IP-мультимедийная подсистема

Подсистема IP-мультимедиа или подсистема базовой сети IP-мультимедиа ( IMS ) представляет собой стандартизированную архитектурную структуру для предоставления мультимедийных IP- услуг. Исторически мобильные телефоны предоставляли услуги голосовых вызовов по сети с коммутацией каналов , а не строго по сети с коммутацией IP-пакетов . различные технологии передачи голоса по IP На смартфонах доступны ; IMS предоставляет стандартный протокол для всех поставщиков.

Первоначально IMS была разработана по стандартизации организацией беспроводной связи 3rd Generation Partnership Project (3GPP) как часть концепции развития мобильных сетей за пределами GSM . Его первоначальная формулировка (3GPP Rel-5) представляла собой 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 везде, где это возможно, использует протоколы IETF , например протокол инициирования сеанса (SIP). Согласно 3GPP, IMS предназначена не для стандартизации приложений, а скорее для облегчения доступа к мультимедийным и голосовым приложениям с беспроводных и проводных терминалов, т. е. 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 службам не обязательно иметь собственные функции управления, поскольку уровень управления представляет собой общий горизонтальный уровень. Однако при реализации это не обязательно приведет к большему снижению затрат и сложности.

Альтернативные и перекрывающиеся технологии доступа и предоставления услуг в проводных и беспроводных сетях включают комбинации Generic Access Network , программных коммутаторов и «голого» SIP.

Поскольку доступ к контенту и контактам становится все проще с использованием механизмов, находящихся вне контроля традиционных операторов беспроводной/фиксированной связи, интересы IMS подвергаются сомнению. ^[2]

Примерами глобальных стандартов, основанных на IMS, являются MMTel , который является основой для передачи голоса по LTE ( VoLTE ), вызовов по Wi-Fi (VoWIFI), видео по LTE (ViLTE), SMS/MMS по Wi-Fi и LTE, неструктурированных дополнительных служебных данных (USSD). ) через LTE и Rich Communication Services (RCS), также известный как joyn или Advanced Messaging, и теперь RCS является реализацией оператора. В RCS также добавлена функциональность Presence/EAB (расширенная адресная книга). ^[3]

История

IMS была определена отраслевым форумом под названием 3G.IP, образованным в 1999 году. 3G.IP разработала первоначальную архитектуру IMS, которая была использована в Проекте партнерства третьего поколения ( 3GPP ) в рамках их работы по стандартизации 3G систем мобильных телефонов в США. сети UMTS . Впервые он появился в Релизе 5 ( эволюция от сетей 2G к сетям 3G ), когда было добавлено мультимедиа на основе SIP. Также была обеспечена поддержка старых сетей GSM и GPRS . ^[4]
3GPP2 (организация, отличная от 3GPP) основала свой мультимедийный домен CDMA2000 (MMD) на 3GPP IMS, добавив поддержку CDMA2000 .
В выпуске 3GPP 6 добавлено взаимодействие с WLAN , взаимодействие между IMS с использованием различных сетей IP-соединения, идентификаторы групп маршрутизации, множественная регистрация и разветвление, присутствие, распознавание речи и услуги с поддержкой речи ( Push to Talk ).
В версии 3GPP 7 добавлена поддержка фиксированных сетей за счет совместной работы с версией TISPAN R1.1, в проводную сеть введены функции AGCF (функция управления шлюзом доступа) и PES ( служба эмуляции PSTN ) ради наследования сервисов. который может быть предоставлен в сети PSTN. AGCF работает как мост, соединяющий сети IMS и сети Megaco/H.248. Сети Megaco/H.248 предлагают возможность подключения терминалов старых устаревших сетей к сетям нового поколения, основанным на IP-сетях. AGCF действует как агент пользователя SIP по отношению к IMS и выполняет роль P-CSCF. Функциональность SIP User Agent включена в AGCF, но не на клиентском устройстве, а в самой сети. Также добавлена непрерывность голосовых вызовов между коммутацией каналов и доменом коммутации пакетов ( VCC ), фиксированное широкополосное соединение с IMS, взаимодействие с сетями, отличными от IMS, управление политикой и тарификацией ( PCC ), экстренные сеансы. Также добавлено SMS через IP. ^[5]
В версии 3GPP 8 добавлена поддержка LTE / SAE , непрерывности мультимедийных сеансов, расширенных экстренных сеансов, SMS через SG. ^[5] и централизованные услуги IMS.
В версии 3GPP 9 добавлена поддержка экстренных вызовов IMS через GPRS и EPS , усовершенствования мультимедийной телефонии IMS , безопасность медиаплоскости , улучшения централизации и непрерывности услуг.
В версии 10 3GPP добавлена поддержка передачи между устройствами, улучшения непрерывности единого радиоголосового вызова (SRVCC), улучшения экстренных сеансов IMS.
В версии 11 3GPP добавлена служба моделирования USSD , информация о местоположении, предоставляемая сетью, для IMS, отправка и доставка SMS без MSISDN в IMS, а также контроль перегрузки.

Некоторые операторы выступили против IMS, поскольку считали ее сложной и дорогой.В ответ на это в 2010 году была определена и стандартизирована урезанная версия IMS (достаточная для поддержки голоса и SMS в сети LTE) как Voice over LTE (VoLTE). ^[6]

Архитектура

Каждая из функций на схеме поясняется ниже.

Подсистема базовой IP-мультимедийной сети представляет собой набор различных функций, связанных стандартизированными 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.

Доступ к сети

Пользователь может подключиться к IMS различными способами, большинство из которых используют стандартный IP. Терминалы IMS (такие как мобильные телефоны , карманные компьютеры (КПК) и компьютеры) могут регистрироваться непосредственно в IMS, даже когда они находятся в роуминге в другой сети или стране (посещаемая сеть). 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, 5G NR , LTE , W-CDMA , CDMA2000 , GSM , GPRS ) и беспроводной доступ (например, WLAN , WiMAX ) все поддерживается. Другие телефонные системы, такие как обычная старая телефонная связь (POTS — старые аналоговые телефоны), H.323 и несовместимые с IMS системы, поддерживаются через шлюзы .

Базовая сеть

HSS – Домашний абонентский сервер:
Сервер домашних абонентов (HSS) или функция сервера профилей пользователей (UPSF) представляет собой главную базу данных пользователей, которая поддерживает сетевые объекты IMS, которые фактически обрабатывают вызовы . Он содержит информацию, связанную с подпиской ( профили подписчиков ), выполняет аутентификацию и авторизацию пользователя и может предоставлять информацию о местонахождении подписчика и информацию об IP-адресе. Он похож на домашний регистр местоположения GSM (HLR) и центр аутентификации (AuC).

Функция определения местоположения абонента (SLF) необходима для сопоставления адресов пользователей при использовании нескольких HSS.

Идентификаторы пользователей:
С IMS могут быть связаны различные идентификаторы: частный идентификатор IP-мультимедиа (IMPI), общедоступный идентификатор IP-мультимедиа (IMPU), глобально маршрутизируемый URI пользовательского агента (GRUU), общедоступный идентификатор пользователя с подстановочными знаками. 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] " ).

Частная IP-мультимедиа:
Частный IP -мультимедийный идентификатор (IMPI) — это уникальный постоянно выделяемый глобальный идентификатор, назначаемый оператором домашней сети. Он имеет форму идентификатора доступа к сети (NAI), т. е. имя пользователя@домен, и используется, например, для целей регистрации, авторизации, администрирования и учета. Каждый пользователь IMS должен иметь один IMPI.

Общественная идентичность IP-мультимедиа:
Публичное удостоверение IP Multimedia (IMPU) используется любым пользователем для запроса связи с другими пользователями (например, оно может быть указано на визитной карточке ). Также известен как адрес записи (AOR). На каждый IMPI может быть несколько IMPU. IMPU также можно использовать совместно с другим телефоном, чтобы можно было связаться с обоими с одним и тем же идентификатором (например, один телефонный номер для всей семьи).

URI агента пользователя с глобальной маршрутизацией:
URI глобально маршрутизируемого пользовательского агента (GRUU) — это идентификатор, который идентифицирует уникальную комбинацию экземпляра IMPU и UE . Существует два типа ГРУУ: публичное ГРУУ (P-GRUU) и временное ГРУУ (T-GRUU).

П-ГРУУ раскрывают ИМПУ и живут очень долго.
T-GRUU не раскрывает IMPU и действует до тех пор, пока контакт не будет явно отменен из регистрации или не истечет текущая регистрация.

Открытый идентификатор пользователя с подстановочными знаками:
Публичный идентификатор пользователя с подстановочными знаками выражает набор IMPU, сгруппированных вместе.

База данных подписчиков HSS содержит IMPU, IMPI, IMSI , MSISDN , профили обслуживания абонентов, триггеры обслуживания и другую информацию.

Функция управления сеансом вызова (CSCF)

Несколько ролей SIP-серверов или прокси-серверов, которые вместе называются функцией управления сеансом вызова (CSCF), используются для обработки пакетов сигнализации SIP в IMS.

Proxy -CSCF (P-CSCF) — это прокси-сервер SIP , который является первой точкой контакта для терминала IMS. Он может располагаться либо в гостевой сети (в полноценных сетях IMS), либо в домашней сети (если гостевая сеть еще не совместима с IMS). может использоваться пограничный контроллер сеансов В некоторых сетях для этой функции (SBC). P-CSCF по своей сути является специализированным SBC для интерфейса пользователь-сеть , который защищает не только сеть, но и терминал IMS. Использование дополнительного SBC между терминалом IMS и P-CSCF является ненужным и невозможным из-за того, что сигнализация шифруется на этом участке. Терминал обнаруживает свой P-CSCF либо с помощью DHCP , либо он может быть настроен (например, во время первоначального обеспечения или через объект управления IMS (MO) 3GPP), либо в ISIM , либо назначен в контексте PDP (в общей службе пакетной радиосвязи (GPRS) )).
- Он присваивается терминалу IMS до регистрации и не меняется на протяжении всей регистрации.
- Он находится на пути прохождения всех сигналов и может проверять каждый сигнал; терминал IMS должен игнорировать любую другую незашифрованную сигнализацию.
- Он обеспечивает аутентификацию абонента и может установить ассоциацию безопасности IPsec или TLS с терминалом IMS. Это предотвращает атаки спуфинга и атаки повторного воспроизведения , а также защищает конфиденциальность абонента.
- Он проверяет сигнализацию и гарантирует, что терминалы IMS не будут вести себя неправильно (например, не изменят обычные маршруты сигнализации, не нарушат политику маршрутизации домашней сети).
- Он может сжимать и распаковывать SIP-сообщения с помощью SigComp , что сокращает время прохождения туда и обратно по медленным радиоканалам.
- Он может включать в себя функцию принятия политических решений (PDF), которая авторизует ресурсы медиаплоскости, например, качество обслуживания (QoS) в медиаплоскости. Он используется для контроля политики, управления пропускной способностью и т. д. PDF-файл также может быть отдельной функцией.
- Он также генерирует записи о зарядке.
Опрашивающая CSCF (I-CSCF) — это еще одна функция SIP, расположенная на границе административного домена. Его IP-адрес публикуется в системе доменных имен (DNS) домена (с использованием DNS-записей типа NAPTR и SRV ), чтобы удаленные серверы могли его найти и использовать в качестве точки пересылки (например, регистрации) для SIP-пакетов. в этот домен.
- он запрашивает HSS, чтобы получить адрес S-CSCF и назначить его пользователю, выполняющему регистрацию SIP.
- он также пересылает запрос или ответ SIP на S-CSCF.
- До версии 6 его также можно использовать для сокрытия внутренней сети от внешнего мира (шифрование частей SIP-сообщения), и в этом случае он называется межсетевым шлюзом, скрывающим топологию (THIG). Начиная с версии 7, эта функция «точки входа» удалена из I-CSCF и теперь является частью функции пограничного контроля межсоединения (IBCF). IBCF используется в качестве шлюза к внешним сетям и обеспечивает NAT и межсетевого экрана функции ( pinholing ). IBCF — это пограничный контроллер сеанса, специализирующийся на межсетевом интерфейсе (NNI).
( Обслуживающая CSCF S-CSCF) является центральным узлом плоскости сигнализации. Это SIP-сервер, но он также осуществляет управление сеансом. Он всегда находится в домашней сети. Он использует интерфейсы Diameter Cx и Dx для HSS для загрузки профилей пользователей и выгрузки ассоциаций пользователя с S-CSCF (профиль пользователя кэшируется локально только для целей обработки и не изменяется). Вся необходимая информация профиля абонента загружается из HSS.
- он обрабатывает регистрацию SIP, что позволяет ему связывать местоположение пользователя (например, IP-адрес терминала) и SIP-адрес.
- он находится на пути всех сигнальных сообщений локально зарегистрированных пользователей и может проверять каждое сообщение.
- он решает, на какой сервер(ы) приложений будет перенаправлено SIP-сообщение, чтобы предоставить свои услуги.
- он предоставляет услуги маршрутизации, обычно используя поиск по электронной нумерации (ENUM).
- он обеспечивает соблюдение политики сетевого оператора
- в сети может быть несколько S-CSCF для распределения нагрузки и обеспечения высокой доступности . Именно HSS назначает S-CSCF пользователю, когда он запрашивается I-CSCF. Для этой цели существует несколько вариантов, включая обязательные/дополнительные возможности, которые должны быть согласованы между абонентами и S-CSCF.

Серверы приложений

SIP Серверы приложений (AS) размещают и выполняют службы , а также взаимодействуют с S-CSCF с использованием SIP. Примером сервера приложений, который разрабатывается в 3GPP, является функция непрерывности голосового вызова (сервер VCC). В зависимости от фактической услуги AS может работать в режиме прокси-сервера SIP, режиме SIP UA ( пользовательский агент ) 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 помощью интерфейсов Diameter Sh или Si (для SIP-AS).

SIP AS: размещение и выполнение специальных услуг IMS.
Функция переключения мультимедийных IP-услуг (IM-SSF): интерфейсы SIP и CAP для связи с CAMEL. серверами приложений
Сервер возможностей обслуживания OSA (OSA SCS): интерфейс SIP со структурой OSA;

Функциональная модель

AS-ILCM (сервер приложений — модель управления входящей ветвью) и AS-OLCM (сервер приложений — модель управления исходящей ветвью) хранят состояние транзакции и могут дополнительно хранить 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.

Идентичность государственной службы

Идентификаторы общедоступных служб (PSI) — это идентификаторы, идентифицирующие службы, размещенные на серверах приложений. В качестве идентификаторов пользователей PSI принимает форму SIP или Tel URI. PSI хранятся в HSS либо как отдельный PSI, либо как PSI с подстановочными знаками:

отдельный PSI содержит PSI, который используется при маршрутизации.
PSI с подстановочными знаками представляет коллекцию PSI.

Медиа-серверы

Функция медиаресурса (MRF) обеспечивает функции, связанные с мультимедиа, такие как манипулирование мультимедиа (например, микширование голосового потока) и воспроизведение тональных сигналов и объявлений.

Каждый MRF дополнительно делится на контроллер функций медиаресурсов (MRFC) и процессор функций медиаресурсов (MRFP).

MRFC — это узел плоскости сигнализации, который интерпретирует информацию, поступающую от AS и S-CSCF, для управления MRFP.
MRFP — это узел медиаплоскости, используемый для смешивания, источника или обработки медиапотоков. Он также может управлять правами доступа к общим ресурсам.

Брокер медиа-ресурсов (MRB) — это функциональный объект, который отвечает как за сбор соответствующей опубликованной информации MRF, так и за предоставление соответствующей информации MRF объектам-потребителям, таким как AS. MRB может использоваться в двух режимах:

Режим запроса: AS запрашивает MRB для мультимедиа и устанавливает вызов, используя ответ MRB.
Режим In-Line: AS отправляет SIP INVITE в MRB. MRB устанавливает вызов

Прорывной шлюз

Функция управления шлюзом коммутации (BGCF) — это прокси-сервер SIP, который обрабатывает запросы на маршрутизацию от S-CSCF, когда S-CSCF определил, что сеанс не может быть маршрутизирован с использованием DNS или ENUM/DNS. Он включает в себя функцию маршрутизации на основе телефонных номеров.

ТфОП-шлюзы

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), тогда как IMS использует SIP через IP. Для мультимедиа сети CS используют импульсно-кодовую модуляцию (PCM), а IMS использует транспортный протокол реального времени (RTP).

Шлюз сигнализации (SGW) взаимодействует с плоскостью сигнализации CS. Он преобразует протоколы нижнего уровня, такие как протокол передачи управления потоком (SCTP, протокол IP), в часть передачи сообщений (MTP, протокол системы сигнализации 7 (SS7)) для передачи пользовательской части ISDN (ISUP) из MGCF в сеть CS. SGW выполняет преобразование протокола управления вызовами между SIP и ISUP/BICC под контролем MGCF.
( MGCF Функция контроллера медиашлюза ) — это конечная точка SIP, которая взаимодействует с SGW через SCTP. Он также управляет ресурсами медиашлюза ( MGW) через интерфейс H.248 .
Медиашлюз (MGW ) взаимодействует с медиаплоскостью сети CS посредством преобразования между RTP и PCM . Он также может перекодировать, если кодеки не совпадают (например, IMS может использовать AMR , PSTN может использовать G.711 ).

Медиа-ресурсы

Медиа-ресурсы — это компоненты, которые работают на медиа-плоскости и находятся под контролем основных функций IMS. В частности, медиасервер (MS) и медиашлюз (MGW).

NGN-соединение

Существует два типа сетевых соединений следующего поколения :

Сервис-ориентированное межсоединение (SoIx): физическое и логическое соединение доменов СПП, которое позволяет операторам связи и поставщикам услуг предлагать услуги через платформы СПП (т. е. IMS и PES) с управлением, сигнализацией (т. е. на основе сеанса), что обеспечивает определенные уровни. совместимости. Например, это случай голосовых и/или мультимедийных услуг «операторского класса» через IP-соединение. «Определенные уровни совместимости» зависят от услуги, качества обслуживания или безопасности и т. д.
Присоединение, ориентированное на возможность подключения (CoIx): физическое и логическое соединение операторов связи и поставщиков услуг на основе простого IP-подключения независимо от уровней совместимости. Например, IP-соединение этого типа не знает о конкретной сквозной услуге и, как следствие, не обязательно гарантируются производительность сети для конкретной услуги, качество обслуживания и требования безопасности. Это определение не исключает того, что некоторые сервисы могут обеспечивать определенный уровень совместимости. Однако только SoIx полностью удовлетворяет требованиям совместимости NGN.

Режим присоединения СПП может быть прямым или косвенным. Прямое соединение означает соединение между двумя сетевыми доменами без какого-либо промежуточного сетевого домена. Косвенное межсоединение на одном уровне означает межсоединение между двумя сетевыми доменами, при этом один или несколько промежуточных сетевых доменов действуют как транзитные сети . Промежуточный сетевой домен(ы) обеспечивает(ют) транзитную функциональность для двух других сетевых доменов. Различные режимы межсоединения могут использоваться для переноса сигнализации уровня обслуживания и медиатрафика.

Зарядка

Офлайн-тарификация применяется к пользователям, которые оплачивают 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 быть применены к одному и тому же сеансу.

Адреса функций взимания платы представляют собой адреса, распределенные по каждому объекту IMS и обеспечивающие общее местоположение для каждого объекта для отправки информации о взимании платы. Адреса функции данных о зарядке (CDF) используются для выставления счетов в автономном режиме, а адреса функции онлайн-начисления (OCF) — для выставления счетов в режиме онлайн.

Автономная оплата: все объекты сети SIP (P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS), участвующие в сеансе, используют интерфейс Diameter Rf для отправки учетной информации в CDF, расположенный в том же домене. . CDF соберет всю эту информацию и создаст подробную запись звонка (CDR), которая будет отправлена в биллинговую систему домена.
Каждый сеанс несет идентификатор оплаты IMS (ICID) в качестве уникального идентификатора, сгенерированного первым объектом IMS, участвующего в транзакции SIP, и используемого для корреляции с CDR. Межоператорский идентификатор (IOI) — это глобальный уникальный идентификатор, используемый между отправляющей и принимающей сетями. Каждый домен имеет свою собственную сеть зарядки. Биллинговые системы в разных доменах также будут обмениваться информацией, чтобы можно было взимать плату за роуминг .
Онлайн-тарификация: S-CSCF взаимодействует с функцией шлюза IMS (IMS-GWF), которая выглядит как обычный сервер приложений SIP. IMS-GWF может сигнализировать S-CSCF о прекращении сеанса, когда у пользователя заканчиваются кредиты во время сеанса. AS и MRFC используют интерфейс Diameter Ro для OCF.
- При использовании немедленного взимания платы за событие (IEC) некоторое количество кредитных единиц немедленно списывается со счета пользователя ECF, после чего MRFC или AS получает разрешение на предоставление услуги. Услуга не авторизуется, если доступно недостаточно кредитных единиц.
- При использовании начисления по событию с резервированием единицы (ECUR) функция ECF (функция начисления по событию) сначала резервирует определенное количество кредитных единиц на счете пользователя, а затем авторизует MRFC или AS. После окончания услуги сообщается количество потраченных кредитных единиц и списывается со счета; затем зарезервированные кредитные единицы очищаются.

Архитектура PES на основе IMS

PES (система эмуляции PSTN) на базе IMS 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 базе IMS двумя способами:

Через A-MGW (шлюз доступа к среде передачи данных), который связан и контролируется AGCF. AGCF размещается в сети операторов и управляет несколькими A-MGW. A-MGW и AGCF обмениваются данными, используя H.248.1 ( Megaco ) через опорную точку P1. Телефон POTS подключается к A-MGW через интерфейс z. Сигнализация преобразуется в H.248 в A-MGW и передается в AGCF. AGCF интерпретирует сигнал H.248 и другие входные данные от A-MGW для форматирования сообщений H.248 в соответствующие сообщения SIP. AGCF представляет себя как P-CSCF для S-CSCF и передает сгенерированные сообщения SIP в S-CSCF или на границу IP через IBCF (функция управления границами межсоединения). Услуга, представленная S-CSCF в сообщениях SIP, запускает PES AS. AGCF также имеет определенную логику, независимую от услуги, например, при получении события снятия трубки от A-MGW, AGCF запрашивает A-MGW воспроизвести тональный сигнал готовности.
Через VGW (VoIP-шлюз) или SIP-шлюз/адаптер на территории клиента. Телефоны POTS через шлюз VOIP подключаются к P-CSCF напрямую. Операторы в основном используют пограничные контроллеры сеансов между шлюзами VoIP и P-CSCF для обеспечения безопасности и сокрытия топологии сети. Соединение шлюза VoIP с IMS с использованием эталонной точки SIP over Gm. Преобразование службы POTS через интерфейс z в SIP происходит в шлюзе VoIP в помещении клиента. Сигнализация POTS преобразуется в SIP и передается в P-CSCF. VGW действует как пользовательский агент SIP и отображается для P-CSCF как терминал SIP.

И A-MGW, и VGW не знают об этих услугах. Они только ретранслируют сигналы управления вызовом на терминал PSTN и обратно. Управление и обработка сеансов осуществляется компонентами IMS.

Описание интерфейсов

Имя интерфейса	Объекты IMS	Описание	Протокол	Техническая спецификация
Кр	МРФК, АС	Используется MRFC для получения документов (например, сценариев, файлов объявлений и других ресурсов) из AS. Также используется для команд, связанных с управлением мультимедиа.	TCP/SCTP-каналы
Сх	(I-CSCF, S-CSCF), HSS	Используется для отправки данных абонента в S-CSCF; включая критерии фильтра и их приоритет. Также используется для предоставления адресов CDF и/или OCF.	Диаметр	ТС29.229, ТС29.212
Дх	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
Дх	(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	ТС29.229, ТС29.212
Гм	УЭ, P-CSCF	Используется для обмена сообщениями между пользовательским оборудованием SIP (UE) или шлюзом VoIP и P-CSCF.	ГЛОТОК
Идти	PDF, ГГСН	Позволяет операторам контролировать качество обслуживания в плоскости пользователя и обмениваться информацией о корреляции начисления платы между сетями IMS и GPRS.	COPS (Rel5), диаметр (Rel6+)
Гк	П-CSCF, PDF	Используется для обмена информацией, связанной с политическими решениями, между P-CSCF и PDF.	Диаметр
Гх	ПКЭФ, ПКРФ	Используется для обмена информацией, связанной с политическими решениями, между PCEF и PCRF.	Диаметр	ТС29.211, ТС29.212
Гай	ПКЭФ, ОКС	Используется для онлайн-тарификации на предъявителя на основе потока. Функционально эквивалентен интерфейсу Ro	Диаметр	ТС23.203, ТС32.299
ISC	S-CSCF <-> AS	Контрольная точка между S-CSCF и AS. Основные функции заключаются в том, чтобы: Уведомить AS о зарегистрированном IMPU, состоянии регистрации и возможностях UE. Предоставьте AS информацию, позволяющую ей выполнять несколько сервисов. Передача адресов функций зарядки	ГЛОТОК
Здесь	IBCF	Используется для обмена сообщениями между IBCF и другим IBCF, принадлежащим другой сети IMS.	ГЛОТОК
Этот	TrGW	Используется для пересылки медиапотоков от TrGW к другому TrGW, принадлежащему другой сети IMS.	RTP
И	I-CSCF <-> AS	Основные функции заключаются в следующем: Пересылать SIP-запросы, предназначенные для удостоверения общедоступной службы, размещенного на AS. Инициировать сеанс от имени пользователя или идентификатора общедоступной службы, если AS не знает S-CSCF, назначенного этому пользователю или идентификатору общедоступной службы. Передача адресов функций зарядки	ГЛОТОК
мг	MGCF -> I,S-CSCF	Сигнализация ISUP на сигнализацию SIP и пересылка сигнализации SIP на I-CSCF.	ГЛОТОК
Мне	S-CSCF -> BGCF	Используется для обмена сообщениями между S-CSCF и BGCF.	ГЛОТОК
МДж	БГКФ -> МГКФ	Используется для взаимодействия с доменом PSTN/CS, когда BGCF определил, что в той же сети IMS должно произойти соединение для отправки SIP-сообщения от BGCF к MGCF.	ГЛОТОК
МК	БГКФ -> БГКФ	Используется для взаимодействия с доменом PSTN/CS, когда BGCF определил, что в другой сети IMS должно произойти соединение для отправки SIP-сообщения из BGCF в BGCF в другой сети.	ГЛОТОК
Мм	I-CSCF, S-CSCF, внешняя IP-сеть	Используется для обмена сообщениями между IMS и внешними IP-сетями.	ГЛОТОК
Мин.	МГКФ, ИМ-МГВ	Позволяет контролировать ресурсы пользовательской плоскости.	Х.248
депутат	МРФК, МРФП	Позволяет MRFC управлять ресурсами медиапотока, предоставляемыми MRFP.	Х.248
Мистер Мистер'	S-CSCF, MRFC АС, МРФК	Используется для обмена информацией между S-CSCF и MRFC. Используется для обмена элементами управления сеансом между AS и MRFC.	Сервер приложений отправляет SIP-сообщение в MRFC для воспроизведения тонального сигнала и объявления. Это сообщение SIP содержит достаточную информацию для воспроизведения тонального сигнала и объявления или предоставления информации MRFC, чтобы он мог запросить дополнительную информацию у сервера приложений через интерфейс Cr.	ГЛОТОК
МВт	P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, AGCF	Используется для обмена сообщениями между CSCF. AGCF отображается как P-CSCF для других CSCF.	ГЛОТОК
Мкс	BGCF/CSCF, IBCF	Используется для взаимодействия с другой сетью IMS, когда BGCF определил, что в другой сети IMS должен произойти прорыв для отправки SIP-сообщения из BGCF в IBCF в другой сети.	ГЛОТОК
П1	AGCF, A-MGW	Используется AGCF для служб управления вызовами для управления H.248 A-MGW и домашними шлюзами.	Х.248
П2	AGCF, CSCF	Контрольная точка между AGCF и CSCF.	ГЛОТОК
Rc	МРБ, АС	Используется AS для запроса назначения мультимедийных ресурсов вызову при использовании линейного режима MRB или в режиме запроса.	SIP, в режиме запроса (не указано)
РФ	P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS	Используется для обмена информацией об автономных платежах с CDF.	Диаметр	ТС32.299
Ро	АС, MRFC, S-CSCF	Используется для обмена информацией об онлайн-платеже с OCF.	Диаметр	ТС32.299
прием	P-CSCF, PCRF	Используется для обмена информацией о политике и начислении платы между P-CSCF и PCRF. Замена контрольной точки Gq.	Диаметр	ТС29.214
Ш	AS (SIP AS, OSA SCS), HSS	Используется для обмена информацией профиля пользователя (например, данными, относящимися к пользователю, списками групп, информацией, относящейся к пользовательским услугам, информацией о местоположении пользователя или адресами функций взимания платы (используется, когда AS не получил сторонний РЕГИСТР для пользователя)) между AS (SIP AS или OSA SCS) и HSS. Также разрешите AS активировать/деактивировать критерии фильтрации, хранящиеся в HSS, для каждого абонента.	Диаметр
И	ИМ-ССФ, ХСС	Переносит информацию о подписке CAMEL, включая триггеры для использования информацией служб приложений на основе CAMEL.	КАРТА
старший	МРФК, АС	Используется MRFC для получения документов (скриптов и других ресурсов) из AS.	HTTP
Вне	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
С	POTS, аналоговые телефоны и шлюзы VoIP	Преобразование услуг POTS в сообщения SIP

Обработка сеанса

Одна из наиболее важных функций IMS, позволяющая динамически и дифференциально (в зависимости от профиля пользователя) запускать SIP-приложение, реализована в S-CSCF как механизм сигнализации с фильтрацией и перенаправлением.

S-CSCF может применять критерии фильтрации для определения необходимости пересылки запросов SIP в AS. Важно отметить, что услуги для исходящей стороны будут применяться в исходной сети, тогда как услуги для конечной стороны будут применяться в конечной сети, и все это в соответствующих S-CSCF.

Критерии начального фильтра

Критерии начального фильтра (iFC) — это формат на основе XML, используемый 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 требованию обработки (для услуг, действующих как незарегистрированные пользователи). iFC действительны в течение всего срока регистрации или до тех пор, пока профиль пользователя не будет изменен. ^[7]

В состав МФК входят:

Приоритет – определяет порядок проверки триггера.
Триггерная точка — логические условия, которые проверяются по начальному диалогу, создающему запросы SIP или автономные запросы SIP.
URI сервера приложений — указывает сервер приложений, на который осуществляется переадресация при совпадении точки триггера.

Существует два типа iFC:

Общий — при подготовке подписчику присваивается только ссылочный номер (общий номер iFC). Во время регистрации в CSCF отправляется только номер, а не все описание XML. Полный XML-код предварительно будет сохранен в CSCF.
Необщий — при предоставлении подписчику присваивается все XML-описание iFC. Во время регистрации все описание XML отправляется в CSCF.

Аспекты безопасности ранних систем IMS и систем, отличных от 3GPP

Предполагается, что безопасность, определенная в TS 33.203, может быть недоступна в течение некоторого времени, особенно из-за отсутствия интерфейсов USIM / ISIM и распространенности 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. не защищена Этот механизм также слаб, поскольку передача сигналов на интерфейсе пользователь-сеть .

Компания CableLabs в PacketCable 2.0 , которая также приняла архитектуру IMS, но не имеет возможностей USIM/ISIM в своих терминалах, опубликовала изменения в спецификациях 3GPP, где Digest-MD5 является действительным вариантом аутентификации. Позже TISPAN также предприняла аналогичные усилия, учитывая масштабы их фиксированных сетей, хотя процедуры были другими. Чтобы компенсировать отсутствие возможностей IPsec, в качестве опции для защиты интерфейса Gm был добавлен TLS. Более поздние выпуски 3GPP включили метод Digest-MD5 в сторону платформы Common-IMS, но в своем собственном и снова другом подходе. Хотя все три варианта аутентификации Digest-MD5 имеют одинаковые функциональные возможности и одинаковы с точки зрения терминала IMS, реализации интерфейса Cx между S-CSCF и HSS различны.

См. также

Ссылки

^ Групповые услуги и системные аспекты технических спецификаций (2006 г.), Мультимедийная подсистема IP (IMS), этап 2, TS 23.228 , Проект партнерства третьего поколения
^ Александр Харроуэлл, штатный автор (октябрь 2006 г.), Бессмысленная мультимедийная подсистема? , Mobile Communications International, заархивировано из оригинала 18 сентября 2010 г.
^ Чжао, Пэн; Вэй, Цюнь; Ся, Хайлунь; Цзэн, Чжиминь (2012), Тан, Хунхуа (редактор), «Новый механизм EAB в RCS» , «Обнаружение знаний и интеллектуальный анализ данных » , «Достижения в области интеллектуальных и мягких вычислений», Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 247–254, дои : 10.1007/978-3-642-27708-5_33 , ISBN 978-3-642-27708-5 , получено 8 апреля 2021 г.
^ «Описания версий 3GPP» . 3ГПП .
^ Jump up to: ^а ^б «Развенчаем мифы о LTE» . www.3gpp.org . Проверено 8 апреля 2021 г.
^ Ян Пул, редактор. «Что такое передача голоса по LTE, VoLTE» .
^ Jump up to: ^а ^б «Спецификации этапа 2 3GPP» .

Дальнейшее чтение

Камарильо, Гонсало; Гарсиа-Мартин, Мигель А. (2007). Мультимедийная подсистема IP 3G (IMS): объединение Интернета и мира сотовой связи (2-е изд.). Чичестер [ua]: Уайли. ISBN 978-0-470-01818-7 .
Пойкселькя, Миикка (2007). IMS: концепции и услуги IP-мультимедиа (2-е изд.). Чичестер [ua]: Уайли. ISBN 978-0-470-01906-1 .
Сайед А. Ахсон, Мохаммед Ильяс, изд. (2009). Справочник по IP-мультимедийной подсистеме (IMS) . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-1-4200-6459-9 .
Вьюноу, Марк; Стаффорд, Мэтью; Ши, Джерри (2010). IMS: Новая модель для смешанных приложений . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-1-4200-9285-1 .

Внешние ссылки

[23.228-1] Групповые услуги и системные аспекты технических спецификаций (2006 г.), Мультимедийная подсистема IP (IMS), этап 2, TS 23.228 , Проект партнерства третьего поколения

[2] Александр Харроуэлл, штатный автор (октябрь 2006 г.), Бессмысленная мультимедийная подсистема? , Mobile Communications International, заархивировано из оригинала 18 сентября 2010 г.

[3] Чжао, Пэн; Вэй, Цюнь; Ся, Хайлунь; Цзэн, Чжиминь (2012), Тан, Хунхуа (редактор), «Новый механизм EAB в RCS» , «Обнаружение знаний и интеллектуальный анализ данных » , «Достижения в области интеллектуальных и мягких вычислений», Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 247–254, дои : 10.1007/978-3-642-27708-5_33 , ISBN 978-3-642-27708-5 , получено 8 апреля 2021 г.

[4] «Описания версий 3GPP» . 3ГПП .

[:0-5] Jump up to: ^а ^б «Развенчаем мифы о LTE» . www.3gpp.org . Проверено 8 апреля 2021 г.

[6] Ян Пул, редактор. «Что такое передача голоса по LTE, VoLTE» .

[29.228-7] Jump up to: ^а ^б «Спецификации этапа 2 3GPP» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]