Podsystem multimedialny IP

IP Multimedia Subsystem ( IMS ) jest system telekomunikacyjny , który ma na celu znormalizowany dostęp do usług z różnymi sieciami. Został określony przez komitet ds. Projektów partnerskich trzeciej generacji (3GPP). IMS używa sieci All- IP , w której cała komunikacja jest oparta na protokole IP. Podstawowym protokołem IMS jest SIP . Systemy IMS są używane głównie w sieciach komórkowych . Główne zadania systemów IMS to:

celuje

Podstawy IMS są opisane w „Specyfikacjach technicznych” organów normalizacyjnych 3GPP . Specyfikacje można pobrać bezpłatnie na stronie internetowej 3GPP . Główne cechy IMS można znaleźć w specyfikacjach 3GPP TS 23.228 i 3GPP TS 23.002 (ogólna architektura). (patrz także rozdział Specyfikacje IMS ). IMS stanowi również podstawę nowej generacji Network Release 1 opisanej w ETSI (Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych) w grupie TISPAN .

IMS obsługuje następujące usługi:

  • połączenia z komutacją pakietów między dwoma lub więcej uczestnikami
  • Współpraca między komutacją obwodów a domenami zorientowanymi na pakiety
  • kompleksowa negocjacja QoS ( Quality of Service )
  • rozliczenie zależne od usługi
  • Zapewnienie domowego środowiska sieciowego w sieciach zagranicznych
  • Obsługa różnych typów mediów
  • szybkie i elastyczne tworzenie usług dzięki predefiniowanym modułom usług („narzędzie do świadczenia usług”)
  • Usługi powinny być niezależne od sieci dostępowej

historia

IMS został stworzony w 3GPP w ramach standaryzacji UMTS . W „Release 4” opublikowanym w 2001 r. Wyjaśniono pierwsze pomysły dotyczące tych właściwości. Pierwsze specyfikacje dla IMS pojawiły się już w 2003 roku, wraz z „Wydaniem 5”. Nawet wtedy SIP był używany do sygnalizacji . Należy również zapewnić współdziałanie z sieciami GSM i GPRS . Wraz z „Wydaniami” 6 i 7 dodano szereg innych właściwości - WLAN i sieć stacjonarną jako dodatkowe sieci dostępowe, a także DRM , usługi określania lokalizacji, ogólne profile użytkowników i inne.

architektura

Image
Przegląd architektury IMS
Image
Przegląd architektury 3GPP / TISPAN IMS - HSS w warstwie IMS (standardowo)

Bloki funkcyjne IMS

System IMS składa się z maksymalnie 20 bloków funkcyjnych. Te bloki funkcyjne można przypisać do czterech poziomów:

  • Poziom 1: płaszczyzna użytkownika / bramy : funkcje zarządzania i przetwarzania strumienia
    danych IP Strumień danych IP jest podłączany do systemu IMS za pośrednictwem tak zwanych bramek. Istnieją funkcje bramy dla
    • Interfejsy danych do własnej sieci telekomunikacyjnej opartej na protokole IP (funkcja IMS „Access Transfer Gateway” ATGW )
    • Interfejsy danych do zewnętrznych sieci telekomunikacyjnych opartych na protokole IP (funkcja IMS „Interconnect Border Gateway” I-BGF )
    • Interfejsy danych do sieci telekomunikacyjnych innych niż IP (klasyczne sieci GSM lub UMTS , klasyczne sieci stacjonarne ) (funkcja IMS „Brama multimedialna” IM-MGW )
    • Interfejsy danych do wewnętrznych źródeł danych IMS, takich jak ogłoszenia, źródła danych do pobrania (funkcja IMS „Procesor funkcji zasobów multimedialnych” MRFP )
  • Poziom 2: Sterowanie płaszczyzną kontrolną / bramą : funkcje bezpośredniego sterowania i sygnalizacji strumieni danych
    Każda brama kierująca strumienie danych do iz systemu IMS ma jednostkę sterującą, która kontroluje te strumienie danych i łączy się z własną siecią lub innymi sieciami Wymienia informacje sygnalizacyjne. Informacje o pakietach danych są przesyłane przez te interfejsy sygnalizacyjne, na przykład informacje o uczestnikach (numer telefonu, adres IP, APN), następuje wymiana sygnałów do sterowania połączeniami lub sesjami („sesje”) (dzwonienie, odbieranie połączenia, kończenie połączeń), a trwające połączenia lub „sesje” są monitorowane i kontrolowane (wymiana informacji o opłatach, sprawdzenie stanu konta abonenta, gwarancja jakości połączenia lub szybkości transmisji danych).
    Istnieją funkcje
    • Interfejsy sygnalizacyjne do własnej sieci telekomunikacyjnej opartej na protokole IP (funkcja IMS „Funkcja kontroli transferu dostępu” ATCF )
    • Interfejsy sygnalizacyjne do zewnętrznych sieci telekomunikacyjnych opartych na protokole IP (funkcja IMS „Funkcja kontroli granic wzajemnych połączeń” I-BCF )
    • Interfejsy sygnalizacyjne do sieci telekomunikacyjnych innych niż IP (klasyczne sieci GSM lub UMTS , klasyczna sieć naziemna ) (funkcja IMS „Funkcja sterowania bramą medialną ” MGCF )
    • Interfejsy sygnalizacyjne do wewnętrznych źródeł danych IMS, takich jak ogłoszenia, źródła danych do pobrania (funkcja IMS „Kontroler funkcji zasobów multimedialnych” MRFC )
  • Poziom 3: Kontrola połączeń / Kontrola sesji : Funkcje kontrolujące przebieg połączeń lub sekwencję „sesji”.
    Za pomocą tych funkcji sygnalizacyjnych sterowany jest cały przebieg rozmowy lub sesji. Obejmuje to funkcje lokalizowania uczestnika we własnej lub w sieciach zagranicznych, ustanawiania konwersacji lub sesji z tym uczestnikiem, monitorowania i kontrolowania tej rozmowy lub tej sesji, a na koniec ponownego nawiązania tej rozmowy lub tej sesji w celu jej rozebrania.
    Istnieją funkcje
    • Uwierzytelnianie uczestnika, definiowanie profili uczestników (funkcja IMS „Funkcja kontroli sesji połączenia proxy” P-CSCF )
    • Wyszukiwanie uczestnika w sieciach IMS (funkcja IMS „Funkcja kontroli sesji połączenia przesłuchującego” I-CSCF )
    • Zaloguj uczestnika i kontroluj jego połączenie lub jego sesję (funkcja IMS „Service-Call Session Control Function” S-CSCF )
    • Sterowanie połączeniami alarmowymi (funkcja IMS „Funkcja kontroli sesji połączeń alarmowych” E-CSCF )
    • Przekazywanie połączenia lub sesji z systemu IMS do innych elementów sieci. (Funkcja IMS „Breakout Gateway Control Function” BGCF )
  • Poziom 4: Funkcje usługowe : Funkcje umożliwiające integrację dodatkowych usług z rozmową lub sesją.
    Przede wszystkim obejmuje to funkcje do obsługi istniejącego połączenia lub sesji oraz funkcje do łączenia dodatkowych źródeł danych.
    Istnieją funkcje
    • Monitorowanie jakości połączenia istniejącej rozmowy lub istniejącej sesji w celu np. B. Unikaj przerw w komunikacji głosowej. (Funkcja IMS „Service Centralization and Continuity Application Server” SCC-AS )
    • Monitorowanie jakości połączenia połączeń alarmowych (funkcja IMS „Funkcja przekazywania dostępu awaryjnego” EATF )
    • Podłączenie klasycznych usług telefonicznych (np. Do zarządzania abonentami prepaid) (funkcja IMS "IP Multimedia Service Switching Function" IM-SSF )
    • Podłączenie usług wiadomości, takich jak SMS (funkcja IMS „IP Multimedia Short Message Gateway” IP-SM-GW )
    • Podłączenie nowych usług (funkcja IMS „Usługa telefonii multimedialnej” MMTEL )

Sieci dostępowe

Jeżeli usługi systemu IMS są wymagane dla określonej rozmowy lub dla określonego połączenia danych („sesja danych”), sieć telefoniczna żąda odpowiednich usług IMS. Można to zrobić zarówno z własnej sieci (np. Poprzez bezpośrednie przekazanie żądania usługi do „funkcji kontroli sesji połączeń IMS”), jak iz sieci zewnętrznych, ponieważ sieć zewnętrzna sygnalizuje to kontrolerowi bramy, który jest odpowiedzialny za bramę. Sieć telefoniczna decyduje na podstawie usług żądanych przez użytkownika i na podstawie właściwości użytkownika, który system ma obsługiwać to połączenie lub tę sesję, lub czy w tym celu używany jest inny system. Usługi oparte na wykorzystaniu systemu IMS mogą być świadczone dla prawie wszystkich użytkowników sieci telefonicznej, ponieważ różne bramy IMS umożliwiają dostęp do systemu IMS dla dużej liczby różnych urządzeń końcowych i różnych połączeń użytkowników z telefonem sieć.

Jeśli urządzenie końcowe ( telefony komórkowe , PDA i komputery) obsługuje właściwości istotne dla IMS (takie jak agenty użytkownika Session Initiation Protocol (SIP)), może być bezpośrednio połączone z systemem IMS za pośrednictwem sieci telefonicznej. W przypadku terminali bez bezpośredniej obsługi IMS, sieć telefoniczna zapewnia odpowiednie bramy i systemy pomocnicze do łączenia tych systemów. B. Bramy do dostępu do sieci stacjonarnej (na przykład: Cyfrowa Linia Abonencka (DSL), modemy kablowe , Ethernet ), bramki do dostępu mobilnego (na przykład: W-CDMA , CDMA2000 , GSM , GPRS ) i bramki do dostępu bezprzewodowego (na przykład : WLAN , WiMAX ), a także bramki dla innych systemów telefonicznych, takich jak zwykła stara usługa telefoniczna (POTS - stare telefony analogowe ), H.323 oraz dla niekompatybilnych systemów VoIP .

Dostęp do systemu IMS można uzyskać albo za pośrednictwem jednej z bramek i związanego z nią kontrolera bramy, jak i bezpośrednio do centralnej funkcji kontroli sesji połączeń .

Bramy i kontrolery bramek

Bramy łączą strumienie danych z innych systemów i sieci z systemem IMS i kierują je. Do każdej bramy należą odpowiednie kontrolery bramek , które wymieniają informacje sygnalizacyjne należące do strumienia danych z innymi składnikami sieci lub innymi sieciami i określają bramom, w jaki sposób strumienie danych mają być kierowane i manipulowane.

Access Transfer Gateway ( ATGW ) i Access Transfer Control Function ( ATCF ) są dostępne w celu uzyskania dostępu z własnej sieci przełączania pakietów :

  • Access Transfer Gateway ( ATGW ) / Application Gateway ( AGW ) można zaimplementować jako niezależną funkcję lub jako część I-BGF. ATGW szczegółowo przeprowadza adaptacje do warunków stacji zdalnej (np. Adaptacje protokołów, konwersja danych z pakietu na dane z komutacją łączy). Ta funkcja jest również nazywana bramą trunkingową ( TGW , TrGW ).
  • Funkcja kontroli transferu dostępu ( ATCF ) / brama warstwy aplikacji ( ALG ) może być wykonywana jako niezależna funkcja lub jako część I-BCF i służy jako punkt zakotwiczenia dla połączeń przychodzących i wychodzących. Wraz z SCC-AS zapewniona jest wolność od zakłóceń w zakresie, w jakim jest to konieczne dla połączenia (np. W przypadku połączeń głosowych). Obsługuje również przekazywanie do sieci z komutacją łączy

„Interconnect Border Gateway” (I-BGF) i „Interconnect Border Control Function” (I-BCF) są dostępne dla dostępu z innych sieci IMS.

  • Funkcja Interconnect Border Gateway ( I-BGF ) kontroluje niższe warstwy transportowe, obejmuje funkcje zapory ogniowej i implementuje adresy IP dla połączeń multimedialnych. Tutaj również dokonuje się ustawień protokołu, które są wymagane w zależności od stacji zdalnej i typu połączenia (np. Interpretacja lub import sygnałów faksu i dzwonków).
  • Funkcja kontroli granic połączeń międzysieciowych ( I-BCF ): służy jako interfejs do innych sieci lub segmentów sieci, w szczególności do systemów przełączania obwodów. Ta funkcja służy do monitorowania i sterowania warstwami transportowymi oraz do określania i przydzielania zasobów niezbędnych do połączenia. Funkcja ta obsługuje funkcje specjalne, takie jak połączenia alarmowe lub monitorowanie telekomunikacji.

„IMS Multi Media Gateway” (IM-MGW) i „Media Gateway Control Function” (MGCF) są dostępne dla dostępu z sieci z komutacją łączy.
Sieć z komutacją łączy (CS) i oparta na IP sieć IMS różnią się w niektórych punktach. Podczas gdy IMS używa SIP do sygnalizacji, stos protokołów Systemu Sygnalizacji 7 (SS7) jest często używany w sieciach CS . ISDN , na przykład, używa ISDN części użytkownika (ISUP), który jest kierowany poprzez wiadomość przenieść część ( MTP ).
IMS wykorzystuje protokół RTP ( Real-Time Transport Protocol ) do przesyłania strumieni mediów , podczas gdy sieci CS wykorzystują modulację impulsową .
Aby móc wymieniać dane między różnymi sieciami pomimo tych różnic, potrzebne są odpowiednie interfejsy (bramki).

  • IP Multi-Media Gateway ( IM-MGW ) jest związek pomiędzy IMS oraz systemów automatycznych przełączania na poziomie danych. Konwertuje strumienie danych w RTP i PCM na inny format. Brama może również dostosowywać strumień danych, na przykład, jeśli używany kodek audio / wideo nie jest rozumiany w innej sieci (na przykład IMS wykorzystuje AMR i PSTN G.711 ).
  • Funkcja Media Gateway Controller ( MGCF ) służy jako interfejs między SIP i ISUP jak również SGW poprzez SCTP. MGCF monitoruje żądane zasoby w bramie medialnej (MGW) za pośrednictwem interfejsu H.248.

Kontrola połączeń / kontrola sesji

Centralnymi funkcjami systemu IMS są funkcje kontroli sesji wywołania , w których określa się przebieg połączenia lub sesji. Te funkcje sterowania sesją połączenia wymieniać się tymi informacjami z kontrolerami bramy.

Ponadto funkcje kontroli sesji połączeń komunikują się z aplikacjami usługowymi w celu świadczenia dodatkowych usług i integracji ich z rozmową lub sesją.

Funkcje kontroli sesji połączeń

W systemie IMS wszystkie rozmowy, transfery danych, pobieranie plików itp. Są traktowane jako „sesje multimedialne”. Centralnym elementem IMS jest funkcja kontroli sesji połączeń ( CSCF ), która ustanawia te „sesje multimedialne”, monitoruje i wspomaga ich działanie, a także demontuje je na końcu. Kontrolowane przez CSCF bramy i ich kontrolery regulują transfer danych dla tych „sesji multimedialnych”. „Aplikacje usługowe” są zintegrowane przez CSCF w celu świadczenia dodatkowych usług, które są pożądane przez uczestników lub które są wymagane dla rodzaju konwersacji lub sesji, które uczestnik prowadzi.

CSCF składa się z czterech różnych komponentów: S-CSCF (usługa), P-CSCF (proxy), I-CSCF (przesłuchanie) i E-CSCF (sytuacja awaryjna). Protokół SIP jest używany jako protokół kontroli połączeń do komunikacji między komponentami IMS oraz z „klientami użytkowników”. Komponenty CSCF zasadniczo spełniają następujące zadania:

  • Funkcja kontroli sesji połączenia proxy P-CSCF : Jeśli abonent korzysta z usługi, która wymaga integracji z systemem IMS, P-CSCF stanowi pierwszy punkt kontaktowy dla tego zgłoszenia serwisowego. Jeśli abonent jest w obcej sieci, to P Można użyć -CSCF odwiedzanej sieci lub P-CSCF sieci domowej (np. Jeśli odwiedzana sieć nie jest kompatybilna z IMS). P-CSCF może się tego dowiedzieć za pomocą DHCP lub kontekstu PDP (w sieciach GPRS ). P-CSCF ma następujące zadania:
    • działa jako serwer proxy SIP i przekazuje żądania do I-CSCF i S-CSCF, a także odpowiedzi i żądania do „klienta użytkownika”
    • Uwierzytelnienie użytkownika przy wejściu do sieci
    • Kompresuj i dekompresuj wiadomości SIP
    • zawiera funkcję podejmowania decyzji politycznych (PDF), która negocjuje jakość usług dla bazowych sieci
    • generuje niezbędne dane do rozliczenia
  • Funkcja kontroli sesji połączenia I-CSCF : Zadaniem I-CSCF jest zapytanie o S-CSCF, który ma zarządzać żądaną „sesją multimedialną”. Adres IP I-CSCF można określić za pomocą DNS. Zdalne serwery mogą używać tego adresu IP do przekazywania żądań SIP do domeny I-CSCF. Korzystając z protokołu średnicy, I-CSCF pyta S-CSCF, w którym abonent jest zarejestrowany w HSS ( Home Subscriber Server ). Jeżeli abonent znajduje się w sieci zagranicznej, I-CSCF służy do nawiązania kontaktu z siecią macierzystą. I-CSCF przekazuje następnie przychodzące żądania SIP do odpowiedniego S-CSCF.
  • Funkcja kontroli sesji wezwania serwisowego S-CSCF : S-CSCF jest centralną jednostką IMS, która steruje sesjami multimedialnymi IMS. Wszystkie działania związane z zarządzaniem sesjami (konfiguracja, demontaż, monitorowanie) są koordynowane przez S-CSCF. S-CSCF pobiera i przesyła profile użytkowników z HSS. Nie przechowuje tymczasowo tych informacji, ale pozostawia spójne przechowywanie HSS. Dalsze zadania to:
    • Obsługa rejestracji SIP użytkownika
    • Przekazywanie wszystkich wiadomości SIP
    • Decyzja na podstawie wymaganych usług i wybranych kryteriów filtru, do którego „serwer aplikacji” są kierowane komunikaty sygnalizacyjne
    • Egzekwowanie polityki operatora sieci
    • Zbieranie danych sesji do rozliczeń
  • Funkcja kontroli sesji połączeń alarmowych E-CSCF : Służy jako punkt kontaktowy dla służb ratunkowych (policja, straż pożarna). Połączenia alarmowe są przekazywane z P-CSCF lub S-CSCF do E-CSCF. E-CSCF wykorzystuje funkcję przekazywania dostępu awaryjnego (EATF) do ustanowienia połączenia ze służbami ratunkowymi.

Serwer mediów

Jeśli strumienie danych sesji multimedialnej mają być przetwarzane lub jeśli mają być importowane dodatkowe dane, funkcja zasobów multimedialnych ( MRF ) jest w tym celu wyzwalana przez S-CSCF. Z pomocą MRF można manipulować strumieniami danych (na przykład: mieszanie kilku kanałów głosowych w połączeniach konferencyjnych) lub odtwarzać dane z innych źródeł (zapowiedzi głosowe, skrzynka poczty głosowej). MRF jest podzielony na 2 główne funkcje: kontroler funkcji zasobów multimedialnych (MRFC) i procesor funkcji zasobów multimedialnych (MRFP).

  • Funkcja Multimedia zasobów Controller ( MRFC ) kontroluje zasoby MRFP dostępne dla strumieni multimedialnych (przez interfejs H.248). Serwer aplikacji (AS) i S-CSCF dostarczają niezbędnych informacji.
  • Procesor funkcji zasobów multimedialnych ( MRFP ) obsługuje odpowiednich strumieni danych. Kontrolowany przez MRFC, MRFP może mieszać strumienie multimedialne (np. Połączenie konferencyjne), służyć jako dostawca strumieni multimedialnych ( np. Zapowiedzi multimedialne ) lub przetwarzać strumienie multimedialne (np. Transkodowanie głosu i obrazu, analiza mediów).

Brama Breakout

Po określeniu szczegółów sesji i ustanowieniu sesji, strumienie danych muszą zostać skierowane ze źródła do miejsca docelowego. Oznacza to, że kontrolery bram muszą zostać poinformowane, w jaki sposób mają być kierowane strumienie danych. W tym celu funkcja Breakout Gateway Control Function ( BGCF ) służy do określenia, przez którą bramę i który kontroler bramy ma być prowadzona sesja.

BGCF jest serwer SIP, który sprawia, że routingu decyzje w oparciu o numer telefonu . BGCF zawsze używany, gdy poza IMS w sieci z komutacją łączy (w jęz. Angielskim ), połączenie powinno być ustanowione. Miałoby to miejsce w przypadku połączeń do sieci stacjonarnej lub do PLMN (Public Land Mobile Network), publicznej naziemnej sieci ruchomej (w Niemczech GSM i UMTS ).

Jeżeli dzwoniący i strona wywoływana są w tej samej sieci, BGCF wybiera odpowiedni MGCF (Media Gateway Control Function), który przejmuje sygnalizację do sieci z komutacją obwodów. Jeśli konieczne jest przełączenie się do innej sieci, BGCF przekazuje sygnalizację przez I-BCF do BGCF odpowiedniej sieci.

Funkcje serwisowe / serwer aplikacji

S-CSCF jest obsługiwany przez szereg funkcji usługowych, które są umieszczone w różnych aplikacjach usługowych. Serwery aplikacji ( AS ) zarządzają usługami i wykonują je w razie potrzeby. S-CSCF współdziała z AS poprzez SIP. AS może działać jako SIP UA (agent użytkownika), SIP proxy lub SIP B2BUA (back-to-back user agent) dla S-CSCF. Jako SIP UA może zarówno odbierać połączenia (np. Skrzynka pocztowa), jak i działać jako dzwoniący (np. Usługa automatycznego budzenia). Jako serwer proxy SIP przekazuje połączenia, a jako SIP B2BUA może samodzielnie inicjować połączenia (na przykład Click2Dial). Jeśli AS znajduje się w sieci domowej, może na przykład adresować HSS za pomocą protokołu Diameter.

Między innymi są to:

  • SIP AS: Standardowy serwer aplikacji IMS
  • Funkcja przełączania usług multimedialnych IP ( IM-SSF ): integruje usługi CAMEL z IMS; używa Camel Application Part (CAP)
  • Open Service Access Service Capability Server ( OSA-SCS ): Interfejs do serwera aplikacji struktury OSA
  • Serwer aplikacji centralizacji i ciągłości usług ( SCC-AS ) zapewnia, że ​​wywołania z „komutacji obwodów” do „komutacji pakietów” są wykonywane bez rozłączania. Komunikuje się z systemami z komutacją obwodów, takimi jak MSS. Współpracuje z IM-SSF, MMTel i IP-SW-GW
  • IP Multimedia Short Message Gateway ( IP-SM-GW ), interfejs do wysyłania wiadomości SMS za pomocą systemu IMS

Poprzez warstwę aplikacji możliwa jest również integracja standardów multimedialnych takich jak

  • Usługa telefonii multimedialnej ( MMTel ), standard 3GPP do integracji głosu, wideo w czasie rzeczywistym, przesyłania plików, dystrybucji obrazów, plików audio i wideo itp. Oferuje ustandaryzowany interfejs do innych sieci.
  • Rich Communication Suite ( RCS ) do przesyłania krótkich wiadomości, plików, głosu, telefonii wideo

Dostęp do innych systemów

Serwer abonenta domowego

System IMS wymaga dostępu do bazy danych uczestników, w której przechowywane są wszystkie dane uczestników istotne dla nawiązania sesji. Za pomocą bazy danych abonentów, abonent jest identyfikowany jako członek jego własnej sieci, przekazywane są dozwolone usługi IMS tak, że IMS może następnie zestawić sesję zgodnie z właściwościami abonenta.

Home Subscriber Server ( HSS ) lub User Profile Server Function ( UPSF ) to baza danych, w której przechowywane są profile użytkowników. HSS jest odpowiedzialny za uwierzytelnianie i autoryzowanie użytkowników. Zawiera również informacje o tym, do jakich usług i mediów użytkownik ma uprawnienia. Kryteria filtru przechowywane w HSS są używane przy wyborze serwera aplikacji, który ma być używany.

HSS pełni tę samą rolę w IMS, co Rejestr Lokalizacji Macierzystej (HLR) i centrum uwierzytelniania w GSM. Jeśli użytkownik jest wprowadzony do kilku HSS, funkcja lokalizatora subskrypcji (SLF) decyduje, który HSS jest używany. HSS i SLR używają protokołu Diameter . Wszystko razem jest również znane jako system Triple A (AAA).

Brama sygnalizacyjna

Sygnalizacja Brama ( SGW ) jest odpowiedzialny za tłumaczenia sygnalizację na poziomie transportu - na przykład Stream sterowania przekładni (protokół IP SCTP,) (protokół sygnalizacyjny System 7 MTP) protokołu do wiadomości przenieść część.

Nawiązanie połączenia IMS

W tej sekcji opisano ustanowienie połączenia z systemami IMS na przykładzie systemu IMS zintegrowanego z siecią komórkową.

Image
Struktura systemu IMS z interfejsami do sieci komórkowej

Określ system obsługujący zgłoszenie serwisowe IMS

Funkcja kontroli sesji połączeń proxy (P-CSCF)

Jeżeli urządzenie końcowe w sieci telekomunikacyjnej wymaga usługi z obsługą IMS (np. Głos przez LTE dla telefonów komórkowych ), wysyłane jest odpowiednie żądanie do odpowiedzialnego P-CSCF (funkcja kontroli sesji połączenia proxy). P-CSCF może zostać określony przez terminal (np. Poprzez odpowiedni wpis na karcie SIM telefonu komórkowego), ale może też zostać określony przez sieć (np. Podczas procedury wybierania numeru w sieci danych za pośrednictwem odpowiedniego PDP -Context ) lub przez DHCP .

P-CSCF uwierzytelnia użytkownika. P-CSCF może wymieniać informacje o usługach abonenckich i szybkości transmisji danych z PCRF, a także tworzyć zapisy opłat. Za pomocą PCRF można również wpływać na właściwości połączenia (np. Ograniczanie szybkości transmisji danych, ustawianie priorytetu abonenta itp.)

P-CSCF przekazuje odebrane zgłoszenie serwisowe IMS:

  • Jeżeli abonent znajduje się w sieci domowej, żądanie żądane przez system jest przekazywane do I-CSCF, w którym zarejestrowany jest abonent.
  • Jeżeli P-CSCF wykryje, że abonent nie znajduje się we własnej sieci, P-CSCF może również przekazać żądanie do I-BCF, a tym samym przekazać zapytanie o usługę do innej sieci (np. Do sieci macierzystej abonenta).
  • Jeśli P-CSCF wykryje, że jest to połączenie alarmowe, żądanie jest natychmiast przekazywane do E-CSCF, który obsługuje połączenia alarmowe.

Ich odpowiedzi i zapytania są przesyłane do terminala odpowiednio za pośrednictwem P-CSCF.

Funkcja kontroli sesji połączenia (I-CSCF)

I-CSCF jest punktem kontaktowym dla wszystkich próśb o przyłączenie do uczestników Twojej własnej sieci. Głównym zadaniem jest ustalenie systemu S-CSCF, w którym zarejestrowany jest uczestnik.

I-CSCF (Przesłuchujący połączeń Funkcja Session Control) zwraca dane abonenckie wymagane do ustanowienia połączenia z Home Subscriber Server ( HSS ). Jeśli we własnej sieci jest kilka systemów HSS, HSS, w których przechowywane są dane abonenta, można określić za pomocą zapytania skierowanego do funkcji lokalizatora abonentów ( SLF ). Dane abonenta zawierają między innymi adres systemu S-CSCF, w którym abonent jest aktualnie zarejestrowany. Ten adres wskazuje, czy abonent jest zalogowany do swojego własnego systemu IMS, czy do innego systemu IMS. Jeśli uczestnik jest zalogowany do zewnętrznego systemu IMS, zewnętrzny system IMS może zostać poinformowany o żądaniu połączenia za pośrednictwem I-BCF .

I-CSCF przekazuje żądanie połączenia do odpowiedzialnego S-CSCF . I-CSCF generuje również informacje dotyczące ładowania (zapisy ładowania).

Uruchom usługę IMS

Funkcja kontroli sesji wezwania serwisu (S-CSCF)

S-CSCF (Service połączeń Funkcja Session Control) jest głównym instancji, że kontrole żądanie usługi lub ustanawiania połączenia z abonentem. Uczestnik zostaje zapisany do systemu IMS za pośrednictwem S-CSCF. W tym celu S-CSCF pyta o profile abonentów z HSS i otrzymuje w ten sposób informacje o usługach i funkcjach, które są istotne dla abonenta. Następnie S-CSCF kontroluje ustanowienie połączenia, monitoruje połączenie i na koniec ponownie je czyści. Ponadto przez cały czas monitoruje fakturowanie uczestnika.

Gwarancja wolności od przerw

Serwer aplikacji do centralizacji i ciągłości usług (SCC-AS)

W przypadku połączeń, które wymagają nieprzerwanej komunikacji (np. Głos, wideo), połączenie musi być stale monitorowane, a zasoby sieciowe muszą być przydzielane w taki sposób, aby uniknąć przerw. Organizacja takich połączeń jest prowadzona przez SCC-AS (Service Centralization and Continuity Application Server). Sesja uczestnika jest zakotwiczona w SCC-AS podczas ustanawiania sesji, a następnie SCC-AS przejmuje kontrolę i priorytetyzację usługi, aby w miarę możliwości uniknąć przerw.

Zapytania do innych systemów usług

Funkcja przełączania usług multimedialnych IP (IM-SSF)

Ponieważ usługi, które znajdują się poza siecią IMS, są również wymagane dla usługi IMS, S-CSCF musi również mieć do nich dostęp. IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function), który zapewnia interfejsy między IMS a „klasycznymi” systemami i protokołami, służy jako interfejs dla innych systemów . Umożliwia to dostęp do innych elementów sieci, takich jak SCP (IN) , MSS , HLR w celu obsługi usługi IMS .

IM-SSF przeprowadza również niezbędne konwersje protokołów między protokołem SIP używanym w IMS a protokołami używanymi w innych elementach sieci, takich jak CAMEL , MAP , INAP . Z pomocą IM-SSF z. B. Obsługuje funkcje, takie jak fakturowanie online dla abonentów prepaid, dla których wymagany jest dostęp do systemów IN (SCP) , ponieważ zarządzany jest tam przedpłacony kredyt abonentów.

Usługa telefonii multimedialnej (MMTel)

MMTel (Multimedia Telephony Service) ustanawia połączenie z innymi systemami multimedialnymi i obsługuje komunikacji multimedialnej (na przykład głosu, mowy w czasie rzeczywistym wideo, przesyłanie plików, dystrybucja zdjęcia, pliki audio i wideo itd.) Między dwoma (lub więcej) uczestników . MMTel zapewnia interfejsy do innych systemów multimedialnych, a także przeprowadza wymagane do tego konwersje protokołów.

Wysyłanie wiadomości SMS

Brama krótkich wiadomości IP (IP-SM-GW)

Aby móc wysyłać krótkie wiadomości SMS z systemu IMS (np. Informować abonenta o nieudanych próbach połączenia, wygaśnięciu przedpłaconego kredytu itp.) Wymagany jest interfejs z systemu IMS do systemów SMS lub komunikatorów (np. SMSC ). IP-SM-GW IP (Short Message brama), który jest kontrolowany przez jednostkę S-CSCF, gdy jest to wymagane, stosuje się do tego celu.

Dzwonki i ogłoszenia

Funkcja zasobów multimedialnych (MRF)

Funkcja MRF (funkcja zasobów multimedialnych) odtwarza dźwięki dzwonka i komunikaty, gdy są one potrzebne w sesji (np. Dźwięki sygnału z telefonu lub „Uczestnik jest obecnie niedostępny”). Ponadto MRF obsługuje również zaawansowane funkcje multimedialne, takie jak B. Połączenia konferencyjne.

Kontroler funkcji zasobów multimedialnych (MRFC)

Jeśli wymagane są funkcje multimedialne, które są obsługiwane przez MRF, np. B. import dzwonków i zapowiedzi, S-CSCF uzyskuje dostęp do MRFC (kontroler funkcji zasobów multimedialnych). MRFC następnie koordynuje np. B. import zapowiedzi i dźwięków.

Procesor funkcji zasobów multimedialnych (MRFP)

MRFP (Multimedia funkcji zasobów procesora) jest uruchamiany przez MRFC a następnie zasila np B. odpowiednie ogłoszenia.

Zorganizuj strumień danych

S-CSCF organizuje również strumień danych, który rozpoczyna się po ustanowieniu połączenia we własnej sieci lub do sieci zewnętrznych. Jeśli do ustanowienia połączenia potrzebne są „klasyczne” sieci telefoniczne z komutacją łączy, S-CSCF organizuje dostęp do komutowanych łączy stacjonarnych i komórkowych za pomocą BGCF . Jeśli połączenie pozostaje w sieci z komutacją pakietów, S-CSCF wykorzystuje I-BCF do organizowania przekazywania do innych sieci IMS lub w swojej własnej sieci z komutacją pakietów.

Połączenia alarmowe

Funkcja kontroli sesji połączeń alarmowych (E-CSCF)

Jeśli żądanie połączenia jest połączeniem alarmowym, P-CSCF lub S-CSCF uruchamia funkcję E-CSCF (funkcja kontroli sesji połączeń alarmowych), która organizuje połączenie alarmowe. Zamiast S-CSCF , ustanowienie połączenia jest następnie kontrolowane przez E-CSCF.

E-CSCF łączy uczestnika z centrum alarmowym. Jeżeli centrala alarmowa jest połączona za pośrednictwem klasycznej sieci telefonicznej z komutacją obwodów, punkt przejścia do klasycznej sieci telefonicznej jest określany za pomocą BGCF . Jeśli centrum alarmowe jest połączone za pośrednictwem Voice-over-IP lub znajduje się w innej sieci IMS, połączenie jest organizowane za pośrednictwem I-BCF .

Funkcja przekazywania dostępu awaryjnego (EATF)

Jakość połączenia dla połączeń alarmowych nie jest monitorowana przez SCC-AS , jak ma to miejsce w przypadku normalnych połączeń , ale przez funkcję przekazywania dostępu awaryjnego ( EATF ). Połączenie alarmowe jest zakotwiczone i monitorowane w EATF, aby zapewnić, że nie ma przerw i że jakość połączenia jest dobra.

Przejście do klasycznych sieci telefonicznych

Funkcja kontroli bramki Breakout (BGCF)

Jeśli konieczne jest ustanowienie połączenia do miejsc docelowych poza sieciami IMS (np. W sieci stacjonarnej lub w obszarach sieci komórkowych, w których dostępne są tylko GSM lub UMTS ), funkcja BGCF (Breakout Gateway Control Function) jest wykorzystywana przez S CSCF wyzwalany (angielski: wyzwalacz), aby zorganizować przekazanie do sieci z komutacją łączy. W tym celu BGCF wyznacza trasę do sieci z komutacją łączy.

Jeśli punkt transferu znajduje się we własnej sieci, BGCF przekazuje proces do odpowiedniego MGCF (Media Gateway Control Function), który organizuje transfer. Jeżeli punkt przesyłania znajduje się w innej sieci IMS, BGCF przekazuje wyzwalacz do I-BCF , który koordynuje przejście do obcej sieci IMS.

Funkcja sterowania bramą medialną (MGCF)

MGCF (Media Funkcja sterowania bramą) organizuje przejście do sieci z komutacją łączy z pomocą IM-MGW. W MGCF protokół jest konwertowany na protokoły ISUP / BICC , które sterują ruchem w sieci z komutacją łączy . MGCF bezpośrednio kontroluje zasoby w IM-MGW , tj. H. jak należy szczegółowo nawiązać połączenie.

IMS Multi Media Gateway (IM-MGW)

Podczas gdy wszystkie wspomniane dotychczas funkcje IMS dotyczą tylko sygnalizacji i organizacji konfiguracji połączenia, pakiety danych lub linie danych są zarządzane w IM-MGW (IMS Multi Media Gateway). IM-MGW reprezentuje interfejs między systemami z komutacją pakietów i linii, przy czym dane przychodzące z systemu z komutacją obwodów na odpowiednich liniach danych są konwertowane na pakiety danych dla sieci z komutacją pakietów i odwrotnie. Jest to kontrolowane przez MGCF , który dokładnie określa, w jaki sposób dane przychodzące do określonej linii powinny być konwertowane na pakiety danych i odwrotnie.

Przejście do innych sieci IMS

Funkcja kontroli granic połączeń międzysystemowych (I-BCF)

I-BCF (połączenie funkcji kontroli granicznej) organizuje się przejście do innej sieci IMS. Jeśli uczestnik znajduje się w innej sieci IMS, połączenia danych i sygnalizacji z inną siecią IMS są organizowane za pośrednictwem I-BCF. I-BCF bezpośrednio kontroluje zasoby w I-BGF . Jako interfejs do sieci zewnętrznych, I-BCF i I-BGF monitorują interfejs z punktu widzenia bezpieczeństwa i szyfrują ruch.

Jeśli wymagane jest połączenie z abonentem we własnej sieci z sieci zewnętrznej, I-BCF akceptuje to żądanie połączenia. W razie potrzeby komunikaty i ruch danych są dostosowywane do protokołów używanych we własnej sieci. I-BCF rezerwuje zasoby wymagane do połączenia i monitoruje ruch. Rzeczywisty strumień danych jest kierowany przez I-BGF , przy czym I-BCF kontroluje ten strumień danych.

Aby znaleźć własnego uczestnika, żądanie połączenia jest następnie przekazywane do P-CSCF .

I-BCF może również zorganizować przejście do własnej sieci z komutacją pakietów. Podfunkcją I-BCF do przejścia do własnej sieci z komutacją pakietów jest funkcja kontroli transferu dostępu ( ATCF ). Zamiast być częścią I-BCF, funkcja ta może być również implementowana jako funkcja niezależna.

Funkcja przejścia granicznego międzysieciowego (I-BGF)

Funkcja I-BGF (Interconnection Border Gateway Function) jest analogiczna do IM-MGW w strumieniu danych IMS. Ruch danych do zewnętrznych sieci IMS jest przekazywany za pośrednictwem I-BGF. I-BGF reprezentuje interfejs po stronie danych między zewnętrznymi sieciami IMS a Twoją własną siecią. Ruch zi do zewnętrznych sieci IMS jest przekazywany do elementów sieci z przełączaniem pakietów w Twojej własnej sieci (np. GGSN , SAE-GW ) lub do IM-MGW, gdzie w razie potrzeby następuje przejście do własnej sieci komutacyjnej.

I-BGF może również służyć jako interfejs do przesyłania danych do własnej sieci z przełączaniem pakietów. Podfunkcją I-BGF do przejścia do własnej sieci z komutacją pakietów jest Access Transfer Gateway ( ATGW ). Zamiast być częścią I-BGF, funkcja ta może być również realizowana jako funkcja niezależna.

Przejście do własnej sieci

Funkcja kontroli transferu dostępu (ATCF)

ATCF (Access Transfer Function Control) organizuje przejście do własnej sieci komutacji pakietów. W przypadku abonentów we własnej sieci, do których można dotrzeć za pośrednictwem usług komutacji pakietów, połączenia danych i sygnalizacji są organizowane za pośrednictwem ATCF. ATCF bezpośrednio kontroluje zasoby w ATGW . Ten interfejs jest używany, gdy abonent korzysta z usług danych IMS (takich jak MMTel , RCS itp.) Lub gdy używane są usługi głosowe IP (takie jak Voice over IP , Voice over LTE ).

W przypadku żądań połączeń zi do własnej sieci, ATCF zapewnia interfejs, za pośrednictwem którego informacje sygnalizacyjne są wymieniane między własną siecią a systemem IMS. ATCF rezerwuje zasoby wymagane do połączenia i monitoruje ruch. Rzeczywisty strumień danych jest kierowany przez ATGW , przy czym ATCF kontroluje ten strumień danych.

ATCF może być zaimplementowana w ramach I-BCF , wtedy I-BCF przejmuje organizację ruchu do sieci własnych i zewnętrznych. ATCF można również skonfigurować jako niezależną funkcję IMS. W tym przypadku ATCF jest czasami określane jako funkcja kontroli granic dostępu A-BCF .

Access Transfer Gateway (ATGW)

ATGW (Access transferu Brama) jest analogiczna do IM-MGW i I-BFG w strumieniu danych IMS. Jeśli używana usługa IMS wymaga przejścia do własnej sieci z komutacją pakietów, ruch danych IMS jest przekazywany do elementów sieci z komutacją pakietów w Twojej własnej sieci (np. GGSN , SAE-GW ) za pośrednictwem ATGW .

ATGW można zaimplementować jako część I-BGF , wtedy zarówno strumienie danych do własnej sieci, jak i do sieci zewnętrznych są kierowane przez I-BGF. ATGW można również skonfigurować jako niezależną funkcję IMS. W tym przypadku ATGW jest czasami określane jako funkcja Access Border Gateway (A-BGF).

Specyfikacje IMS

Komponenty IMS są opisane w następujących specyfikacjach 3GPP :

Funkcje IMS Specyfikacje 3GPP
Ogólna architektura IMS 3GPP TS 23.002
P-CSCF , I-CSCF , S-CSCF , E-CSCF , BGCF 3GPP TS 23.167, 3GPP TS 23.228
SCC-AS 3GPP TS 23.237.1
IM-SSF 3GPP TS 23.278.1
IP-SM-GW 3GPP TS 23.204
MMTel , RCS , serwer obecności 3GPP TS 22.173, 3GPP TS 24.173
MRFC , MRFP 3GPP TS 23.228, 3GPP TS 23.333
MGCF , IM-MGW 3GPP TS 23.002, 3GPP TS 24.229, 3GPP TS 29.163
I-BCF , I-BGF 3GPP TS 29.162.1
ATCF , ATGW 3GPP TS 23.237, 3GPP TS 24.237

Zobacz też

literatura

  • Gonzalo Camarillo i wsp.: Podsystem multimedialny 3G IP (IMS): Połączenie Internetu i światów komórkowych . John Wiley & Sons, 2006, ISBN 0-470-01818-6 .
  • Miikka Poikselka et al .: The IMS: IP Multimedia Concepts and Services . John Wiley & Sons, 2006, ISBN 0-470-01906-9 .

linki internetowe