Technische Spezifikationen von Dokodemo IMS
Dokodemo IMS folgt etablierten Industriestandards wie 3GPP TS 23.228. Diese Seite fasst die wichtigsten technischen Aspekte zusammen.
Architektur
Die IMS-Architektur gliedert sich in Anwendungs-, Steuerungs- und Transportschicht mit standardisierten Schnittstellen für Skalierbarkeit, Flexibilität und Erweiterbarkeit. Sie ist zugangsunabhängig und unterstützt IP-Zugangsnetze (IP-CAN) wie GPRS, EPS, 5GS und nicht vertrauenswürdiges WLAN. Das Framework trennt Träger-, Sitzungssteuerungs- und Dienstebene und bietet Mechanismen für NAT-Traversal, Grenzkontrolle und optimales Medienrouting (OMR).
Zentrale Funktionseinheiten
| Einheit | Aufgabe | Ort | Hinweise |
|---|---|---|---|
| P-CSCF | Eintrittspunkt für UE-Signalisierung, SIP-Weiterleitung, NAT-Traversal, QoS-Autorisierung, Notruf- und Prioritätssitzungen. | Besucht oder Heimat | IPv4/IPv6-Interworking, erweitert für WebRTC. |
| I-CSCF | Verarbeitet eingehende SIP-Anfragen und fragt den HSS für das Routing ab. | Heimat | Unterstützt Transit-Routing und SBI-Integration. |
| S-CSCF | Zentrale Sitzungssteuerung, Registrierung und Dienstaufruf. | Heimat | Hält den Sitzungszustand, unterstützt GRUU-Vergabe. |
| AS | Enthält die Dienstlogik, unterstützt PSI für Konferenzen und Messaging. | Heimat oder Dritte | Arbeitet als SIP-B2BUA, setzt Data-Off-Ausnahmen durch. |
| HSS | Speichert Abonnementdaten, Authentifizierung und Standort. | Heimat | Schnittstelle zu CSCFs und ASs, SBI für 5GS. |
| BGCF | Leitet Sitzungen in die PSTN/CS-Domäne. | Heimat | Wählt die MGCF anhand von Protokollinformationen. |
| MGCF | Schnittstelle zum PSTN, steuert das MGW für Medien. | Heimat | Übersetzt SIP in ISUP/BICC. |
| MRFC / MRFP | Steuert Medienressourcen, übernimmt Mischung und Ansagen. | Heimat | Unterstützt Transkodierung und Floor Control. |
| IMS-AGW | Verwaltet Medienflüsse, NAT-Traversal und Ressourcenzuweisung. | Besucht oder Heimat | Für WebRTC mit DTLS-SRTP erweitert. |
| TrGW | Medienweiterleitung und Transkodierung. | Heimat oder Grenze | Von der IBCF gesteuert, mit OMR umgehbar. |
| IBCF | Grenzkontrolle und Topologieverbergung. | Grenze | Unterstützt II-NNI. |
| ePDG | Sicherer Zugang aus nicht vertrauenswürdigem WLAN. | Besucht | Schnittstelle zum P-GW, auch für 5GS. |
| WWSF | Stellt Oberfläche und JavaScript für den WebRTC-Zugang bereit. | Heimat oder Dritte | Unterstützt HTTPS-Zugang. |
| WAF | Stellt Autorisierungstoken für WebRTC aus. | Heimat | Unterstützt Web-Authentifizierung. |
Referenzpunkte und Schnittstellen
| Schnittstelle | Zweck | Protokoll | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Gm | Registrierung und Sitzungssteuerung vom UE zum P-CSCF. | SIP (TCP/UDP) | Für WebRTC (W2) erweitert. |
| Mw | SIP-Signalisierung zwischen CSCFs. | SIP | IMS-interne Signalisierung. |
| Cx | Profil und Authentifizierung vom CSCF zum HSS. | Diameter | Für 5GS auf SBI abgebildet. |
| Sh | Datenverwaltung vom AS zum HSS. | Diameter | Unterstützt transparente Daten. |
| ISC | Dienststeuerung vom S-CSCF zum AS. | SIP | B2BUA für Medien. |
| Dx / Dh | HSS-Auflösung vom CSCF/AS zum SLF. | Diameter | Für Umgebungen mit mehreren HSS. |
| Iq | NAT-Steuerung vom P-CSCF zum IMS-Access-Gateway. | Implementierungsspezifisch | Unterstützt IPv4/IPv6. |
| Ix | Mediensteuerung von der IBCF zum TrGW. | H.248 | Für II-NNI. |
| Mx | Grenzkontrolle vom CSCF zur IBCF. | SIP | Topologieverbergung. |
| Mm | Vom CSCF/IMS-ALG zu externen IP-Netzen. | SIP | Übergang für Interworking. |
| Ici | SIP zwischen IMS-Netzen über die IBCF. | SIP | II-NNI-Signalisierung. |
| Izi | Medien zwischen IMS-Netzen über das TrGW. | RTP/RTCP | Medientransport. |
| Mg | SIP für das PSTN von der MGCF zum CSCF. | SIP | ISUP/BICC-Umsetzung. |
| Mi | PSTN-Routing vom CSCF zur BGCF. | SIP | Breakout-Routing. |
| Mj | Sitzungsrouting von der BGCF zur MGCF. | SIP | PSTN-Auswahl. |
| Mk | Transit von BGCF/IMS-ALG zur BGCF. | SIP | Komplexes Routing. |
| Mr / Mr′ | Mediensteuerung vom MRFC zum MRFP. | SIP / H.248 | Konferenzen. |
| Cr | Medienressourcen-Anfragen vom AS zum MRFC. | SIP | Vom AS ausgelöste Steuerung. |
| Mp | Trägersteuerung vom MRFC zum MRFP. | H.248 | Medienmischung. |
| Rx / N5 | QoS vom P-CSCF zu PCF/PCRF. | Diameter / SBI | Ressourcenreservierung. |
| Ut | Dienstkonfiguration vom UE zum AS. | HTTP (XCAP) | Gruppenverwaltung und Einstellungen. |
| W1 | Abruf der Oberfläche vom UE zum WWSF. | HTTPS | WebRTC-Zugang. |
| W2 | SIP über WebSocket vom UE zum eP-CSCF. | SIP over WebSocket | Sichere Signalisierung. |
| W3 | Medien vom UE zum eIMS-AGW. | RTP/RTCP, DTLS-SRTP | NAT-Traversal. |
| W4 | Token vom WWSF zum WAF. | Implementierungsspezifisch | Autorisierung. |
| W5 | Signalisierung vom WAF zum eP-CSCF. | Implementierungsspezifisch | WebRTC-Sicherheit. |
| S2b | WLAN-Zugang vom ePDG zum P-GW. | GTP-C / GTP-U | Integration von Nicht-3GPP-Zugängen. |
| N6 | Medien auf der 5GS-Benutzerebene. | IP | QoS-Flows. |
Protokolle
- Signalisierung
- SIP (RFC 3261) mit Erweiterungen für GRUU, PSI, MPS und NAT-Traversal (Outbound RFC 5626, ICE RFC 5245). Diameter für die Schnittstellen Cx und Sh.
- Medien
- RTP/RTCP für den Transport, SRTP zum Schutz, DTLS für den Schlüsselaustausch, SCTP für Datenkanäle (MSRP, BFCP, T.140).
- Steuerung und Interworking
- SDP für die Medienaushandlung, H.248 zur Steuerung von MGW/MRFP, SS7/MGCP für das PSTN-Interworking.
- DTMF
- In-Band-Signalisierung mit Tonerzeugung und -erkennung im MGW.
- QoS
- Policy and Charging Control (PCC) über Rx/N5 zur Ressourcenreservierung.
Funktionen
- Multimediadienste: Sprache (VoLTE/VoNR), Video (ViLTE), Textnachrichten, Konferenzen und Zusammenarbeit.
- Sitzungssteuerung: Registrierung, Aufbau, Halten und Fortsetzen, Abbau, sofortiges und sitzungsbasiertes Messaging.
- WebRTC: sicherer Zugang über eP-CSCF, eIMS-AGW und WWSF/WAF.
- Notrufsitzungen: Priorisierung und Standortabfrage.
- Roaming: Home Routing, Local Breakout und Transit.
- Interworking: PSTN über MGCF/MGW, externe IMS- und SIP-Netze über IBCF/TrGW.
- Policy und AAA: richtlinienbasierte QoS, Authentifizierung, Autorisierung und Abrechnung.
- Cloud-native Dienste: RCS, VoWiFi, VoBB und weitere.
Abläufe der Sitzungssteuerung
| Ablauf | Beschreibung | Hinweise |
|---|---|---|
| Registrierung | UE sendet REGISTER an den P-CSCF, Weiterleitung an I/S-CSCF mit HSS-Abfrage. Unterstützt implizite Registrierung und GRUU. | Mehrfachregistrierung, Neu- und Abmeldung. |
| Sitzungsaufbau | INVITE/SDP für abgehende und ankommende Anrufe, QoS-Autorisierung, OMR für das Routing. | Unterstützt MO/MT-, PSTN- und AS-Szenarien. |
| Halten und Fortsetzen | re-INVITE mit aktualisiertem SDP zum Halten und Fortsetzen der Medien. | Mobil-zu-Mobil und PSTN, NAT-Behandlung. |
| Sitzungsabbau | BYE vom UE oder Netz, Freigabe der Ressourcen. | Behandelt Verbindungsverlust. |
| Sofortnachrichten | Nachrichten an registrierte und nicht registrierte Identitäten mit AS-Filterung. | Mehrere Empfänger über PSI. |
| Sitzungsbasiertes Messaging | SDP-Aushandlung für Messaging-Sitzungen, Transport über MSRP. | Chatgruppen und Richtliniendurchsetzung. |
| Konferenz und Chat | MRFC/MRFP für Mediensteuerung und Nachrichtenverteilung. | Codec-Transkodierung. |
| Notrufsitzungen | Priorität am P-CSCF, QoS über PCRF/PCF. | Regulatorische Standortunterstützung. |
| Signalisierung während der Sitzung | Codec-Wechsel und Medienanpassung per re-INVITE. | Kontinuität von Policy und QoS. |
Sicherheit
- Authentifizierung
- IMS-AKA über den HSS, Web-Authentifizierung für WebRTC.
- NAT-Traversal
- IMS-ALG, ICE, STUN/TURN und Outbound.
- Schutz
- TLS und IPsec für die Signalisierung, Überlastkontrolle, Richtliniendurchsetzung an P-CSCF und S-CSCF.
- Network Domain Security
- Konform mit TS 33.210.
Integration mit anderen Netzen
| Netz | Integration | Zentrale Einheiten und Abläufe |
|---|---|---|
| PSTN | Routing über BGCF/MGCF, Umsetzung von SIP in ISUP/BICC, Medientranskodierung und DTMF. | Interworking über MGCF/MGW, SS7/MGCP. |
| Internet und externe IMS | Grenzkontrolle über IBCF/TrGW, II-NNI (Ici/Izi). | SIP/RTP für Signalisierung und Medien, Topologieverbergung. |
| 5G | Integration mit dem 5GC (AMF, SMF, UPF, PCF) und SBI über N5/N70/N71/Nhss. | QoS-Flows über N6, Roaming-Unterstützung. |
Einhaltung von Standards
- 3GPP
- Release 5 bis 18, zum Beispiel TS 23.228 (Architektur), TS 24.229 (SIP/SDP), TS 29.228 (Cx/Dx) und TS 29.162 (Ix).
- IETF-RFCs
- SIP (3261), SDP, RTP/RTCP, Diameter, H.248, ICE (5245), Outbound (5626), STUN (5389).
Bereitstellungsoptionen
- Virtualisiert
- NFV auf VMware oder KVM.
- Containerisiert
- Cloud-native Skalierung mit Kubernetes.
- Bare Metal
- Für leistungsstarke Installationen vor Ort.
- Unterstützte Netze
- 4G/5G-Mobilfunk, WLAN, Festnetz und MSO-Netze. Wiederverwendbare Komponenten senken CAPEX und OPEX.
Leistung und Vorteile
- Skalierbarkeit
- Von Dutzenden bis zu Millionen Nutzern durch horizontale NFV-Skalierung.
- Latenz
- Rufaufbau für VoLTE/VoNR unter 50 ms, mit URLLC-Unterstützung.
- Sicherheit
- TLS/IPsec, AKA-Authentifizierung und gesetzliche Überwachung.
- Vorteile
- Herstellerunabhängigkeit, Dienstzusammenschaltung, garantierte QoS und Migration von Altnetzen zu All-IP.
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