Mục tiêu của kiến trúc IMS là cung cấp nhiều giá trị gia tăng hơn cho nhà cung cấp mạng, ngƣời phát triển ứng dụng, ngƣời cung cấp dịch vụ cũng nhƣ ngƣời sử dụng các thiết bị đầu cuối. Kiến trúc IMS giúp các dịch vụ mới đƣợc triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp. Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác chuyển tải thông tin một cách đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lƣợng thông tin trong mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cũng nhƣ kịp thời thay đổi để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng. Một mạng IMS đƣợc định nghĩa trong một kiến trúc mặt phẳng ngang gồm 3 lớp chức năng.
Hình 4.2: Truy nhập với IMS
Lớp đầu tiên là lớp mang. Lớp này truyền tải dung lƣợng báo hiệu và các luồng lƣu lƣợng đa phƣơng tiện. Lớp này bao gồm các thiết bị phần cứng nhƣ thiết bị chuyển
mạch, bộ định tuyến và các thực thể xử lý phƣơng tiện nhƣ cổng đa phƣơng tiện hay máy chủ phƣơng tiện. IMS đóng vai trò nhƣ một lớp truy nhập không phụ thuộc mạng để kết nối đến nhiều loại mạng khác nhau hiện có (hình 4.2).
Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển. Bao gồm các phần tử của mạng báo hiệu nhƣ CSCF, HSS, MGCF…để hỗ trợ điều khiển phiên chung, điều khiển phƣơng tiện và chức năng điều khiển truy nhập qua các giao thức báo hiệu nhƣ SIP, Diameter, H248. Lớp điều khiển là chức năng cốt lõi của IMS để truyền thông báo hiệu và các yêu cầu điều khiển tới các thành phần thiết bị trong phiên. Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp dịch vụ. Lớp này bao gồm các Server ứng dụng nhƣ server ứng dụng SIP, Server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các điểm điều khiển dịch vụ mở kế thừa từ các hệ thống truyền thống. IMS đƣa ra các điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao nhà, các thành phần của mạng báo hiệu đƣợc phân phối trong lớp dịch vụ và lớp điều khiển. Cấu trúc phân lớp đƣợc thể hiện trên hình 4.3.
Hình 4.3: Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS
Một trong các yếu tố tạo nên tính ƣu việt của hệ thống IMS trong mục tiêu kết nối là các cơ chế báo hiệu và điều khiển. Cụ thể là thông qua hai giao thức báo hiệu là SIP và giao thức Diameter. Giao thức SIP đƣợc sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa phƣơng tiện. Còn giao thức Diameter đƣợc sử
Lớp Điều Khiển CSCF MRFC MRFP MGCF BGCF SEG SGW IMS_MGW GGSN SGSN HSS AS AS
RAN ADSL,CápWLAN,
… PSTN/ các mạng CS mở rộng Các mạng IP mở rộng
Lưu lượng báo hiệu Lưu lượng người dùng
Lớp Ứng Dụng Lớp Truyền tải AS PTIT
dụng cho nhận thực trao quyền và thanh toán (AAA) đối với các dịch vụ của ngƣời sử dụng. Nếu so sánh với giao thức báo hiệu SS7 truyền thống, giao thức đƣợc sử dụng trong mạng chuyển mạch kênh cung cấp dịch vụ thoại, chức năng giao thức SIP tƣơng tự nhƣ ISUP còn giao thức Diameter và các ứng dụng của nó tƣơng ứng với giao thức dựa trên TCAP. Để truyền tải giao thức báo hiệu trong IMS, giao thức truyền tải điều khiển luồng SCTP và giao thức điều khiển truyền tải TCP chạy trên nền IPv4/IPv6 đƣợc sử dụng.