基于SIP应用服务器的IMS业务提供方法的初步研究

本文主要是介绍基于SIP应用服务器的IMS业务提供方法的初步研究，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

摘要： IP 多媒体子系统（ IMS）由于实现了用户平面、控制平面、业务平面的分离，可以方便地向用户提供业务。本文将着重分析 SIP 应用 服务器（SIP AS）在IMS业务提供过程中的相关问题，从业务提供的一般过程，业务层面的计费功能，技术难点几个方面进行探讨，并结合IMS提供的一种具体业务（消息类业务）进行分析。

　　关键词： IMS、SIP、SIP AS、计费、消息

　　1．引言

　　 3GPP Rel-5开始定义的IP多媒体子系统（IMS），实现了用户平面、控制平面、业务平面的分离，使得业务的提供独立于下层的承载 网络。在业务平面，AS（Application Server）提供业务逻辑，用来支持用户的各种业务属性。IMS的业务功能架构如下图所示：



　　 运营商可以向它的IMS签约用户提供接入基于CAMEL业务环境、OSA以及SIP AS的业务。这其中SIP AS为基于SIP的应用服务器。由于S-CSCF和业务平台之间的ISC接口采用SIP协议，因此SIP AS可以直接和S-CSCF进行通信，而无需 信令转换过程。SIP AS可以提供广泛的增值多媒体业务，如呈现、消息、会议等。本文将从SIP AS开展IMS业务的一般过程，技术难点以及计费相关等方面进行探讨，并以消息类业务为例进行分析。

　　2．基于SIP AS的业务提供的一般过程

　　IMS的提出是为了基于IP向用户提供更为优质、廉价的多媒体业务和应用。应用服务器（AS）在业务提供过程中扮演了业务执行者的角色。业务的提供过程可分为下列四个步骤（这里假设从会话的发起侧考虑）：

　　1）IMS业务档案的下载

　　在用户注册的过程中，一个包含业务和用户相关数据的业务档案由HSS下载到服务于此用户S-CSCF中。业务档案中的初始过滤准则，包含了是否将用户的请求路由到相关的AS的触发信息。在这里，触发信息可能是根据请求消息的请求URI（例如一个 语音信箱voice@ims.com）或请求的类型（如立即消息的MESSAGE请求）等来制定。

　　2）用户请求的生成

　　用户需要某种业务时，利用自己的设备生成相关的请求。例如，用户想要建立一个语音通话。他利用UE生成一个INVITE请求（包含请求URI，媒体描述等信息），这条请求经P-CSCF，到达服务于他的S-CSCF。

　　注：关于路由过程等控制层面的相关内容本文不进行讨论。

　　3）AS的选择

　　用户的请求到达S-CSCF后，S-CSCF检索与请求的发起者匹配的业务档案。根据业务档案中的初始过滤准则，S-CSCF决定将请求路由到相应的AS或是直接进行转发。

　　4）AS执行相关的服务

　　在收到请求后，AS开始执行相关的服务。为了开展服务，AS可以工作在以下四种模式：

　　终止UA—在这种模式下，AS充当了UE。比如，在消息类业务中，假设消息的接收方设置了某种过滤的准则，当其得到满足时，AS可能会代表接收方生成一个最终响应这时AS是作为一个SIP UA。如图2。

　　重定向服务器—AS将用户的新位置或可能满足的会话替代服务通知给发起方。例如，当满足一定的触发条件（比如接收方暂时不可达），S-CSCF可能将请求路由到一个特定的AS，该AS将请求重定向到一个e-mail或语音信箱。如图2。




　　SIP代理—AS对请求进行处理，然后将请求发回S-CSCF。在处理期间，AS可能会对SIP请求中的消息头内容进行相关的添加、修改或删除。如图3。
第三方呼叫控制—AS在一个不同的SIP对话中产生一个新的SIP请求，并发送到S-CSCF。如图5。




　　另外，AS也可能充当发起UA。比如，对于会议业务，作为会议服务器的AS，可能会在一个约定好的时间向预先确定的会议参与者发送SIP INVITE请求，以建立一个会议呼叫。如图5。

　　除了以上描述的过程，在业务提供的过程中，用户有时需要管理和配置与业务有关的信息。例如在会议业务中，用户希望邀请新的用户加入会议。这可以通过用户（UE）与AS之间的Ut接口实现。通过Ut接口管理用户业务相关信息的功能架构如下图（图6）所示：




　　3．业务层面计费功能

　　IMS的体系结构（三个平面的划分）决定了IMS的计费功能应当从承载层、控制层、业务层进行描述。IMS体系既支持在线计费能力，也支持离线计费能力。在线计费就是线计费系统与IMS实体进行实时交互，并控制和监视与业务使用有关的计费过程。离线计费主要是指在会话之后收集计费信息，而且计费系统不会实时地影响所使用的业务。所有的IMS网元都要求应用离线计费，而业务层面的AS同时要求应用在线计费。

　　在业务层面，要求 AS能够区分何时采用在线计费或离线计费，采用在线计费时AS通过Rf接口将计费信息发往OCS（Online Charging System），采用离线计费时AS通过Ro参考点将计费信息发往CCF（Charging Collection Function）。业务层面的计费功能示意图如图所示（图7）。

　　在Rf和Ro接口，AS均使用DIAMETER协议的ACR消息发送计费信息到OCS或CCF，并应用DIAMETER协议的ACA消息从OCS或CCF接收应答。

　　计费的方式多种多样，取决于所应用的业务和运营商指定的策略。例如，对于会议类业务，可以根据会议的规模（参加人数等因素），所采用的媒体的形式，会议的时间等进行计费。

　　4．技术难点分析

　　目前IMS有很多的技术上的难点，比如说控制层面移动网络和固定网络的 融合，不同域之间端到端的 QoS保证体系。

　　对于业务层面，如何基于SIP协议实现各种业务，比如说AS如何进行相关的通知机制，这可能涉及新的SIP扩展的制定等；多业务平台之间信息的共享，比如说用户的呈现信息如何在会议、消息类业务平台之间共享；用户同时触发多种业务时，认证方式及用户数据的安全问题，例如用户触发每一项业务是否都需要业务认证才能访问业务；运营商的业务管理策略等。

　　5．IMS提供的业务举例

　　本小节将以消息类业务为例，结合本文2、3小节的内容分析SIP AS在IMS业务提供过程中的相关问题。

　　消息类业务对用户来讲已经非常的熟悉。一般来说，消息业务允许一个实体向另一个实体发送消息。目前，在中国大行其道的QQ聊天系统以及 移动通信领域的多媒体消息业务（ MMS）都属于消息业务的范畴。IMS的消息类业务将带给用户更多的选择，用户可以随心所欲而且费用低廉地使用多种媒体方式，比如文本、视频和声音等，同时可以灵活地选用实时业务或非实时业务来沟通信息。

　　IMS消息业务包括三种形式：
　　－ 立即消息
　　－ 基于会话的消息
　　－ 延迟传递的消息

　　下面以立即消息为例进行讨论。立即消息要求在通信双方之间近似实时的传递消息。立即消息内容包含在MESSAGE请求当中。

　　按照2小节中所述的内容，假设业务档案已经下载到S-CSCF中。

　　首先，用户设备（UE）需生成一个MESSAGE请求，填入所需的内容——文字或多媒体片断（声音，图片等），同时将请求URI填写为接收者的地址。该请求接下来就使用与INVITE请求类似的方式在IMS系统中转发，直到这个立即消息到达目的UE。要求双方UE支持MESSAGE方法。

　　然后，MESSAGE请求到达S-CSCF，S-CSCF按照业务档案中的触发信息（例如根据请求类型为MESSAGE）将该请求路由到一个SIP AS由其执行业务。这要求SIP AS必须支持MESSAGE方法。

　　接着，AS执行一定的业务逻辑。例如，当目的UE暂时不可达时，AS可能会为UE保留MESSAGE请求，并在UE可达时进行提交。对于群发消息（多个接受方），这时AS可能作为一个中间节点，它有一个称为公共业务标识（PSI）的SIP URI，并维护一个用户列表。发起UE的请求URI即为公共业务标识（PSI）。消息到达AS后，由它将消息发往列表中的用户。

　　SIP AS可能工作于本文2小节所述的某种模式下，有时也可能是几种模式的结合。例如拒绝会话时，它工作于终止UA的模式下。

　　关于计费——可以根据所发消息的数量，所采用的媒体的形式，消息的大小等进行计费。例如，当用户A向B发送一条立即消息，消息内容为一段视频，大小为500 Bytes.假设计费是按消息的大小，100 Bytes收费￥0.05。AS收到用户发送的立即消息时，AS会向OCS发送一个计费请求，并将所提供的服务通知给（即发送一条500 Bytes 的消息）OCS，OCS执行其功能从用户帐户扣掉￥0.25。

　　6．结束语

　　在IMS的业务层面，利用SIP AS，运营商可以方便地向用户提供业务，而用户可以更为低廉地传输多媒体信息。SIP AS在这其中扮演了业务执行者的角色。目前，关于IMS 的业务提供体系，计费相关功能架构都已初步形成，但是其中一些具体的问题，如文中提到的一些技术难点，仍然需要进行细致的研究。

　　IMS作为移动通信领域未来的发展方向，正吸引着越来越多的关注。普天信息技术研究院作为TD-SCDMA产业联盟的重要成员之一，正积极地进行IMS系统的研发工作，最终将向运营商提供完善的IMS系统解决方案。

参考文献

[1]Miikka Poiskselka,Georg Mayer,Hisham,Khartbil,Aki Niemi. The IMS: IP multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain, June, 2004
[2]3GPP TS 23.228: "IP Multimedia Subsystem(IMS); Stage 2".
[3]3GPP TS 32.260: "Charging management; IP Multimedia Subsystem(IMS) charging ".
[4]3GPP TS 22.340: " IP Multimedia Subsystem(IMS) messaging; Stage 1".
[5]3GPP TS 24.229: " IP Multimedia Call Control Protocol based on Session Initiation Protocol(SIP) and Session Description Protocol (SDP); Stage 3". 作者：韩磊 盛云鹏   来源：由CHINA通信网组稿

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