IMS是IP Multimedia Subsystem的缩写，中文通常称为IP多媒体子系统。它由3GPP提出，用于在IP承载网络之上建立标准化的多媒体会话控制和业务提供体系，使语音、视频、消息、会议等通信业务能够在不同接入网络上使用统一的注册、会话控制和业务触发机制。
IMS最初在3GPP Release 5中进入移动核心网架构，早期资料经常把它和GPRS、UTRAN等网络放在一起说明。但IMS并没有停留在3G时代。随着LTE和5G发展，IMS继续承担运营商语音和多媒体业务中的会话控制作用，VoLTE以及5G条件下的VoNR都与IMS体系密切相关。
理解IMS时，最重要的是把IP承载、IMS会话控制和具体业务分开。IMS不是底层IP网络，也不是一台普通SIP服务器；它是一组标准化逻辑功能共同组成的运营级多媒体控制架构。
MS解决的核心问题是什么
IP网络本身能够传输数据，但仅有IP连通并不能完成运营商级电话和多媒体业务。网络还需要知道用户是谁、当前注册在哪个网络、会话应该送到哪里、用户订购了哪些业务，以及什么时候触发相应应用服务器。
IMS在IP承载之上增加了一套标准化控制体系，可以把几个问题统一起来：
- 用户身份和注册状态管理；
- SIP会话建立、路由、修改和释放；
- 用户签约数据和业务触发；
- 跨网络、跨运营商会话互联；
- 与PSTN、传统电路域等网络互通；
- 会议、媒体播放、转码等公共媒体资源调用；
- 计费、安全、策略和运营管理相关能力。
所以IMS并不是“IP网上运行的一个普通应用”。更准确地说，它位于IP承载网络和具体通信业务之间，提供运营级的多媒体会话控制和业务框架。
原页面下面这张图反映了早期IMS与Internet、终端和本地SIP环境之间的关系，保留用于理解IMS从传统移动网向多种IP接入扩展的背景。
IMS怎样把接入、控制和业务分开
IMS采用分层和逻辑功能解耦的设计思路。终端可以通过不同IP接入网络获得连接，IMS核心负责会话控制，上层应用服务器则提供具体通信业务。
可以把整体关系简化为：
终端与接入网络 → IP承载 → IMS会话控制 → 应用与业务
接入侧可以随着网络时代变化而变化。早期IMS资料更多讨论GPRS、UTRAN和WLAN，LTE时代由EPC提供分组承载，5G SA则由5G Core承担相应IP连接。IMS核心不要求每一种接入网络都采用完全相同的无线技术。
IMS会话控制的核心是一组CSCF功能，而具体语音、视频、会议或其他增值业务可以由应用服务器和媒体资源功能实现。这种设计使业务逻辑不必直接写入底层接入网络。
原图中的很多功能都是逻辑网元。标准把它们分开定义，不代表部署时必须每个功能各使用一台独立物理服务器。运营商可以根据网络规模、容量和可靠性要求进行合设或分布式部署。
另外，IMS使用大量IETF协议，例如SIP用于多媒体会话控制，Diameter用于CSCF与用户数据等功能之间的认证、授权和信息交互。具体参考点和协议关系可以继续查看IMS参考点和接口协议。
P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF和HSS怎样协同
IMS网元很多，但理解主流程时，首先掌握P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF和HSS即可。这几个功能共同完成终端接入、注册定位、会话路由以及用户签约数据处理。
| 网元 | 主要职责 |
|---|---|
| P-CSCF | UE进入IMS后的首个SIP接触点，转发终端注册和会话信令，并参与安全、策略等相关处理 |
| I-CSCF | 归属IMS网络的入口功能之一，通过用户信息帮助定位或选择相应S-CSCF |
| S-CSCF | IMS核心会话控制功能，维护注册状态、处理SIP路由，并根据用户签约信息触发业务 |
| HSS | 保存用户身份、认证、安全、位置及业务签约等相关数据 |
其中S-CSCF是会话控制核心，但它并不直接保存所有用户数据，也不是所有会议和媒体处理功能的执行节点。用户签约资料主要由HSS等用户数据功能保存；会议混音、媒体播放和转码等工作通常由MRF或其他媒体功能完成。
除此之外，IMS还定义了多个用于业务、媒体和传统网络互通的功能：
| 功能 | 主要作用 |
|---|---|
| AS | 执行具体业务逻辑，由S-CSCF按照用户签约和触发规则调用 |
| MRFC / MRFP | 控制和处理会议、提示音、混音、媒体播放及部分转码等媒体资源 |
| BGCF | IMS呼叫需要进入PSTN或电路域时，选择合适的出口网络或网关控制功能 |
| MGCF | 负责IMS SIP会话控制与传统电路交换信令之间的互通控制 |
| IMS-MGW | 连接电路侧媒体与IP侧媒体，例如TDM语音与RTP之间的转换 |
| SGW | 处理传统SS7传输体系与IP化信令传输之间的适配 |
原文将MGCF误写成过一次“MGCP”，新版已经统一改正。MGCF是IMS逻辑功能，MGCP则是另一套媒体网关控制协议名称，两者不能混用。
需要进一步了解每个IMS网元的详细职责，可以参考IMS的结构及网元功能，本页不再逐个扩写。
终端怎样完成IMS注册和一次会话
IMS终端首先要完成注册，网络才能知道用户当前从哪个接入点进入IMS，以及后续呼叫应该怎样路由。
一个高度简化的注册关系可以写成：
UE → P-CSCF → I-CSCF ↔ HSS → S-CSCF ↔ HSS
UE发送SIP REGISTER后，P-CSCF把请求送向用户归属IMS域。I-CSCF通过HSS相关信息找到或选择相应S-CSCF，S-CSCF再结合HSS中的用户认证和签约信息完成注册处理。
注册成功以后，用户发起电话或其他IMS会话时，可以形成类似：
UE A → P-CSCF A → S-CSCF A → 对端IMS网络 → S-CSCF B → P-CSCF B → UE B
具体路径会随同网、跨网、漫游、业务触发以及边界网元而变化，上面的流程只用于理解主要逻辑。
SIP信令经过CSCF完成会话控制，但实际音视频媒体通常不会逐个经过所有CSCF节点。媒体路径由SDP协商、策略和网络结构决定，可以直接经过IP承载，也可能经过SBC、IMS-MGW、MRF或其他媒体功能。
上图是原文保留的早期注册与呼叫流程图。新版只用它说明P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF和HSS之间的大体关系，不再逐个按照旧图编号解释全部消息。
详细注册消息可以继续查看IMS注册流程；呼叫和会话建立则参考IMS会话流程，避免683与两篇专题重复。
IMS怎样与PSTN和其他通信网络互通
运营商建设IMS时不会立即让所有PSTN、传统移动电路域和旧电话设备同时消失，因此IMS架构从一开始就包含与现有电话网络互通的机制。
当IMS用户呼叫需要进入传统PSTN或CS域时，S-CSCF可以把会话送向相应出口控制功能。BGCF用于选择呼叫从哪个网络或出口进入电路域，MGCF负责SIP与传统电路呼叫控制之间的适配，IMS-MGW则处理实际媒体。
可以简化成：
IMS用户 → CSCF → BGCF / MGCF → IMS-MGW → PSTN / CS网络
其中：
控制面：SIP ↔ MGCF ↔ ISUP等传统呼叫信令
媒体面：RTP/IP ↔ IMS-MGW ↔ TDM或其他传统媒体
SGW还可以参与传统SS7信令传输与SIGTRAN/IP信令环境之间的适配。这样IMS就可以在新旧网络长期共存期间继续与传统电话网通信。
IMS也可以与其他基于IP的通信应用互通。例如WebRTC、SIP终端、应用服务器和其他多媒体平台可以在相应网关或边界功能支持下进入IMS会话体系。具体能否互通仍取决于SIP扩展、媒体编码、安全策略以及运营商开放接口。
IMS与VoLTE、VoNR、NGN和软交换是什么关系
IMS最容易和NGN、软交换、VoLTE以及VoNR混在一起，但这些概念并不属于同一层级。
NGN是更宽泛的下一代分组通信网络理念，涉及接入、承载、控制和业务等多个层次。IMS可以作为其中的一种多媒体会话和业务控制架构，但IMS不等于整个NGN。
软交换更强调传统PSTN语音向IP迁移过程中的呼叫控制与媒体承载分离，并需要大量考虑TDM、中继和旧电话网络互通。IMS则进一步标准化了用户注册、SIP会话控制、业务触发和多媒体业务框架。
所以不适合再使用“IMS就是更标准的软交换”或者“IMS和软交换只是NGN两个版本”这类简单结论。两者存在设计思想上的继承和交集，但标准体系、网络角色和应用重点并不完全相同。
VoLTE是在LTE分组网络上提供运营商语音的重要体系。LTE提供无线和分组承载，IMS负责用户注册、SIP会话和电话业务控制。
典型关系可以理解为：
LTE终端 → LTE/EPC → IMS → 对端IMS或传统电话网络
VoNR则把语音进一步带到5G NR和5G Core环境。在具备相应终端、5G网络和IMS语音能力时，用户可以通过5G接入使用IMS语音；实际运营网络中VoNR和VoLTE也可能长期共存。
这说明IMS并不是3G时代留下的历史架构。当前3GPP IMS规范仍持续覆盖GSM、UMTS、LTE和5G，它已经成为运营商全IP语音和多媒体业务演进中的重要控制体系。
上图属于原页面较早期的IMS多媒体应用资料，继续保留用于说明IMS不只处理普通语音电话，但其中终端形态具有明显年代特征。
IMS中的具体业务由应用服务器提供。S-CSCF根据用户签约和业务触发条件把SIP会话送往相应AS，AS再执行业务逻辑。
这张图是原页面保留的通用应用服务器架构示意，并不是IMS AS的标准网络结构。新版仅作为“业务逻辑与数据可以由应用服务器处理”的辅助图保留，不再把它当作IMS标准网元图。
IMS业务提供框架可以继续查看IMS业务提供框架；IMS与NGN、软交换之间的详细关系可参考NGN与IMS和软交换的关系；如果需要理解IMS如何使用SIP，则可以继续查看IMS中的SIP协议。
从整体上看，IMS的价值不在于“把很多网元放在一起”，而是通过标准化的用户身份、注册、SIP会话、业务触发和互通机制，把不同接入网络上的通信用户纳入同一个多媒体业务控制体系。理解P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、HSS以及传统网络互通关系，就已经建立了阅读后续IMS接口、注册和会话流程的基础。
