом , который отвечает как для сбора соответствующей информации опубликовано MRF и подачи соответствующей информации MRF для потребляющих объектов , таких как AS. MRB можно использовать в двух режимах:
Функция Возвратный управления шлюзом (BGCF) представляет собой SIP - прокси , который обрабатывает запросы для маршрутизации от S-CSCF , когда S-CSCF определяет , что сеанс не может быть направлен с помощью DNS или ENUM / DNS. Он включает в себя функции маршрутизации на основе телефонных номеров.
Шлюз PSTN / CS взаимодействует с сетями PSTN с коммутацией каналов (CS). Для сигнализации сети CS используют часть пользователя ISDN (ISUP) (или BICC ) поверх части передачи сообщений (MTP), в то время 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 взаимодействия следующего поколения :
Режим присоединения к СПП может быть прямым или косвенным. Прямое соединение означает 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 несколькими промежуточными сетевыми доменами, действующими как транзитные сети . Промежуточный сетевой домен (-ы) обеспечивает транзитную функциональность к двум другим сетевым доменам. Для переноса сигнализации уровня услуг и медиа-трафика могут использоваться различные режимы межсоединения .
Автономная оплата применяется к пользователям, которые платят за свои услуги периодически (например, в конце месяца). Онлайн-тарификация , также известная как тарификация на основе кредита, используется для предоплаченных услуг или контроля кредита в режиме реального времени для постоплатных услуг. Оба могут применяться к одному и тому же сеансу.
Адреса функции начисления платы - это адреса, распределяемые по каждому объекту IMS и обеспечивающие общее местоположение для каждого объекта для отправки информации о начислении платы. Адреса функции тарификации данных (CDF) используются для офлайн-биллинга, а онлайн- тарификация (OCF) - для онлайн-биллинга.
PES на основе IMS (система эмуляции PSTN) предоставляет услуги IP-сетей аналоговым устройствам. PES на основе IMS позволяет устройствам, не поддерживающим IMS, отображаться в IMS как обычные пользователи SIP. Аналоговый терминал, использующий стандартные аналоговые интерфейсы, может подключаться к PES на основе IMS двумя способами:
Ни A-MGW, ни VGW не знают об услугах. Они только ретранслируют сигнализацию управления вызовом на терминал PSTN и обратно. Управление сеансом и обработка выполняются компонентами IMS.
Имя интерфейса | Сущности IMS | Описание | Протокол | Техническая спецификация |
---|---|---|---|---|
Cr | MRFC, AS | Используется MRFC для получения документов (например, сценариев, файлов объявлений и других ресурсов) из AS. Также используется для команд, связанных с управлением мультимедиа. | Каналы TCP / SCTP | |
Сх | (I-CSCF, S-CSCF), HSS | Используется 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 несколькими 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 несколькими 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 (UE) SIP или шлюзом Voip и P-CSCF | ГЛОТОК | |
Идти | PDF, GGSN | Позволяет операторам контролировать QoS в плоскости пользователя и обмениваться информацией о корреляции тарификации между IMS и сетью GPRS. | COPS (Rel5), диаметр (Rel6 +) | |
Gq | P-CSCF, PDF | Используется для обмена информацией, связанной с политическими решениями, между P-CSCF и PDF | Диаметр | |
Gx | PCEF, PCRF | Используется для обмена информацией, связанной с политическими решениями, между PCEF и PCRF | Диаметр | TS29.211, TS29.212 |
Гр | PCEF, OCS | Используется для начисления платы за предъявителя в режиме онлайн. Функционально эквивалентно интерфейсу Ro | Диаметр | TS23.203, TS32.299 |
ISC | S-CSCF <-> КАК | Контрольная точка между S-CSCF и AS. Основные функции:
| ГЛОТОК | |
Ici | IBCF | Используется для обмена сообщениями между IBCF и другим IBCF, принадлежащим другой сети IMS. | ГЛОТОК | |
Изи | TrGWs | Используется для пересылки медиапотоков от TrGW к другому TrGW, принадлежащему другой сети IMS. | RTP | |
Ма | I-CSCF <-> КАК | Основные функции:
| ГЛОТОК | |
Mg | MGCF -> I, S-CSCF | Сигнализация ISUP для сигнализации SIP и пересылка сигнализации SIP на I-CSCF | ГЛОТОК | |
Ми | S-CSCF -> BGCF | Используется для обмена сообщениями между S-CSCF и BGCF | ГЛОТОК | |
Mj | BGCF -> MGCF | Используется для взаимодействия с доменом PSTN / CS, когда BGCF определил, что в той же сети IMS должен произойти прорыв для отправки сообщения SIP от BGCF к MGCF. | ГЛОТОК | |
Mk | BGCF -> BGCF | Используется для взаимодействия с доменом PSTN / CS, когда BGCF определил, что соединение должно произойти в другой сети IMS для отправки сообщения SIP от BGCF к BGCF в другой сети. | ГЛОТОК | |
Мм | I-CSCF, S-CSCF, внешняя IP-сеть | Используется для обмена сообщениями между IMS и внешними IP-сетями. | ГЛОТОК | |
Mn | MGCF, IM-MGW | Позволяет управлять ресурсами пользовательского уровня | H.248 | |
Mp | MRFC, MRFP | Позволяет MRFC управлять ресурсами медиапотока, предоставляемыми MRFP. | H.248 | |
Г- н г- н | S-CSCF, MRFC AS, MRFC | Используется для обмена информацией между S-CSCF и MRFC. Используется для обмена элементами управления сеансом 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 сигнала и объявления или предоставления информации MRFC, чтобы он мог запрашивать дополнительную информацию у сервера приложений через интерфейс Cr. | ГЛОТОК |
Mw | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AGCF | Используется для обмена сообщениями между CSCF. AGCF отображается как P-CSCF для других CSCF | ГЛОТОК | |
Mx | BGCF / CSCF, IBCF | Используется для взаимодействия с другой сетью IMS, когда BGCF определил, что в другой сети IMS должен произойти разрыв, чтобы отправить сообщение SIP от BGCF к IBCF в другой сети. | ГЛОТОК | |
P1 | AGCF, A-MGW | Используется AGCF для служб управления вызовами для управления H.248 A-MGW и бытовыми шлюзами. | H.248 | |
P2 | AGCF, CSCF | Контрольная точка между AGCF и CSCF. | ГЛОТОК | |
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 указано) | |
Rf | P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS | Используется для обмена информацией о начислении платы в автономном режиме с CDF | Диаметр | TS32.299 |
Ro | AS, MRFC, S-CSCF | Используется для обмена информацией о начислении платы онлайн с OCF | Диаметр | TS32.299 |
Rx | P-CSCF, PCRF | Используется для обмена информацией о политике и начислении платы между P-CSCF и PCRF Замена опорной точки Gq. | Диаметр | TS29.214 |
Ш | AS (SIP AS, OSA SCS), HSS | Используется для обмена информацией профиля пользователя (например, данными, относящимися к пользователю, списками групп, информацией о пользовательских услугах, информацией о местоположении пользователя или адресами функции начисления платы (используется, когда AS не получил сторонний РЕГИСТР для пользователя)) между AS (SIP AS или OSA SCS) и HSS. Также разрешить AS активировать / деактивировать критерии фильтрации, хранящиеся в HSS, для каждого абонента. | Диаметр | |
Si | IM-SSF, HSS | Транспортирует информацию о подписке CAMEL, включая триггеры для использования информацией служб приложений на основе CAMEL. | КАРТА | |
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, позволяющая запускать приложение SIP динамически и дифференцированно (на основе профиля пользователя), реализована 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 применяться в исходящей сети, в то время как услуги для конечной стороны будут применяться в конечной сети, все в соответствующих S-CSCF.
An исходные критерии фильтрации (IFC) является XML - формат , основанным используется для описания логики управления. iFC представляют 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 запросу обработки (для услуг, действующих как незарегистрированные пользователи). iFC действительны в течение всего срока регистрации или до изменения профиля пользователя. [8]
IFC состоит из:
Есть два типа iFC:
Предполагается, что безопасность, определенная в TS 33.203, может быть недоступна в течение некоторого времени, особенно из-за отсутствия интерфейсов USIM / ISIM и преобладания устройств, поддерживающих IPv4 . В этой ситуации, чтобы обеспечить некоторую защиту от наиболее серьезных угроз, 3GPP определяет некоторые механизмы безопасности, которые неофициально известны как «ранняя безопасность IMS» в TR33.978. Этот механизм основан на аутентификации, выполняемой во время процедур сетевого подключения, которая связывает профиль пользователя и его IP-адрес. Этот механизм является слабым еще и потому, что сигнализация не защищена в пользовательско-сетевом интерфейсе .
CableLabs в PacketCable 2.0 , который также принял архитектуру IMS, но не имеет возможностей USIM / ISIM в своих терминалах, опубликовал дельты к спецификациям 3GPP, где Digest-MD5 является допустимым вариантом аутентификации. Позже TISPANтакже предприняли аналогичные усилия, учитывая объемы их фиксированных сетей, хотя процедуры отличаются. Чтобы компенсировать отсутствие возможностей IPsec, TLS был добавлен в качестве опции для защиты интерфейса Gm. Более поздние версии 3GPP включали метод Digest-MD5 для платформы Common-IMS, но в своем собственном и снова другом подходе. Хотя все 3 варианта аутентификации Digest-MD5 имеют одинаковые функциональные возможности и одинаковы с точки зрения терминала IMS, реализации интерфейса Cx между S-CSCF и HSS различны.