Multimedia Resource Function
多媒体资源功能可以被分成多媒体资源功能控制单元(MRFC)和多媒体资源功能处理单元(MRFP)两个逻辑网元,如下图所示
电信网设计的基本架构思想是将控制面与业务面进行分离,例如在LTE核心网中,MME被设计用来进行信令层面的处理,而SGW/PGW则被设计用来对业务层面进行处理。IMS的核心网功能实现也存在类似的思想,就是IMS域的控制面(信令面)与业务面。对于信令的处理可以在以上介绍的网元中实现,如P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF等,对于媒体业务的处理主要位于应用服务器中(AS),MRF(含MRFC和MRFP)的主要功能是媒体流的处理以及提供相应的媒体资源,例如音频编码转换、媒体业务分析、多媒体放音等等。 标识
任何信令的交互首先涉及的是寻址或者基于用户、订阅业务的标识,例如电信网络中有IMSI、TMSI、P-TMSI、RNTI(RA-RNTI、P-RNTI、C-RNTI、SPS-RNTI)、GUTI等等常用的用户或者业务标识,在IMS域中同样存在类似的标识,主要有如下三种,Private User Identities、 Public UserIdentities, Globally Routable User Agent URI(GRUU)。
Private User Identities:
该标识最大的特点不是区分用户,而是标识用户不同的订阅业务。因此,对于每个用户而言,都可以包含一个或者几个这样的私有用户标识,该标识并不被用来进行SIP消息的路由寻址,而是被用来进行注册、鉴权、管理和统计。私有标识由归属地网络运营商进行分配,遵循Network Access Identifier(网络访问标识)的格式,如果没有ISIM应用,通常该私有标识会从IMSI标识中继承。通常,该私有标识的格式为用户名@域,如果从IMSI中继承,则变成了”
Public User Identities
公共用户标识在IMS子系统内被用来进行用户间的通信。公共用户标识可以被任何用户使用,这就好比名片一样,是一种通用的载体格式。公共用户标识遵循SIP URI或者Tel URI的格式,例如,当遵循SIP URI格式时,应表示为”sip:username@domain;如果遵循电信URI格式,则应表示
为”tel:+
Globally Routable UserAgent URI(GRUU)
全局路由用户代理用户资源标识,顾名思义,该标识天生就是为了路由寻址而生的,之前提到,一个用户可能有多个公共用户标识,而且同一个公共用户标识也可以被多个用户使用,那么在寻址路由的时候仅仅依靠公共用户标识就可能产生误判(forking)。因此需要将该公共标识与特定的用户实体进行结合,因此这就是GRUU.GRUU分两种,公共GRUU、临时GRUU,前者映射公共用户标识,而后者只在IMS域注册状态下存在,与公共用户标识无关。公共GRUU与临时GRUU由IMS核心网在用户注册时对用户进行分配,SIP信令就是通过GRUU进行特定用户之间的寻址路由。
2 注册信令流程
对于一个网络工程师而言,解读电信网络的信令是分析定位网络问题的有效手段之一。所谓兵马未动,粮草先行,网络信令就是先于业务流程的“粮草”,当信令流程先打通时,才能保障后续业务流程的通畅与质量。网络信令不仅是UE与网络信息交互的基础,同时也是各个网络节点之间对话的“标准语言”。对于IMS子系统中的信令也是同样的道理,因此熟悉一些基本流程的信令对于网络优化中的排障、分析工作不无裨益。
在IMS子系统中,只存在一种信令流程控制协议,就是Session Initiation Protocol,简称SIP协议。该信令不仅存在于UE与P-CSCF之间的Gm接口,同时存在于IMS核心网其他众多网元节点之间的接口消息中,例如
Mw,Mm,Mg,Mi,Mj,Mk,Mx等。值得注意的是,IMS网元之间的SIP协议可能与UE与网络之间的SIP协议并不完全一样。
SIP协议最早起源于互联网机构IETF所制定的多媒体通信协议,对于电信网络的从业者来说,可能会相对比较陌生。对于传统的电信网络核心网,大家耳熟能详,涉及较多的诸如著名的7号信令,GPRS信令,NAS层协议,S1-AP协议,GTP-U隧道协议。而对于无线网络优化工程师而言,对于无线网协议(一般指的接入层协议)较熟悉的有GSM的RR信令,3G/4G网络的RRC信令等。因此,看待SIP协议有时候需要抛开固有的电信网络思维,以互联网协议的角度入手进行理解。
SIP是一个应用层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或者多个参与者的会话。这些会话可以是Internet多媒体会议、IP电话或者多媒体分发,其中最重要的应用当属对 VoLTE(VoIP)会话流程的管理。SIP的一个重要特点是它不定义要建立的会话类型,而只定义如何管理会话,由于这样的管控机制,对于众多的基于IP的多媒体应用(语音、视频、音乐与视频点播、交互式游戏)都可以由SIP协议来进行管理。Session Description Protocal(SDP)则是对会话内容定义的一种协议类型,它本身与传输控制协议无关,仅仅可以看成对会话内容的一种描述,例如,可以描述会话内容是音频,文本,视频,短消息等。可以通俗把SIP比喻成维护管道的,对交互管道进行控制的协议。而在管道里面走的内容采取什么样的格式,则是由SDP协议来进行定义和描述。
由于在电信网的视角观察,IMS的信令与媒体其实可以看成电信网的一种业务,那么在UE发出SIP信令请求之前,首先需要为UE分配合适的IP-Connectivity Access Network(IP-CAN)承载,同时对于UE分配到的IP地址在IMS子系统中涉及的信令以及媒体业务需要保持一致。一个VoLTE语音电话,无非需要经历注册/去注册、IMS域内主被叫,跨域主被叫,下面从IMS会话的的几个关键信令流程进行说明: 注册
如同4G网络需要开机或者outof service一段时间后进行注册附着流程一样,IMS子系统的用户同样需要进行在S-CSCF的注册,该IMS注册流程可以在4G网络完成注册分配到了IP地址之后进行。从注册信息流的意义来看,用户总是位于漫游状态发起的,换句话讲,就是注册流程对于用户位于拜访地网络或者归属地网络都是一样的,只不过“漫游”在归属地网络的用户可以认为其归
属地网络同时起到了拜访地网络和归属地网络网元功能的作用。这句话说的像协议一样如老太太裹脚布一样的严谨晦涩,其实说白了就是单从注册信令流程看,不区分漫游或非漫游用户。
对于无线网络优化工程师来讲,一般只关注UE与网络侧交互的流程信令,至于IMS网元节点内部的信令交互,暂时可以放一放,这样会使切入点更加直观,流程的掌握更加高效。
当UE在接入网完成附着获得IP分配后,就可以开始进行IMS域的注册流程。UE首先将注册信息发送给P-CSCF(当然之前需要进行借助DHCP/DNS服务器进行P-CSCF的“发现”流程),该注册流程需要包含公共用户标识,私有用户标识,归属地网络域名称,UE分配的IP地址,UE实例标识,是否支持GRUU的指示。