IMS参考点

本节对前面已经介绍过的网络实体之间是如何相互连接的，以及使用哪些协议进行了说明；而且还给出了IMS的体系结构（见图2-11）。读者在本节还可以看到基于SIP参考点的概述（也就是说，何处使用SIP协议以及主要过程是怎样的）。不过读者也会发现，基于SIP参考点的介绍并没有像基于Diameter参考点那么深入。这种区别的原因是，本书后续的章节中将专门介绍SIP和SDP过程，在那些章节里面将给出更详细的介绍。

为了清晰起见，一幅图中无法包含所有内容，因此请注意以下几点:

•  图2-11没有展示计费相关的功能或者参考点（更多细节请参见3.11节）；

•  图2-11没有给出AS的不同类型（更多细节请参见223节）；

•  图2-11没有显示不同IMS网络和AS之间用户平面的连接；

•  图2-11没有给出在Mm、Mk、Mw参考点的SEG；

•  实体之间的虚线表示直连的链路；

•  IMS业务控制（ISC）,Cx、Dx、Mm、Mw参考点同时终结于S-CSCF和I-CSCF。

2.3.1 Gm参考点

Gm参考点连接UE和IMS。它用于传输UE和IMS之间所有的SIP信令消息。IMS中相对应的部分是P-CSCF。Gm参考点中的过程可以分为三大类：注册、通话控制和处理：

1）在注册过程中，UE使用Gm参考点发送注册请求给P-CSCF,该注册请求包含UE支持的安全机制的指示。在注册过程中，UE为其自身的鉴权与网络的鉴权需要交换必要的参数，获得固有的已注册的用户身份，协商与P-CSCF的安全关联的必要参数，还可能启动SIP压缩。另外，如果网络侧发起注册剥离或者网络发起的重新鉴权时，需要Gm参考点通知UE。

2）通话控制过程包含了移动台侧发起的通话和移动台侧终止的通话中的机制。在移动台侧发起的通话中，Gm参考点用于转发从UE到P-CSCF的请求。在移动台终止侧的通话中，Gm参考点用于转发从P-CSCF到UE的请求。

3）处理过程通过Gm参考点发送独立的请求（例如，MESSAGE消息请求）和接收该请求所有的响应（例如，2000K消息）。处理过程与通话控制过程之间的差别在于通话没有建立。

2.3.2Mw参考点

Gm参考点连接UE到IMS（也就是P-CSCF）。接下来，就需要不同CSCF之间基于SIP的参考点，这个参考点就是Mw。Mw参考点中的过程可以分为三大类：注册、通话控制和处理：

1）在注册过程中，P-CSCF使用Mw参考点转发来自UE的注册请求给I-CSCF,然后I-CSCF使用Mw参考点传送这个请求给S-CSCF。最后，S-CSCF的响应再通过Mw参考点反向传输回来。另外，在网络侧发起的剥离过程中，S-CSCF还使用Mw参考点通知UE关于网络侧发起的剥离和重新鉴权，通知P-CSCF释放与这个用户有关的资源。

2）通话控制过程包含了移动台侧发起的通话和移动台侧终止的通话中的机制。在移动台侧发起的通话中，Mw参考点用于转发从P-CSCF到S-CSCF和从S-CSCF到I-CSCF的请求。在移动台侧终止的通话中，Mw参考点用于转发从I-CSCF到S-CSCF和从S-CSCF到P-CSCF的请求。这个参考点也用于网络侧发起的通话释放。例如，如果P-CSCF接收到了来自PDF的媒体承载丢失指示，它就可以向S-CSCF发起一个通话释放。另外，计费相关的信息也是通过Mw参考点进行传输。

3）处理过程通过Mw参考点发送独立的请求（例如，MESSAGE请求）和接收该请求所有的响应（例如，200OK消息）。正如前面巳经提到的，处理过程与通话控制过程之间的差别在于通话没有建立。

2.3.3IMS业务控制（ISC）参考点

在IMS结构中，AS是拥有和执行业务的实体，这些业务包括在线状态业务、消息和通话转发等。因此，必须有一个参考点在CSCF和AS之间发送和接收SIP消息。这个参考点被称为IMS业务控制（ISC）参考点，而选择的协议就是SIP。ISC过程可以分为两大类：传送初始SIP请求给AS和传送AS发起的SIP请求。

1）当S-CSCF接收一个初始SIP请求时，S-CSCF将分析这个请求。基于分析，S-CSCF可能会决定传送这个请求给AS进行进一步处理。AS可以终止、转发或者代理这个来自S-CSCF的请求。

2）AS可以发起一个请求（例如，代表一个用户来发起请求）。

3）业务控制的概念在3.13节进行了更深入的介绍。

2.3.4  Cx参考点

用户和业务数据永久保存在HSS中。当用户注册或者接收通话时，I-CSCF和S-CSCF就需要使用这些集中的数据。因此，HSS和上述CSCF之间必须有一个参考点。这个参考点就是Cx参考点，所选择的协议就是Diameter协议。上面的过程可以被分为三大类：位置管理、用户数据处理和用户鉴权。表2-1汇总了可用的Cx命令。

2.3.4.1位置管理过程

位置管理过程可以进一步分成两组：注册、剥离和位置检索。

当I-CSCF通过Mw参考点接收到来自P-CSCF通过Mw参考点的SIP REGISTER注册请求时，它将调用用户注册状态查询，也就是调用规范中所说的用户授权请求（UAR）命令。在接收到UAR命令之后，HSS发送用户授权答复（UAA）命令。UAA命令包含S-CSCF名字和/或S-CSCF能力（如果UAR命令没有失败，也就是说请求中接收的专用和公共用户身份不属于同一个用户）依赖于用户当前注册状态。如果用户没有在HSS中已经分配的S-CSCF名字或者如果I-CSCF明确地请求S-CSCF能力时，S-CSCF能力就被返回：否则，S-CSCF的名字就被返回。当S-CSCF能力被返回时，I-CSCF需要如3.9节所述进行S-CSCF选择。

表2-1   Cx命令

上面我们解释了I-CSCF如何找到服务用户的S-CSCF。在完成这个工作之后,I-CSCF就转发SIP REGISTER注册请求给S-CSCF。当S-CSCF接收到来自I-CSCF的SIP REGISTER注册请求时，它使用服务器分配请求（SAR）命令与HSS通信。SAR命令用于在过期值不等于零时通知HSS哪个S-CSCF将服务该用户。类似地,如果过期值等于零，那么SAR命令就用来通知该S-CSCF不再服务用户。发送SAR命令的前提是用户己经由S-CSCF成功地进行了鉴权。在接收到SAR命令之后，HSS就会以服务器分配答复（UAA）命令作为响应。它包含了基于SAR命令中的设置值以及可选的计费功能地址的用户配置。

前面的章节已经介绍过，Cx参考点如何处理用户发起的注册和注册解除（用户发起或者S-CSCF发起）过程。进行网络发起的注册解除（例如，由于UE或者当用户签约终止的时候）还需要另外的操作。在这种情况下，是HSS通过使用一个称为注册终止请求（RTR）的命令开始的网络发起注册解除。这个RTR命令是由注册终止回复（RTA）命令进行确认的，RTA命令简单地指出了上述操作的结果。

前面我们己经说明了当I-CSCF接收到SIP REGISTER注册请求时，它如何使用用户注册状态查询（UAR命令）来寻找S-CSCF。相应地，当一个SIP消息中的方法不是REGISTER时，应当有另外一个过程用于寻找S-CSCFo这个过程就需要使用位置信息请求（LIR）命令。HSS响应以位置信息回复（LIA）命令，这个响应包含了S-CSCF名字和/或S-CSCF能力——如果用户没有已经分配的S-CSCF名字，后者就被返回；否则，S-CSCF的SIPURI就被返回。

2.3.4.2用户数据处理过程

在注册过程中，通过Cx参考点使用SAR和SAA命令，正如前面所介绍的，用户和业务相关的数据将由HSS被下载到S-CSCF。不过，当S-CSCF仍然在服务用户时，这些数据有可能被修改。为了更新在S-CSCF中的数据，HSS启动了进栈数据文件请求（PPR）命令。数据有修改后这种更新将马上进行，只有一种情况例外：当S-CSCF正在为一个未注册用户服务，或者如3.9.5节所述S-CSCF保留给一个未注册用户，并且用户数据文件的注册部分没有变化的时候，那么HSS将不发送PPR命令。PPR命令被进栈数据文件回复（PPA）命令确认，PPA命令简要指出了上述操作的结果。

2.3.4.3鉴权过程

IMS用户鉴权依赖于预先配置好的共享密码。共享密码和序列号存储在UE和网络中HSS的IP多媒体业务身份模块（ISIM）。由于S-CSCF负责用户授权，因此需要通过Cx参考点传输安全数据。当S-CSCF需要鉴权一个用户时，它就发送多媒体鉴权请求（MAR）命令给HSS。HSS响应以多媒体鉴权回复（MAA）命令。这个回复包含在其他鉴权数据信息内。它包括由某种鉴权机制（例如，Digest-AKAvl-MD5机制）构成的一个鉴权向量、鉴权信息（鉴权口令RAND和标记AUTN）、授权信息（期望的响应，或者XRES）、完整性密钥，以及作为可选项的机密性密钥。另外，它还包含了一个分项号，这个数字指出了在多个鉴权向量被返回的情况下，需要的鉴权向量在其中的顺序。

2.3.5  Dx参考点

当一个网络中部署了多个独立可寻址的HSS时，无论I-CSCF还是S-CSCF都无法确认哪个HSS是他们需要连接的。实际上，他们需要首先连接SLF。出于这个目的，Dx参考点被引入。Dx参考点总是结合Cx参考点使用。这个参考点中的协议是基于Diameter协议。其功能是通过一个增强版Diameter协议重定向代理提供的路由机制的方法实现的。

为了获得HSS地址，I-CSCF或者S-CSCF发送Cx请求给SLF,该请求的目标就是HSSo根据接收到的来自SLF的HSS地址，I-CSCF或者S-CSCF将发送Cx请求给HSSo图2-12说明了在I-CSCF接收到一个INVITE请求并且网络中部署了三个HSS的情况下，如何使用SLF找到正确的HSS地址的过程。

图2-12  使用SLF分解出HSS地址

2.3.6 Sh参考点

AS（SIPAS或者OSASCS）可能需要用户数据或者需要知道是哪个S-CSCF发送了SIP请求。这种类型的信息存储在HSS。因此，HSS和AS之间需要一个参考点，这个参考点被称为Sh参考点，并且使用的协议是Diameter。其过程可以被分为两大类：数据处理和签约/通知。表2-2汇总了可用的Sh命令。HSS负责维护允许获得或者存储数据的AS列表。

表2-2  SH命令

2.3.6.1数据处理

数据处理过程包含了从HSS检索用户数据的可能性。这种用户数据可能包含与业务相关的数据（透明或者非透明）、注册信息、身份、初始滤波机制、服务用户的S-CSCF名字、计费功能的地址，甚至来自CS和PS域的位置信息。HSS从语句构成上而不是语义上理解透明数据。AS可能将它们存储在HSS中用于支持业务逻辑。另一方面，HSS不仅从语句构成上而且从语义上理解非透明数据。AS使用用户数据请求（UDR）命令来请求数据，这个请求包含了有关请求数据的信息。HSS以用户数据回复（UDA）进行响应。

AS可以在HSS中通过使用数据文件更新请求（PUR）命令更新透传数据，该命令包含了要更新的数据。PUR命令由数据文件更新回复（PUA）命令确认，

它简单指出了上述操作的结果。

2.3.6.2预约/通告

当HSS中的指定用户的特定数据更新的时候，预约/通告过程允许AS获得通告。AS发送预约通告请求（SNR）命令来接收一个通告，这个通告说明SNR命令中支持的用户数据在HSS中发生变化。HSS通过预约通告回复（SNA）命令确认预约请求，这个命令简单指示了预约通告请求操作的结果。

如果AS已经发送了SNR命令，并且已经请求了一个具有预约请求类型的通告，然后当特定数据已发生变化时HSS发送一个入栈通告请求（PNR）命令给AS»PNR命令由入栈通告回复（PNA）命令确认，这个命令简单指示了入栈通告请求操作的结果。

2.3.7Si参考点

当AS是CAMELAS（IM-SSF）时，它使用Si参考点与HSS通信。Si参考点用于传输CAMEL预约信息，该信息包括了从HSS到IM-SSF的触发器。使用的协议是移动应用部分（MAP）。

2.3.8 Dh参考点

当多个独立的可寻址的HSS已经在网络中布局时，AS无法知道它需要联系哪个HSS。不过，AS需要首先联系SLF。为了这个目的，Dh参考点在版本6中被引入。在版本5中，通过使用所有权的方法发现正确的HSS。Dh参考点总是用于与Sh参考点的连接。在这个参考点中使用的协议是基于Diameter协议，其功能是通过路由机制的方法实现的，该路由机制是由一个增强的Diameter改发代理提供的。

为了获得HSS地址，AS将Sh请求发送给SLF,目的是为了HSS。在接收到从SLF来的HSS地址后，AS将发送Sh请求给HSS。

2.3.9 Mm参考点

为了与其他多媒体IP网络进行通信，IMS和其他多媒体IP网络之间需要有一个参考点即Mm参考点。这个参考点允许I-CSCF接收来自另外一个SIP服务器或者终端的会话请求。类似地，S-CSCF使用Mm参考点转发本IMS中UE发起的请求给另外一个多媒体网络。在本书撰写的过程中，有关Mm参考点的详细规范还没有给出。不过，这个参考点采用的协议极有可能是SIP协议。

2.3.10 Mg参考点

Mg参考点连接CS边缘功能MGCF到IMS（实际上是连接到I-CSCF）。这个参考点允许MGCF转发进入系统的来自CS域的会话信令到I-CSCF。Mg参考点所使用的协议是SIP协议，MGCF负责将输入的ISUP信令转换成为SIP信令。

2.3.11Mi参考点

当S-CSCF发现会话需要被传送到CS域的时候，它就使用Mi参考点转发这个会话给BGCF。Mi参考点使用的协议也是SIP协议。3.14节对有关IMS-CS互连问题进行了更详细的分析和讨论。

2.3.12Mj参考点

当BGCF通过Mi参考点接收到一个会话信令的时候，它会选择发生突发的CS域。如果这种现象发生在相同的网络，那么它就会通过Mj参考点转发这个会话给MGCFoMj参考点所使用的协议也是SIP协议。3.14节对有关IMS-CS互连问题进行了更详细的分析和讨论。

2.3.13Mk参考点

当BGCF通过Mk参考点接收到会话信令的时候，它会选择发生突发的CS域。如果这种现象发生在另外一个网络，那么它就会通过Mk参考点转发这个会话给其他网络中的BGCF。Mk参考点所使用的协议也是SIP协议。3.14节对有关IMS-CS互连问题进行了更详细的分析和讨论。

2.3.14Mn接口

Mn接口是MGCF和IMS-MGW之间的控制参考点。Mn接口控制了IP接入和IMS-MGW（Mb参考点）之间的用户平面，它还控制了CS接入（Nb和TDM接口）和IMS-MGS之间的用户平面。Mn接口基于H.248协议，并且与指定用于CS-MGW控制的Me接口的使用（编码、译码等）等效。这两个接口的差异在于Mn接口引入了新的H.248过程来处理IP接入端终止，并且引入了一些用于CS端终止处理的CS过程。H.248主要用来执行下列任务：

• 预留并且连接终端；

• 连接或者释放回声消除器给终端；

• 连接或者释放音调和通告给终端；

• 发送/接收DTMF音调。

2.3.15Ut参考点

Ut参考点是位于UE和AS之间的参考点。它使用户能够安全地管理和配置它们的与业务相关的网络信息，这些信息都归属于一个ASo用户使用Ut参考点建立公共业务标识符（PSI）,例如资源列表，并且还可以管理业务所使用的鉴权策略。在线状态业务和电话会议就是使用Ut参考点的业务的例子，而AS可能需要为Ut参考点提供安全保障。

Ut参考点选择使用的数据协议是超文本传输协议（HTTP）,任何为使用Ut参考点的应用所选择的协议都需要基于HTTP协议。这个参考点正在版本6中被标准化。Ut参考点的使用在第8章进行了详细说明。

2.3.16Mr参考点

当S-CSCF需要激活与承载相关的业务时，它就通过Mr参考点发送SIP信令给MRFC。Mr参考点的功能并没有完全标准化。例如，S-CSCF如何通知MRFC进行特定的通告就没有在协议中给出。Mr参考点所使用的协议也是SIP协议。

2.3.17Mp参考点

当MRFC需要控制媒体流（例如，为会议媒体建立连接或者停止MRFP中的媒体）时，它就要使用Mp参考点。这个参考点使用H.248标准是完全适用的。不过，IMS业务可能需要扩展。这个参考点既没有在版本5中，也没有在版本6中被标准化。

2.3.18 Go参考点

对预计的IMS媒体业务的QoS、源地址和目的地址，保证其与在IMS层面协商的值相匹配，这对运营商而言应该是非常感兴趣的事情。这需要IMS（控制平面）和GPRS网络（用户平面）之间的通信。Go参考点最初就是出于这个目的被定义的。后来，计费相关性作为附加的功能被加入了该参考点。所使用的协议是公共开放策略服务（COPS）协议。Go进程可以被分成两个主要类别：

1）媒体授权——只要涉及接入，策略实施点（PEP）（例如GGSN）就使用Go参考点来询问请求的来自PDF的承载激活是否能够被接受，这个PDF起策略决定点的作用。PEP也使用Go参考点来通报策略决定点关于必要的承载修改和承载释放的消息（例如PDP报文）。只要涉及IMS,这个PDF就使用Go参考点来明确地指示一个承载何时能够或者不能够使用；它可能也请求PEP进行承载释放的初始化。媒体授权在3.9节SBLP的上下文中进行了彻底的解释和说明。

2）计费相关性——通过Go参考点，IMS能够传送一个IMS计费标识符（ICID）给GPRS网络（用户平面）。在类似的情况下，接入网能够传送GPRS计费标识符给IMS。通过这个过程，之后将GPRS计费信息和IMS计费信息在一个计费系统中融合就成为可能。这个概念在3.11.6节进行了进一步的解释。

2.3.19Gq参考点

当一个独立的PDF被部署的时候，Gq参考点被用于应用功能和PDF之间的策略建立信息的传输。此处使用了名词“应用功能”，这是因为预计PDF可能授权其他业务而不是IMS业务。在IMS情况下，P-CSCF扮演了一个应用功能的角色。这个参考点在版本6中正在被标准化。

P-CSCF发送关于每个SIP消息的策略信息给PDF,SIP消息包括了SDP净荷。这保证了PDF为所有可能的IMS会话建立场景传送正确信息执行媒体授权。媒体授权功能在3.10节进行了彻底的解释和说明。P-CSCF提供了下列相关策略信息给PDF[3GPPTS23.207、29.207>29.209]：

（1）媒体流的相关信息。它包括诸如下面这些内容：

•业务方向（双向，上行链路/下行链路）；

•源/目标IP地址和端口号；

•传输协议；

•上行链路/下行链路请求的最大带宽；

•每个媒体元素的状态（每个上行链路/下行链路方向可以使用或者不可使用）;

•有关媒体要素归类规则的信息；

•媒体类型信息（音频、视频、数据、应用、控制、文本、消息及其他）。

（2）资源预留策略。它包含了有关每个承载授权中P-CSCF释放希望被联系的信息以及有关PDF是否能够使用可用信息进行决策的信息。

（3）指示转发策略。这是用来通知PDF的，该信息将说明P-CSCF是否对接收承载丢失的指示、承载恢复的指示或者承载释放的指示感兴趣。

（4）IMS计费标志符（ICID）。这个信息是由PDF传递给接入网以便进行3.11.6节所述的计费相关操作。

（5）已经使用的与应用相关的信息。这个信息可以被PDF用来对不同应用业务进行QoS的差异化区分。

（6）有关SIP分支的信息。这个信息是必需的，这样PDF能够计算正确的授权，因为PDF可以对任何SIP对话所需要的最大带宽进行授权，但不是所有SIP对话所需要的带宽之和（预留部分带宽将减少接入网容量并降低网络性能）。

而且，P-CSCF能够请求PDF删除先前已经授权的资源。PDF使用Gq参考点来传送授权标记（参见3.10.1.1节）、GPRS计费标志符（参见3.10.7节）、GGSN的IP地址，并且满足来自P-CSCF的其他请求，正如上面所列出的。

2.3.20计费参考点

计费相关的参考点Rf、Ro、Rx在3.11.5.1〜3.11.5.3节进行介绍。

表2-3   参考点汇总