IMS


IMS (англ. IP Multimedia Subsystem) мультимедийная подсистема на базе протокола IP. Изначально архитектура разрабатывалась только как мультимедийная подсистема предоставления услуг (SDP). Но позднее превратилась в архитектуру, полностью контролирующую соединение и работающую с различными сетями доступа. Мультимедийность архитектуры дает возможность оператору предоставлять разнообразные услуги абонентам, повышая тем самым среднюю выручку (ARPU). А использование в основе протокола IP дает оператору возможность построить гибкую сеть с низкими операционными расходами. Кроме того, в основе лежит горизонтальная архитектура, в отличие от традиционной — вертикальной.
    
    После того как идея передачи голоса посредством сетей с пакетной коммутацией и протокола IP увенчалась успехом, операторы всерьез задумались об изменении существующих телекоммуникационных сетей. Разработкой взаимодействия телекоммуникационных сетей с технологиями пакетной коммутацией занялась группа 3GPP. Появлением пакетного домена в мобильных сетях принято считать 99 релиз 3GPP (3GPP R99) в котором появилась поддержка PS домена в существующих мобильных сетях на базе технологии GPRS. Но работы продолжались и уже в 4 релизе, коммутация абонентов лежала на программном коммутаторе SoftSwitch (R4 3GPP). Пятый релиз (R5 3GPP), ознаменовал появление архитектуры IMS, правда первоначально только в роли подсистемы предоставления мультимедийных услуг, но в дальнейшем (R5 3GPP) архитектура стала ключевой и коммутацию абонентов переключила на себя.

Архитектура 3GPP/TISPAN IMS


3GPP

    Изначально идеей построения мобильной сети на базе IP технологий занималась группа 3G.IP. Именно она разработала технологию GPRS, которая впоследствии положила начало разработке архитектуры IP сети.
Впоследствии была собрана рабочая группа 3GPP, которая и представила в 2001 году релиз 4 (первоначально названный Release 2000) в котором появились элементы ALL-IP архитектуры. Пятый релиз представил первоначальный вариант архитектуры названной IMS и добавилась технология высокоскоростной пакетной передачи данных (HSDPA). В шестом релизе в архитектуру IMS были введены изменения, а также появилась поддержка Wireless LAN сетей. Благодаря работе группы TISPAN, седьмой релиз 3GPP добавил поддержку фиксированных сетей.

    В качестве основного протокола был выбран протокол установления соединений (SIP). Важная особенность SIP — расширяемость, которая заключается в возможности дополнения протокола новыми функциями за счет добавления новых заголовков и сообщений, что позволяет добавлять новый функционал в сеть без смены протокола.



Базовыми элементами опорной сети архитектуры IMS являются:
  • CSCF (Call Session Control Function) — элемент с функциями управления сеансами и маршрутизацией, состоит из трех функциональных блоков:
    • P-CSCF — посредник для взаимодействия с абонентскими терминалами. Основные задачи — аутентификация абонента и формирование учетной записи;
    • I-CSCF — посредник для взаимодействия с внешними сетями. Основные задачи — определение привилегий внешнего абонента по доступу к услугам, выбор соответствующего сервера приложений и обеспечение доступа к нему;
    • S-CSCF — центральный узел сети IMS, обрабатывает все SIP-сообщения, которыми обмениваются оконечные устройства.
  • HSS — сервер домашних абонентов, является базой пользовательских данных и обеспечивает доступ к индивидуальным данным пользователя, связанными с услугами. В случае если в сети IMS используется несколько серверов HSS, необходимо добавление SLF (Subscriber Locator Function) который занимается поиском HSS с данными конкретного пользователя.
  • BGCF — элемент управляющий пересылкой вызовов между доменом коммутации каналов и сетью IMS. Осуществляет маршрутизацию на основе телефонных номеров и выбирает шлюз в домене коммутации каналов, через который сеть IMS будет взаимодействовать с ТфОП или GSM.
  • MGCF — управляет транспортными шлюзами.
  • MRFC — управляет процессором мультимедиа ресурсов, обеспечивая реализацию таких услуг, как конференц-связь, оповещение, перекодирование передаваемого сигнала.


TISPAN

    Рабочая группа TISPAN доработала архитектуру от 3GPP, добавив элементы для взаимодействия с широкополосными сетями. Поддержка широкополосных сетей обеспечивается следующими элементами:
  • NASS — подсистема подключения сети, в основные задачи которой входит: динамическое назначение IP-адресов, аутентификация и авторизация, конфигурация сети доступа, управление местонахождением на уровне IP;
  • RACS — подсистема управления ресурсами и доступом, обеспечивает функции управления доступом на основании информации о доступных ресурсах и местной политики Session Admission Control, а также вход в сеть с помощью управления шлюзом;
  • PSTN / ISDN Emulation — эмуляции сети ТфОП/ISDN, обеспечивает формирование набора услуг, которые, с точки зрения абонента, полностью соответствуют услугам сети ТфОП.