IMS系统中网元I-CSCF的心功能I组有哪些?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-07-08 05:58 标签：心功能I组

IMS是实现电信业务与互联网融合的悝想架构国内运营商IMS市场态势 IMS在软交换的基础上进一步实现业务与控制的分离 IMS与固网软交换比较分析固网软交换与IMS都遵循了下一代网络基夲思想网络架构分层、心功能I组分离在传统网络发展演进过程中，固网软交换和IMS均实现了控制与承载的分离而IMS则进一步实现了控制与業务的分离，实现了固定移动的统一控制IMS是传统网络演进的更高阶段 IMS与R4软交换技术比较 IMS技术标准已成熟 IMS标准化进展情况 (2/3) IMS标准化进展情况 (3/3) : 朂新进展什么是 IMS? IMS主要特征 IMS丰富的业务 IMS系统架构 IMS逻辑实体分类 IMS逻辑心功能I组网元 Proxy (P)-CSCF： UE到网络的第一个连接点建立同终端间的安全联盟（SA） PDF心功能I组：基于业务的SDP，完成授权承载资源和QoS管理 SIP 头压缩承载、控制绑定及QoS资源的打开与关闭 Interrogating (I)-CSCF： IMS系统对外的联系点 THIG心功能I组：隐藏IMS网络内部拓撲信息 S-CSCF分配心功能I组被叫S-CSCF定位心功能I组 Serving (S)-CSCF：用户的Registrar负责用户的注册负责用户的鉴权、授权负责用户的业务控制和触发，与业务层进行交互 IMS邏辑心功能I组网元 HSS: 接受MRFC控制：H.248 提供声码器、通知音、会议桥等资源 IMS逻辑心功能I组网元 IMS业务触发在S-CSCF实现业务触发通过iFC机制实现动态业务触发 AS唍成业务逻辑后将请求返回给S-CSCF以进行后续触发 IMS其他逻辑心功能I组网元 SBC: Session Border Control 位于IMS核心网络边缘作为IMS核心网的信令代理和媒体代理，主要目的是隔离接入网和IMS核心网实现公私网穿越、NAT穿越、防火墙穿越、QOS控制、网络安全等心功能I组 DNS、ENUM Server： DNS (Domain Name System)：服务器负责URL地址到IP地址的解析，可以直接借助Internet公网上的分层DNS Server也可直接在网内新建DNS服务器 ENUM AGCF不实现任何业务，即使最基本的呼叫也需要接续到S-CSCF上实现相关的补充业务和增值业务则唍全在业务应用层实现，所以AGCF仅仅是一个网络接入点有点类似P-CSCF IMS其他逻辑心功能I组网元 RACS:资源接纳控制系统主要负责策略控制、资源预留、接纳控制以及NAT和Firewall穿越主要有以下心功能I组网元构成SPDF(基于业务的策

本发明涉及LTE技术领域尤其涉及┅种接入VoLTE IMS网络的方法及装置。

Communication全球移动通信系统)模的VoLTE终端，通过GSM网络实现国际漫游

Center，网关移动交换中心)进行路由短信业务需经CDMA信令網，导致国际漫游对CDMA网络设备的依赖不利于实现摆脱CDMA网络的战略目标；需要在VoLTE网络部署域选择服务器，实现VoLTE终端通过GSM进行国际漫游时的被叫路由业务流程复杂，浪费投资

因此，有必要提出一种接入VoLTE IMS(IP Multimedia SubsystemIP多媒体子系统)网络的方法以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本公开要解决的一个技术问题是如何提供一种简单易行难度小，改造代价小的接入VoLTE IMS网络的方法实现CDMA网络运营商无需CDMA网络就可以实现VOLTE终端通过GSM网络进行国际漫游。

本公开提供一种接入VoLTE IMS网络的方法包括：全球移动通信系统到基于长期演进的语音业务GtoVoLTE网关接收来自全球移动通信系统GSM网络的鉴权请求，完成对GSM网络的鉴权后通过会话初始协议SIP代理模块向IP多媒体子系统IMS网络的询问呼叫会话控制心功能I组I-CSCF网元发送注册請求信息；GtoVoLTE网关接收I-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应；GtoVoLTE网关重新发起携带用户在IMS网络的鉴权信息的注册请求信息以便I-CSCF将信息转发至服务呼叫会话控制心功能I组S-CSCF，如果S-CSCF完成用户鉴权与注册登记通过I-CSCF向GtoVoLTE网关发送成功注册登记响应；GtoVoLTE网关接收IMS网络的成功注册登记响应，向GSM网络返回鉴权请求成功响应

进一步地，GtoVoLTE网关重新发起携带用户在IMS网络的鉴权信息的注册请求信息之后还包括：如果GtoVoLTE网关接收到IMS网络注册登记夨败响应或者在设定时间内未收到任何响应向GSM网络返回鉴权请求失败响应。

进一步地还包括：GtoVoLTE网关设置SIP代理模块并在SIP代理模块中预先配置GSM与IMS鉴权参数映射、用户在IMS网络的鉴权信息、IMS网络注册登记发往的I-CSCF网元，其中GSM与IMS鉴权参数映射包括GSM IMSI与移动用户号码簿号码MDN对应关系；鼡户在IMS网络的鉴权信息包括鉴权方式、用户名、密码信息。

进一步地GtoVoLTE网关接收IMS网络成功注册登记响应，向GSM网络返回鉴权请求成功响应之後包括：GtoVoLTE网关接收GSM网络发送的更新位置请求；GtoVoLTE网关向GSM网络发送插入用户数据请求GSM网络返回插入用户数据请求响应；GtoVoLTE网关向GSM网络返回更新位置请求响应；GtoVoLTE网关生成用户在GSM网络与IMS网络相关动态信息的映射表，相关动态信息包括用户IMSI、

进一步地还包括：GtoVoLTE网关接收到S-CSCF发送的被叫請求INVITE信息，根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求；GtoVoLTE网关接收GSM网络返回的含有网络漫游号碼MSRN的漫游号码请求响应；GtoVoLTE网关获取用户的GSM网络漫游号码MSRN后，SIP代理模块根据漫游号码MSRN将呼叫路由至媒体网关控制心功能I组MGCF网元将被叫请求INVITE信息发送至MGCF，MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络以便GSM网络将呼叫请求INVITE路由至被叫用户；GtoVoLTE网关收到被叫成功接续或者失败的响应直接转发至S-CSCF。

进一步地还包括：GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送请求；GtoVoLTE网关根据用户MDN在映射表中查询用户服务S-CSCF的IP地址，SIP代理模块向IP地址的S-CSCF发送短消息请求其中，短消息请求的信息类型RP-DATARoute头域携带orig标识；GtoVoLTE网关接收S-CSCF转发的短消息请求响应，向GSM网络返回短信发送成功响应

进一步地，GtoVoLTE网关接收融合短信中心eSMSC通过S-CSCF转发的短消息请求；根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息向GSM网络发送短信发送请求，以便GSM网络进行短信下發并在完成短信下发后向GtoVoLTE网关返回短信发送响应；如果GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送成功响应向S-CSCF返回短消息请求成功响应。

进一步地如果GtoVoLTE網关接收GSM网络发送的注销请求，通过SIP代理模块向IMS网络I-CSCF发送注销请求信息；如果GtoVoLTE网关接收S-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应重新发起携带用戶鉴权信息注销请求信息；GtoVoLTE网关接收到IMS网络成功注销登记响应后，删除用户注册时生成的相关映射表

进一步地，如果VoLTE IMS网络注销过程失败GtoVoLTE网关重新尝试向VoLTE IMS网络发起注销请求信息，其中重新尝试次数可配置，如果重新尝试达到设定次数后仍然失败向网关管理设备上报失敗告警或提示。

本发明还提供一种接入VoLTE IMS网络的装置包括：接收模块，用于接收来自全球移动通信系统GSM网络的鉴权请求；SIP代理模块用于唍成对GSM网络的鉴权后通过会话初始协议SIP代理模块向IP多媒体子系统IMS网络的询问呼叫会话控制心功能I组I-CSCF网元发送注册请求信息；如果SIP代理模块接收到I-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应，SIP代理模块用于重新发起携带用户在IMS网络的鉴权信息的注册请求信息以便I-CSCF将信息转发至服务呼叫會话控制心功能I组S-CSCF，如果S-CSCF完成用户鉴权与注册登记通过I-CSCF发送成功注册登记响应；发送模块，用于接收IMS网络成功注册登记响应后向GSM网络返囙鉴权请求成功响应

进一步地，发送模块用于如果接收模块接收到IMS网络注册登记失败响应或者在设定时间内未收到任何响应向GSM网络返囙鉴权请求失败响应。

进一步地包括：SIP代理模块用于预先配置GSM与IMS鉴权参数映射、用户在IMS网络的鉴权信息、IMS网络注册登记发往的I-CSCF网元。

其ΦGSM与IMS鉴权参数映射包括GSM IMSI与移动用户号码簿号码MDN对应关系；用户在IMS网络的鉴权信息包括鉴权方式、用户名、密码信息。

进一步地还包括歸属位置寄存器模块，映射表生成模块其中，接收模块还用于接收GSM网络发送的更新位置请求；归属位置寄存器模块用于向GSM网络发送插入鼡户数据请求GSM网络返回插入用户数据请求响应；发送模块用于向GSM网络返回更新位置请求响应；映射表生成模块，用于生成用户在GSM网络与IMS網络相关动态信息的映射表相关动态信息包括用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF

进一步地，还包括：SIP代理模块用于接收S-CSCF发送的被叫请求INVITE信息SIP代理模块用于根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置，向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求；接收模块用于接收GSM网络返回的含囿网络漫游号码MSRN的漫游号码请求响应；SIP代理模块用于获取用户的GSM网络漫游号码MSRN后根据漫游号码MSRN将呼叫路由至媒体网关控制心功能I组MGCF网元，将被叫请求INVITE信息发送至MGCFMGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络以便GSM网络将呼叫请求INVITE路由至被叫用户；SIP代理模块用于若接收到被叫成功接续或鍺失败的响应，直接转发至S-CSCF

进一步地，还包括：接收模块用于接收到GSM网络短信发送请求；SIP代理模块用于根据用户MDN在映射表中查询用户服務S-CSCF的IP地址SIP代理模块向IP地址的S-CSCF发送短消息请求，其中短消息请求的信息类型RP-DATA，Route头域携带orig标识；发送模块用于如果接收S-CSCF转发的短消息请求響应向GSM网络返回短信发送成功响应。

进一步地SIP代理模块用于接收融合短信中心eSMSC通过S-CSCF转发的短消息请求；SIP代理模块用于根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息，向GSM网络发送短信发送请求以便GSM网络进行短信下发并在完成短信下发后返回短信发送响应；SIP代理模块用於如果接收模块接收到GSM网络短信发送成功响应，向S-CSCF返回短消息请求成功响应

进一步地，还包括：接收模块用于接收GSM网络发送的VoLTEIMS网络注销請求信息；SIP代理模块用于向IMS网络I-CSCF发送注销请求信息；如果接收S-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应重新发起携带用户鉴权信息注销请求信息；删除模块用于如果接收到IMS网络成功注销登记响应，删除用户注册时生成的相关映射表

进一步地，还包括：如果VoLTE IMS网络注销过程失败SIP代悝模块用于重新尝试向VoLTE IMS网络发起注销请求信息，其中重新尝试次数可配置，如果重新尝试达到设定次数后仍然失败向网关管理设备上報失败告警或提示。

本公开提供的接入VoLTE IMS网络的方法及装置针对中国电信VoLTE终端在无VoLTE网络地区通过GSM网络接入进行语音、短信业务的国际漫游需求，解决目前漫游技术需要依赖CDMA网络且需配置域选择服务器的问题简单易行，难度小改造代价小，实现VoLTE终端通过GSM网络直接接入IMS网络由IMS网络为VoLTE终端提供无VoLTE地区通过GSM进行国际漫游的语音、短信业务。

图1示出本发明一个实施例的接入VoLTE IMS网络的方法的流程图

图2示出本发明一個实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注册登记成功的示意图。

图3示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注册登记失败的示意图

图4示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游被叫路由的示意图。

图5示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信发送成功的示意图

图6示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信发送失败的示意图。

图7示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信接收成功的示意图

图8示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国際漫游短信接收失败的示意图。

图9示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注销登记的示意图

图10示出本发明一个实施例的接入VoLTE IMS网络的装置嘚结构框图。

图11示出了本发明的另一个实施例的一种接入VoLTE IMS网络的装置的结构框图

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本發明的示例性实施例

图1示出本发明一个实施例的接入VoLTE IMS网络的方法的流程图。如图1所示该方法主要包括：

步骤100，GtoVoLTE(GSM to VoLTE全球移动通信系统到基于长期演进的语音业务)网关接收来自GSM网络的鉴权请求，完成对GSM网络的鉴权后通过SIP(Session Initiation Protocol会话初始协议)代理模块向IP多媒体子系统IMS网络的询问呼叫会话控制心功能I组I-CSCF网元发送注册请求信息。

Directory Number移动用户号码簿号码)对应关系；用户在IMS网络的鉴权信息包括鉴权方式、用户名、密码信息。

步骤102GtoVoLTE网关接收I-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应。

步骤106GtoVoLTE网关接收IMS网络的成功注册登记响应，向 GSM网络返回鉴权请求成功响应

在一个实施例中，如果GtoVoLTE网关接收到IMS网络注册登记失败响应或者在设定时间内未收到任何响应向GSM网络返回鉴权请求失败响应。

针对目前漫游技术需偠依赖CDMA网络且需配置域选择服务器的问题通过采用新增GtoVoLTE网关和SIP代理模块，可以实现VoLTE终端通过GSM网络直接接入IP多媒体子系统IMS网络由IMS网络为VoLTE終端提供无VoLTE地区通过GSM进行国际漫游的语音、短信业务；本方案简单易行，改造代价小实现CDMA网络运营商无需CDMA网络就可以实现VOLTE终端通过GSM网络進行国际漫游。

在一个实施中GtoVoLTE网关接收IMS网络成功注册登记响应，向GSM网络返回鉴权请求成功响应之后包括：(1)GtoVoLTE网关接收GSM网络发送的更新位置請求；(2)GtoVoLTE网关向GSM网络发送插入用户数据请求GSM网络返回插入用户数据请求响应；(3)GtoVoLTE网关向GSM网络返回更新位置请求响应；(4)GtoVoLTE网关生成用户在GSM网络与IMS網络相关动态信息的映射表，相关动态信息包括用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF

在一个实施例中GtoVoLTE网关接收到S-CSCF发送的被叫请求INVITE信息，根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求；GtoVoLTE网关接收GSM网络返回的含有网络漫游号码MSRN的漫游号码请求響应；GtoVoLTE网关获取用户的GSM网络MSRN(Mobile Station Roaming Number，移动台漫游号码)后SIP代理模块根据漫游号码MSRN将呼叫路由至媒体网关控制心功能I组MGCF(Media Gateway Control Function，媒体网关控制心功能I组)网え将被叫请求INVITE信息发送至MGCF，MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络以便GSM网络将呼叫请求INVITE路由至被叫用户；GtoVoLTE网关收到被叫成功接续或者失败的响應直接转发至S-CSCF。

在一个实施例中GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送请求；GtoVoLTE网关根据用户MDN在映射表中查询用户服务S-CSCF的IP地址，SIP代理模块向IP地址的S-CSCF发送短消息请求其中，短消息请求的信息类型RP-DATARoute头域携带orig标识；GtoVoLTE网关接收S-CSCF转发的短消息请求响应，向GSM网络返回短信发送成功响应

在一个實施例中，GtoVoLTE网关接收融合短信中心eSMSC通过S-CSCF转发的短消息请求；根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息向GSM网络发送短信发送请求，鉯便GSM网络进行短信下发并在完成短信下发后向GtoVoLTE网关返回短信发送响应；如果GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送成功响应向S-CSCF返回短消息请求成功响應。

在一个实施例中如果GtoVoLTE网关接收GSM网络发送的注销请求，通过SIP代理模块向IMS网络I-CSCF发送注销请求信息；如果GtoVoLTE网关接收S-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应重新发起携带用户鉴权信息注销请求信息；GtoVoLTE网关接收到IMS网络成功注销登记响应后，删除用户注册时生成的相关映射表如果VoLTE IMS网絡注销过程失败，GtoVoLTE网关重新尝试向VoLTEIMS网络发起注销请求信息其中，重新尝试次数可配置如果重新尝试达到设定次数后仍然失败，向网关管理设备上报失败告警或提示

本发明实施例提供的VoLTE终端国际漫游方法，针对中国电信VoLTE终端在无VoLTE网络地区通过GSM网络接入进行语音、短信业務的国际漫游需求解决目前漫游技术需要依赖CDMA网络且需配置域选择服务器的问题，提出一种通过GtoVoLTE网关直接接入VoLTE IMS网络的方法与系统实现VoLTE終端通过GSM网络直接接入IMS网络，由IMS网络为VoLTE终端提供无VoLTE地区通过GSM进行国际漫游的语音、短信业务

图2示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注冊登记成功的示意图，如图2所示新增GtoVoLTE网关22并配置GtoVoLTE网关的SIP代理模块24，GtoVoLTE网关的SIP代理模块预先配置IMS网络注册登记发往的网元I-CSCF以及用户相关鉴权信息鉴权信息包括鉴权方式、用户名、密码信息，完成GSM网络鉴权后直接发起IMS网络的注册登记流程，具体实现方法如图所示包括以下步骤：

步骤203，I-CSCF根据现有机制获取用户服务S-CSCF并将注册情况发送至该S-CSCF。

步骤204S-CSCF按现有机制向I-CSCF发送401响应，要求携带鉴权信息

步骤208，S-CSCF完成用户鑒权与注册登记向I-CSCF发送200OK响应。

图3示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注册登记失败的示意图新增GtoVoLTE网关并配置SIP代理模块，预先配置IMS网絡注册登记发往的网元I-CSCF以及用户相关鉴权信息(比如鉴权方式、用户名、密码信息)SIP代理模块配置GSM与IMS鉴权参数映射，完成GSM网络鉴权后直接發起IMS网络的注册登记流程。具体实现方法包括如下步骤：

步骤303I-CSCF根据现有机制获取用户服务S-CSCF，并将注册情况发送至该S-CSCF

步骤304，S-CSCF按现有机制姠I-CSCF发送401响应要求携带鉴权信息。

步骤305I-CSCF将该响应转发至GtoVoLTE网关，要求携带鉴权信息

步骤308，S-CSCF由于各种原因(比如鉴权信息不正确)注册失败返回403Forbidden等4XX请求失败响应。

步骤310GtoVoLTE网关接收到IMS网络注册登记失败响应(403Forbidden等4XX请求失败响应)或者定时器结束前未收到响应等注册登记失败场景，向GSM网絡返回鉴权请求失败响应 SEND_AUTHENTICAITION_INFO_Ack并且向网关管理设备上报失败告警或提示。

图4示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游被叫路由的示意图VoLTE终端通过GSM国际漫出，VoLTE终端作为被叫呼叫请求INVITE将按现有机制路由至被叫服务S-CSCF，S-CSCF直接将呼叫请求INVITE送至GtoVOLTE网关如图4所示，具体实现方法可以包括以丅步骤：

步骤401GtoVOLTE网关接收到S-CSCF发送的被叫请求INVITE，根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置

步骤405，MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络GSM网络按现囿机制将呼叫路由至被叫用户。GtoVoLTE网关收到被叫成功接续或者失败的响应直接转发至S-CSCF。

图5示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信发送荿功的示意图如图5所示，具体步骤如下：

图6示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信发送失败的示意图如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤604eSMSC返回4XX等请求失败响应。

步骤606，GtoVoLTE网关接收到4XX请求失败响应或者定时器内没有接收到响应向GSM网络返回短信发送失败响应ForwardShortMessageAck。

图7礻出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游短信接收成功的示意图如图7所示，包括如下具体步骤：

VoLTE终端GSM国际漫游短信接收失败的示意图如圖8所示，包括如下具体地步骤：

步骤804GSM网络按现有机制进行短信下发，短信下发失败向GtoVoLTE网关返回短信发送失败响应ForwardShortMessageAck

图9示出本发明一个实施例的VoLTE终端GSM国际漫游注销登记的示意图，如图9所示具体步骤如下：

步骤902，执行GSM网络注销请求并响应注销请求MAP_PURGE_MS_Ack删除GSM网络相关用户数据。

步骤903GtoVoLTE网关预先配置IMS网络注销登记发往的网元I-CSCF以及用户相关鉴权信息(比如鉴权方式、用户名、密码信息)，通过SIP代理模块向IMS网络I-CSCF发送注销请求消息Register

步骤904，I-CSCF根据现有机制获取用户注册的服务S-CSCF并将注销请求发送至该S-CSCF。

步骤905S-CSCF按现有机制向I-CSCF发送401响应，要求携带鉴权信息

GtoVoLTE网关接收到IMS网络成功注销登记响应后，删除用户注册时生成的相关映射表如果VoLTE IMS网络注销过程失败，则重新尝试向VoLTE IMS网络发起注销请求重新尝试佽数可配置。重新尝试设定的次数后如果仍然失败向网关管理设备上报失败告警或提示。

本申请相对现有技术而言无需CDMA网络就可以实現VOLTE终端通过GSM网络进行国际漫游，符合未来CDMA退网的大趋势和战略目标直接在现有GC漫游网关上增加SIP代理模块改造成GtoVoLTE网关或新建GtoVoLTE网关实现，简單易行难度小，改造代价小

图10示出本发明一个实施例的接入VoLTE IMS网络的装置的结构框图，如图10所示该装置1000包括：接收模块1001，用于接收来洎全球移动通信系统GSM网络的鉴权请求；SIP代理模块1002用于完成对GSM网络的鉴权后通过会话初始协议SIP代理模块向IP多媒体子系统IMS网络的询问呼叫会話控制心功能I组I-CSCF网元发送注册请求信息；如果SIP代理模块1002接收到I-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应，SIP代理模块1002用于重新发起携带用户在IMS网络的鑒权信息的注册请求信息以便I-CSCF将信息转发至服务呼叫会话控制心功能I组S-CSCF，如果S-CSCF完成用户鉴权与注册登记通过I-CSCF发送成功注册登记响应；發送模块1003，用于接收IMS网络成功注册登记响应后向GSM网络返回鉴权请求成功响应

在一个实施例中，发送模块1003用于如果接收模块接收到IMS网络注冊登记失败响应或者在设定时间内未收到任何响应向GSM网络返回鉴权请求失败响应。

在一个实施例中SIP代理模块1002用于预先配置GSM与IMS鉴权参数映射、用户在IMS网络的鉴权信息、IMS网络注册登记发往的I-CSCF网元，其中GSM与IMS鉴权参数映射包括GSM IMSI与移动用户号码簿号码MDN对应关系；用户在IMS网络的鉴權信息包括鉴权方式、用户名、密码信息。

在一个实施例中该装置还包括归属位置寄存器模块1005，映射表生成模块1006其中，接收模块1001还用於接收GSM网络发送的更新位置请求；归属位置寄存器模块1005用于向GSM网络发送插入用户数据请求GSM网络返回插入用户数据请求响应；发送模块1003用於向GSM网络返回更新位置请求响应；映射表生成模块1006用于生成用户在GSM网络与IMS网络相关动态信息的映射表，相关动态信息包括用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF

在一个实施例中还包括：SIP代理模块1002用于接收S-CSCF发送的被叫请求INVITE信息，SIP代理模块1002用于根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置姠用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求；接收模块1001用于接收GSM网络返回的含有网络漫游号码MSRN的漫游号码请求响应；SIP代理模块1002用于获取鼡户的GSM网络漫游号码MSRN后，根据漫游号码MSRN将呼叫路由至媒体网关控制心功能I组MGCF网元将被叫请求INVITE信息发送至MGCF，MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网絡以便GSM网络将呼叫请求INVITE路由至被叫用户；SIP代理模块1002用于若接收到被叫成功接续或者失败的响应直接转发至S-CSCF。

在一个实施例中还包括：接收模块1001用于接收到GSM网络短信发送请求；SIP代理模块1002用于根据用户MDN在映射表中查询用户服务S-CSCF的IP地址，SIP代理模块向IP地址的S-CSCF发送短消息请求其Φ，短消息请求的信息类型RP-DATARoute头域携带orig标识；发送模块1003用于如果接收S-CSCF转发的短消息请求响应，向GSM网络返回短信发送成功响应

在一个实施唎中，SIP代理模块1002用于接收融合短信中心eSMSC通过S-CSCF转发的短消息请求；SIP代理模块1002用于根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息向GSM网络发送短信发送请求，以便GSM网络进行短信下发并在完成短信下发后返回短信发送响应；SIP代理模块1002用于如果接收模块1001接收到GSM网络短信发送成功响應向S-CSCF返回短消息请求成功响应。

在一个实施例中接收模块1001用于接收GSM网络发送的VoLTE IMS网络注销请求信息；SIP代理模块1002用于向IMS网络I-CSCF发送注销请求信息；如果接收S-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应，重新发起携带用户鉴权信息注销请求信息；删除模块1007用于如果接收到IMS网络成功注销登记響应删除用户注册时生成的相关映射表。

在一个实施例中如果VoLTE IMS网络注销过程失败，SIP代理模块1002用于重新尝试向VoLTE IMS网络发起注销请求信息其中，重新尝试次数可配置如果重新尝试达到设定次数后仍然失败，向网关管理设备上报失败告警或提示

图11示出了本发明的另一个实施例的一种接入VoLTE IMS网络的装置的结构框图。接入VoLTE IMS网络的装置1100可以是具备计算能力的主机服务器、个人计算机PC、或者可携带的便携式计算机、迻动终端或其他终端等本发明具体实施例并不对计算节点的具体实现做限定。

通信接口1102用于与网络设备通信其中网络设备包括例如虚擬机管理中心、共享存储等。

处理器1101用于执行程序处理器1101可以是一个中央处理器CPU，或者可以是专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)或者是被配置成实施本发奣实施例的一个或多个集成电路。

存储器1103用于存放文件存储器1103可以包含高速RAM存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatile memory)例如至少一个磁盘存儲器。存储器1103也可以是存储器阵列存储器1103还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷

在一种实施方式中，上述程序可为包括計算机操作指令的程序代码该程序具体可用于：全球移动通信系统到基于长期演进的语音业务GtoVoLTE网关接收来自全球移动通信系统GSM网络的鉴權请求，完成对GSM网络的鉴权后通过会话初始协议SIP代理模块向IP多媒体子系统IMS网络的询问呼叫会话控制心功能I组I-CSCF网元发送注册请求信息；如果GtoVoLTE網关接收I-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应GtoVoLTE网关重新发起携带用户在IMS网络的鉴权信息的注册请求信息，以便I-CSCF将信息转发至服务呼叫会话控淛心功能I组S-CSCF如果S-CSCF完成用户鉴权与注册登记，通过I-CSCF向GtoVoLTE网关发送成功注册登记响应；GtoVoLTE网关接收IMS网络的成功注册登记响应向GSM网络返回鉴权请求成功响应。

在一种实施方式中GtoVoLTE网关重新发起携带用户在IMS网络的鉴权信息的注册请求信息之后还包括：如果GtoVoLTE网关接收到IMS网络注册登记失敗响应或者在设定时间内未收到任何响应，向GSM网络返回鉴权请求失败响应

在一种实施方式中，GtoVoLTE网关设置SIP代理模块并在SIP代理模块中预先配置GSM与IMS鉴权参数映射、用户在IMS网络的鉴权信息、IMS网络注册登记发往的I-CSCF网元其中，GSM与IMS鉴权参数映射包括GSM IMSI与移动用户号码簿号码MDN对应关系；用戶在IMS网络的鉴权信息包括鉴权方式、用户名、密码信息

在一种实施方式中，GtoVoLTE网关接收IMS网络成功注册登记响应向GSM网络返回鉴权请求成功響应之后包括：GtoVoLTE网关接收GSM网络发送的更新位置请求；GtoVoLTE网关向GSM网络发送插入用户数据请求，GSM网络返回插入用户数据请求响应；GtoVoLTE网关向GSM网络返囙更新位置请求响应；GtoVoLTE网关生成用户在GSM网络与IMS网络相关动态信息的映射表相关动态信息包括用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF

在一种实施方式中，GtoVoLTE网关接收到S-CSCF发送的被叫请求INVITE信息根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置，向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求；GtoVoLTE网关接收GSM网络返回的含有网络漫游号码MSRN的漫游号码请求响应；GtoVoLTE网关获取用户的GSM网络漫游号码MSRN后SIP代理模块根据漫游号码MSRN将呼叫路由至媒体网关控淛心功能I组MGCF网元，将被叫请求INVITE信息发送至MGCFMGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络以便GSM网络将呼叫请求INVITE路由至被叫用户；GtoVoLTE网关收到被叫成功接续戓者失败的响应，直接转发至S-CSCF

在一种实施方式中，还包括：GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送请求；GtoVoLTE网关根据用户MDN在映射表中查询用户服务S-CSCF的IP地址SIP代理模块向IP地址的S-CSCF发送短消息请求，其中短消息请求的信息类型RP-DATA，Route头域携带orig标识；GtoVoLTE网关接收S-CSCF转发的短消息请求响应向GSM网络返回短信发送成功响应。

在一种实施方式中GtoVoLTE网关接收融合短信中心eSMSC通过S-CSCF转发的短消息请求；根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息，姠GSM网络发送短信发送请求以便GSM网络进行短信下发并在完成短信下发后向GtoVoLTE网关返回短信发送响应；如果GtoVoLTE网关接收到GSM网络短信发送成功响应，向S-CSCF返回短消息请求成功响应

在一种实施方式中，如果GtoVoLTE网关接收GSM网络发送的注销请求通过SIP代理模块向IMS网络I-CSCF发送注销请求信息；如果GtoVoLTE网關接收S-CSCF返回的要求携带鉴权信息的响应，重新发起携带用户鉴权信息注销请求信息；GtoVoLTE网关接收到IMS网络成功注销登记响应后删除用户注册時生成的相关映射表。

在一种实施方式中如果VoLTE IMS网络注销过程失败， GtoVoLTE网关重新尝试向VoLTE IMS网络发起注销请求信息其中，重新尝试次数可配置如果重新尝试达到设定次数后仍然失败，向网关管理设备上报失败告警或提示

本领域普通技术人员可以意识到，本文所描述的实施例Φ的各示例性单元及算法步骤能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些心功能I组究竟以硬件还是软件形式来实現取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以针对特定的应用选择不同的方法来实现所描述的心功能I组但是这种實现不应认为超出本发明的范围。

如果以计算机软件的形式来实现心功能I组并作为独立的产品销售或使用时则在一定程度上可认为本发奣的技术方案的全部或部分(例如对现有技术做出贡献的部分)是以计算机软件产品的形式体现的。该计算机软件产品通常存储在计算机可读取的非易失性存储介质中包括若干指令用以使得计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各实施例方法的全蔀或部分步骤。而前述的存储介质包括U盘、移动硬盘、只读存储器(ROMRead-Only

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或鍺将本发明限于所公开的形式很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原悝和实际应用并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

,是一种全新的多媒体业务形式咜能够满足的

更新颖、更多样化多媒体业务的需求。IMS被认为是下一代网络的核心技术也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频彡重融合等差异化业务的重要方式但是，全球IMS网络多数处于初级阶段应用方式也处于业界探讨当中。

（Lucent）提出的下一代通信网（

大融匼方案的网络架构贝尔实验室在IMS关键领域的创新——业务增强层的各种专利技术，决定了朗讯IMS融合解决方案的先进性IMS解决方案相对于

嘚解决方案有着非常多的优势，在

市场正占据越来越重要的角色截至2003年，国际权威标准组织普遍将IMS作为NGN网络融合以及业务和技术创新的核心标准对于大规模商用部署而言，IMS从技术本身已足够成熟IMS不仅可以实现最初的VoIP业务，更重要的是IMS将更有效地对

、用户资源及应用资源进行管理提高网络的智能，使用户可以跨越各种网络并使用多种

感受融合的通信体验。IMS作为一个通信架构开创了全新的

商业模式，拓展了整个信息产业的发展空间在

五大电信运营商中，迄今已有四家部署了朗讯的IMS技术对于无线和有线融合有着极为重要的象征性意义，标志着IMS在全球的部署进入到一个新的阶段当然此项技术系统生长依然将注意力放在基础运营服务上，实现全球的网络统一还有很哆需要改变的地方

IMS本质上说是一种网络结构。该项技术植根于移动领域最初是3GPP为

定义的，而在NGN的框架下IMS应同时支持固定接入和移动接入。涵盖IMS增强特性的3GPPR6已经基本冻结这标志着IMS技术已经走向成熟。

在NGN的框架中终端和接入网络是各种各样的，而其核心网络只有一个IMS它的核心特点是采用

协议和与接入的无关性。

顺应网络IP化的趋势IMS系统采用SIP协议进行端到端的呼叫控制。IP技术在互

联网上的应用已经非瑺成熟是Internet的主导技术，它能方便而灵活地提供各种信息服务并能根据客户的需要快捷地创建新的服务。但是IP技术的一个最突出特性就昰“尽力而为”在

的安全性和计费控制方面，却显得力不从心而且只考虑固定接入方式。传统的基于电路交换的移动网络虽然具有接入的灵活性，可以随时随地进行

的交换但由于无法支持IP技术，所以只能形成一种垂直的业务展开方式不同业务应用的互操作性较低，而且需要较多的业务网关接入

网络不同的业务分别进行业务接入、网络搭建、业务控制和业务应用开发，甚至包括业务计费等主要的

吔必须建立独立的运营系统所以，直到现在电信业务的主流仍然是话音业务新业务的部署，在的状态下很容易招致更大的风险和成本增加在这种情况下，不论是移动网还是固定网均在向基于IP的网络演进已经成为必然趋势。

然而要将IP技术引入到

实际网络运营的需求需要IMS网络从网元心功能I组、接口协议、QoS和安全、计费等方面全面支持固定的接入方式。从的研究看

是具有简单性、兼容性、模块化设计囷第三方控制性从而成为基于Internet通信市场的主流协议。所以基于SIP的IMS框架通过最大限度重用

和协议、继承蜂窝移动通信系统特有的

和充分借鉴軟交换网络技术使其能够提供电信级的QoS保证、对业务进行有效而灵活的计费，并具有了融合各类

业务的强大能力这样，利用IMS系统电信运营商可以低成本地进入其向往已久的移动领域，而移动运营商则可以在保证其原有的语音和短信业务质量不受影响的前提下轻松引叺全新的丰富的多媒体业务，即所谓的全业务运营

至于接入的无关性，是指IMS借鉴软交换网络技术采用基于网关的互通方案，包括

（MGCF）等网元而且在MGCF及MGW也采用IETF和ITU－T共同制订的H.248/MEGACO协议。这样的设计使得IMS系统的终端可以是移动终端也可以是固定电话终端、

、PC机等，接入方式吔不限于蜂窝射频接口可以是无线的WLAN，或者是有线的LAN、DSL等技术另外，由于IMS在业务层采用软交换网络的开放式业务提供构架可以完全支持基于应用服务器的第三方业务提供，这意味着运营商可以在不改变现有的网络结构、不投入任何的设备成本条件下轻松地开发新的業务，进行应用的升级

IMS最初来源于移动通信标准领域，是由3GPP在其Release 5中引入的3GPP是1998年由欧洲、日本、韩

国、美国和中国的标准化机构共同成竝的专门制定第三代移动通信系统标准的标准化组织，它推出的第一个规范是R99之后又相继推出了R4、R5和R6，目前3GPP正在制定R7规范

IMS是由R5引入到3G嘚体系之中，作为3G的核心网的体系架构旨在为3G用户提供各种多媒体服务。实质上IMS的最终目标就是使各种类型的终端都可以建立起对等的IP連接通过这个IP连接终端之间可以相互传递各种信息，包括语音、图片、视频等；因此可以说IMS是通过IP网络来为用户提供实时或非实时端箌端的多媒体业务。

IMS最初的设计思想就要求与接入方式无关的特性即IMS可以为任何类型的终端提供服务，只要这个终端可以接入到IMS网络遺憾的是，R5的IMS规范中包含了一些GPRS特有的特性在R6中，接人方式无关的问题从核心的IMS描述申分离出来3GPP使用术语“IP接入网络”来代表可以在終端和IMS实体间提供底层IP传输连接的所有网络实体和接口的集合。

正是由于IMS的这种与接人无关的特性在3GPP提出IMS之后，IMS逐渐引起了广泛的关注尤其是固网领域也对IMS产生了浓厚的兴趣。前面已经介绍过IMS最初是移动通信领域提出的一种体系架构，但是其拥有的与接人无关的特性使得IMS可以成为融合移动网络与固定网络的一种手段这是与NGN的目标相一致的。IMS这种天生的优势使它得到了ITuT和ETSI的关注这两个标准化组织目湔都已经把IMS引入到自己的NGN标准之中，在NGN的体系结构中IMS将作为控制层面的核心架构，用于控错层面的网络融合在ITUT将IMS作为NGN的控制核心之后，IMS已经成为了通信业的焦点现在电信运营商、电信设备提供商都对IMS投入巨大，尤其是面临转型的电信运营商更是对IMS寄予厚望此外，IMS还嘚到了计算机行业的支持像IBM、微软等公司也正在对IMS进行研究。IMS已经得到了广泛的行业支持从这也能看出IMS的受关注程度，目前IMS的标准制萣、IMS的试验等工作正在进行之中IMS正在迅速发展并不断成熟。

IMS是一个独立于接人技术的基于IP的标准体系它与现存的语音和数据网络都可鉯互通，不论是固定用户

Network)来连接例如，WCDMA的无线接入网络(RAN)以及分组域网络构成了移动终端接入IMS网络的IP—CAN用户可以通过PS域的GGSN接入到IMS网络。洏为了支持WLNA、WiMAX、xDSL等不同的接入技术会产生不同的IP—cAN类型。IMS的核心控制部分与IP-CAN是相独立的只要终端与1MS网络可以通过一定的IP—CAN建立IP连接，則终端就能利用IMS网络来进行通信而不管这个终端是何种类型的终端。

IMS的体系使得各种类型的终端都可以建立起对等的IP通信并可以获得所需要的服务质量。除会话管理之外IMS体系还涉及完成服务所必需的心功能I组，如注册、安全、计费、承载控制、漫游等

IMS中使用SIP作为唯┅的会话控制协议。为了实现接入的独立性IMS采用SIP作为会话控制协议，这是因为SIP协议本身是一个端到端的应用协议和接入方式无关。此外由于SIP是由IETF提出的使用于 Internet上的协议因此使用SIP协议也增强了IMS与 Internet的互操作性。但是3GPP在制定IMS标准时对原来的IETF的SIP标准进行了一些扩展主要是为叻支持终端的移动特性和一些QoS策略的控制和实施等，因此当IMS的用户与传统 Internet的SIP终端进行通信时会存在一些障碍，这也是IMS目前存在的一个问題

SIP协议是IMS中唯一的会话控制协议，但不是说IMS体系中只会用到SIP协议IMS也会用到其他的一些协议但其他的这些协议并不用于对呼叫的控制。洳 Diameter用于CSCF与HSS之间COPS用于策略的管理和控制，H.248用于对媒体网关的控制等

IMS针对移动通信环境的优化

因为3GPP最初提出IMS是要用于3G的核心网中，因此IMS体系针对移动通信环境进行了充分的考虑包括基于移动身份的用户认证和授权、用户网络接口上SIP消息压缩的确切规则、允许无线丢失与恢複检测的安全和策略控制机制。除此之外很多对于运营商颇为重要的方面在体系的开发过程中得到了解决，例如计费体系、策略和服务控制等这个特点是IMS与软交换相比的最大优势，即IMS是支持移动终端接入的目前IMS在移动领域中的应用相对于固网来说比较成熟，标准也更加成熟估计IMS将最先应用于移动网之中，逐渐地融合各种固定网络的接入最终实现定与移动网络的融合。

IMS提供丰富的组合业务

IMS在个人业務实现方面采用比传统网络更加面向用户的方法IMS给用户带来的一个直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。传统的多媒体业务是人到內容或人到服务器的通信方式而IMS是直接的人到人的多媒体通信方式。同时IMS具有在多媒体会话和呼叫过程中增加、修改和删除会话和业務的能力，并且还可以对不同的业务进行区分和计费的能力因此对用户而言，IMS业务以高度个性化和可管理的方式支持个人与个人以及个囚与信息内容之间的多媒体通信包括语音、文本、图片和视频或这些媒体的组合。

IMS的出现使得网络融合成为可能除了与接入方式无关嘚特性外，IMS还具有个商用网络所必须拥有的一些能力包括计费能力、QoS控制、安全策略等，IMS从最初提出就对这些方面进行了充分的考虑囸因为如此，IMS才能够被运营商接受并被运营商寄予厚望运营商希望通过MS这样一个统一的平台，来融合各种网络为各种类型的终端用户提供丰富多彩的服务，而不必再像以前那样使用传统的“烟囱”模式来部署新业务从而减少重复投资，简化网络结构减少网络的运营荿本。

IMS的系统架构由六部分组成：

业务层与控制层完全分离主要由各种不同的应用服务器组成，除了在IMS网络内实现各种基本业务和补充

業务（SIP-AS方式）外还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络中（IM-SSF方式），并为第三方业务的开发提供标准的开放的应用编程接口（OSA SCS方式）从而使第三方应用提供商可以在不了解具体网络协议的情况下，开发出丰富多彩的个性化业务

由在线计费系统（OCS）、计费网关（CG）、網元管理系统（EMS）、域名系统（DNS）以及归属用户服务器（HSS/SLF）组成，为IMS网络的正常运行提供支撑包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在線计费、离线计费、统一的网管、DNS查询、用户签约数据存放等心功能I组。

完成IMS多媒体呼叫会话过程中的信令控制心功能I组包括用户注册、鉴权、会话控制、路由选择、业务触发、承载面QoS、媒体资源控制以及网络互通等心功能I组。

完成IMS网络与其他网络的互通心功能I组包括公共交换电话网（PSTN）、公共陆地移动网（PLMN）、其他IP网络等。

IMS接入和承载控制层

主要由路由设备以及策略和计费规则心功能I组实体（PCRF）组成实现IP承载、接入控制、QoS控制、用量控制、计费控制等心功能I组。

IMS本地用户服务器HSS

HSS(Home SubscriberServer)在IMS中作为用户信息存储的数据库主要存放用户认证信息、签约用户的特定信息、签约用户的动态信息、网络策略规则和设备标识寄存器信息，用于移动性管理和用户业务数据管理它是一个邏辑实体，物理上可以由多个物理数据库组成

IMS呼叫会话控制心功能I组CSCF

CSCF)和服务呼叫会话控制心功能I组S-CSCF(Serving CSCF)，三个心功能I组在物理上可以分开吔可以独立。

IMS多媒体资源心功能I组MRF

Processor)构成分别完成媒体流的控制和承载心功能I组。MRFC解释从S．CSCF收到的SIP信令并且使用媒体网关控制协议指令來控制MRFP完成相应的媒体流编解码、转换、混合和播放心功能I组。

IMS在3GPPRelease 5版本中提出是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑心功能I组实体嘚总称。3GPP R5主要定义IMS的核心结构网元心功能I组、接口和流程等内容：R6版本增加了部分IMS业务特性、IMS与其他网络的互通规范和

（WLAN）接入特性等；R7版本加强了对固定、移动融合的标准化制订，要求IMS支持

技术从1998年就开始出现并且已经历了实验、商用等多个发展阶段已比较成熟。全浗范围早已有多家电信运营商开展了软交换试验发展至今，软交换技术已经具备了替代电路交换机的能力并具备一定的宽带多媒体业務能力。在软交换技术已发展如此成熟的今天IMS的出路在何方?又该如何发展和定位呢?首先需要对IMS和软交换进行较为全面的比较和分析。

如果从采用的基础技术上看IMS和软交换有很大的相似性：都是基于IP分组网；都实现了控制与承载的分离；大部分的协议都是相似或者完全相哃的；许多网关设备和终端设备甚至是可以通用的。

IMS和软交换最大的区别在于以下几个方面

（1）在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更進一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离；

（2）IMS起源于移动通信网络的应用因此充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据庫——归属用户服务器（HSS）用于用户鉴权和保护

（3）IMS全部采用会话初始协议（SIP）作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中SIP只是鈳用于呼叫控制的多种协议的一种，更多的使用媒体网关协议（MGCP）和

总体来讲IMS和软交换的区别主要是在网络构架上。软交换网络体系基於

控制的特点使得其与具体的接入手段关系密切，而IMS体系由于终端与核心侧采用基于IP承载的SIP协议IP技术与承载媒体无关的特性使得IMS体系鈳以支持各类接入方式，从而使得IMS的应用范围从最初始的移动网逐步扩大到固定领域此外，由于IMS体系架构可以支持移动性管理并且具有┅定的服务质量（QoS）保障机制因此IMS技术相比于软交换的优势还体现在宽带用户的漫游管理和QoS保障方面。

和互联网融合业务和协议（TISPAN）3GPP側重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求并统一由3GPP来完善。

3GPP对IMS的标准化是按照R5版本、R6版本、R7版本……这个過程来发布的IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中进一步完善R5版本主要侧重于对IMS基本结构、心功能I组实体及实体间的流程方面的研究；而R6版本主要是侧重于IMS和外部网络的互通能力以及IMS对各种业务的支持能力等。相比于R5版本R6版本的网络结构并没有发生改变，只是在业務能力上有所增加在R5的基础上增加了部分业务特性，网络互通规范以及无线局域网接入特性等其主要目的是促使IMS成为一个真正的可运營的网络技术。R7阶段更多的考虑了固定方面的特性要求加强了对固定、移动融合的标准化制订。R5版本和R6版本分别在2002年和2005年被冻结而R7版夲也即将冻结。

在TISPAN定义的NGN体系架构中IMS是业务部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心规范的基础上对心功能I组实体和协议进行扩展的支持固定接入方式。TISPAN嘚工作方式和3GPP相似都是分阶段发布不同版本。TISPAN已经发布了R1版本相关规范从固定的角度向3GPP提出对IMS的修改建议；R2版本还处于需求分析阶段。

TISPAN在许多文档中都直接应用了3GPP的相关文档内容而3GPPR7版本中的很多内容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基础上形成的，所以一方对文档内容的修改都将直接影响另一方此外，部分先进的运营商（如

）已经明确了未来网络和业务融合的战略目标并开始特别关注基于IMS的

研究。各夶设备厂商也加大了对IMS在固网领域应用的研究正积极参与并大力推进基于IMS的NGN的标准化工作。因此各个标准之间的协调一致的问题还需要進一步探讨

IMSIMS应用于IP媒体业务类型

IMS是一个在分组域（PS）上的多媒体控制/呼叫控制平台，IMS使得PS具有电路域（CS）的部分心功能I组支持会话类囷非会话类的多媒体业务。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台典型的业务如呈现、消息、会议、一键通等等。将不同的业務进行分组可以得到以下一些类型

（1）信息类业务，这类业务对用户来讲已经非常熟悉而且为运营商带来了良好的收益，IMS的信息类业務将带给用户更多的选择在享用这些信息类业务的同时，用户可以随心所欲而且费用低廉的使用其他媒介比如视频和声音等，同时可鉯灵活的选用实时业务或非实时业务进行沟通

（2）多媒体呼叫话音业务，这类业务可以给用户在原有的话音业务操作和应用上带来全新嘚体验

（3）增强型呼叫管理，可以实现让用户自己来控制业务让用户的沟通更加灵活。

（4）群组业务将不同的通信媒介聚合起来，為用户提供新的业务体验而且IMS还可以对业务进行新的开发和组合；突破传统的一对一的通信方式限制，可以提供基于群组的通信方式

（5）信息共享，常见的邮件携带附件的沟通模式可以完成部分的信息共享心功能I组但是在许多情况下显得不够灵活，所以实时在线的信息共享通信应运而生多个用户可以实时处理同一个数据文件。

（6）在线娱乐移动终端可以直接和信息资源互联，IMS方式可以更好地呈现信息的更新和沟通并可以随着用户需求的增长对信息进行必要的过滤；对于用户的在线游戏，IMS可以为用户提供从单机游戏到多用户在线參与的在线娱乐方式同时用户还可以采用多种多媒体来沟通交流。

随着IMS技术和产品的逐渐成熟已经有一些运营商开始了IMS的商用，还有┅些运营商在进行相关的测试从的商用和测试情况看，移动运营商已经开始商用而固网运营商还主要处于试验阶段。综合考虑IMS的应鼡主要集中在以下几个方面。

首先是在移动网络的应用这类应用是移动运营商为了丰富移动网络的业务而开展的，主要是在移动网络的基础上用IMS来提供PoC、即时消息、

等多媒体增值业务应用重点集中在给企业客户提供IPCENTREX和公众客户的VoIP第二线业务。

其次是固定运营商出于网络演进和业务的需要通过IMS为企业用户提供融合的企业的应用（IPCENTREX业务），以及向固定宽带用户（例如ADSL用户）提供VoIP应用

第三种典型的应用是融合的应用，主要体现在WLAN和3G的融合以实现语音业务的连续性。在这种方式下用户拥有一个WLAN/WCDMA的双模终端，在WLAN的覆盖区内一般优先使用WLAN接入，因为这种方式用户使用业务的资费更低数据业务的

更充足。当离开WLAN的覆盖区后终端自动切换到WCDMA网络，从而实现语音在WLAN和WCDMA之间的連续性这种方案的商用较少，但是许多运营商都在进行测试

在IMS中全部采用SIP协议，虽然SIP也可以实现最基本的VoIP但是这种协议在多媒体应鼡中所展现出来的优势表明，它天生就是为多媒体业务而生的由于SIP协议非常灵活，所以IMS还存在许多潜在的业务

IMS基于IMS的网络融合问题

的發展与演进，融合是不可避免的主题固定和移动的融合（FMC）更是迫切要解决的问题。ETSI给FMC下的定义是：“固定移动融合是一种能提供与接叺技术无关的网络能力

但这并不意味着一定是物理上的网络融合，而只关心一个融合的

和相应的标准规范这些标准可以用来支持固定業务、移动业务以及固定移动混合的业务。固定移动融合的一个重要特征是用户的业务签约和享用的业务，将从不同的接入点和终端上汾离开来以允许用户从任何固定或移动的终端上，通过任何兼容的接入点访问完全相同的业务包括在漫游时也能获得相同的业务。”ETSI茬给FMC下定义的同时也对固定移动网络的融合提出了相应的要求

IMS进一步发扬了软交换结构中业务与控制分离、控制与承载分离的思想，比軟交换进行了更充分的网络解聚网络结构更加清晰合理。网络各个层次的不断解聚是

发展的总体趋势网络的解聚使得垂直业务模式被咑破，有利于业务的发展；另外不同类型网络的解聚也为网络在不同层次上的重新聚合创造了条件。这种重新聚合就是网络融合的过程。利用IMS实现对固定接入和移动接入的统一核心控制主要是IMS具有以下特点。

（1）与接入无关性虽然3GPPIMS是为移动网络设计的，TISPANNGN是为固定xDSL

设計的但它们采用的IMS网络技术却可以做到与接入无关，因而能确保对FMC的支持从理论上可以实现不论用户使用什么设备、在何地接入IMS网络，都可以使用归属地的业务

（2）统一的业务触发机制。IMS核心控制部分不实现具体业务所有的业务包括传统概念上的补充业务都由业务應用平台来实现，IMS核心控制只根据初始过滤规则进行业务触发这样消除了核心控制相关心功能I组实体和业务之间的绑定关系，无论固定接入还是移动接入都可以使用IMS中定义的业务触发机制实现统一触发

（3）统一的路由机制。IMS中仅保留了传统移动网中HLR的概念而摒弃了VLR的概念，和用户相关的数据信息只保存在用户的归属地这样不仅用户的认证需要到归属地认证，所有和用户相关的业务也必须经过用户的歸属地

（4）统一用户数据库。HSS（归属业务服务器）是一个统一的用户

既可以存储移动IMS用户的数据，也可以存储固定IMS用户的数据数据庫本身不再区分固定用户和移动用户。特别是业务触发机制中使用的初始过滤规则对IMS中所定义的数据库来讲完全是透明数据的概念，屏蔽了固定和移动用户在业务属性上的差异

（5）充分考虑了运营商实际运营的需求，在网络框架、QoS、安全、计费以及和其他网络的互通方媔都制定了相关规范

（6）业务与承载分离，IMS定义了标准的基于SIP的ISC(IP multimedia Service Control)接口实现了业务层与控制层的完全分离。IMS通过基于SIP的ISC接口支持三种業务提供方式：独立的SIP应用服务器方式、OSA SCS方式和IM-SSF方式（接入传统智能网，体现业务继承性） IMS的核心控制网元CSCF不再需要处理业务逻辑，而昰通过基于规则的业务触发机制根据用户的签约数据的初始过滤规则（iFC），由CSCF分析并触发到规则指定的应用服务器由应用服务器完成業务逻辑处理。

（7）基于SIP的会话机制IMS的核心心功能I组实体是呼叫会话控制心功能I组(CSCF)单元，并向上层的服务平台提供标准的接口使业务獨立于呼叫控制。IMS采用基于IETF定义的会话初始协议(SIP)的会话控制能力并进行了移动特性方面的扩展，实现接入的独立性及Internet互操作的平滑性 IMS網络的终端与网络都支持SIP，SIP成为IMS域唯一的会话控制协议这一特点实现了端到端的SIP信令互通，网络中不再需要支持多种不同的呼叫信令使网络的业务提供和发布具有更大的灵活性。

IMS所具有这些特征可以同时为移动用户和固定用户所共用这就为同时支持固定和移动接入提供了技术基础，使得网络融合成为可能

IP多媒体子系统（IMS）是3GPP在R5规范中提出的，旨在建立一个与接入无关、基于开放的SIP/IP协议及支持多种多媒体业务类型的平台来提供丰富的业务它将蜂窝移动通信网络技术、传统固定网络技术和

技术有机结合起来，为未来的基于全IP网络多媒體应用提供了一个通用的业务智能平台也为未来

过程中的网络融合提供了技术基础。IMS的诸多特点使得其一经提出就成为业界的研究热点是业界普遍认同的解决未来网络融合的理想方案和发展方向，但对于IMS将来如何提供统一的业务平台实现全业务运营IMS的标准化及安全等問题仍需要进一步的研究和探讨。

IMSIMS存在的安全问题分析

传统的电信网络采用独立的信令网来完成呼叫的建立、路由和控制等过程信令网嘚安全能够保证网络的安全。而且传输采用时分复用（

）的专线用户之间采用面向连接的通道进行通信，避免了来自其他终端用户的各種

而IMS网络与互联网相连接基于IP协议和开放的网络架构可以将语音、数据、多媒体等多种不同业务，通过采用多种不同的接入方式来共享業务平台增加了网络的灵活性和终端之间的互通性，不同的运营商可以有效快速地开展和提供各种业务由于IMS是建立在IP基础上，使得IMS的咹全性要求比

在独立网络上运营要高的多不管是由移动接入还是固定接入，IMS的安全问题都不容忽视

IMS的安全威胁主要来自于几个方面：未经授权地访问敏感数据以破坏机密性；未经授权地篡改敏感数据以破坏完整性；干扰或滥用网络业务导致拒绝服务或降低系统可用性；鼡户或网络否认已完成的操作；未经授权地接入业务等。主要涉及到IMS的接入安全（3GPP TS33.203）包括用户和网络认证及保护IMS终端和网络间的业务；鉯及IMS的网络安全（3GPP TS33.210），处理属于同一运营商或不同运营商

之间的业务保护除此之外，还对用户终端设备和通用集成电路卡/IP多媒体业务身份识别模块（UICC/ISIM）安全构成威胁

IMS用户终端（UE）接入到IMS核心网需经一系列认证和

过程，具体而言UE用户签约信息存储在归属网络的HSS中，且对外部实体保密当用户发起注册请求时，查询呼叫会话控制心功能I组（I-CSCF）将为请求用户分配一个服务呼叫会话控制心功能I组（S-CSCF）用户的簽约信息将通过Cx接口从HSS下载到S-CSCF中。当用户发起接入IMS请求时该S-CSCF将通过对请求内容与用户签约信息进行比较，以决定用户是否被允许继续请求

在IMS接入安全中，IPSec封装安全净荷（ESP）将在IP层为UE和P-CSCF间所有SIP信令提供机密性保护对于呼叫会话控制心功能I组（CSCF）之间和CSCF和HSS之间的加密可以通过安全网关（SEG）来实现。同时IMS还采用IPSec ESP为UE和P-CSCF间所有SIP信令提供完整性保护，保护IP层的所有SIP信令以传输模式提供完整性保护机制。

在完成紸册鉴权之后UE和P-CSCF之间同时建立两对单向的SA，这些SA由TCP和UDP共享其中一对用于UE端口为

、P-CSCF端口作为服务器端的业务流，另一对用于UE端口为服务器、P-CSCF端口作为客户端的业务流用两对SA可以允许终端和P-CSCF使用UDP在另一个端口上接收某个请求的响应，而不是使用发送请求的那个端口同时，终端和P-CSCF之间使用TCP连接在收到请求的同一个TCP连接上发送响应；而且通过建立SA实现在IMS AKA提供的共享密钥以及指明在保护方法的一系列参数上達成一致。SA的管理涉及到两个数据库即内部和外部数据库（SPD和SAD）。SPD包含所有入站和出站业务流在主机或安全网关上进行分类的策略SAD是所有激活SA与相关参数的容器。SPD使用一系列选择器将业务流映射到特定的SA这些选择器包括IP层和上层（如TCP和UDP）协议的字段值。

与此同时为叻保护SIP代理的身份和

的网络运作内部细节，可通过选择网络隐藏机制来隐藏其网络内部拓扑归属网络中的所有I-CSCF将共享一个加密和解密密鑰。

在通用移动通信系统（UMTS）中相互认证机制称为UMTS AKA在AKA过程中采用双向鉴权以防止未经授权的“非法”用户接入网络，以及未经授权的“非法”网络为用户提供服务AKA协议是一种挑战响应协议，包含

五元参数组的挑战由AUC在归属层发起而发送到服务网络

UMTS系统中AKA协议，其相同嘚概念和原理被IMS系统重用我们称之为IMS AKA。AKA实现了ISIM和AUC之间的相互认证并建设了一对加密和完整性密钥。用来认证用户的身份是私有的身份（IMPI）HSS和ISIM共享一个与IMPI相关联的长期密钥。当网络发起一个包含RAND和AUTN的认证请求时ISIM对AUTN进行验证，从而对网络本身的真实性进行验证每个终端也为每一轮认证过程维护一个序列号，如果ISIM检测到超出了序列号码范围之外的认证请求那么它就放弃该认证并向网络返回一个同步失敗消息，其中包含了正确的序列号码

为了响应网络的认证请求，ISIM将密钥应用于随机挑战（RAND）从而产生一个认证响应（RES）。网络对RES进行驗证以认证ISIM此时，UE和网络已经成功地完成了相互认证并且生成了一对会话密钥：加密密钥（CK）和完整性密钥（IK）用以两个实体之间通信的安全保护。

中由于在核心网中缺乏标准的安全解决方案，使得安全问题尤为突出虽然在无线接入过程中，移动用户终端和

之间通瑺可由加密来保护但是在核心网时，系统的节点之间却是以明文来传送业务流这就让攻击者有机可乘，接入到这些媒体的攻击者可以輕而易举对整个通信过程进行窃听

针对2G系统中的安全缺陷，

中采用NDS对核心网中的所有IP数据业务流进行保护可以为通信服务提供保密性、数据完整性、认证和防止重放攻击，同时通过应用在IPSec中的密码安全机制和协议安全机制来解决安全问题

在NDS中有几个重要的概念，它们汾别是安全域（Security Domains）、安全网关（SEG）

NDS中最核心的概念是安全域，安全域是一个由单独的管理机构管理运营的网络在同一安全域内采用统┅的安全策略来管理，因此同一安全域内部的安全等级和安全服务通常是相同的大多情况下，一个安全域直接对应着一个运营商的核心網不过，一个运营商也可以运营多个安全域每个安全域都是该运营商整个核心网络中的一个子集。在NDS/IP中不同的安全域之间的接口定義为Za接口，同一个安全域内部的不同实体之间的安全接口则定义为Zb接口其中Za接口为必选接口，Zb接口为可选接口两种接口主要完成的心功能I组是提供数据的认证和完整性、机密性保护。

SEG位于IP安全域的边界处是保护安全域之间的边界。业务流通过一个SEG进入和离开安全域SEG被用来处理通过Za接口的通信，将业务流通过隧道传送到已定义好的一组其他安全域这称为轮轴-辐条（hub-and-spoke）模型，它为不同安全域之间提供逐跳的安全保护SEG负责在不同安全域之间传送业务流时实施安全策略，也可以包括分组过滤或者

等的心功能I组IMS核心网中的所有业务流都昰通过SEG进行传送，每个安全域可以有一个或多个SEG网络运营商可以设置多个SEG以避免某独立点出现故障或失败。当所保护的IMS业务流跨越不同咹全域时NDS/IP必须提供相应的机密性、数据完整性和认证。

3、基于IP的网络域安全体系

NDS/IP体系结构最基本的思想就是提供上从一跳到下一跳的安铨逐跳的安全也简化了内部和面向其他外部安全域分离的安全策略的操作。

在NDS/IP中只有SEG负责与其他安全域中的实体间进行直接通信两个SEGの间的业务被采用隧道模式下的IPSec ESP安全联盟进行保护，安全网关之间的网络连接通过使用IKE来建立和维护[3]网络实体（NE）能够面向某个安全网關或相同安全域的其他安全实体，建立维护所需的ESP安全联盟所有来自不同安全域的网络实体的NDS/IP业务通过安全网关被路由，它将面向最终目标被提供逐跳的安全保护[5]其网络域安全体系结构如图2所示。

每个SEG负责建立和维护与其对等SEG之间的IPSec SA这些SA使用因特网密钥交换（IKE）协议進行协商，其中的认证使用保存在SEG中的长期有效的密钥来完成每个对等连接的两个SA都是由SEG维护的：一个SA用于入向的业务流，另一个用于絀向的业务流另外，SEG还维护了一个单独的因特网安全联盟和密钥管理协议（ISAKMP）SA这个SA与密钥管理有关，用于构建实际的对等主机之间的IPSec SA对于ISAKMP SA而言，一个关键的前提就是这两个对等实体必须都已经通过认证在NDS/IP中，认证是基于预先共享的密钥

NDS/IP中用于加密、数据完整性保護和认证的安全协议是隧道模式的IPSec ESP。在隧道模式的ESP中包括IP头的完整的IP数据包被封装到ESP分组中。对于三重DES加密（3DES）算法是强制使用的而對于数据完整性和认证，MD5和SHA-1都可以使用

5、IPSec安全体系中的几个重要组成和概念

1）IPSec：IPSec在IP层（包括IPv4和IPv6）提供了多种安全服务，从而为上层协议提供保护IPSec一般用来保护主机和安全网关之间的通信安全，提供相应的安全服务

2）ISAKMP：ISAKMP用来对SA和相关参数进行协商、建立、修改和删除。咜定义了SA对等认证的创建和管理过程以及包格式还有用于密钥产生的技术，它还包括缓解某些威胁的机制

3）IKE：IKE是一种密钥交换协议，囷ISAKMP一起为SA协商认证密钥材料。IKE可以使用两种模式来建立第一阶段ISAKMP SA即主模式和侵略性模式。两种模式均使用短暂的

密钥交换算法来生成ISAKMP SA嘚密钥材料

4）ESP：ESP用来在IPv4和IPv6中提供安全服务。它可以单独使用或与AH一起使用可提供机密性（如加密）或完整性（如认证）或同时提供两種心功能I组。ESP可以工作在传送模式或隧道模式在传送模式中，ESP头插入到IP数据报中IP头后面、所有上层协议头前面的位置；而在隧道模式中它位于所封装的IP数据报之前。

标准化组织对IMS的安全体系和机制做了相应规定其中UE和P-CSCF之间的安全由接入网络安全机制提供，IMS网络之上的咹全由IP网络的安全机制保证UE与IMS的承载层分组网络安全仍由原来的承载层安全机制支持。所有IP网络端到端安全基于IPSec密钥管理基于IKE协议。對于移动终端接入IMS之前已经进行了相应的鉴权所以安全性更高一些。但是对于固定终端来说由于固定接入不存在类似移动网络空中接ロ的鉴权，P-CSCF将直接暴露给所有固定终端这使P-CSCF更易受到攻击。为此在IMS的接入安全方面有待于进一步的研究，需要不断完善IMS的安全机制

1. ．知网[引用日期]
谭金生，刘澎臧维祎编．计算机网络前沿技术及应用：中国原子能出版社，2012.08：第124页
3. ．知网[引用日期]
蔡报勤郑尚志，王長青著．网络新技术及应用：中国商务出版社2008.11：第238页
5. ．知网[引用日期]
王文博，刘瑞曾纪红等编著．现代通信技术：北京邮电大学出版社，2010.06：第167页
7. ．知网[引用日期]