Un subsistem multimedia IP (IMS, în engleză IP Multimedia Subsystem) este o arhitectură standardizată de rețea de ultimă generație pentru operatorii de telefonie care vor să ofere servicii multimedia fixe sau mobile. Folosește o implementare de Voce peste IP (VoIP) bazată pe implementarea protocolului SIP, standardizată de către 3GPP care rulează peste standardul IP. Ambele sisteme telefonice existente în prezent, atât cele bazate pe comutație de pachete, cât și cele bazate pe comutația de circuite, sunt suportate.

Țelul subsistemului multimedia IP nu este numai de a furniza noi servicii, ci de a oferi toate serviciile (prezente și viitoare), pe care le oferă Internetul. În acest fel, IMS va oferi operatorilor de rețele posibilitatea să controleze și să taxeze fiecare serviciu. În plus, utilizatorii își vor putea folosi toate serviciile și când sunt în roaming, și când sunt în rețelele lor de bază. Pentru a îndeplini aceste obiective, IMS folosește protocoale IP publice, definite de către IETF. Prin urmare, sesiunea multimedia stabilită între doi utilizatori IMS, sau între un utilizator de IMS și unul din internet, precum și între doi utilizatori din internet, va fi făcută folosindu-se același protocoale. Mai mult, interfețele pentru dezvoltatorii de servicii sunt de asemenea bazate pe protocoale IP. Din aceste motive, IMS-ul unește Internetul cu lumea telefoniei celulare; folosește tehnologiile celulare pentru furnizarea accesului pe scară largă, și tehnologiile Internet pentru a furniza servicii atrăgătoare pentru utilizatori.

Istorie

IMS a fost inițial definit de un forum al industriei numit 3G.IP, format în anul 1999. 3G.IP a proiectat arhitectura inițială de IMS, care a fost predată către 3rd Generation Partnership Project (3GPP), ca parte a muncii de standardizare pentru telefonia mobilă 3G din rețelele UMTS. A apărut inițial în distribuția nr. 5 (Evoluția de la rețele 2G la rețele 3G), prin adăugarea de sesiuni multimedia bazate pe SIP. A fost de asemenea adăugat și suportul pentru mai vechile rețele GSM și GPRS. Implementările inițiale de IMS au fost definite pentru a permite implementări de IMS care nu aveau suport pentru toatalitatea cerințelor IMS-ului (implementări parțiale). 3GPP2 (o organizație diferită) a pus fundamentele pentru CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) pe 3GPP IMS, adăugând astfel suportul pentru CDMA2000. Distribuția 3GPP nr. 6 a adăugat interoperabilitatea cu rețelele locale fără fir. Distribuția 3GPP nr. 7 a adăugat interoperabilitatea cu rețelele de telefonie fixă, prin conlucrarea cu TISPAN R1.

Convergența fix/mobil

IMS a fost inițial proiectat pentru rețelele mobile, dar prin adăugarea TISPAN în distribuția cu numărul 7, rețelele de telefonie fixă sunt de asemenea suportate. Acest lucru poartă denumirea de convergență fix/mobil, care a devenit mai apoi (în 2005) una dintre principalele tendințe din industria de telecomunicații.

Viziunea este aceea ca utilizatorii să aibă un telefon cu un singur număr de telefon, o singură agendă telefonică și mesagerie vocală, care să profite de prețul redus și lățimea mare de bandă a liniilor fixe de acasă, precum și de mobilitatea pe care o oferă rețelele de telefonie mobilă. IMS-ul include de asemenea transferul fără întreruperi ale apelului telefonic între liniile fixe de telefonie și rețeaua de telefonie mobilă.

Companiile de telefonie pot oferi servicii utilizatorilor fără a fi limitate de locul în care se află aceștia, sau modul de acces, ori modelul terminalului. IMS garantează interoperabilitatea dintre sistemele telefonice existente, dar și o cale de modernizare spre sesiuni multimedia (precum videotelefoanele).

Criticii spun ca operatorii de telefonie fixă sunt interesați în principal de extinderea serviciilor lor în spațiul operatorilor de telefonie mobilă (și vice-versa), reducându-și în același timp costurile operaționale prin folosirea tehnologiei voce peste IP (VoIP).

Principiile de bază Independența accesului: IMS va lucra probabil cu orice rețea (fixă, mobilă sau fără fir) cu comutație de pachete, precum GPRS, UMTS, CDMA2000, WLAN, WiMAX, DSL, cablu ș.a. Sistemele învechite cu comutație de circuite (POTS, GSM) sunt suportate prin intermediul unor pasarele electronice. Interfețele deschise dintre nivelele de control și servicii permit combinarea elementelor și apelurilor/sesiunilor din diferite tipuri de rețele.

Diferite arhitecturi de rețea: IMS permite operatorilor și furnizorilor folosirea diferitelor arhitecturi de rețea.

Mobilitatea utilizatorilor și a terminalelor: Rețeaua mobilă asigură mobilitatea terminalelor (roaming), iar mobilitatea utilizatorilor este asigurată prin IMS și SIP.

Generalizarea serviciilor bazate pe protocolul IP: IMS ar trebui să ușureze oferirea oricărui serviciu bazat pe IP. Printre exemple putem include VoIP, metoda Apasă și vorbește (POC), jocuri multiutilizatori, videoconferință, mesagerie, servicii comunitare, informații de prezență și distribuția de conținut. Cel mai vizibil rezultat al suportului pentru un asemenea standard ar trebui să fie faptul că nu ar mai fi nici o diferență între o convorbire telefonică mobil-mobil sau mobil-fix și ceea ce astăzi este înțeles prin navigarea pe internet cu ajutorul unui browser web. Rețeaua ar trebui să fie unificată și transparentă din punct de vedere logic.

Arhitectură Rețeaua de bază a subsistemul multimedia IP este o colecție de diferite funcții, legate între ele prin intermediul unor interfețe standardizate. O funcție nu este un nod (o cutie fizică): un implementator este liber să grupeze două funcții într-un singur nod, sau să împartă o singură funcție în două sau mai multe noduri. Fiecare nod poate de asemenea fi prezent în rețea de mai multe ori pentru distribuirea procesării datelor și controlul erorilor care pot apărea din cauza problemelor de organizare.

Privire de ansamblu a arhitecturii 3GPP / TISPAN IMS

Rețeaua de access

Utilizatorul se poate conecta la o rețea IMS folosind diferite metode, dar toate folosesc protocolul standard Internet Protocol (IP). Dispozitivele IMS (telefoanele mobile, PDA-urile, calculatoarele, ...), se pot înregistra direct într-o rețea IMS, chiar dacă sunt în roaming într-o altă țară sau o rețea străină (rețea vizitată). Singura cerință este să folosească IPv6 (de asemenea IPv4 de la începuturile IMS) și să ruleze agenți SIP. Accesul fix (exemplu: DSL, modemurile cu cablu, Ethernet, ...), accesul mobil (W-CDMA, CDMA2000, GSM, GPRS, ...) și accesul fără fir (WLAN, WiMAX, ...) sunt toate suportate. Alte sisteme telefonice precum POTS (vechile telefoane analogice), H.323 și sistemele VoIP incompatibile IMS sunt suportate prin intermediul unor pasarele electronice.

Rețeaua de bază Baza de date a utilizatorilor HSS (Home Subscriber Server) este baza de date primară care oferă suport pentru entitățile din rețeaua IMS care administrează apelurile telefonice/sesiunile. El conține informații legate de modul de subscriere al utilizatorului (profilul utilizatorului), face autentificarea și autorizarea utilizatorilor, și poate oferi informații despre poziția fizică a utilizatorilor. Este similar cu HLR-ul și AUC din rețeaua GSM.

Un SLF (Subscriber Location Function) este necesar atunci când sunt utilizate mai multe HSS-uri. Atât HSS cât și SLF implementează protocolul DIAMETER (interfețele Cx, Dx și Sh).

Identitățile utilizatorilor

În rețelele normale 3GPP, sunt folosite următoarele identități: International Mobile Subscriber Identity (IMSI) Temporal Mobile Subscriber Identity (TMSI) International Mobile Equipment Identity (IMEI) Mobile Subscriber ISDN Number (MSISDN)

IMSI este un identificatori unic de utilizator care se găsește pe SIM. Pentru a îmbunătăți securitatea, un TMSI este generat pentru o locație geografică. În timp ce IMSI/TMSI sunt folosite pentru identificarea utilizatorului, IMEI-ul este un identificator specific unui dispozitiv. MSISDN este numărul de telefon al unui utilizator.

Prin IMS, următoarele identități adiționale au fost implementate: IP Multimedia Private Identity (IMPI) IP Multimedia Public Identity (IMPU)

Nici una dintre ele nu sunt numere de telefon sau alte grupuri de cifre, ci URI-uri, care pot fi cifre (precum tel-uri, ex: tel:+1-555-123-4567) sau identificatori alfanumerici (sip-uri, precum sip:[email protected]).

IMPI este specific unui telefon, și poate avea multiple IMPU per IMPI (de obicei un tel-uri și un sip-uri). IMPU poate fi folosit în comun cu alt telefon, astfel încât să fie găsit prin intermediul aceleiași identități (spre exemplu un singur număr de telefon pentru întreaga familie).

Baza de date HSS cu utilizatori conține, dar nu e limitată la IMPU, IMPI, IMSI și MSISDN.

Controlul apelului/sesiunii O parte din funcțiile serverelor și proxy-urilor SIP, grupate sub denumirea colectivă de CSCF (Call Session Control Function), sunt folosite pentru a procesa semnalizarea SIP în IMS.

P-CSCF (Proxy-CSCF) este un proxy SIP care este primul punct de contact pentru terminalul IMS. El se poate afla atât în rețeaua vizitată (în rețelele care implementează pe deplin IMS) sau în cadrul rețelei de bază (când rețeaua vizitată nu este încă IMS compatibilă). Anumite rețele pot folosi un Session Border Controller care să îndeplinească această funcție. Terminalul își va afla propriul P-CSCF fie prin intermediul DDHCP-ului, sau aceasta îi va fi alocat în Contextul PDP (din GPRS). îi este asignat terminalului IMS la înregistrare și nu se schimbă în perioada în care terminalul este înregistrat stă în calea mesajelor de semnalizare și inspectează fiecare mesaj autentifică utilizatorul și stabilește asociația de securitate IPsec cu terminalul IMS. Aceasta previne atacurile de tip spoofing și atacurile de tip replay și protejează confidențialitatea utilizatorilor. Alte noduri se încred în P-CSCF, și nu cer ca utilizatorul să se autentifice și la ele. poate de asemenea să compreseze și să decompreseze mesajele SIP folosind SigComp, care duce la reducerea distanței round-trip pentru legăturile radio (care sunt destul de încete) poate să includă un PDF (Policy Decision Function), care autorizează resursele din planul media, precum quality of service (QoS) din planul media. Este utilizat pentru controlul drepturilor de acces, administrarea lățimii de bandă, etc ... PDF poate de asemenea să fie o funcție separată. generează de asemenea înregistrări folosite pentru taxarea serviciilor

I-CSCF (Interrogating-CSCF) este un proxy SIP proxy aflat la marginea domeniului administrativ. Adresa IP este publicată în serverele DNS ale domeniului (folosind tipurile NAPTR și SRV ale serverului de nume), astfel încât serverele îndepărtate (ex: un P-CSCF dintr-un domeniu vizitat, sau un S-CSCF dintr-un domeniu străin) îl poate localiza și folosi ca punct de intrare pentru toate pachetele SIP ale unui domeniu. I-CSCF interoghează HSS folosind interfețele Cx și Dx ale DIAMETER-ului, pentru a localiza utilizatorul și pentru a transmite apelurile SIP către S-CSCF de care aparține. Până la distribuía nr. 6 el poate fi folosit pentru a ascunde rețeaua internă pentru lumea din exterior (prin criptarea mesajelor SIP), caz în care este numit THIG (Topology Hiding Interface Gateway). Începând cu distribuția nr. 7 această funcție a fost scoasă din îndatoririle I-CSCF-ului , ea ținând de IBCF (Interconnection Border Control Function). IBCF este folosit drept pasarelă pentru rețelele externe, îndeplinind funcțiile de paravan de protecție și NAT.

S-CSCF (Serving-CSCF) este nodul central din planul apelului. Este un server SIP, dar asigură și controlul sesiunii în același timp. Se află în rețeaua de bază. S-CSCF folosește interfețele Cx și Dx din DIAMETER până la HSS pentru a descărca și încărca profile de utilizatori - nu are o stocare locală a utilizatorilor. se ocupă de cererile de înregistrare SIP, care îi permit să asocieze localizarea utilizatorului( ex: adresa IP a terminalului) și adresa SIP