YD T 5185-2021 IP多媒体子系统(IMS)工程设计规范.pdf

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1、 YD/T 5185-20XX IP 多 媒 体 子 系 统 （ IMS） 工 程 设 计 规 范 Design Specifications For IP Multimedia Subsystem (IMS) Engineering YD 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 ( 报批稿 ) 中华人民共和国工业和信息化部 发布 20XX-XX-XX 发 布 20XX-XX-XX 实 施 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 IP 多 媒 体 子 系 统 （ IMS）工程设 计规范 Design Specifications For IP Multimedia Su

2、bsystem (IMS) Engineering 主管部门：工业和信息化部信息通信发展司 批准部门：中华人民共和国工业和信息化部 施行日期： 2019 年 XX 月 XX XXXX 出 版 社 2019 北 京 前 言 本规范是根据 “工业和信息化部办公厅关于印发 2016 年第二批行业标准制修订计划的 通知 ”（工信厅科 2016 110 号）的要求， 对 YD/T 5185-2010 IP 多媒体子系统 (IMS)工 程设计暂行规定的内容进行了修订， 并补充了 VoLTE IMS、 虚拟化 IMS（ vIMS）等内容， 对 IMS（ 含 VoLTE）系统工程的方案制定、工程设计起到重要指

3、导作用， 为 IMS 网络的建设 和设计提供相应的依据。 本规范的主要内容包括： IMS 网络能力、系统架构及功能、网络结构及节点设置、 IMS 网络功能虚拟化架构及设置、网络组织、路由原则、漫游和游牧、地址和号码、网间互通 、 信令和 IP 带宽计算 、 设备配置 、 服务质量指标及 IP 承载网要求 、 计费 、 网络管理 、 网络安 全、同步、设备安装工艺要求等。 本规范由工业和信息化部信息通信发展司负责解释、监督执行。本规范在使用过程中 ， 如有需要补充或修改的内容 ， 请与工业和信息化部信息通信发展司联系 ， 并将补充或修改意 见寄工业和信息化部信息通信发展司（地址 :北京市西长安街

4、 13 号，邮编 :100804）。 本规范由中国通信企业协会通信工程建设分会组织编制。 本规范由中国通信标准化协会归口。 原主编单位：中国移动通信集团设计院有限公司 修订主编单位： 中国移动通信集团设计院有限公司 主要起草人：肖子玉、吴丽华、苏坚 修订参编单位：山东省邮电规划设计院有限公司 主要参加人：田海建 I 目 次 1 总 则 .5 2 术语和符号 .6 2.1 术语 .6 2.2 符号 .7 3 IMS 系统支持的业务和网络能力 .16 3.1 业务 .16 3.2 网络能力 .16 4 网络系统架构及功能 .18 4.1 体系结构 .18 4.2 系统组成及功能 .19 4.3 接

5、口及协议 .21 5 网络结构及节点设置 .22 6 IMS 网络功能虚拟化（ NFV）架构和设置 .25 6.1 NFV 系统架构 .25 6.2 NFV IMS 接口 .25 6.3 vIMS 设置 .26 7 网络组织 .27 II 7.1 用户终端接入 .27 7.2 网内的网络组织 .27 7.3 IMS 网与同一电信业务经营者其他网络互通 .29 8 路由组织 .31 8.1 固网 IMS 路由组织 .31 8.2 VoLTE IMS 路由组织 .31 8.3 IMS 网络与其他网络的路由组织 .32 9 漫游和游牧 .32 10 地址与号码 .36 10.1 用户、业务及网络标识

6、 .36 10.2 信令点编码 .37 10.3 IP 地址规划 .38 11 网间互通 .40 11.1 国内网间互通 .40 11.2 国际网间互通 .40 11.3 移动携号转网 .41 12 信令、 IP 带宽计算及设备配置 .42 12.1 媒体流编码方式 .42 III 12.2 IMS 业务模型取定 .42 12.3 IP 带宽计算 .43 12.4 NFV 架构 IMS 网元 NFVI 需求 .45 12.5 设备配置要求 .47 13 服务质量指标 及 IP 承载网的要求 .51 13.1 服务质量指标 .51 13.2 IP 承载 网 要求 .52 14 计费 .53 15

7、 网络管理 .54 16 网络安全 .55 16.1 安全域划分 .55 16.2 接入安全要求 .55 16.3 IMS 核心网络域安全要求 .56 16.4 业务应用域安全要求 .56 16.5 承载网络安全要求 .57 16.6 互通安全要求 .57 16.7 支撑系统安全要求 .57 16.8 NFV 安全要求 .58 IV 17 同步方式 .59 17.1 时钟同步方式 .59 17.2 时间同步方式 .59 18 设备安装工艺要求 .60 附录 A 本规范用词说明 .61 引用标准名录 .62 条 文 说 明 .63 修订、补充内容一览表 .90 5 1 总 则 1.0.1 本规范

8、 适用于 IMS 系统工程的设计。 1.0.2 工程设计中涉及信息安全的内容，应执行国家相关规定。 1.0.3 工程设计应贯彻国家基本建设方针和技术经济政策 ， 符合国家及行业相关 技术体制及技术标准，同时应密切结合我国通信发展的需要。 1.0.4 工程设计应遵循开放性的原则，设计的网络应具有可运营性、可管理性 、 可扩展性且安全可靠 。 设计应进行多方案技术经济比较 ， 努力降低工程造 价，提高经济效益。 1.0.5 工程设计应与业务和网络发展规划相适应 ， 以近期业务需求为主 ， 兼顾远 期业务发展。 1.0.6 工程设计应满足节约能源和原材料的消耗 ， 充分利用已有的基础设施建设 ， 应

9、贯彻国家节能减排相关政策和法规规定。 1.0.7 工程设计中采用的设备 、 材料应选用经过国家认可的产品质量检验机构鉴 定合格的、符合国家有关技术标准的定型产品。 1.0.8 在我国抗震设防烈度 7 度及以上地区进行电信网络建设时 ， 使用的主要电 信设备应符合 YD 5083电信设备抗地震性能检测规范的规定。 1.0.9 本规范与国家有关标准规范相矛盾时 ， 应按国家标准规范的相关规定执行 。 6 2 术语和 符号 2.1 术语 2.1.1 漫游（ Roaming）和游牧 (Nomadism) IMS 漫游是指保证业务连续性的用户移动性 。 IMS 用户离开归属网络 ， 通过拜访网络接 入

10、IMS 归属网络， 用户保持移动状态并可以改变其接入网络而不中断 IMS 业务。 IMS 游牧是指无业务连续性的用户移动性。 IMS 用户通过拜访地接入网络如 WLAN 接 入 IMS 归属网络使用 IMS 业务 ， 当用户移动时接入网络发生改变 ， 正在进行的 IMS 业务会 中断。 2.1.2 单待语音呼叫连续性 SRVCC （ Single Radio Voice Call Continuity） SRVCC 是 VoLTE 语音业务连续性方案， 主要是为了解决当单待机终端在 4G 网络和 2G/3G 电路域网络之间移动时， 保证终端在 IMS 控制的 VoIP 语音和电路域语音之间的平

11、 滑切换。 2.1.3 接入域选择 ADS (Access Domain Selection) 接入域选择是指电信网络中两个语音业务域 （ IMS 域和 CS 域 ） 可以发起和接收语音呼 叫业务，网络必须为用户选择其中的一个业务域来提供语音业务。 2.1.4 交换电路网络 SCN SCN 指与 IMS 网络进行语音业务互通的传统交换电路网络。 2.1.5 互操作网络 电路域核心网的 eMSC/MGW 支持 SRVCC 语音业务连续性相关功能，本规范中将支 持此功能的电路域核心网称为 IMS 网络的互操作网络。 2.1.6 亲和性 /反亲和性（ Affinity/Anti-affinity）

12、用于约束部署位置的策略。例如，虚拟机的亲和性 /反亲和性策略，可用于约束虚拟机 的部署位置，即所选择的计算节点。 2.1.7 组 POOL 容灾 在移动通信领域中 POOL 通称为 “池” 。 组 POOL 容灾是指把 N 个设备组成一个资源 池，从而实现资源共享、负荷分担、容灾备份。 2.1.8 硬终端 7 硬终端是指移动原生态终端、 SIP 硬终端、 POTS 终端等硬件终端。 2.1.9 软终端 软终端是指软件客户端类的终端，是运行于电脑、手机等通用终端设备上的应用程序 （ APP）客户端、 WebRTC 终端等。 2.1.10 IMS 网络漫游接入模型 RAVEL 架构 （ Roami

13、ng Architecture for Voice over IMS with Local Breakout） RAVEL 架构是基于本地业务疏通（ Local Breakout） 的 VoLTE 国际漫游架构。 面向 VoLTE 国际漫游用户的 IMS APN 承载 , 拜访地运营商通过 LTE/EPC 网络将用户接入拜访 地运营商的 IMS 核心网 ， 并由拜访地运营商 PCRF 为漫游来访用户提供 VoLTE QoS 服务 。 2.1.11 PS 网络漫游接入模型 S8HR 架构（ S8 Home Routing） S8HR 架构中 VoLTE 漫游业务是用户通过 VoLTE 终端基于

14、LTE/EPC 数据漫游架构 来实现的 , 即所有 IMS 网络功能均位于归属网络 ， 所有信令和媒体业务都需要通过归属网络 疏通。 2.1.12 归属网络路由（ Home Routing） 归属网络路由是指当用户在拜访网络漫游时 ， 其业务媒体流需要先从拜访网络路由回到 归属网络再疏通到被访问网络。 2.1.13 本地业务疏通路由（ Local Breakout） 本地业务疏通路由是指当用户在拜访网络漫游时 ， 其业务媒体流直接从拜访网络路由到 被访问网络。 2.1.14 AKA 认证方式（ Authentication and Key Agreement） IMS AKA 用于 UE 和

15、IMS 网络之间的双向认证 ， 同时协商得到 UE 和 IMS 网络共享的 完整性密钥 IK(Integrity Key)和加密密钥 CK(Ciphering Key)， 在 UE 和 IMS 网络协商建立的 安全连接上提供完整性和机密性保护。 2.1.15 SIP Digest 认证方式 SIP 协议使用 HTTP 协议相同的用户认证机制，即简单挑战 -响应身份验证机制，允许 服务器挑战客户端的请求，并允许客户端提供针对该挑战的身份验证信息。 2.1.16 WebRTC 业务（ Web Real-Time Communication） WebRTC 业务是基于浏览器进行实时多媒体通信的业务

16、。 WebRTC 将会话管理 、 音频 引擎 、 视频引擎和网络传输等功能集成到现有浏览器来实现为异构系统提供统一的多媒体实 时通讯平台 ， 适用于在移动智能终端和个人电脑等用户设备间进行实时的音视频和数据通信 。 8 2.1.17 富通信业务 RCS（ Rich Communication Services） RCS 是运营商之间基于 IMS 的通信服务 ， 包括增强电话簿 、 增强消息业务和丰富通话 业务组成。 2.1.18 锚定业务平台（ Anchor AS） 锚定业务平台的功能是将用户所有使用电路域的主被叫会话锚定到 IMS 网络，使用户 可以使用 IMS 网络的业务。 2.2 符号

17、英文缩写 英文名称 中文名称 2G The 2nd Generation mobile communication technology 第二代移动通信系统 3G The 3rd Generation mobile communication technology 第三代移动通信系统 3GPP 3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴计划 4G The 4th Generation mobile communication technology 第四代移动通信系统 AGCF Access Gateway Control Function 接入网关控制

18、器 AGW Access Gateway 接入网关 AKA Authentication and Key Agreement 认证和密钥协商 ALG Application Level Gateway 应用级网关 AMR Adaptive Multi-Rate 自适应多速率 AMR-NB Adaptive Multi-Rate - Narrowband 自适应多速率窄带编码 AMR-WB Adaptive Multi-Rate - Wideband 自适应多速率宽带编码 AP Authentication Proxy 鉴权认证代理 APN Access Point Name 接入点 AS Ap

19、plication Server 应用服务器 ATCF Access Transfer Control Function 接入切换控制功能 9 ATGW Access Transfer Gateway 接入切换网关 BGCF Breakout Gateway Control Function 出口网关控制功能 BICC Bearer Independent Call Contro1 与承载无关的呼叫控制协议 BITS Building Integrated Timing System 楼宇综合定时系统 BOSS Business 并应支持融合 NP-HLR/EPC HSS/IMS HSS 开通

20、携入用户业务数据 ； 支持 IMS ENUM/DNS 开通携入用户相关数据 ； 支持 VoLTE AS 开通携入用户业务数据。 11.3.3 为支持携入用户开通 VoLTE 业务， IMS 一级 ENUM 中应配置各电信业务经 营者到归属省 ENUM 的解析数据 。 IMS 二级 ENUM 中应配置本省各电信业务经营者 号段数据。 VoLTE AS 上配置本省各电信业务经营者号段对应的 VoLTE AS 的 IP 地 址。 11.3.4 电信业务经营者查询携号转网数据库后，网间应支持在被叫号码前加携 号转网路由码 RN 的功能 。 话音业务可采用 CS 网间互通方案或采用 IMS 网间互通 方

21、案。 48 12 信令、 IP 带宽计算及设备配置 12.1 媒体流编码方式 12.1.1 对于固定接入用户， IMS 可支持 G.711、 G.729 和 G.723 语音编码方式， 可支持 H.261、 H.263、 H.264 和 MPEG-4 等视频编码方式 ； 对于 VoLTE 用户， IMS 可 支持 AMR-WB、 AMR-NB、 EVS 语音编码方式， 可支持 H.263、 H.264 视频编码方 式。多媒体会议可 采用 T.120 协议透明传送高层的音视频编解码。 12.2 IMS 业务模型取定 12.2.1 工程设计中所选用的 IMS 设备，其话务负荷能力应满足工程设计话务

22、量 和呼叫次数的需求 。 工程设计话务量和呼叫次数应根据具体工程经调查统计分析 取定 ， 同时应考虑资费变化以及其他网络分流对业务量的影响 。 在计算呼叫次数 时 ， 在不能取得统计数据情况下 ， 可分语音类业务 、 消息类业务 、 视频类业务三 种情况按下列话务数据取定： 1.语音类业务的平均占用时长见表 12.2.1-1。 表 12.2.1-1 语音类业务平均占用时长 业务类型 平均占用时长（ s） 本地电话呼叫 60 国内长途电话呼叫 7090 国际长途电话呼叫 180 特种业务呼叫 30 以上时长均为有效呼叫和无效呼叫平均占用时长 ， 且可根据工程实际需要进 行修改。 2.消息类业务的

23、平均消息长度见表 12.2.1-2。 表 12.2.1-2 消息类业务的平均消息长度 49 业务 即时消息 呈现 群组管理 平均消息长度（ byte） 1750 1500 1500 3.视频类业务的单用户媒体流带宽见表 12.2.1-3。 表 12.2.1-3 视频业务单用户媒体流带宽 媒体流编码方式 多 媒 体 会 议（ kbps) 点对点视频 （ kbps) H.261 384 / 768 384 H.263 384 / 768 384 H.264 768/1536 768 MPEG-4 256 /512 256 注：多媒体会议带宽分别为个人客户 /集团客户单用户平均使用带宽。 12.2.

24、2 工程设计可 对 IMS 网内设备负荷话务量和呼叫次数的取定为：一般负荷 为 12 个月中 10 个最忙日的忙时平均话务量和平均呼叫次数， 高负荷为 12 个月 中 5 个最忙日的忙时平均话务量和平均呼叫次数。 12.2.3 工程设计的 IMS 网内设备应满足高负荷时话务量和呼叫次数的需求，当 实际情况超出所设计的高负荷情况， IMS 网内设备应进入过负荷控制状态。 12.3 IP 带宽 计算 12.3.1 语音业务媒体流带宽 1. 一次通话的媒体流带宽可按式（ 12.3.1-1）计算。 语音媒体流带宽（分组报文开销 采样周期）编码速率（ 12.3.1-1） 计算出一次语音通话的媒体流带宽（

25、以太网层）， 见表 12.3.1。 表 12.3.1 一次语音通话的媒体流带宽（以太网层） 编码方式 编 码 速 率 采样周期 一次通话的媒体流带宽 50 （ kbit/s） （ ms） （ kbit/s） G.711 64 20 95.2 G.729 8 20 39.2 5.3 20 36.5 G.723 6.3 20 37.5 AMR 12.2 20 30 AMR-WB 23.85 20 55 EVS 24.4 20 56 2. 语音业务占用 IP 承载网带宽，可按式（ 12.3.1-2）计算。 X AR1 (12.3.1-2) 式中： B1为语音业务占用的 IP 承载网带宽（ kbit/

26、s）； 为语音业务总话务量（ Erl）； 为单位通话的语音媒体流带宽（ kbit/s）， 详见表 12.3.1； 为 IP 承载网带宽冗余因子， 建议为 50%。 AR1 为激活因子，是指静音压缩 +舒适噪声后的宽带压缩比例，为可选 功能，具体数值参照厂家设备能力说明。 12.3.2 可视电话、多媒体会议业务带宽计算 视频媒体流带宽，可按式（ 12.3.2-1）计算。 (12.3.2-1) 式中： B2为视频业务占用的 IP 承载网带宽（ kbit/s）； 忙时集中系数为忙时用户同时使用系数， 可参照表 12.3.2 取定； 11BRTperV1Te1prV 1BR222 perBRVT忙 时

27、 集 中 系 数视 频 业 务 用 户 数 51 为单位通话的视频媒体流带宽（ kbit/s）， 详见表 12.3.2； 为 IP 承载网带宽冗余因子， 建议为 50%。 表 12.3.2 视频业务集中系数和单位用户媒体流带宽 集团客户 个人用户 业务及应用类型 多媒体会议 点对点视频通信 多媒体会议 点对点视频通信 忙时集中系数 0.2 0.05 0.005 0.1 单用户平均使用带宽 （ kbit/s) 768 384 384 384 12.3.3 消息类业务带宽 消息类业务带宽可按式（ 12.3.3-1）计算。 (12.3.3-1) 式中： B3为消息类业务占用的带宽（ kbit/s）；

28、 忙时集中系数可参照表 12.3.3 取定； Mc3为用户每天消息类业务消息数， 参考取值见表 12.3.3； L3为消息类业务消息平均长度（ bytes/MSU）， 参考取值见表 12.3.3； I3为协议开销（ bytes/MSU）， 参考取值 74 bytes/MSU； BR3为 IP 带宽冗余因子， 建议为 50%。 表 12.3.3 消息类业务忙时集中系数及业务模型 业务 IM Presence 群组管理 忙时集中系数 0.1 0.1 0.1 每用户每天消息数 20 200 10 2TperV2BR 333 10368*cBRILM忙 时 集 中 系 数消 息 类 业 务 用 户 数

29、 52 平均消息长度（ byte） 1750 1500 1500 12.3.4 信令带宽计算 1. IMS 网内主要信令为 SIP 信令 ， 包括注册 、 鉴权 、 注销 、 重注册 、 以及多 媒体会话 、 视频会议业务的呼叫信令 。 各类信令的平均每次呼叫 SIP 消息数参考 取值见表 12.3.4。 表 12.3.4 各类信令每次呼叫 /请求 SIP 消息数 信令类别 注册（鉴权） 重注册 注销 多 媒 体 会 话业务 视频会议业务 每次呼叫 /请求 SIP 消息数 （单向最大 ） 2 1 1 4 40 SIP 消息平均长度 790 790 790 790 790 2. 对于注册 、 鉴

30、权 、 注销 、 重注册 SIP 信令 IP 的带宽按式 (12.3.4-1)计算 。 (12.3.4-1) 式中： B4为 SIP 信令占用的带宽（ kbit/s）； Mc4为平均每次呼叫的 SIP 消息数，参考取值 见表 12.3.4； L4为 SIP 消息平均长度（ bytes/MSU），参考取值 见表 12.3.4。 I4为协议开销（ bytes/MSU）， 参考取值 74 bytes/MSU； AR4为激活因子， 指采用 SIP 压缩等功能对 SIP 信令带宽的节省比例， 具体数值与厂家设备能力关系较大， 建议取值 2/3 1； BR4为 IP 带宽冗余因子， 建议为 50%。 3.

31、 对于多媒体会话 、 视频会议业务的 SIP 信令 IP 带宽按式 (12.3.4-2)计算 。 (12.3.4-2) 444 10368BRAILMc忙 时 请 求 次 数总 用 户 数 555108BRTAILMceB 53 式中： B5为 SIP 信令占用的带宽（ kbit/s）； Te5为相关信令或业务的话务量； Mc5为平均每次呼叫的 SIP 消息数，参考取值 见表 12.3.4； L5为 SIP 消息平均长度（ bytes/MSU），参考取值 见表 12.3.4。 I5为协议开销（ bytes/MSU）， 参考取值 74 bytes/MSU； AR5为激活因子， 指采用 SIP 压

32、缩等功能对 SIP 信令带宽的节省比例， 具体数值与厂家设备能力关系较大， 建议取值 2/3 1； T5为呼叫平均占用时长； BR5为 IP 带宽冗余因子， 建议为 50%。 12.4 NFV 架构 IMS 网元 NFVI 需求 12.4.1 VNF 对计算资源需求可按式 (12.4.1)计算： Resc = =1ore oreperC =1(1 + i) (12.4.1) 式中： Resc为 VNF 对物理服务器的需求数量（台）； Coreper-C为每台服务器的物理核数； CoreVNFC-n 为 VNFC-n 需要的服务器物理核数， 在合理的 CPU 利用率条 件下估算的核数需求； N

33、为 VNFC 的数量； Rci为计算资源需要取定的冗余，包括考虑虚拟层资源消耗、硬件故 障、资源碎片、弹性扩容、迁移等预留系数； M 为取定的冗余系数的种类数。 12.4.2VNF 对存储资源需求 54 1. VNF 对磁盘阵列存储资源需求可按式 (12.4.2)计算： Res= =1RAIDn (1 + =1i) (12.4.2) 式中： Ress为 VNF 对存储的需求（ TB）； STRVNFC-n为 VNFC-n 需要的存储有效容量（ TB）； URAID-n为 VNFC-n 采用的 RAID 方式所需取定的 RAID 利用率； N 为 VNFC 的数量； Rsi为存储资源需要取定的冗

34、余，包括快照、热备盘需求、磁盘阵列 或存储系统自身数据开销等； M 为取定的冗余系数的种类数。 2.VNF 对分布式存储需求可按式 (12.4.3)计算： Res= =1 (1 + =1i) (12.4.3) 式中： Ress为 VNF 对存储的需求（ TB）； STRVNFC-n为 VNFC-n 需要的存储有效容量（ TB）； Mcopy为分布式存储的副本数； N 为 VNFC 的数量； Rsi为存储资源需要取定的冗余，包括快照、热备盘需求、分布式存 储自身管理数据开销等； M 为取定的冗余系数的种类数。 3.当 VNF 使用多种硬盘或多种存储类型时，应分别计算各类存储需求。 12.4.3V

35、NF 对网络资源需求： 1.VNF 对外接口的带宽计算与传统网元相同， 具体见 12.3 节； 55 2.VNF 内部接口的带宽计算根据 VNF 厂商具体实现计算。 12.5 设备配置要求 12.5.1 P-CSCF、 I/S-CSCF/BGCF 的设备配置应符合以下要求： 1. 设备应配置物理上相互独立的信令、网管和计费接口。 2. 设备内部重要模块应双备份冗余配置。 3. 设备应按厂家设备能力、设计要求的业务种类、处理能力、存储能力等 需求进行计算，提出详细的设备清单和配置原则。 12.5.2 HSS/SLF 的设备配置应符合以下要求： 1. 设备应配置物理上相互独立的信令、网管接口。 2

36、. 设备内部重要模块应双备份冗余配置，并应考虑容灾备份。 3. 设备应按厂家设备能力、设计要求的业务种类、处理能力、存储能力等 需求进行计算，提出详细的设备清单和配置原则。 12.5.3 MGCF 的设备配置应符合以下要求： 1. MGCF 应配置物理上相互独立的信令、网管和计费接口。 2. MGCF 内部重要模块应双备份冗余配置。 3. MGCF 应按厂家设备能力 、 设计要求的业务种类 、 处理能力 、 存储能力等 需求进行计算，提出详细的设备清单和配置原则。 12.5.4 SG 的设备配置应符合以下要求： 1. SG 应配置物理上相互独立的信令和网管接口。 2. SG 应至少配置 2 个外时钟同步接口， 支持 2Mbit/s 或 2MHz， 优选 2Mbit