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UMTS(Universal Mobile Telecommunication System,通用移动通信系统)引进IMS(IPMultimedia Subsystem,IP多媒体子系统)是移动网络向NGN(Next Generation Network,下一代网络)演进的重大举措。IMS作为3G核心网的体系架构,能够为3G用户提供包括语音、图片、视频等各种多媒体服务,己成为研究的热点和焦点。IMS采用了SIP(Session InitiationProtocol,会话初始化协议)作为会话建立、修改和终止的信令协议。SIP协议具有可扩展性、灵活性、简单和易实现等特点,在应用过程中独立于它所处理的多媒体会话类型和描述会话所使用的机制。这些都使SIP协议能够在下一代网络中更灵活的提供多媒体业务。IMS中的位置管理和会话管理被指向归属网络,因此产生的注册过程和会话建立过程都要经过主被叫的归属网络。当主被叫均属于漫游状态时所产生信令的迂回会增大传输时延。这些问题如果得不到很好的解决,将会对用户的服务感受产生负面影响。
本文针对IMS网络中用户注册机制和会话建立机制进行研究,主要包括以下两个方面:1、用户注册机制:将GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)接入认证和IMS用户认证过程相结合,避免信令的迂回,减少时延,从而加速用户的注册过程；2、会话建立机制:主要研究如何改进IMS位置管理策略和用户会话的建立过程,从而降低网络中的传输费用和传输时延。具体的研究工作和成果如下:
(1)对IMS中SIP路由机制进行研究,介绍了SIP协议中请求消息和响应消息的内容及消息格式,并通过分析IMS注册流程和IMS会话建立流程的具体步骤说明SIP消息头字段在SIP路由中的作用;
(2)在用户的注册过程中,移动终端通过GPRS接入IMS时,需要对移动终端进行认证和密钥分配,而在GPRS认证及IMS认证过程中均基于AKA(Authentication and KeyAgreement,认证和密钥协商)协议,两者包含很多类似甚至完全相同的操作。针对这种情况,在本文中对AKA协议进行了研究,提出了采用一次交互优化IMS用户注册过程的方法,避免认证失败时出现的复杂的注册过程,减少信令的迂回；
(3)在IMS中,每次会话建立过程需要经过DNS(Domain Name System,域名系统)解析得到I-CSCF(Interrogating-Call Session Control Function,问询-呼叫会话控制功能)地址,并且I-CSCF需要通过和HSS(Home Subscriber Server,归属用户服务器)交互,以获得为该用户提供服务的S-CSCF(Serving-Call Session Control Function,服务-呼叫会话控制功能)的地址。针对这种情况,本文提出了应用缓存机制优化IMS会话建立过程的方法:在两个用户之间进行过一次会话建立之后,在S-CSCF处建立缓存,保存首次会话建立过程中I-CSCF和S-CSCF的地址信息。同时,当收发双方属于同一网络时,并不需要经过DNS解析过程得到I-CCSF地址这一过程,避免了信令的迂回,减少会话建立的时延及费用。