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GPPIMS是一个全分布式网络架构,便千灵活实现和部署。IMS与接入无关,支持控制与业务分离,提供普遍(Generalized)移动性和用户数据集中管理,具有良好的安全性。
3GPP对IMS的设计采取了分层架构。分层的架构设计体现了"业务与控制分离”和“控制与接入及承载分离"的思想,使得不同的用户终端能够通过不同的无线或者有线接入技术接入IMS网络,享受统一的呼叫控制服务及其相应的增值业务。这种“层次化”的网络架构设计为不同网络的互联互通和业务的融合奠定了基础。
上图是3GPPIMS网络架构示意图。与本书前面章节描述的软交换网络分层结构类似,IMS的网络架构自下向上也可分成传送与接入层、控制层、数据与应用层3个层面(也有的文献将其自下向上分为用户平面、控制平面和业务平面)。
IMS的功能实体大致可分为6种主要类别:会话管理和路由类(CSCF汃数据库(HSS、SLF汃网间互通类(BGCF,MGCF、IM-MGW、SGW)、业务提供类(AS、MRFC、MRFP入支撑和计费实体类(SEG、PDF、CHF)等。它们分别位于上述3个不同层面之上。下面简单介绍IMS的主要功能实体。
1.控制层功能实体
控制层的核心是CSCF实体,其基本功能是执行多媒体呼叫控制。根据移动网络的特点和在网络中从事功能的不同,CSCF扮演的角色和功能得到了详细的分解,又进一步划分为P-CSCF(ProxyCACF,代理CSCF)、1-CSCF(InterrogatingCSCF,问询CSCF)和S-CSCF(ServingCSCF,服务CSCF)3种。
(1)P-CSCF
P-CSCF是拜访网络(VisitedNetwork)的第一个接触点,也是移动用户在IMS中首先遇到的CSCF,负责寻找用户的归属网络,并提供翻译、安全和认证功能。它将用户注册消息和用户请求(如SIP会话建立请求)前转到用户的归属网络,起到SIP代理服务器的功能,其他的功能包括执行拜访网络中的QoS策略,执行对紧急呼叫(如110、119等)的本地控制和处理,以及在S-CSCF的指令下提供本地编号计划目录服务。
(2)I-CSCF
I-CSCF是归属网络(HomeNetwork)的第一个接触点。用户请求由拜访网络进入归属网络时首先遇到1-CSCF,其主要任务是查询HSS以确定该用户所属S-CSCF的位置,并向后者转发用户请求。1-CSCF的功能包括:在HSS的支持下分配信令话务,实现多个S-CSCF之间的负荷平衡;对其他网络运营商隐蔽归属网络的配置结构;配合完成某些计费功能;如果担当进入归属网络的网关的话,还必须支持防火墙功能。在IMS中,ICSCF是任选网元,P-CSCF也可以通过配置直接访问S-CSCF。
(3)S-CSCF
S-CSCF位千归属网络,是IMS的核心会话管理节点,并作为用户业务的注册器、业务触发器和部分业务的执行平台。在归属网络中可以设置多个S-CSCF,它们负责所有的会话控制功能。但是在某些情况下,S-CSCF也会将请求转发至拜访网络的P-CSCF处理。例如,涉及本地拨号计划时由P-CSCF处理会更方便,有些本地服务(如用户要联络最近的电影院等)需要P-CSCF进行处理。S-CSCF的选择准则可包括所请求的业务、移动用户能力、节点负荷情况等。这样的功能划分,使会话由归属网络的S-CSCF统一处理,业务请求的控制和移动性管理独立于接入,不会受限千拜访网络的能力。
控制层需要提及的另外一个实体是DNS(上图中未画出),各种CSCF都是通过DNS来确定下一跳的IP地址,完成路由的功能,另外支持ENUM的DNS也用来完成E.164号码和SIPURI之间的相互转译。
2.传送与接入层功能实体
IMS在设计思想上是与具体接入方式无关的,以便IMS服务可以通过任何IP接入网络来提供(例如GPRS、WLAN、宽带xDSL等)。但在3GPPR5的IMS规范中主要支持与GPRS特性相关的接人方式,在R6及以后的版本中,接入方式相关的问题就从核心
IMS描述中分离出来了。
上图中主要显示r与GPRS特性相关的接入方式,由RAN(RadioAccessNetwork,无线接入网)、SGSN(ServingGPRSSupportNode,GPRS服务支持节点)、GGSN(GatewayGPRSSupportNode,GPRS网关支持节点)和IP网络组成接入与传送网络。在实际所处的环境中,IMS与现存PSTN和移动网络还有很长的共存过渡时期,所以3GPPIMS架构同时考虑了与各种网络业务的互通,定义了多种网关实体以及媒体资源实体。
(1)SGSN