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1、IMS技术简介1 IMS的由来迄今为止，3GPP关于UMTS网络的标准己经发布四个版本，即我们熟知的R99、R4、R5和R6。其中，R5版本是全IP的第一个版本，在核心网方面，最大的变化是在PS域上叠加了一个IP多媒体子系统IPMultimediaSystem,即IMS。如上图所示，IMS是在PS域上叠加的一个子系统。3GPP提出IMS的初衷是为了丰富3G业务种类并增加3G中GPRS对于最终用户的吸引力，同时也为运营商对IP多媒体业务的接续，服务质量和开辟提供了控制手段，这一系列举措也坚定了运营商对于3G的信心。另一方面，目前3GPP协议演进的中，浮现了全IP化的趋势，业务也显露出单一PS化的
2、趋势。IMS和PS域一起实现实时和非实时的多媒体业务，并可以实现与CS域的互操作。此时，即使没有CS域，也可以实现话音呼叫。在R5中仍然保留CS域并实现与IMS的互操作主要是保护运营商的R99的网络投资。因此，对于新运营商而言，彻底不需要建设CS域来实现话音业务，IMS和PS域都可以代劳了。IMS考虑了全IP的组网方式是网络演进的趋势，在技术上具有先进性，在组网方面可以降低建网的成本，并可以灵便扩展网络，是网络演进的方向并有利于与固网NGN的融合。从网络演进的观点看，IMS这种组网方式适合于全业务运营商，因为这样可以较好的实现资源的共享、业务的共享以及网络的综合管理。目前，包括Siemens、
3、Nokia.NorteLEricssonMotorolaLucent、NECAlcatek兴、华为都在致力于IMS系统的研发，部份厂家已经推出了IMS演示、测试系统甚至预商用系统。2 IMS的基本功能和主要特点在UMTS中，IMS的基本功能是为3G挪移通信的多媒体服务提供支持，包括两个基本部份：1）在PS域承载上提供3G挪移通信的IP多媒体服务IP多媒体服务通过PS域提供传输承载，IMS的功能主要是当挪移用户要使用IP多媒体业务时，提供相应的资源许可鉴权和基于QoS的呼叫控制（会话的建立、终止等）。2）实现与传统的电路交换网络互通多媒体子系统通过媒体网关实现与传统电路交换网络（PSTN）的互联
4、，这样不通过核心网的CS域也可以实现两个网络之间的互通。普通地，IMS提供的IP多媒体业务可以是以下一种或者几种情况组合：Rt（实时）和Nrt（非实时）如游戏、话音、视频流、音频流、即时信息、聊天、网页浏览等。具体而言，IMS可以引入的新业务有：1） PoC（PushToTalkOverCellular）业务：PTT手机与普通对讲机有所不同，一是对讲机毋需通过网络，PoC是通过无线挪移网络对话，通话范围再也不局限于几公里之内，只要是在挪移网络覆盖的地方，就能进行双方对话。二是和普通对讲机只能在短距离内，靠功率发射通话相比，这一业务有强大优势，包括可以漫游。普通手机无法使用PTT功能，但一部份支
5、持高通BREW的手机将来可以通过软件升级来支持PTT技术。同时PTT手机与普通手机也有很大区别，PTT手机可在界面上设置类似于QQ或者MSN的好友列表，也可设置多个群组，并能随意修改个人在线或者隐身等状态。既能选择某个人单聊，也可实现与三人以上的群组共同对话，还能进行语音短信、家庭会议等复杂业务。用户无论漫游到全球的任何地方，都能享受易于使用的“一键通”体验。它的推出满足了用户对“一键通”和IMS的巨大市场需求。PoC技术的应用是基于IP网络的，其成本远远低于普通的手机语音业务。作为一种新型的挪移通信业务，其潜在的营收和利润增长点，正受到包括运营商和设备提供商在内的通信界的极大关注。2） IP
6、电话业务随着宽带IP接入的普及，IP终端电话成为新的热点，例如现在一些运营商正在推广的IP超市（类似于IP公用电话亭），基于H.323的IP终端电话未能普及除了以前缺乏IP宽带接入这个原因外，还因为H.323的用户认证向来是一个问题，此外H.323终端价格昂贵也是一个原因。现在采用SIP基本上克服了这些问题，SIP软件被免费集成在MicrosoftWinXP操作系统中，因为SIP如此简单，甚至有运行在Linux,PocketPc,Symbian上的SIPClient软件，使得手持终端上的SIP应用也成为可能，而且SIP还支持完善的用户认证机制。所以基于SIP的IMS彻底可以被用来作为IP终端电
7、话系统。3）串行振铃和并行振铃业务因为一个SIP用户可以同时在不少终端上注册，比如他可能有几个固定办公电话，还有无绳电话，挪移电话，便携PC等，每种终端可以实现不同的功能，比如便携PC支持视频而固定SlP电话可能连P&M都不支持，用户不需要总是带着所有终端，在各种情况下他只带着其中一些，比如开会时他可能只带着便携PC。串行振铃业务是当此外一个用户呼叫该用户时，系统会根据该用户设定的次序和等待时间挨次振铃该用户的各种终端，直到该用户接通为止。而并行振铃业务则是系统同时振铃该用户的所有注册终端，直到该用户接通为止。4）会晤转移业务会晤转移业务包括无条件转移，无应答转移和遇忙转移，该用户可以定制转移
8、的统一资源标识（URI）,当条件符合时，呼叫被转移到设定的目标。这种业务和传统电话呼叫转移业务功能相同，只是增加了新的媒体类型。5）主叫标识显示业务和传统电话的主叫号码显示意义相同，只无非显示在被叫终端上的不只是主叫的SIPURL而可能是任何媒体，比如一张主叫的照片、一段声音或者视频片断。根据系统的提示，主叫可以事先将要传送的标识上传到系统中存储，当主叫呼叫被叫时，SlP消息报文将主叫标识的统一资源地址（URL）传到被叫，被叫终端自动打开该URL,从而看到主叫的标识。IMS系统有以下特点：1）采用IETF定义的一些协议，如SIP作为多媒体呼叫控制协议，Diameter作为鉴权认证协议，CoPS
9、作为策略协议等。2）接入无关性。IMS位于IP承载之上，保持相对独立性。IMS可以应用于CDMA2000系统中，采用CDMA2000、WLAN等其他无线接入方式3）为解决IP管理问题IMS引入了IPv6,成为运营商部署IPv6网络的最大推动力。4）归属控制（HomeeontroI）。漫游客户的业务由其归属网络控制。5）提供IP多媒体服务需要的安全、计费、漫游和QoS功能。其中，采用SlP协议和与接入的无关性是IMS的核心特点。在NGN架构中，智能多媒体用户终端和呼叫控征服务器之间采用的信令协议为SlP协议。目前，SlP作为可以较好实现多媒体业务的协议标准之一，其设计思想沿袭了IETF一贯的简单
10、性、可扩展性和可编程性，相反，尽管ITUT的H.323标准比较完善、严谨，但是其复杂度和扩展性却成为困扰开辟者与使用者的一道难题，这些从H.323V3和V4的制定进度中也可见一斑。目前电信业务的发展已经到达了个人通信的重要阶段，传统的多媒体业务结构无法支持挪移多媒体通信的需求，3GPP采用的SlP体系结构和IMS为满足下一代的电信业务需求打下了基础。IMS支持2G和3G的挪移接入方式，还不能支持固定接入方式。在网络融合的发展趋势下，3GPP、ETSl和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案，目的是使IMS成为基于SlP会话的通用平台，同时支持固定和挪移的多种接入方式，实现固网和挪移网的融合
11、。3 IMS系统实现3.1 IMS网络结构在3GPP中定义的IMS网络架构如下图:IMS结构可以按网元分处的关系划分为三个逻辑区域：归属域(HOmeNetWOrk),拜访域(ViSitNetwork)和网关域(GatewayNetwork)0网关域的功能非常简单，就是完成IMS和话音交换网(包括PSTN,PLMN等)的互通。在全SIP网络中不需要网关域。拜访域和归属域包括多个网元实体，实现SIP客户端和功能。通过受理SlP客户端的注册和呼叫，根据主叫/被叫的SlPURl(UnifiedReSoIlrCelden饼iej定位其相应的归属域，以完成注册过程和呼叫接续。拜访域可以通过多个P-CSCF
12、网元共存以实现负载分担，在规划网络的时候，可以根据该区域内活动用户数目(包括本地用户和漫游用户)来配置P-CSCF的数量。归属域和地理区域没有本质的关系，但是和SIPURI(SIP:USerdOmain)中的domain有对应关系，普通来说，每一个domain都应该有自己的归属域，但是对于用户数目不多的domain来说，几个domain可以共享一套归属域设备，这也意味着运营商可以将归属域设备租用给企业用户，因此企业用户不需要购置相对昂贵的归属域设备。IMS系统主要包括以下功能实体：3.1.1 CSCF(CallSessionControlFunction)CSCF是整个网络的核心，支持SiP协
13、议处理SlP会话。在功能上，CsCF划分为P-CsCF(ProxyCSCF)、I-CSCF(InterrogatingCSCF)S-CSCF(ServingCSCF)oP-CSCF是UE接入IMS系统的入口，实现了在SlP协议中的PrC)Xy和USerAgent功能;PCSCF的作用就像一个代理服务器，它把收到的请求和服务进行处理或者转发，它不会对SlP的INVrrE消息中请求的URl进行修改。用户设备通过一个“本地CSCFDiSCoVery”流程来得到P-CSCF的地址。在异常情况下，P-CSCF可以中止或者独立产生SIP的事务。S-CSCF执行会话控制功能。它可以根据网络运营商的需要，维持
14、会话状态信息。在同一个运营商的网络中，不同的SCSCF可以有不同的功能。但在呼叫过程中，S-CSCF完成如下功能：&注册。&处理会话相关预会话无关的消息流。&当代表主叫的终端时，根据被叫的名字（如电话号码或者SIPURI）从数据库中获得为该被叫用户提供服务的网络的I-CSCF的地址。如果被叫在另一个网络，就把SIP请求或者响应前转给该I-CSCF；如果被叫与主叫在同一个网络，就把SIP请求或者响应前转给该网络中的I-CSCF。根据运营策略，把SlP请求或者响应前转给IP多媒体核心网子系统外的ISP的SlP服务器。当呼叫要路由到PSTN或者是CS域时，就把SIP请求或者响应转发给BGCFo&当代
15、表被叫的终端时，如果用户在归属网络中，就把SIP请求或者响应前转给P-CSCF；如果用户在拜访网络中，就把SIP请求或者响应前转给I-CSCF（需要网络隐藏时）。根据HSS和业务控制功能的交互，把要路由到CS域的入局呼叫的SIP请求进行修改。当呼叫要路由到PSTN或者是CS域时，就把SIP请求或者响应转发给BGCFo&生成计费记录。在有些情况下，不同的网络运营商之间可能需要隐藏内部的逻辑，此时，在拜访网络的P-CSCF和归属网络的S-CSCF之间会插入一个设备，称为I-CSCF,该设备对进出归属网络的SlP信令转接。I-CSCF可以充当网络所实用户的连接点（被叫时），也可以用作当前网络服务区内
16、漫游用户的服务接入点。在一个网络中可以有多个I-CSCF。3.1.2 BGCF（BreakoutGatewayControlFunction）出口网关控制功能BGCF用来选择与PSTN（或者CS域）接口点相连的网络。如果BGCF发现自己所在的网络与接口点相连，那末BGCF就选择一个MGCF,该MGCF负责与PSTN（或者CS域）的交互。如果接口点在另一个网络，那末BGCF就把会话信令转发给另一个网络的BGCF0BGCF在选择与PSTN相连的网络的时候，会利用收到的其它协议的信息和管理信息。BGCF的主要功能如下：&收到S-CSCF的请求后，为呼叫选择一个适当的PSTN（或者CS域）接口点。&选
17、择一个与PSTN（或者CS域）相连的网络。如果本网络没有与PSTN相连，那末BGCF就把SIP信令转发给与PSTN（或者CS域）相连的网络的BGCFo&在与PSTN（或者CS域）相连的网络中，选择一个MGCF,并把SIP信令前转给MGCFo&生成计费记录。3.1.3 MGCF（MediaGatewayControlFunction）MGCF包括如下功能：&控制IMS-MGW中的媒体信道的连接。&与CSCFififgo&根据路由号码，为从传统网络来的入局呼叫选择CSCF。&执行ISUP协议和IMS呼叫控制协议（SlP）间的转换。3.1.4 IMS-MGW（IMS-MediaGateway）区别于
18、R4CS域的MGW,IMS系统的MGW记为IM-MGW。IM-MGW可以终止来自电路交换网的承载信道和来自分组网的媒体流,可以支持媒体转换、承载控制和负荷处理（例如：多媒体数字信号编解码器、回声消除器、会议桥）。它包含如下功能：&与MGCF交互来进行资源控制。&拥有并维护回声消除器等资源。&可能需要多媒体数字信号编解码器。IMS-MGW要提供必要的资源来支持UMTS/GSM的媒体传输。还需要对H.248协议进行进一步的调整来支持额外的多媒体数字信号编解码器等。3.1.5 SGW（SignalGateway）信令网关SGW完成传输层的信令转换，把基于SS7的信令与基于IP的信令进行转换（也就是在
19、SigtranSCTP/IP和SS7MTP间进行转换）。SGW不对应用层的消息进行解释，但必须对底层的SCCP或者SCTP消息进行解释来保证信令的正确路由。3.1.6 MRFC/P（MultimediaResourceFunctionController/Processor）MGCF和IMS-MGW是与CS域和PSTN互通的功能实体，分别负责控制信令和媒体流的互通MRFC和MRFP是实现多方会议的功能实体，控制层面的MRFC通过H.248控制MRFP；BGCF是IMS域与外部网络的分界点，它选择在哪里跟CS域或者PSTN互联。MGCF包括如下功能：&控制IMS-MGW中的媒体信道的连接。&与C
20、sCF通信。&根据路由号码，为从传统网络来的入局呼叫选择CSCF。&执行ISUP协议和IMS呼叫控制协议(SIP)间的转换。多媒体资源功能分成两部份，包括多媒体资源功能控制器MRFC(MultimediaResourceFunctionController)和多媒体资源功能处理器MRFP(MultimediaResourceFunctionProCeSSOr)。多媒体资源功能控制器MRFC的主要功能如下：控制在MRFP中的媒体流资源；翻译来自AS和S-CSCF的信息(例如：会话标识符)，并相应的对MRFP进行控制：产生计费记录。多媒体资源功能处理器MRFP的主要功能如下：控制Mb接口点的承载；
21、提供MRFC需要的资源；混合输入的媒体流(例如：用于多方会议)；发出多媒体流(例如：用于多媒体广播)；处理多媒体流(例如：语音编码转换、媒体分析)。3.1.7 HSS(HomeSubscriberServer)HSS是特定签约用户的主数据库(MaSterDatabase),存储着所有与签约相关的信息、SerViCePrOfile、位置信息、鉴权参数等，其功能和传统的HLR类似。以支持实际处理呼叫/会话(Call/SeSSiOnS)的网络实体。HSS的功能包括挪移管理、呼叫/会话建立支持、用户安全信息的生成、用户身份认证、业务认证等。HSS通过与SIP应用服务器和OSA-SeS的通信支持IMS中
22、的多媒体业务，通过与IM-SSF的通信支持CAMEL业务。3.1.8 SLF(SubscriptionLocatorFunction)签约定位功能SLF的主要功能如下：在注册和会话建立期间，被I-CSCF查询，SLF向I-CSCF提供存储用户具体数据的HSS的名字；通过DX接口来接入IMS,在单一的HSS环境中，并不需要SLFo3.1.9 PDF(PolicyDecisionFunction)策略决策功能PDF(PoliCyDeCiSionFllnCtion)从应用服务器得到应用层参数如SDP,将该应用层参数信息映射到IPQoS参数(如RSVP),该映射遵守特定的策略规则。PDF的决策将传送到
23、GGSN中的IP承载管理功能，GGSN完成相应的IP策略执行点PEP(IPPolicyEnforcementPoint）,PDF和GGSN之间的GO接口采用COPS协议，传送QOS相关信息和策略。R5中只为IMS业务提供基于业务的QoS控制，因为PDF是IMS实体P-CSCF中的逻辑实体。R6阶段PDF是一个单独的功能实体，可以为所有分组域业务提供基于业务的QOS策略控制。3.1.10 IM-SSF（IPMultimediaServiceSwitchingFunction）IMS-SSF是IMS域中用来以传统的智能网方式提供业务的一个网络实体，位于S-CSCF和SCP之间，和传统的CS域的GS
24、MSSF不同的是，S-CSCF和IMS-SSF之间走的是标准协议（SIP协议）。3GPP针对IMSCAMEL应用，定义了IMS-SSF和SCP之间的IMSCAP信令。IMS-SSF在S-CSCF的SIP呼叫模型之间和SCP的BCSM之间进行信令转换和映射。3.2IMS基本协议IMS域中使用的主要协议有：SIP、Diameter.COPS；其中SIP主要用于呼叫和业务控制、Diameter主要用于AAA方面，COPS主要用于QoS授权。此外涉及到的相关协议还有：媒体相关协议一SDP/RTP/RTCP/RTSP、承载/QoS相关协议一IPv6/IPSee/RSVP等、传统域互通协议一H248BlC
25、C/ISUP等。下面主要介绍一下SIPDiameter.COPS和RTPRTCPRTSP协议。3.2.1 SIP协议SlP是NGN中智能多媒体用户终端和呼叫控征服务器之间采用的信令协议，其设计思想沿袭了IETF一贯的简单性、可扩展性和可编程性。它是在诸如SMTP（简单邮件传送协议）和HTTP（超文本传送协议）基础之上建立起来的。为了提供电话业务它还需要结合不同的标准和协议：特殊是需要确保传输（RTP）,与当前电话网络的信令互连，能够确保语音质量（RSVP）,能够提供目录（LDAP）,能够鉴权用户（RADIUS）等等。SlP支持会话描述，它允许参预者在一组兼容媒体类型上达成一致。它同时通过代理和
26、重定向请求到用户当前位置来支持用户挪移性。SIP不与任何特定的会议控制协议捆绑。3.2.1.1 SIP的基本功能名字翻译和用户定位：无论被呼叫方在哪里都确保呼叫达到被叫方。执行任何描述信息到定位信息的映射。确保呼叫（会话）的本质细节被支持。特征商议：它允许与呼叫有关的组（这可以是多方呼叫）在支持的特征上达成一致（注意：不是所有方都能够支持相同级别的特征）。例如视频可以或者不可以被支持。总之，存在不少需要商议的范围。呼叫参预者管理：呼叫中参预者能够引入其它用户加入呼叫或者取销到其它用户的连接。此外，用户可以被转移或者置为呼叫保持。呼叫特征改变：用户应该能够改变呼叫过程中的呼叫特征。例如，一呼叫可
27、以被设置为“voice-only,Il但是在呼叫过程中，用户可以需要开启视频功能。也就是说一个加入呼叫的第三方为了加入该呼叫可以开启不同的特征。3.2.1.2 SIP网络元素SIP中有两个要素。SlP用户代理和SIP网络服务器。用户代理是呼叫的终端系统元素，而SIP服务器是处理与多个呼叫相关联信令的网络设备。用户代理本身具有一客户机元素（用户代理客户机UAC）和一服务器元素（用户代理服务器AS）O客户机元素初始呼叫而服务器元素应答呼叫。这允许点到点的呼叫通过客户机服务器协议来完成。SIP服务器元素提供多种类型的服务器。有三种服务器形式存在于网络中SIP有状态代理服务器，SlP无状态代理服务器和
28、SIP重定向服务器。由于呼叫者未必知道被呼叫方的IP地址或者主机名，SIP服务器的主要功能是提供名字解析和用户定位。可以获得的是email形式的地址或者与被呼叫方关联的电话号码。使用该信息，呼叫者的用户代理能够确定特定服务器来解析地址信息-这可能涉及网络中不少服务器。SIP代理服务器接收请求，决定将这些请求传送到何处，并且将它们传送到下一服务器（使用下一跳路由原理）。在网络中可以有多跳。有状态和无状态代理服务器的区别是有状态代理服务器记住它接收的入请求，以及回送的响应和它转送的出请求。无状态代理服务器一旦转送请求后就忘记所有的信息。这允许有状态代理服务器生成请求以并行地尝试多个可能的用户位置并
29、且送回最好的响应。无状态代理服务器可能是最快的，并且是SlP结构的骨干。有状态代理服务器可能是离用户代理最近的本地设备，它控制用户域并且是应用服务的主要平台。重定向服务器接收请求，但不是将这些请求传递给下一服务器而是向呼叫者发送响应以指示被呼叫用户的地址。这使得呼叫者可以直接联系在下一服务器上被呼叫方的地址。3.2.1.3SIP协议的实现机制SIP是一个分层结构的协议，这意味着它的行为根据一组平等独立的处理阶段来描述，每一阶段之间只是松耦合。协议分层描述是为了表达，从而允许功能的描述可在一个部份跨越几个元素。它不指定任何方式的实现。当我们说某元素包含某层，我们是指它顺从该层定义的规则集。不是协
30、议规定的每一个元素都包含各层。而且，由SIP规定的元素是逻辑元素，不是物理元素。一个物理实现可以选择作为不同的逻辑元素，甚至可能在一个个事务的基础上。SIP的最底层是语法和编码。它的编码使用增强BaCkUS-Nayr形式语法（BNF）来规定。第二层是传输层。它定义了网络上一个客户机如何发送请求和接收响应以及一个服务器如何接收请求和发送响应。所有的SIP元素包含传输层。第三层是事务层。事务是SIP的基本元素。一个事务是由客户机事务发送给服务器事务的请求（使用传输层），以及对应该请求的从服务器事务发送回客户机的所有响应组成。事务层处理应用层重传，匹配响应到请求，以及应用层超时。任何用户代理客户机（
31、UAC）完成的任务使用一组事务产生。用户代理包含一个事务层，有状态的代理也有。无状态的代理不包含事务层。事务层具有客户机组成部份（称为客户机事务）和服务器组成部份（称为服务器事务），每一个代表有限的状态机，它被构造来处理特定的请求。事务层之上的层称为事务用户（TU）。每一个SIP实体，除了无状态代理，都是事务用户。当一个TU希翼发送请求，它生成一个客户机事务实例并且向它传递请求和IP地址，端口，和用来发送请求的传输机制。一个TU生成客户机事务也能够删除它。当客户机取销一个事务时，它请求服务器住手进一步的处理，将状态恢复到事务初始化之前，并且生成特定的错误响应到该事务。这由CANCEL请求完成，
32、它构成自己的事务，但涉及要取销的事务。SIP通过EMAlL形式的地址来标明用户地址。每一用户通过一等级化的URL来标识，它通过诸如用户电话号码或者主机名等元素来构造（例如：SIP:user）因为它与EMAlL地址的相似性，SlPURLS容易于用户的EMAlL地址关联。SIP提供它自己的可靠性机制从而独立于分组层，并且只需不可靠的数据包服务即可。SIP可典型地用于UDP或者TCP之上。SlP提供必要的协议机制以保证终端系统和代理服务器提供以下业务：&用户定位&用户能力&用户可用性&呼叫建立&呼叫处理&呼叫前转，包括：（1）等效800类型的呼叫，（2）无应答呼叫前转，（3）遇忙呼叫前转，（4）无条
33、件呼叫前转O呼叫号码传递，该号码可以是任何命名机制。&个人挪移性，例如通过一个单一的、位置无关的地址来到达被呼叫方，即使被呼叫方改变了终端。&终端类型的商议和选择：呼叫者可以给出选择如何到达对方，例如通过因特网电话，挪移电话或者应答业务等。&终端能力商议O呼叫者和被呼叫者鉴权&不知情和指导式的呼叫转移&多播会议的邀请当一用户希翼呼叫另一用户，呼叫者用INVrrE请求初始呼叫，请求包含足够的信息用以被呼叫方参预会话。如果客户机知道另一方的位置它能够直接将请求发送到另一方的IP地址。如果不知道，客户机将请求发送到本地配置的SIP网络服务器。如果服务器是代理服务器它将解析被呼叫用户的位置并且将请求发
34、送给它们。有不少方法完成上步，例如搜索DNS或者访问数据库。服务器也可以是重定向服务器，它可以返回被呼叫用户的位置到呼叫客户机用以它直接与用户联系。在定位用户的过程中，SIP网络服务器固然能够代理或者重定向呼叫到其它的服务器，直到到达一个明确地知道被呼叫用户IP地址的服务器。一旦发现用户地址，请求就发送给该用户，此时将产生几种选择。在最简单的情况，用户电话客户机接收请求也就是，用户的电话振铃。如果用户接受呼叫，客户机用客户机软件的指定能力响应请求并且建立连接。如果用户拒绝呼叫，会话将被重定向到语音邮箱服务器或者另一用户。“指定能力”参照用户想启用的功能。例如，客户机软件可以支持视频会议，但用户
35、只想使用音频会议，那则只会启用音频功能。SlP还具有此外两个有重要意义的特征。第一个是有状态SlP代理服务器具有分割入呼叫或者复制入呼叫的能力，从而可以同时运行几个扩展分支。第一个应答的分支接受呼叫。该特征在用户工作在两位置之间（例如实验室和办公室）或者同时对经理和其秘书振铃时是非常便利的。第二个特征是SlP独特的返回不同媒体类型的能力。举个用户联系公司的例子。当SIP服务器接收到客户机的连接请求，它能够通过WEB交互式语音响应页面来返回到顾客的客户机，该页面具有可获得的部门分支或者提供在列表上的用户。点击适当的链接后将发送一请求到所点击选择的用户从而建立起呼叫。3.2.1.4SlP消息的组成
36、有两种类型的SIP消息：&请求：从客户机发到服务器&响应：从服务器发到客户机SiP请求消息包含三个元素：请求行、头、消息体。SiP响应消息包含三个元素：状态行、头、消息体。请求行和头域根据业务、地址和协议特征定义了呼叫的本质，消息体独立于SIP协议并且可包含任何内容。SIP定义了下述方法：INVITE邀请用户加入呼叫。BYE终止一呼叫上的两个用户之间的呼叫。OPTIONS请求关于服务器能力的信息。ACK确认客户机已经接收到对INVITE的最终响应。REGISTER提供地址解析的映射，让服务器知道其它用户的位置。INFO用于会话中信令。3.2.2Diameter协议Diameter协议族包括基础
37、协议（DiameterBasePre）tocol）和各种应用协议。基础协议提供了作为一个AAA协议的最低需求，是Diameter网络节点都必须实现的功能，包括节点间能力的商议、Diameter消息的接收及转发、计费信息的实时传输等。应用协议则充分利用基础协议提供的消息传送机制，规范相关节点的功能以及其特有的消息内容，来实现应用业务的AAA0基础协议可以作为一个计费协议单独使用，但普通情况下需与某个应用一起使用。3.2.2.1Diameter的基本功能&Diameter基础协议提供以下功能：&AVP（属性值对）的发送；&能力商议；&差错通知；&可扩展性，通过增加新命令和AVP来实现;&扩展应川的
38、基本业务需求，例如用户会话或者计费的处理。1.1.1.2 Diameter网络节点在Diameter协议中，包括多种类型的Diameter节点。除了Diarneter客户端和Diameter服务器外，还有Diameter中继、Diameter代理、Diarneter重定向器和Diameter协议转换器。 Diameter中继能够从Diameter请求消息中提取信息，再根据Diameter基于域的路由表的内容决定消息发送的下一跳Diameter节点。Diameter中继只对过往消息进行路由信息的修改，而不改动消息中的其他内容。 Diameier代理根据Diameter路由表的内容决定消息发送的下
39、一跳Diameter节点。此外，Diameter代理能够修改消息中的相应内容。 Diameier重定向器不对消息进行应用层的处理，它统一处理Diameter消息的路由配置。当一个Diameter节点按照配置将一个不知道如何路由的请求消息发给Diameter重定向器时，重定向器将根据其详尽的路由配置信息，把路由指示信息加入到请求消息的响应里，从而明确地通知该Diameter节点的下一跳Diameter节点。 Diameter协议转换器主要用于实现RADlUS与Diameter,或者TACACS+与Diameter之间的协议转换。上述各种Diameter节点，通过配置建立一对一的网络连接，组成一个
40、Diameter网络。1.1.1.3 Diameter网络节点间的对等连接Diameter节点间的网络连接是在Diameter节点启动过程中动态建立的基于TCP或者SCTP传输协议上的套接字连接。对于一个Diameter节点，其对端节点，或者基于静态配置，或者基于动态(利用SLP、DNS协议)发现一个Diameter节点具有和多个对等端通信的能力，但与所有对等端均建立连接则不是有效的方法。基于每一个域，一个Diameter节点应该与两个对等端建立连接，即首要对等端和次要对等端。如果认为有必要，Diameter节点还可以建立其它的连接。在成功建立一个套接字连接，即对等连接后，两个Diameter
41、节点将进行能力商议，交换协议版本、所支持的应用协议、安全模式等信息。能力商议是通过Diameter的能力交换请求(CER，Capabilities-Exchange-Request)和能力交换响应(CEA,CaPabiIitieS-EXChange-AnSWer)两个Diameter消息的交互实现的。能力商议之后，应该把有关对端所支持的应用等信息保存在高速缓存中，这样就可以防止把对端不认识的消息和AVP发送给对端。1.1.1.4 Diameter的消息处理和用户会话Diameter客户端与Diameter服务器都可以组成相应的请求消息，发送给对方。正是从这点考虑，Diameter属于对等协议(
42、PeertOPeer),而不是如RADIUS一样的客户/服务器模式的协议。为处理用户的接入，Diameter客户端通过Diameter基础协议和应用协议，与Diameter服务器进行一系列的信息交换，而这样一个从发起到中止的一系列信息交互，在Diameter协议里被称为一个用户会话(USerSession)o普通的AAA业务可以大致分成两类：一类包括用户的认证和授权，可能还包括计费(如挪移电话业务)；另一类则是仅包括对用户的计费(如目前的主叫拨号接入业务)。为此，Diameter基础协议提供对应的两类用户会话，为上层的应用服务。一个用户会话的建立，普通是由Diameter客户端发起，中间可以途
43、径若干Diameter代理、重定向器或者协议转换器，向来延伸到Diameter服务器。用户会话的结束，彻底由Diameter客户端决定，但服务器也可以先行发出中止用户会话请求(ASR,Abort-Session-Request),在客户端允许中止请求的情况下，会响应中止用户会话应答(ASA,Abort-Session-Answer),然后再发出用户会话结束请求，通知服务器结束用户会话；否则用户会话仍得以保持。在未得到服务器请求的情况下，客户端也可以自行给服务器发出用户会话结束请求，例如在客户端自身异常，或者是用户接入异常等的情况下。通过对用户会话的建立和结束的控制，Diameter应用很容易实
44、现可靠的以用户为单位的业务资源管理。Diameter基础协议中并不包含任何的授权请求消息，因为这些是应用相关的(在Diameter的应用文档中定义)。1.1.1.5 Diameter的计费当用户被允许接入时，Diameter客户端将根据情况产生针对用户的计费信息。这些计费信息将被封装在具体Diameter应用专有的AVP内，由Diarneter基础协议中定义的计费请求(ACR,AeeOUnting-ReqUeSt)消息，传送给Diameter服务器。服务器将响应计费应答(ACA,AccoUnting-AnSWer)消息、，指示计费成功或者拒绝。客户端惟独在收到成功的计费响应时,才干清除已经被发
45、送的计费记录。当收到计费拒绝指示时，客户端将中止用户接入。Diameter支持实时的计费，客户端通过在首次计费请求/响应交互过程中商议好的计费消息间歇时间，定时向服务器发送已采集的计费信息。这种实时计费确保了对用户信用的实时检查。Diameter计费协议基于具有实时传送计费信息能力的服务器指向模型。在协议中采用了一些弹性容错方法，用来在各种错误情况下和假设设备具有不同的能力下减少计费数据的丢失。1.1.1.6 Diameter消息的安全传输Diameter客户端(如网络接入服务器)必须支持IPSec,可以支持TLS；而Diameter服务器必须支持IPSeC和TLSoIPSeC主要应用在网络的
46、边缘和域内的流量，而域间的流量主要通过TLS来保证安全。由于IPSeC和TLS只能保证逐跳的安全，也就是一个传输连接上的安全。当消息通过Diameter代理时，代理会修改消息，这样通过IPSeC或者TLS取得的安全信息在通过代理时就丢弃了。而DiameterCMS应用提供了端到端的安全性。端到端的安全性是通过两个对等端点间支持AVP的完整性和机密性提供的。DiameterCMS应用中采用了数字签名和加密技术来提供所要求的安全业务。尽管是由每一个对等端的安全策略决定使用端到端的安全性的场合，如当TLS或者IPSeC提供的传输层面上的安全性足够时，可能不需要端到端的安全性，但Diameter基础协
47、议中还是强烈建议所有的Diameter实现都支持端到端的安全性。这样DiameterCMS应用就有别于其他的Diameter应用，它普通是和Diarneter基础协议共存的。1.1.3 COPS协议CoPS协议是由IETF资源分配工作组(RAP)制定的维护管理协议。CoPS定义了三个逻辑实体：策略决策点(PDP)、策略执行点(PEP).本地策略决策点(LPDP),其中LPDP备份PDP的决策，当PDP与PEP的连接中断时，LPDP可代替PDP做出决策，PDP具有最终裁决权。PDP与PEP的关系可以看做是服务器与客户机的关系，PEP向远端的PDP发送配置、更新、删除等请求，PDP收到后，将决策响
48、应回送给PEP,PEP执行相关的操作。COPS采用TCP作为传输协议，PEP负责初始一个TCP连接，定时向PDP发送KeeP_Alive消息，以检验连接的有效性。CC)PS支持安全密钥及相关算法，PDP与PEP之间实时保持动态同步。在初始连接时，如果PEP需要消息层的安全，但在最初没有被配置.，则在所有客户端被打开之前，首先向PDP发送一个特殊的客户端打开消息，该消息必须提供CoPS完整对象(integrityobject),包含初始序列号、密钥、密钥ID,如果PDP接受PEP的密钥和算法，则返回给PEP一个可接受的消息，否则，PDP要求PEP关闭此客户端。CoPS可应用在软交换与策略服务器的接口之间，也可应用在QC)S之中。CoPS是一种面向业务的网络管理协议，为运营商提供高效、实时和智能的网络管理手段，是NGN网络管理的构成要素。1.1.4 RTP和RTCPRTP(Real-timeTrasportProtoCoI)是用于InteITIet上针对多媒体
