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1、,诺基亚IP多媒体子系统解决方案产品(IP Multimedia Subsystem),袁昊2006年8月,Nokia IMS产品,Nokia IP Multimedia Register(IMR)：存储IMS用户有关信息Nokia Connection Processing Server(CPS)：处理IMS有关的呼叫连接、用户注册、鉴权与计费Nokia MSC Server(MSS)包含两个功能：通过Nokia VoIP Server(NVS)支持IMS域的GSM补充业务，通过Gateway Control Server(GCS)支持MGCF实现IMS与其他网络的互通,SIP/ISC,P-
2、CSCF,I-CSCF,S-CSCF,UMS,SLF,NVSGCS,MGCF,GSM SS,Nokia IMS结构,mrfc?,HSS,控制平面,用户平面,PSTN,MSC,Internet,3GMSC,GSM/WCDMA,SDH/PDH/DWDM,QoS-awareIP backbone,HLR,MRFP,SGW,MGW,SIP/ISC,UMS,SLF,NVS,Sh,FlexiServer-电信级刀片服务器介绍,开放式体系底层平台由标准的第三方组件构成,例如Linus操作系统,基于Intel处理器架构的服务器平台冗余、运营商级可靠性(机柜高5英尺9英寸)占地面积小 在标准19“机架中容纳大量
3、CPU单元 电信级产品周期方案 保护投资.当新软/硬件技术成熟时，可方便地实现升级,诺基亚 FlexiServer 结构,FlexiServer Platform,High Availability ServicesDirectory ServiceSoftware ManagementHardware ManagementCarrier-Grade Linux,Network Element Applications(PoC,CPS,IMR,SMLC,ISN,NSM),Alarm Mgmt Performance Mgmt License Mgmt Security Logs Mgmt In
4、terfaces(NWI3,SNMP traps),O&M Platform,Messaging Services Logging Services Naming Service Databases(Disk,Memory,Fast)Access Control(Authentication,Authorization)Utilities,Platform Services,DIAMETER&LB COPS&LB SIGTRAN&LB SIP LB IP Services IPSec SCTP(LB=Load Balancer),Network Protocols,Base Platform,
5、Cluster of Blade Servers,State Machine Fwrk J2EE Platform J2SE Platform EJB Cluster*(RMI)Web Cluster*(HTTP),Application Frameworks,APIs,Hardware,Unix98/Posix,业界普遍采用的HA API(SA论坛),硬件(=松耦合计算机网络),CPU,CPU,CPU,CPU,CPU,Ethernet,Linux,支持HA功能:冗余支持(激活/后备/负荷分担)故障管理(系统恢复)软/硬件升级 etc.,诺基亚平台拓展部分,电信平台功能:信令协议栈处理 HA功
6、能控制层框架和 操作维护功能 告警管理 性能管理 配置管理 数据库/目录管理 Java/Corba支持,高可靠性功能模块(HA),诺基亚基于领先硬件供应商提供业界标准组件设计的服务器群组(Server Cluster),IMR特殊软件功能,分布式开放源代码实现最大限度的开放性和硬件独立性,IMR应用程序(UMS,SLF),FlexiServer SW(e.g.IMR),诺基亚 FlexiServer 硬件介绍,可安装在标准机架中(600 x600 x2000 mm)一个标准机架可放置4个子框每个子框可以支持14块插板，包括标准总线内置的LAN交换机统一的处理板存储单元处理板双Intel Pen
7、tium 4 Xeon处理器最高支持4G内存专用的IP处理板进行负载均担与IPSec终结,硬件插板,CPU板包含两个1.6GHz IA-32 low-voltage Xeon architecture Pentium IV处理器，支持4G内存硬盘板最大支持147G硬盘交换与接口板提供2个FC-AL接口（fibre channel arbitrated loop用于连接存储设备）提供两个千兆以太网接口用于数据连接提供一个100M接口用于本地接入,CPU板,硬盘板,交换与接口板,内部连接,中央两个插槽用于交换与接口板，其他12个插槽用于CPU或者硬盘板交换与接口板和硬盘板之间通过冗余备份的FC-A
8、L接口（1.0625Gbps）传输数据CPU板之间通过备份的100M IP总线交换数据通过IMPI（智能平台管理接口）进行设备管理,Nokia CPS产品介绍,连接控制服务器CPS,基于诺基亚Flexi Server平台，集成P/I/S-CSCF和BGCF的功能。基于标准的SIP协议的IP多媒体任务控制。集中化的登录，鉴权以及业务控制功能。通用的计费系统。具体实现符合3GPP IMS规范的SIP服务器功能实体;充当SIP客户端(移动和PC客户端)的服务器端寄存器;支持终端到终端的安全SIP连接;提供SIP业务的计费,最大配置包括：33块CPU板8块交换板8块硬盘板2块可选的CPU板用于独立的O
9、&M连接,诺基亚 CPS 功能介绍,NE O&M,Statistics collection,Measurements,Subs.Trace,Charging,OffLine,OnLine,Mw(SIP)interface,Cx&Dx(Diameter)interfaces,ISC(SIP)interface,Go(COPS)Interface,Rf(GTP/Diameter)interface,Ro(Diameter)interface,NMS/OSS(NWI3)interface,SPD=Serving Profile DatabasePDF=Policy Decision Functio
10、nLI=Lawful Interception,Performance Mgmt,Fault Mgmt,Conf.Mgmt,Gm(SIP)interface,Mm(SIP)interface,Mi,Mj&Mg(SIP)interfaces,DNSENUM,Connection Processing Engine(CPE),LI(LIP)interface,P-CSCF,I-CSCF,S-CSCF,ISC,PDF,SPD,SPD,BGCF,Connection Processing Server(CPS)3GPP&3GPP2 接口,NWI3:Network Management System i
11、nterface(XML),CPS 软件结构,IPSecIP SecurityPfkeyProtocol Family keyDIADiameterGTPGPRS Tunnelling ProtocolSPDSubscriber Profile DatabaseCxCx-Interface in 3GPPChargingCharging applicationISCIMS Service Control(interface),SDNSPD Distributor NodeSSNSignalling and Service NodeCLMCluster Manager NodeCLACluste
12、r Assistant NodeIPDIP Director NodeWASWeb Application ServerCFNCentralized Functions NodeDNSDNS Node,StatStatistics(PStat=Protocol statistics)SCSession ControlSIPSIP Protocol(interface)CPEConnection Processing Engine,Internal Use Only,CPS HW硬件结构,CPS基于Flexi Server硬件平台。一个子框共提供14块插板，可以大致分为三类：IP Directo
13、r nodes：负责数据转发Server Nodes：负责业务处理Internal LAN/SAN network：负责内部连接（SAN=Storage Area Network）,硬件结构节点,IPD(IP-Director node)IPD负责在SSN单元中分担流量并且提供与外部网络的连接。IPD具备一个公用的IP地址供所有SSN共享。同时IPD还负责终结IPSec,最大2块CLM(Cluster Manager)用于Cluster的管理与配置，并且终结NWI3接口.最大1块CLA,Cluster(Manager)Assistant 用于支持Corba接口以及相应功能与LDAP目录服务器，
14、最大22块(包含HD)CFN,Centralized Functions Node 提供LIE接口与各个子系统的参数管理，最大2块WAS,Web Application Server node 通过IBM WebSphere J2EE application server运行FlexiServer有关的各种应用（包括告警、配置管理、性能管理等），最大2块SDN,SPD Distributor Node用于在各个SPD中分配容量从而实现负载均担，最大22块（包含HD）DNS用于处理设备的DNS请求。在每个SSN中均有DNS的缓存，当缓存中的数据无法满足要求时就会查询设备内的DNS，设备内的DNS
15、与外部DNS之间进行DNS查询，最大2块SWSE交换与接口板，最大4+4块,硬件结构节点,SSN,Signaling and Service NodeSIGCOMPSIP协议栈(SIP transport,SIP transaction)任务控制(SIP transaction user)统计计费与CDR传输提供SPD功能用于存储用户的Profile信息路由功能Cx接口支持(UMS接口)认证与鉴权DNS数据缓存最大20+4块（包括HD）,CPS容量,CPS静态容量静态容量指CPS支持的用户数最大支持500 000用户CPS动态容量动态容量指CPS每秒可处理的SIP消息数最大支持 10,000
16、SIP msgs/secondCPS呼叫处理能力最大支持 1,125,000 BHCA,注册,SIP消息数,注册,20,重注册（不包括鉴权）,10,终端发起的去注册,10,任务建立,不包含资源预留,64,包含资源预留,122,事务处理,Presence,8-28,媒体推送,8-16,即时消息,20,语音信息,20,PoC,86,CPS网管,网管与用户数据使用不同的物理接口通过VLAN分离不同的业务数据,O&M network,Carrier/bearer network,NetAct,Element Manager,Charging GW,OSC,CPS,FEWS,Application La
17、uncher,当成功登录后，可以显示在Flexi Server中已经安装的各种应用程序的图形化界面,可以通过双击图标打开相应的应用软件,配置管理(CM),诺基亚CPS与IMR提供配置管理界面配置数据存储在LDAP数据库中配置数据包括硬件、软件以及与应用业务相关的数据通过该图形化界面，运营商可以查看、修改、查询、对比、删除各种数据与参数,性能管理(PM),性能管理监视设备运行时的各种指标并且给出测量报告Nokia CPS支持按照不同x-CSCF功能提供测量报告按照不同CSCF功能的流量与协议测量报告按照S-CSCF的业务测量报告按照P-CSCF与S-CSCF的SPD测量报告按照P-CSCF与S-
18、CSCF的业务追踪报告统计结果可以通过本地图形化界面查看，也可以通过集中化网管NetAct查看统计报告通过XML格式传输给NetAct系统,错误管理(FM),诺基亚CPS与IMR中的错误管理包括高性能业务High Availability Service(HAS)系统监视与回复Log Service(LOG)系统运行记录Alarm System(AS)指示各种告警,Nokia CPS&IMR提供各种本地图形化告警界面 可以监视当前告警以及历史告警记录到NetAct的接口告警数据通过XML传输到NetAct中,Nokia IMR产品介绍,诺基亚HSS解决方；按包括HLR与IMR产品HLR用于CS
19、与PS域UMS用于IMS域的控制HLR与IMR一起完成了3GPP R5定义的HSS功能,诺基亚HSS 解决方案=3G HLR+Nokia IMR,CS Circuit Switched domainPSPacked Switched domainIMSIP Multimedia SubsystemHSSHome Subscriber Server 3G HLR3G Home Location Register IMRIP Multimedia RegisterUMSUser Mobility ServerSLFSubscription Locator Functionality,3GPP HS
20、S functionality,Nokia IMR,SLF 3GPP SLFfunctionality,HLR/IMR交互信息,基于标准MAP协议支持鉴权信息的传递使用SS7 over IP(TCAP/SCCP/M3UA),获取用户位置信息,3GHLR,MAP:ANY-TIME-INTERROGATION,MAP:RESULT,IP多媒体寄存器IMR,基于诺基亚Flexi Server平台。提供用户数据的管理功能诺基亚IMR网元包括UMS和SLF功能模块;UMS(User Mobility Server,用户移动性服务器):实现3GPP标准的HSS实体中的IMS域功能;SLF(Subscrip
21、tion Locator Function,签约数据定位功能).实现多重UMS配置,用户总容量可达到2千万,NE O&M,诺基亚 IMR 介绍,UMS Application,Statistics collection,Measurements,Subs.Trace,Cx(Diameter)interface,NMS/OSS(NWI3)interface,Performance Mgmt,Fault Mgmt,Conf.Mgmt,UMS DB,Subscription Mgmt,LSM,SSMi(Corba/XML)interface,LSM=Local Subscription Manage
22、ment,Sh(Diameter)interface,HLR(MAP)interface,Nokia Ex(Diameter)interface,SLF DB,最大支持2M IMS用户,UMS中用户数据,IMR接口,IMR软件架构,UMS Applications用于支持与管理网络发起的会话.DB用于存储IMS用户数据Distributor用于在DB之间分配数据ManagerHome用于外部管理系统连接到IMR上IMS LSM是UMS中的 IMS Subscription management功能Protocol部分处理包括 Cx,Ex 与Sh在内的各种接口,Internal Use Only
23、,IMR硬件结构,PN(Protocol Node)，最大9块DBDU(Distributor Node)，最大2+2，包括HDDB(Database Node)，最大8+8，包括HDLSM(Local Subscription Manager)，最大2+2,用户管理:IMS Desktop Tool,通过图形化界面管理用户数据 可以用于创建、删除、修改、查询用户数据与参数适合于开通与测试阶段,Nokia NVS产品介绍,IMS域,CS域,NVS在3GPP网络中的位置,SIGTRAN,C7(ISUP)SIP-I(profile C),H.248,SIGTRAN,H.248,MAP over I
24、P(SIGTRAN),C7(ISUP),C7(ISUP),ATM,IPor TDM,BICC,SIP-I,MAP over IP(SIGTRAN)OrTDM based MAP,ISC(SIP),RTP/UDP/IP,Dx,Cx,Xs(DIAMETER),Mg,Mj(SIP),IMS domain,SIP,Multiaccess,S,D500,S,IAD,Multiradioterminals,MAP,ISC(SIP),POTS,S,S,SIP deskphones,SIP softphones,S,WLANPhone,NVS作为IMS TAS Telecom Application Serv
25、er,IMS域,SIGTRAN,MAP over IP(SIGTRAN),ISC(SIP),MbRTP/UDP/IP,Dx,Cx,Xs(DIAMETER),IMS domain,SIP,Multiaccess,S,D500,S,IAD,Multiradioterminals,MAP,ISC(SIP),POTS,S,S,SIP deskphones,SIP softphones,S,WLANPhone,Mn,提供业务基本/补充语音业务IN业务网络业务(例如：号码分析，禁止，业务号码)法规类业务(例如：紧急呼叫)IM与短信互通接口NVS与CSCF通过标准ISC接口连接IMS与CS漫游SIP号码与E
26、.164号码之间的翻译SIP注册映射为MAP移动性管理消息之间，使SIP终端在CS中可见，用户可以在IMS与CS之间无缝漫游终端和接入支持IETF SIP终端和3GPP SIP终端支持固定终端和移动终端支持固定接入、WLAN接入和移动接入,联合的IMS和CS话音业务,统一话音业务签约信息,IMS域和CS域之间的无缝漫游,CSCF,UMS,IMS Registration时，S-CSCF从UMS下载用户的IMS user profile,如果用户签约了IMS话音业务，S-CSCF根据iFC触发到NVS 3rd Party Registration时，NVS向HLR发起MAP Location U
27、pdate过程，获取用户的CS user profile,用户关于话音业务的签约信息可以统一存储在HLR中，即使从IMS接入，其享受的话音业务也可与CS保持一致，用户号码不变,CSCF,UMS,3rd Party Registration时，NVS向HLR发起MAP Location Update过程，获取用户的CS user profile,HLR向旧的VLR发起MAP Cancel Location过程，使用户在CS域“消失”，从而使所有Termination呼叫终结在IMS域,NVS模拟VLR与HLR交互MAP消息，从CS域角度看，用户只是漫游到另一个VLR(NVS)，这使得IMS域与C
28、S域之间无缝漫游。,呼叫示例：VoIP与CS呼叫,John在WLAN覆盖下并且已经注册到IMS中John呼叫Mary呼叫被路由到IMS与NVS中而后通过MSC Server.到Mary的终端 媒体流,1.,2.,3.,4.,宽带网络,多接入设备,SIP,DSLAM(AGW),移动网络,1.,MSS,2.,3.,4.,Media Gateway,IMS,VoIP Server,John,Mary,NVS可以与MSS在一个硬件平台上,从WiFi到WCDMA呼叫,Other application servers,呼叫流程示例,用户在WLAN覆盖进入WLAN覆盖，进行IMS域注册用户在IMS域做主叫
29、IMS到PSTN呼叫用户在IMS域做被叫PSTN到IMS呼叫IMS域内用户间呼叫IMS到IMS呼叫,用户在GSM/WCDMA覆盖进入GSM/WCDMA覆盖，进行CS域注册用户在CS域做被叫、主叫等流程与一般GSM/WCDMA呼叫流程完全相同，略去,场景用户希望在GSM/WCDMA外，可以通过WLAN打电话一个WLAN/GSM/WCDMA多接入终端 or 一个WLAN终端和一个GSM/WCDMA终端用户在WLAN和GSM/WCDMA之间漫游终端的登记流程和主被叫呼叫流程,用户在WLAN覆盖进入WLAN覆盖，进行IMS域注册,IMS,CPS,GSM-core,1.SIP用户根据3GPP标准到CPS
30、进行登记,PSTN,WLAN,IMS SERVICES,PoCAS,CELLULAR,REGISTER,3.CPS按照SIP用户的过滤条件与各个应用服务器交互实现第三方登录,IMR,2.CPS进行IMR查询以便得到用户的业务数据,Cx-Query,4.NVS执行MAP位置更新并得到用户的业务数据文件,5.HLR从旧的VLR中删除位置数据,IMS,CPS,WLAN,IMS SERVICES,PoCAS,SETUP,IAM,ISC:INVITE,INVITE,H.248,User Plane,4.通过E.164地址，呼叫被路由到本地固定网络交换机,3.NVS实现主叫方“VMSC”功能,执行互通并将
31、呼叫路由到CS域,1.CPS受到来自主叫的呼叫尝试，被叫号码是ISDN终端,ISDN,2.CPS(S-CSCF)的iFC信息指明呼叫需要触发到ISC接口，即NVS。,用户在WLAN覆盖用户在IMS域做主叫IMS到PSTN呼叫,用户在WLAN覆盖用户在IMS域做被叫PSTN到IMS呼叫,IMS,CPS,GSM-core,PSTN,WLAN,IMS SERVICES,PoCAS,CELLULAR,IAM,2.GMSS分析E.164号码并进行路由查询,IAM,INVITE,INVITE,H.248,User Plane,H.248,1.PSTN用户呼叫WLAN用户,3.HLR从“VLR”即NVS获得
32、MSRN号码,4.GMSS根据MSRN把呼叫路由到NVS,5.NVS实现被叫“VMSC”功能，实现互通操作，把INVITE路由到CPS(S-CSCF).,6.CPS把INVITE路由到SIP用户,用户在WLAN覆盖IMS域内用户间呼叫IMS到IMS呼叫,IMS,WLAN,IMS SERVICES,PoCAS,Gm:INVITE,User Plane,3.A用户NVS执行主叫“VMSC”功能.,1.用户将INVITE发送到CPS,6.NVS分析E.164 号码并进行HLR查询,WLAN,ISC:INVITE,Gm:INVITE,2.CPS根据iFC消息将呼叫路由到NVS,4.呼叫被路由到被叫方(
33、I-CSCF完成IMR查询),ISC:INVITE,5.B用户所在NVS执行GMSC和被叫方VMSC功能,7.最后呼叫被路由到被叫方,Cx-Query,用户在GSM/WCDMA覆盖进入GSM/WCDMA覆盖，进行CS域注册,IMS,CPS,GSM-core,PSTN,WLAN,IMS SERVICES,PoCAS,蜂窝网络(例如GSM,WCDMA),REGISTER,LOCATION UPDATING,REGISTER,非语音应用，例如 Presence,PoC,等.,MAP位置更新,这是CS域中普通的位置更新过程,HLR从“VLR”中删除旧的位置,在这次登记中不包括语音业务，因此与NVS无关
34、,用户在GSM/WCDMA覆盖用户在CS域做被叫与普通CS呼叫一样,IMS,CPS,PSTN,WLAN,IMS SERVICES,AS,CELLULAR,CS-core,IAM,查询漫游号码,IAM,SETUP,H.248,H.248,User Plane,SBC,短信收发,NVS可用作IMS与CS之间的短信网关,NokiaCPS,NokiaMSS/VoIP Server,1.SIP MESSAGE(Text/Plain=“Hi folks”),2.SIP MESSAGE(Text/Plain=“Hi folks”),3a/4.SMS(“Hi folks”),3b.MAP/SMS(“Hi fo
35、lks”),NokiaMGW,CPS,NVS,IM/CSMGW,MSS,HLR,SM-SC,UTRAN(WCDMA),NokiaHLR,Intelligent Network servicesVirtual private network serviceA-validation serviceFreephone serviceHunting group serviceOriginating call screening serviceOriginating call announcement servicePremium rate service,话音补充业务,Supplementary se
36、rvicesCall Hold,Call Resume and call switchingCall WaitingDo not disturbCalling Line Identity Presentation,CLIPCalling Line Identity Restriction,CLIRCall Forwarding Unconditional,CFUCall Forwarding on Not Reachable,CFNRcCall Forwarding on No ReplyCall Forwarding on BusyBarring of outgoing callsBarri
37、ng of incoming callsOperator determinated barrings,Network servicesAttribute analysis(charging,routing,end of selection,pre-analysis etc.)Charging related functions including different tariffs that will be applied for the callDynamic charging based on call detail records(CDRs)etc.National and operat
38、or-specific numbering plans.,Originating prepaid serviceTerminating prepaid service Group prepaid service,移动 电路域,固定 电路域,移动 多媒体域,固定 多媒体域,NVS互通功能,NVS作为增强MGCF，完成R4、IMS、PSTN/ISDN、PHS、NGN之间的互通支持BICC支持ISUP支持IETF SIPProfile B SIPPorifle C SIP-I支持3GPP SIPProfile A,PSTNPHS,BICC,ISUP,R4,IMS,NVS,IETF SIPProfil
39、e BProfile C,Mg/MjSIP Profile A,NGN宽带,NGN窄带,R4、IMS、NGN之间的互通,IMS与R4互通,NGN与R4互通,NVS,R4,Mg/MjSIP,BICC,NVS,R4,SIP,BICC,NGN,NGN与IMS互通,NVS,NGN,SIP,SIP,IMS,IMS与PSTN/PHS互通,NVS,PSTNPHS,Mg/MjSIP,ISUP,Profile B IETF SIPProfile C SIP-I,Profile A 3GPP SIP,Profile B IETF SIPProfile C SIP-I,IMS,IMS,NVS技术特点,多协议支持，集中互通SIP Profile A/B/CBICCISUPMAPCAP,联合的IMS/CS语音业务，统一业务体验统一话音业务签约信息IMS域和CS域之间的无缝漫游在IMS上继承CS基本/补充业务及CAMEL业务,谢 谢!,袁昊：,
