Subsistem multimedia IP

Această intrare sau secțiune despre sistemele de telefonie și rețea nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Subsistemul IP Multimedia ( IMS ) este un model arhitectural pentru rețelele de telecomunicații , conceput pentru convergența tuturor dispozitivelor de telecomunicații (fixe și mobile) pe o infrastructură bazată pe o rețea IP capabilă să ofere servicii de voce și multimedia .

În intențiile 3GPP ^[1], scopul IMS este de a crea o convergență fixă-mobilă pentru comunicațiile multimedia. Standardul facilitează accesul la aplicații de la orice terminal printr-un strat de control comun, bazat pe protocolul SIP , care izolează rețeaua de acces de stratul de servicii de aplicație .

Istorie

Acesta a fost inițial conceput de către organismul de standarde wireless ( 3GPP ), ca parte a proiectului de a dezvolta rețelele mobile dincolo de GSM . Prima formulare (3GPP R5) a reprezentat o abordare a furnizării „ serviciilor de internet ” prin GPRS . Această vizualizare a fost actualizată ulterior de 3GPP, 3GPP2 și TISPAN necesitând suportul altor sisteme în afară de GPRS, cum ar fi LAN fără fir , CDMA2000 și rețelele fixe.

Mai jos este succesiunea fazelor istorice:

• IMS a fost creat inițial de un organism numit 3G.IP, din 1999. 3G.IP a dezvoltat arhitectura inițială a IMS, care a condus la „Proiectul de parteneriat de a treia generație” ( 3GPP ), ca parte a activității sale privind standardizarea sistemelor pentru telefoane mobile 3G voce în rețelele UMTS . A apărut pentru prima dată în versiunea 5, când a fost adăugat multimedia bazat pe SIP și, în plus, a fost oferit și suport pentru rețelele GSM și GPRS mai vechi.
• 3GPP2 (o altă organizație decât 3GPP ) și-a bazat domeniul CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) pe 3GPP IMS, adăugând suport pentru CDMA2000 .
• 3GPP versiunea 6 a adăugat integrare cu WLAN , interoperabilitate între IMS utilizând diferite rețele de conexiune IP, rutare identități de grup, înregistrare multiplă și bifurcare, prezență, recunoaștere vocală și servicii compatibile cu vorbirea ( Push to talk ).
• 3GPP de presă 7 adăugat suport pentru rețelele fixe, care lucrează împreună cu TISPAN eliberare R1.1, The AGCF (funcția de control al accesului Gateway) și PES (PSTN Emulare Service) funcții au fost introduse la rețelele prin cablu pentru a moșteni serviciile care pot fi furnizate în PSTN rețele . S-a adăugat, de asemenea, continuitatea între rețelele cu comutare de circuit și rețelele cu comutare de pachete ( VCC ), conexiunea în bandă largă de la rețelele fixe la IMS, interoperabilitatea cu rețelele non-IMS, Politica și controlul încărcării ( PCC). ) Și sesiunile de urgență.
• 3GPP versiunea 8 a adăugat suport pentru LTE , System Architecture Evolution ( SAE ), Multimedia Session Continuity, sesiuni de urgență îmbunătățite și servicii centralizate IMS.

Arhitectură

Arhitectura IMS se bazează pe trei straturi:

• Acces la mass-media și nivel de interoperabilitate
• Nivel de control sau rețea de bază
• Nivelul serviciului de aplicații

Scopul acestei subdiviziuni este de a izola nivelul de acces de la nivelul aplicației : din punct de vedere arhitectural logic, serviciile nu mai au nevoie de un sistem ad-hoc pentru a controla apelurile, deoarece acesta este stratul de control comun care asigură aceste funcții în mod independent. tipul de rețea de acces.

Fiecare strat constă din mai multe funcții care comunică între ele prin interfețe standardizate. Setul tuturor funcțiilor formează un domeniu de rețea IMS.

O funcție nu este un nod fizic al rețelei: implementatorul este liber să combine 2 funcții într-un singur nod sau să împartă o singură funcție în 1 sau mai multe noduri. Fiecare nod poate fi, de asemenea, prezent de mai multe ori într-o singură rețea, din motive de dimensionare, echilibrare a sarcinii sau motive de organizare.

Pentru a facilita integrarea cu Internetul, IMS utilizează protocoale IETF ori de câte ori este posibil, de exemplu Protocolul de inițiere a sesiunii formează nucleul IMS.

3GPP / Arhitectura TISPAN IMS

Prezentare generală a arhitecturii 3GPP / TISPAN IMS

Nivel de acces și interoperabilitate

Utilizatorul se poate conecta la o rețea IMS în diferite moduri, dintre care multe utilizează standardul IP . Terminalele IMS (precum și telefoanele mobile, PDA-urile și computerele) se pot înregistra direct pe o rețea IMS, chiar dacă sunt în roaming într-o altă rețea de acces sau țară. Singura cerință este ca aceștia să poată utiliza protocolul IP și să activeze un agent SIP . Accesul din rețea fixă ​​(de ex. Linia de abonat digital (DSL), modemuri , Ethernet ) sau din rețeaua mobilă (de ex. W-CDMA , CDMA2000 , GSM , GPRS ) sau wireless (de exemplu, WLAN , WiMAX ) sunt acceptate. Alte sisteme de telefonie, cum ar fi POTS (telefoane analogice mai vechi), H.323 și sisteme care nu sunt compatibile cu IMS VoIP , sunt acceptate prin intermediul gateway-urilor .

Resurse media

Resursele media sunt acele componente care operează la nivel media și sunt sub controlul funcțiilor de bază ale IMS. În mod specific, acestea sunt Media Servers (MS) și Media Gateways (MGW).

Funcția de resurse media (MRF)

Funcția de resurse media (MRF) oferă funcționalități de date multimedia, precum și manipulare media (de exemplu, amestecarea fluxurilor vocale) și tonuri de pornire sau anunțuri.

Fiecare MRF este în continuare împărțit într-un controler de funcții de resurse media (MRFC) și un procesor de funcții de resurse media (MRFP).

• MRFC este un nod de semnalizare care interpretează informațiile care vin de la AS și S-CSCF pentru a controla MRFP.
• MRFP este un nod de strat media utilizat pentru a amesteca, genera și procesa fluxuri media. De asemenea, poate gestiona drepturile de acces la resursele partajate.

Funcții de interoperabilitate

Breakout Gateway (BGCF)

A Breakout Gateway Control Function (BGCF) este un proxy SIP care procesează cererile de rutare de la o funcție de control a sesiunii de apel de servire (S-CSCF) atunci când S-CSCF a stabilit că sesiunea nu poate fi redirecționată folosind DNS sau ENUM / DNS, adică când apelul trebuie adresat, de exemplu, către o rețea PSTN . BGCF va selecta un MGCF care va fi responsabil pentru interacțiunea cu PSTN: MGCF va primi apoi rapoarte SIP de la BGCF.

BGCF include capacități de rutare bazate pe număr de telefon.

Gateway-uri PSTN

Un gateway PSTN / CS interfață cu rețele PSTN cu comutare de circuit . Pentru semnalizarea acestor rețele utilizați ISUP ( ISDN User Part) sau BICC (Bearer Independent Call Control) peste MTP (Message Transfer Part), în timp ce IMS utilizează SIP peste IP. Pentru mass-media, rețelele tradiționale folosesc PCM (Pulse-code modulation), în timp ce IMS utilizează RTP .

• O funcție Media Gateway Controller (MGCF) este un punct final SIP care convertește protocolul de control între SIP și ISUP / BICC și interfață protocolul SGW peste SCTP . De asemenea, controlează resursele din gateway-ul media (MGW) printr-o interfață H.248.
• A Signaling Gateway (SGW) interfețe pentru stratul de semnalizare al circuitului rețea cu comutare. Acest gateway transformă protocoalele de nivel scăzut, cum ar fi SCTP în MTP (un protocol SS7), pentru a permite ISUP-urilor să treacă de la MGCF la rețeaua cu comutare de circuit.
• Un Media Gateway (MGW) se interfață cu straturile media ale rețelei cu comutare de circuit pentru a converti între RTP și PCM. Acest gateway poate efectua și transcodare atunci când codecurile nu se potrivesc (de ex. IMS poate folosi AMR , PSTN poate folosi G.711 ).

Rețea de bază

Server abonat acasă

Serverul de abonat la domiciliu (HSS), sau funcția de utilizator a profilului de utilizator (UPSF), este baza de date principală a utilizatorilor. Conține informații referitoare la profilurile abonaților, efectuează autentificare și autorizare și poate furniza informații despre locația și IP-ul utilizatorilor. Funcția sa este similară cu cea a Registrului de localizare la domiciliu și a Centrului de auteniticație ( AuC ) al rețelei GSM .

O funcție de localizare a abonatului (SLF) va fi necesară pentru cartografierea referințelor utilizatorilor atunci când se utilizează mai multe HSS-uri.

Baza de date a abonaților din HSS conține identificatorii utilizatorilor (IMPU, IMPI, IMSI și MSISDN ), profilurile serviciilor asociate utilizatorilor, datele pentru activarea serviciilor și alte informații întotdeauna legate de utilizatori.

Identificarea utilizatorului

În IMS un utilizator poate fi asociat cu diferiți identificatori: IP Multimedia Private Identity (IMPI), IP Multimedia Public Identity (IMPU), Globally Routable User Agent URI (GRUU), Wildcarded Public User Identity (WPUI). Atât IMPI cât și IMPU nu sunt numere de telefon sau secvențe de cifre, ci sunt identificatori de resurse uniforme (URI), deci pot fi cifre (un URI telefonic, cum ar fi tel: + 1-555-123-4567 ) sau identificatori alfanumerici (un SIP URI, ca sip: john.doe exemplu.com).

• IP Multimedia Private Identity (IMPI) este un identificator unic, atribuit permanent de operatorul căruia îi aparține. Este utilizat, de exemplu, pentru înregistrare , autorizare și în scopuri contabile. Fiecare utilizator IMS are unul sau mai multe IMPI-uri.
• IP Multimedia Public Identity (IMPU) este utilizat de un utilizator pentru a comunica cu alți utilizatori (ar putea fi așadar afișat pe o carte de vizită ). Pot exista mai multe IMPU-uri pe IMPI. IMPU poate fi partajat între mai multe telefoane, astfel încât să poată fi accesate cu același identificator: de exemplu, un singur număr de telefon pentru o întreagă familie.
• Globally Routable User Agent URI (GRUU) este o identitate care identifică în mod unic combinația de IMPU și echipamente de utilizator . Există două tipuri de GRUU: public-GRUU (P-GRUU) și temporar GRUU (T-GRUU).
  • P-GRUU: arată IMPU și sunt pe termen lung
  • T-GRUU: nu afișați IMPU și sunt valabile până când persoana de contact este anulată în mod explicit sau expirarea înregistrării.
• Identitatea de utilizator public cu caractere wildcard exprimă un set de IMPU grupate împreună.

Controlul sesiunilor / apelurilor

În IMS, sesiunile de comunicare sunt controlate în principal prin intermediul protocolului SIP . Există 3 tipuri de server / proxy SIP , numit Funcție de control al sesiunii de apel (CSCF), dedicat procesării pachetelor de semnalizare.

Proxy-CSCF (P-CSCF)

Un proxy Proxy-CSCF (P-CSCF) este un proxy SIP care este primul punct de contact pentru terminalul IMS. Terminalul ar putea contacta atât rețeaua vizitată, cât și cea a rețelei sale de domiciliu, dacă rețeaua vizitată nu este compatibilă cu IMS. Unele rețele pot utiliza un Session Border Controller pentru acest tip de funcție.

Terminalul poate obține informații despre P-CSCF în următoarele moduri:

• prin DHCP
• poate fi configurat în timpul aprovizionării inițiale
• poate fi configurat prin 3GPP IMS Management Object (MO)
• poate fi prezent în ISIM (IMS Subscriber Identity Module)
• poate fi atribuit în contextul PDP în cazul rețelei GPRS .

Pe scurt, P-CSCF:

• este atribuit de IMS în timpul fazei de înregistrare și nu se modifică pe durata înregistrării.
• este traversat de toate mesajele de semnalizare și poate verifica orice mesaj.
• autentifică utilizatorul și stabilește o asociere de securitate IPSec cu terminalul IMS. Acest lucru previne atacurile de falsificare și reluarea atacurilor și protejează confidențialitatea utilizatorului. Celelalte noduri au încredere în P-CSCF și nu necesită autentificarea unui alt utilizator.
• ar putea comprima și / sau mesaje Decompress SIP folosind SigComp , care reduce Runda Trip Timpul pe conexiunile radio lente.
• poate include o funcție de decizie politică (PDF), care autorizează resurse la nivel media, de ex. calitatea serviciilor la nivel media. Este utilizat pentru politicile de control, gestionarea lățimii de bandă etc. PDF poate fi, de asemenea, o funcție separată.
• generează datele de încărcare ( Charging Data Record ).

Serving-CSCF (S-CSCF)

Serving-CSCF este nodul principal al stratului de raportare. Este un server SIP, dar efectuează și controlul sesiunii. Este întotdeauna localizat în rețeaua de domiciliu. Folosește interfețe DIAMETER Cx și Dx pentru a se conecta la HSS și a accesa profiluri de utilizator: nu are înregistrare de utilizator și toate informațiile sunt încărcate din HSS.

• Gestionează înregistrările SIP, care îi permit să asocieze locația utilizatorului ( adresa IP a terminalului) și adresa SIP.
• se află în calea tuturor mesajelor de semnalizare și poate inspecta fiecare mesaj.
• decide către ce server SIP va fi trimis mesajul SIP pentru ca serviciul solicitat să fie furnizat
• efectuează servicii de rutare, de obicei folosind numerotarea electronică (ENUM)
• aplica politicile operatorului
• pot exista mai multe S-CSCF-uri în rețea pentru probleme de distribuție a sarcinii și fiabilitate. HSS atribuie utilizatorului un S-CSCF atunci când este interogat de I-CSCF

CSCF interogator (I-CSCF)

Un CSCF de interogare (I-CSCF) este o altă funcție SIP situată la marginea domeniului administrativ: este punctul de intrare pentru toate apelurile din alte domenii administrative. Adresa sa IP este publicată în DNS- ul domeniului administrativ (utilizând înregistrările NAPTR și SRV ), astfel încât serverele la distanță să o poată găsi și să o folosească ca punct de redirecționare pentru pachetele SIP. I-CSCF interogă HSS pentru a obține adresa S-CSCF și a o atribui unui utilizator care efectuează o înregistrare SIP. Transmite cererile / răspunsurile SIP către S-CSCF. Până la versiunea 6, ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a ascunde rețeaua internă de lumea exterioară (prin criptarea unei părți a mesajului SIP): în acest caz a fost denumită Topologie Hiding Inter-network Gateway (THIG). Începând cu versiunea 7, această funcție de punct de intrare a fost eliminată din I-CSCF și face acum parte din funcția de control a frontierei de interconectare (IBCF). IBCF este utilizat ca o poartă către rețelele externe și oferă funcțiile NAT și firewall ( pinholing ).

Încărcare

Prețurile de debit se aplică utilizatorilor care își plătesc periodic serviciile (de exemplu, la sfârșitul lunii). Prețul creditului este utilizat pentru utilizatorii preplătiți sau pentru controlul în timp real al serviciilor postplătite. Ambele pot fi aplicate unei sesiuni de apel.

• Debitare: toate entitățile funcționale (P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, BGCF, MRFC, MGCF, AS) implicate într-o sesiune utilizează interfața Rf a protocolului Diametru pentru a trimite informații de încărcare către o funcție de încărcare a colectorului (CCF) ) din același domeniu IMS. CCF colectează aceste informații și creează o înregistrare cu detalii de apel (CDR), care este trimisă sistemului de facturare (BS). Fiecare sesiune poartă un identificator de încărcare IMS (ICID) ca identificator unic. Parametrul Inter Operator Identifier (IOI) definește rogina și rețeaua de destinație. Fiecare domeniu are propria rețea de încărcare. Sistemele de facturare din diferite domenii vor face schimb de informații, astfel încât să se aplice taxe de roaming .
• Încărcarea creditului: S-CSCF comunică cu o funcție de încărcare a sesiunii (SCF) care apare ca un server SIP normal. SCF poate semnaliza S-CSCF să încheie o sesiune atunci când utilizatorul rămâne fără credit. AS și MRFC utilizează interfața Ro a protocolului Diameter la o funcție de încărcare a evenimentelor (ECF).
  • când se utilizează o taxare imediată pentru evenimente (IEC), un număr de unități de credit este imediat dedus din ECF, iar MRFC și AS sunt autorizate să furnizeze serviciul. Serviciul nu este autorizat dacă nu există suficiente credite disponibile.
  • când se utilizează Încărcarea evenimentelor cu rezervare de unitate (ECUR), ECF rezervă un număr de credite în contul utilizatorului și apoi autorizează MRFC sau AS să furnizeze serviciul. Când serviciul a fost oferit, numărul de unități și creditele de cheltuieli sunt deduse din avansul clientului și cele rezervate sunt compensate.

Nivelul serviciului de aplicații

Server de aplicații

Servere de aplicații găzduiesc servicii și interfață cu S-CSCF folosind SIP. Un exemplu de server de aplicații este funcția de continuitate a apelurilor vocale (server VCC). În funcție de serviciu, serverul de aplicații poate funcționa ca proxy SIP, agent de utilizator SIP sau agent de utilizator SIP back-to-back . Un AS poate fi plasat în rețeaua de domiciliu sau într-o rețea externă terță parte. Un AS poate fi un:

• SIP AS: server de aplicații nativ IMS
• Funcția de comutare a serviciului multimedia IP (IM-SSF): o interfață IM-SSF care se interfață cu serverele de aplicații CAMEL ( aplicații personalizate pentru rețele mobile îmbunătățite logică ) care utilizează CAP ( partea aplicației Camel ).

AS poate interoga HSS cu interfața Diameter Sh (pentru un SIP-AS) sau cu interfața MAP ( Mobile Application Part ) (pentru IM-SSF).

Identitatea serviciului public

Identitățile de serviciu public (PSI) sunt informații care identifică serviciile găzduite de serverele de aplicații. în ceea ce privește identificatorii de utilizator, PSI-urile au forma SIP sau Tel URI . PSI-urile sunt înregistrate în HSS fie separat, fie grupate cu metacaractere :

• un PSI separat conține PSI utilizat în rutare
• un wildcard PSI reprezintă o colecție de PSI

Descrierea interfețelor

Tehnologii alternative

Există tehnologii alternative și concurente pentru accesarea și distribuirea serviciilor pe rețelele fixe și mobile, acestea având în vedere combinația de acces mobil fără licență , soft switch și SIP . Aceste tehnologii presupun că este mai ușor să vindeți servicii decât să vindeți virtuțile serviciilor integrate și, mai mult, sarcina de a vinde IMS pe un singur serviciu este încă dificilă, deoarece există deseori alternative mai simple și mai ieftine pentru a crea și instala acel serviciu particular. . Ar trebui adăugat că avantajele IMS încep să fie puse la îndoială, deoarece devine din ce în ce mai ușor accesul la conținut și contacte utilizând mecanisme care nu se află sub controlul operatorilor tradiționali fixi / mobili. ^[2]

Notă

Portal de telefonie

Portal telematic