基于虚拟机的IMS系统

论文摘要

IP多媒体子系统(IMS)是3GPP在R5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统,它的核心特点是采用了SIP协议和接入无关性。IMS是一种平台,是下一代核心通信网络架构的发展方向。IMS开创了通信领域的新时期,其融合解决方案将有助于打破固话、移动电话网络和Internet之间的屏障,为运营商提供了可演进的、融合的IP多媒体业务解决方案。由于采用SIP体系结构,IMS系统具有接入无关性、支持用户漫游和用户数据的集中管理、开放、安全、可靠及高性价比等特点,赋予运营商下一代通信网络的IP价值,大大扩展了业务发展空间。虚拟化技术源于大型机,允许在一台物理主机上运行多个操作系统,让用户尽可能地充分利用硬件资源。40多年来,虚拟化技术获得了长足的进步和大力发展,尤其是在虚拟化技术向小型机迁移之后,虚拟化技术得到了普及。随着X86服务器性能的提升和应用的普及,人们开始将虚拟化技术引入X86服务器中。通过虚拟化技术,人们能够降低硬件成本,方便管理设备,增加系统可靠性和可用性,提高工作效率。本论文通过对IMS系统构架、IMS应用服务、以及虚拟化技术的分析,设计并实现了一套基于虚拟机的IMS系统。该系统的IMS系统有4个控制层功能实体,每个功能实体运行在一个独立的虚拟操作系统上。IMS功能实体所需的4个操作系统通过虚拟化技术在同一台服务器上实现,逻辑上的4个实体在物理上使用一个硬件平台。此外,通过在IMS系统中加入SCIM(应用服务器中引入服务能力交互管理)应用服务器,在不改变第三方应用服务器逻辑的基础上,对已有的应用服务进行组合,增加了应用服务的多样性和可管理性,同时减少了新应用的部署时间。经过测试,验证了虚拟机与IMS系统结合的可行性,并且验证了SCIM服务器对已有应用服务器融合的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 题目背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 论文的创新点
• 1.4 论文的章 节安排
• 第二章 基于虚拟机的IMS 系统体系概述
• 2.1 IMS 的研究现状和发展
• 2.1.1 IMS 概述
• 2.1.2 IMS 的研究现状
• 2.1.3 IMS 的发展
• 2.2 虚拟机的研究现状
• 2.2.1 虚拟机的优势
• 2.2.2 虚拟机的几种应用
• 2.2.3 虚拟机的发展
• 2.3 本章小结
• 第三章 虚拟机系统分析
• 3.1 目前几种主要的虚拟化技术
• 3.1.1 完全虚拟化
• 3.1.2 半虚拟化
• 3.1.3 操作系统层虚拟化
• 3.1.4 硬件辅助虚拟化
• 3.2 Intel VT 技术
• 3.2.1 环
• 3.2.2 地址空间压缩
• 3.2.3 正确访问特权状态
• 3.2.4 客户程序移植中的不利
• 3.2.5 中断处理
• 3.3 本章小结
• 第四章 IMS 系统的分析
• 4.1 IMS 的层次结构
• 4.2 IMS 功能实体
• 4.2.1 呼叫会话控制功能（CSCF）
• 4.2.2 归属用户服务器似（HSS）
• 4.2.3 出口网关控制功能（BGCF）
• 4.2.4 媒体网关控制功能（MGCF）
• 4.2.5 IP 多媒体子系统媒体网关功能（lM-MGW）
• 4.2.6 多媒体资源功能（MRF）
• 4.3 IMS 参考点
• 4.4 IMS 中的SIP 协议
• 4.4.1 SIP 协议介绍
• 4.4.2 SIP 协议结构
• 4.4.3 SIP 协议消息
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于虚拟机的IMS 系统设计
• 5.1 底层虚拟机平台的设计
• 5.2 IMS 控制层功能实体设计
• 5.2.1 P-CSCF
• 5.2.2 I-CSCF
• 5.2.3 S-CSCF
• 5.2.4 HSS
• 5.3 消息处理流程设计流程
• 5.3.1 注册流程
• 5.3.2 状态信息订阅流程
• 5.3.3 解注册流程
• 5.3.4 建立会话流程
• 5.3.5 会话释放过程
• 5.4 应用服务器设计
• 5.4.1 FMFM
• 5.4.2 MRBT
• 5.4.3 SCIM
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于虚拟机的IMS 系统的实现和测试
• 6.1 测试环境拓扑图
• 6.2 硬件条件
• 6.2.1 LAN 模拟真实网络环境
• 6.2.2 硬件平台
• 6.2.3 软件列表
• 6.3 虚拟机的安装和配置
• 6.4 IMS 的控制层功能实体的配置
• 6.5 功能测试
• 6.5.1 测试虚拟操作系统
• 6.5.2 测试控制层功能实体
• 6.5.3 测试FMFM 应用服务器
• 6.5.4 测试MRBT 应用服务器
• 6.5.5 测试SCIM 应用服务器
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读研究生期间的研究成果