本书是现代通信网络技术丛书之一，是一部关于IMS技术的实用理论专著。全书系统介绍IP多媒体子系统(IMS)和下一代网络(NGN)的基本概念、体系结构、有关标准与协议、SIP注册与会话、IMS的安全性、IMS业务、NGN业务及能力、NGN原理及参考模型、网络演进、服务质量等内容。本书适合通信行为工作人员参考学习。

本书系统介绍IP多媒体子系统(IMS)和下一代网络(NGN)的基本概念、体系结构、有关标准与协议、SIP注册与会话、IMS的安全性、IMS业务、NGN业务及能力、NGN原理及参考模型、网络演进、服务质量等内容。

本书内容新颖、实用，可供通信工程技术人员、管理人员阅读，也可作为高等学校通信、计算机等专业本科生、研究生的教材和教学参考书。

第一篇　IMS与NGN概述

第1章　什么是IMS？什么是NGN？　3

1.1　概述　3

1.1.1　从蜂窝移动网说起　3

1.1.2　再说互联网(Internet)　3

1.1.3　IMS是什么?　4

1.2　IMS的概念　4

1.2.1　IP多媒体子系统的概念　4

1.2.2　IMS业务的概念　5

1.2.3　用户身份的概念　6

1.3　IMS信令的概念　7

1.3.1　UE和CSCF之间的会话控制信令　7

1.3.2　在Mw、Mm、Mg、Mi、Mj、Mk上的会话控制信令　7

1.3.3　P-CSCF的会话控制功能　7

1.3.4　I-CSCF　8

1.3.5　S-CSCF　8

1.4　多媒体资源功能(MRF)　8

1.4.1　多媒体资源体系　8

1.4.2　MRFC　9

1.4.3　MRFP　9

1.4.4　MRF与AS协同工作　9

1.4.5　安全的概念　9

1.4.6　付费的概念　9

1.5　IMS框图　9

1.6　IMS架构的特点　10

1.6.1　传统网络的垂直化架构　10

1.6.2　IMS的水平化架构　11

1.7　NGN的概念　11

1.7.1　对NGN的需求　11

1.7.2　NGN的实现设想　14

参考文献　15

第二篇　IMS

第2章　IMS业务　19

2.1　通信市场的需求　19

2.1.1　通信市场的现状　19

2.1.2　个人用户的需求　20

2.1.3　企业的需求　20

2.1.4　运营商的需求　21

2.2　IMS的业务能力　21

2.3　IMS用户的业务体验　22

2.3.1　动态的多媒体会话控制　22

2.3.2　一次注册、融合的业务收费　23

2.4　IMS的新业务　24

2.4.1　用户—用户业务　24

2.4.2　多用户业务　25

2.4.3　用户—服务器业务　26

2.4.4　IM-SSF智能电话业务　27

2.5　结论　27

参考文献　27

第3章　SIP协议　28

3.1　SIP概述　28

3.2　SIP功能综述　28

3.3　用户位置和身份　29

3.3.1　SIP和SIPS URI　29

3.3.2　用户位置　29

3.4　SIP实体　30

3.4.1　用户代理(UA)　30

3.4.2　网络代理服务器(Proxy)　30

3.4.3　分叉网络代理　31

3.4.4　再定向服务器　32

3.5　SIP工作过程的描述　32

3.6　SIP中的重要定义　37

3.7　SIP消息格式　39

3.7.1　首行　39

3.7.2　SIP消息格式　40

3.8　SIP事务单元　41

3.9　SIP对话　42

3.10　SIP扩展　43

3.10.1　扩展协商机制　43

3.10.2　新的方法　43

3.10.3　呼叫者优先和用户代理的能力　43

3.10.4　临时响应的可靠性　45

3.10.5　前提　45

3.10.6　事件的通知　47

3.10.7　信令压缩　47

3.11　SDP协议　50

3.11.1　SDP的功能　50

3.11.2　SDP消息的组成　50

3.11.3　SDP消息格式　51

参考文献　52

第4章　IMS体系中的协议　53

4.1　RTP　53

4.1.1　RTP分组头部构成(RTP包头格式)　53

4.1.2　RTP封装　54

4.2　RTCP　55

4.2.1　RTCP的功能　55

4.2.2　RTCP的分组类型　55

4.2.3　SR和RR分组格式　55

4.3　与AAA有关的协议　57

4.3.1　RADIUS(RFC 2058)　58

4.3.2　Diameter 协议　58

4.4　有关安全性的协议　63

4.4.1　HTTP汇集(Digest)　63

4.4.2　TLS(传送层安全协议，Transport Layer Security, RFC 2246)　64

4.4.3　IP Sec协议　65

4.4.4　公开密钥基础设施(PKI)　68

4.5　H.248协议　69

4.5.1　H.248的功能　69

4.5.2　连接模型与逻辑实体　70

4.5.3　命令(Command)　70

4.5.4　描述符(Descriptor)　71

4.5.5　事件(Event)和信号(Signal)　72

4.5.6　协议的编码和传输　72

4.5.7　通信流程举例　72

4.6　COPS协议　73

4.6.1　COPS协议　74

4.6.2　外包模式　76

4.6.3　配置模式　77

参考文献　77

第5章　SIP中的注册与会话　78

5.1　SIP注册的概念　78

5.2　建立一个REGISTER请求　78

5.2.1　加上捆绑　79

5.2.2　建立接触地址的抑消期　80

5.2.3　接触地址中的优先者　80

5.2.4　移去捆绑　80

5.2.5　取用捆绑　80

5.2.6　更新捆绑　80

5.2.7　发现一个注册器　80

5.3　对REGISTER请求的处理　81

5.4　对能力的查询　82

5.4.1　OPTIONS请求的构建　82

5.4.2　对OPTIONS请求的处理　82

5.5　对话(Dialogs)　83

5.5.1　产生一个对话　83

5.5.2　一个对话中的请求　84

5.5.3　一个对话的终止　85

5.6　启动一个会话　85

5.6.1　概述　85

5.6.2　UAC处理　85

5.6.3　UAS处理　86

5.7　修改一个已有的会话　86

5.8　终止一个会话　87

5.8.1　用一个BYE请求终止一个会话　87

5.8.2　对BYE的响应　87

参考文献　87

第6章　IMS中注册与会话的建立　88

6.1　IMS工作的先决条件　88

6.2　IP接入网　89

6.3　P-CSCF的发现　89

6.4　IMS级的注册　91

6.4.1　注册的概念　91

6.4.2　ISIM的IMS级注册　91

6.4.3　有USIM的IMS注册　96

6.4.4　reg(注册)事件状态的订阅　99

6.5　IMS会话的建立　102

6.5.1　IMS终端送出一个INVITE请求　102

6.5.2　起始P-CSCF对INVITE请求的处理　107

6.5.3　起始S-CSCF对INVITE请求的处理　109

6.5.4　终结I-CSCF对INVITE请求的处理　111

6.5.5　终结S-CSCF对INVITE请求的处理　111

6.5.6　终结P-CSCF对INVITE请求的处理　113

6.5.7　被呼叫者终端对INVITE请求的处理　114

6.5.8　处理183(会话进展)响应　116

6.5.9　呼叫者IMS终端对183响应的处理　117

6.5.10　被呼叫者IMS终端对PRACK请求的处理　118

6.5.11　叫醒该被呼叫者　119

参考文献　121

第7章　IMS中的安全技术　122

7.1　引言　122

7.2　接入安全　122

7.2.1　带有ISIM的鉴权和授权　122

7.2.2　安全联盟的建立　124

7.3　网络安全　125

参考文献　125

第三篇　下一代网络

第8章　NGN概述　129

8.1　引言　129

8.2　什么是NGN？　129

8.2.1　定义　129

8.2.2　基本特性　129

8.2.3　研究领域　130

8.3　NGN的标准化活动　130

8.3.1　ETSI TISPAN　131

8.3.2　ITU-T FGNGN　131

8.4　NGN 的技术术语　132

8.4.1　NGN业务层和传送层　132

8.4.2　NGN版本　132

8.4.3　传送层　133

8.4.4　移动性　134

8.4.5　业务与应用　134

8.4.6　功能方面　134

8.4.7　NGN的演进　135

8.4.8　QoS　135

8.4.9　标识和位置　135

参考文献　135

第9章　NGN业务与能力　136

9.1　NGN版本1的业务体系综述　136

9.1.1　业务层　136

9.1.2　传送层　137

9.1.3　用户档次功能　137

9.2　NGN版本1的业务　138

9.2.1　多媒体业务　138

9.2.2　PSTN/ISDN仿真(Emulation)业务　138

9.2.3　PSTN/ISDN模拟(Simulation)业务　138

9.2.4　互联网接入　138

9.2.5　其他业务　139

9.3　NGN版本1的能力　139

9.3.1　基本能力　139

9.3.2　业务支持能力　141

9.4　业务描述与使用　142

9.4.1　一般应用　142

9.4.2　商务应用　145

9.4.3　运用　145

参考文献　146

第10章　NGN体系　147

10.1　引言　147

10.2　NGN原理及参考模型　147

10.3　NGN体系概述　148

10.3.1　传送层功能概述　148

10.3.2　业务层功能概述　149

10.3.3　管理功能概述　150

10.3.4　终端用户功能　150

10.4　NGN中的IMS　150

10.4.1　IMS体系　150

10.4.2　IMS中SIP和SDP的使用　153

10.4.3　NGN中应用IMS必须考虑的问题　154

10.5　NGN中IMS的扩展　154

10.5.1　对IMS及其扩展的要求　154

10.5.2　IMS与NGN之间的关系　154

10.5.3　IMS外部参考点　155

10.6　NGN功能体系中有关IMS的规定　156

10.7　NGN通用功能体系　156

10.7.1　什么是NGN功能实体(FE)　158

10.7.2　传送处理的FE　158

10.7.3　传送控制FE　159

10.7.4　业务层控制功能　161

10.7.5　应用/业务支持功能(AS)　164

10.8　NGN的传送和业务层的配置　165

10.8.1　IP多媒体业务分量　166

10.8.2　PSTN/ISDN仿真业务分量　166

10.8.3　流业务分量　167

10.8.4　其他业务分量　167

10.8.5　接入网络配置　167

10.9　安全性考虑　167

参考文献　167

第11章　NGN的融合业务框架(CSF)　168

11.1　引言　168

11.2　CSF的高级需求　168

11.3　基于CSF的NGN功能体系(FRA)　169

11.3.1　CSF与NGN体系的组合　169

11.3.2　与CSF有关的FRA功能实体的功能描述　171

11.3.3　融合业务的分类　171

11.4　融合业务举例　172

11.4.1　采用单一配置的融合业务　172

11.4.2　多个配置的融合业务　174

11.4.3　多个配置和其他网络的融合业务　176

11.5　对CSF功能单元的进一步描述　178

11.5.1　融合协调功能单元(CC-FE)　178

11.5.2　网络支持功能单元(NS-FE)　178

11.5.3　边缘支持功能实体(ES-FE)　178

11.5.4　客户机支持功能实体(CLS-FE)　178

11.5.5　CSF功能单元与逻辑接口　179

11.5.6　CSF策略机制　180

参考文献　180

第12章　NGN的端到端QoS控制　181

12.1　为什么NGN要强调端到端QoS控制　181

12.2　端到端QoS控制参考模型(OPML)　181

12.3　NGN 端到端 QoS控制体系的实现　182

参考文献　185

第13章　PSTN/ISDN仿真系统　186

13.1　引言　186

13.2　基于呼叫服务器的PIE功能体系　186

13.2.1　功能体系　186

13.2.2　功能实体描述　187

13.2.3　呼叫服务器功能实体与NGN之间的对应　188

13.3　基于IMS的PIE功能体系　189

13.3.1　综述　189

13.3.2　IMS-PES功能实体描述　189

参考文献　190

第14章　PSTN/ISDN向NGN的演进　191

14.1　引言　191

14.2　演进到NGN需要考虑的问题　191

14.2.1　传送　191

14.2.2　信令和控制　191

14.2.3　管理　192

14.2.4　业务　192

14.2.5　号码与地址　192

14.2.6　计费，付费　192

14.3　核心网的演进方案　192

14.3.1　核心网的演进(基于呼叫服务器)　193

14.3.2　核心网的演进(基于IMS)　197

14.4　xDSL接入网的演进方案　197

14.5　信令和控制的演进方案　198

14.6　管理的演进　199

14.7　业务的演进方案　199

参考文献　201

第15章　NGN性能及其测试和管理　202

15.1　引言　202

15.2　流量性能属性　202

15.2.1　时间刻度(时标)　202

15.2.2　平均时延　202

15.2.3　时延偏差　203

15.2.4　分组丢失率(丢包率)　203

15.2.5　途径的不可用性(无效性)　203

15.3　有源性能的测试　203

15.3.1　有源的调查包　203

15.3.2　平均时延　204

15.3.3　时延偏差　204

15.3.4　包的丢失　204

15.3.5　路径不可用性　205

15.4　测试网络模型　205

15.4.1　边缘—边缘(Edge-Edge)模型　205

15.4.2　位置—位置(Sit-Sit)模型　206

15.4.3　终端—终端(TE-TE)模型　206

15.5　性能测试的管理体系　206

15.5.1　人工模型　207

15.5.2　涉及NMS的模型　207

15.6　NMS分级性考虑　209

15.7　性能报告系统(PRS)之间的通信　209

15.8　测试的安全需求　211

15.8.1　X.805　211

15.8.2　域间网络提供商信息传送　211

15.9　无源测试　212

15.9.1　目的　212

15.9.2　基于OAM的测试　213

15.9.3　有源和无源测试的比较　214

参考文献　215

附录　网络性能用途和测试综合表　216

第16章　NGN中的QoS动态控制方法　217

16.1　引言　217

16.2　网络引起QoS问题的原因　217

16.3　对网络QoS所需的有效带宽　218

16.4　NGN中QoS的保证　219

16.4.1　网络资源预测机制　219

16.4.2　学习的机制　219

16.4.3　一种预测、仿真和学习模型　219

参考文献　220