IP多媒体子系统支持的移动业务

1 IP多媒体子系统的业务要求

1.1 总体要求
    在3GPP TS22.228[1]规范中，对IP多媒体应用提出了以下高层需求：

• 能够在会话建立和会话过程中为IP多媒体会话协商服务质量(QoS)；
• 能够在媒体组件建立和媒体组件激发时协商IP多媒体会话中单个媒体组件的QoS；
• 语音的端到端QoS应和传统电路交换一样；
• 支持漫游时运营商之间QoS、业务能力的协商，协商方式可为手工方式，也可为自动方式；
• 支持运营商实现IP多媒体应用的策略控制；
• IP多媒体应用应在满足互操作前提条件下支持多种媒体类型；
• 在一个IP多媒体会话中应支持一个或多个IP多媒体应用；
• IP多媒体应用的隐私性、安全性应和传统电路交互时一样；
• 运营商可为不同接入方式(如GRPS、LAN、固定网)的用户提供各种业务；
• 应支持3GPP以外的团体开发的应用；
• 可对运营商的网络拓扑进行隐藏；
• 可支持多个用户设备(UE)与同一IP多媒体业务订阅关联，且可支持在多个UE之间共享同一公共用户标识。
  

    3GPP TS22.228规范还对用户业务提出了一些具体要求：

• 用户和运营商可配置IP多媒体应用；
• IP多媒体CN子系统需要对用户进行接入控制；
• 支持媒体组件、QoS的协商，支持IP多媒体应用的用户偏好；
• 支持IP多媒体会话的重定向；
• 支持用户对一个或者多个IP多媒体会话的调用；
• 支持在会话期间对IP多媒体会话的结束；
• 支持本地业务。

1.2 消息业务要求
    3GPP TS22.340中把消息分为即时消息和基于会话的消息，并制订了通用要求、消息内容要求、管理要求、消息传送要求、存储要求、用户隐私性要求和消息过滤要求等[2]。总体要求如下：

• 能够区分消息；
• 与接入无关；
• 具有互操作性；
• 能够根据接收者终端能力(如显示能力、支持媒体类型能力、媒体格式能力、存储能力、加密能力等)情况进行消息定制；
• 能够根据接收者状态进行消息定制；
• 能够在IP多媒体业务身份模块(ISIM)中存储一定的配置信息；
• 允许不建立消息会话就可发送与接收消息；
• 可选择合适的消息传输机制；
• 可选择合适的消息参数；
• 能对消息进行过滤(根据发送地址、消息大小、消息类别、消息优先级、消息内容、消息主题、接收者状态等情况)。

1.3 群组业务要求
    3GPP TS22.250对聊天及群组即时消息业务/呈现与可用性管理业务的要求进行了规定：

• 群组管理应支持用户创建不同的群组；
• 群组管理应支持不同的角色；
• 群组管理应具有多种属性、多种标识；
• 群组管理应对组员进行标识和权限分配；
• 群组管理应支持创建群组，删除群组，修改群组属性，在群组中增加成员、删除成员、获取成员属性以及查找群组与成员操作；
• 群组管理应能提供事件通告机制；
• 群组管理应具有安全性；
• 群组应支持多种计费方式，如基于每笔事务的计费、基于量的计费、直接与间接计费、在线和离线计费等。
  

2 利用IMS支持业务的架构
    为了适应下一代网络业务与控制分离的原则，IP多媒体子系统(IMS)必须提供开放的接口来接入各种业务服务器，允许各种业务提供商通过标准的接口向网络提供服务。当前通信系统中主要有3种类型的业务：一种是已有的智能业务CAMEL，一种是基于开放式业务架构的应用编程接口(OSA API)开发的业务，另一种是基于Internet的业务。
IMS的业务架构要能够适应不同业务的接入要求，IMS业务架构由服务呼叫状态控制功能(S-CSCF)以及各种应用服务器组成，与当前普通采用的开放性业务结构一致，都是3层结构：第一层是应用服务器(AS)，第二层是业务能力服务器(SCS)，第三层是S-CSCF。

    应用服务器有会话启动协议(SIP)应用服务器、开放式业务架构(OSA)应用服务器和移动网络增强定制应用逻辑(CAMEL)IMS业务交换功能(IM-SSF)，它们都提供IP多媒体增值业务。

    位于用户的归属网络位于第三方位置。第三方可以是一个网络或仅是一个单独的应用服务器。

    S-CSCF使用统一的IMS业务控制(ISC)接口与业务平台相连接。在S-CSCF看来，SIP应用服务器、OSA服务能力服务器和IM-SSF都执行相同的接口行为。该接口使各种服务器都能接入IMS，为IMS提供业务。在ISC接口中使用的协议是SIP，暂时不支持扩展的SIP协议。

    使用SIP协议大大方便了应用，因特网丰富的业务可直接连接到移动网中，实现了两网的融合。

    对于OSA应用服务器，用户可以根据标准的应用编程接口(API)，如Parlay，在该服务器上进行增值业务开发，不用了解底层的网络，大大缩短了业务的开发周期。未来的业务将主要采用标准的API来进行开发。在S-CSCF与OSA应用服务器间的业务能力服务器相当于一个网关，把OSA API与ISC接口的信令进行映射，使业务与控制互相独立，实现网络的分层结构。

    CAMEL业务是传统的智能业务。在智能网中，CAMEL通过CAMEL应用协议(CAP)接入到网络中。为了使CAMEL业务接入到IMS中，在CAMEL服务器与S-CSCF之间需要一个功能实体来完成CAP与SIP的转换，该功能由IM-SSF完成。

    对于SIP应用服务器，由于ISC接口采用了SIP协议，所以它可以直接与S-CSCF相连，减少了信令的转换过程。SIP应用服务器主要为因特网业务服务，使因特网业务可以直接移植到通信网中。

3 基于OSA的IMS业务
    OSA引入了Internet上的应用开发模式，为IT应用与电信网的融合奠定了技术基础。OSA规范采用面向对象的方法，使用统一建模语言(UML)进行描述，而且API的实现基于中间件平台(例如CORBA等)。这使得OSA的定义与网络技术无关，它只为业务的实现提供统一的抽象接口。用OSA开发的应用能在多种网络上运行。从根本上说，现有网络业务不能实现跨网移植的主要原因在于：业务的开发需要针对具体的网络，业务逻辑一般通过专有协议直接控制网络功能实体。因此，为特定网络开发的业务很难被移植到其他网络上去，而且跨网智能业务的开发要求业务开发人员对不同网络的底层通信网络协议都有深入的了解，抑制了业务的迅速开发，无法满足用户对业务需求快速增长的需要。

    由于OSA的定义与具体技术无关，具有相对于网络独立性，基于OSA开发的应用能在多种网络上运行，因此，可以OSA为基础实现移动网络的业务开放。

    OSA提供的业务包括大众/消费者业务和企业应用，前者包含数据消息类业务、用户位置业务和呈现与可用性管理(PAM)业务，后者包含数据消息业务、呼叫控制/用户交互业务和用户位置业务。比较典型业务有：

(1)Enago Protal
    Enago Protal给订购了业务的用户提供一个入口。
(2)IKV’s Smart Messenger
    IKV’s Smart Messenger是针对移动用户的消息工具，提供多种方式的消息能力。
(3)DocAvatar
    DocAvatar业务基于ParlayX API，是与人的健康相关的交互多媒体的内容传送业务。
(4)Broadmedia移动门户
    Broadmedia移动门户将许多信息集成在同一个门户上，这样用户就可以通过手机终端或者个人数字助理(PDA)快速得到这些信息。
(5)Broadmedia提醒业务
    Broadmedia提醒业务允许用户定制和接收感兴趣的信息类型和信息数量。
(6)Broadmedia广告业务
    Broadmedia广告业务利用一种工具——AgilBanner，可以允许商家通过网页进行商业需要的广告活动。当一个网页被点击时，应用就会按照相应的标准发布相关的广告信息，同时应用会对广告用户进行计费。应用引入位置过滤器后，不同位置的用户能看到不同的广告。
(7)GeoPlaneta iMaps服务
    提供地图和定位服务。包括地图服务和内容服务：城市地图、导航、住地搜索和个性化搜索等。
(8)UC3M直接网络浏览业务
    直接网络浏览业务(IWB)包括一个为UMTS终端提供的优化网络浏览器，可以通过网络技术和Parlay智能地将新鲜的内容预取下来。
(9)AtosOrigin 预付费业务
    AtosOrigin预付费业务是一种符合Parlay2.1规范的Java语言编写的预付费业务。
(10)TSSG Media Messenger业务
    TSSG Media Messenger业务是基于SIP关于即时消息和呈现业务的扩展(SIMPLE)协议之上的直接通信业务，基于Java界面，可以运行于任何安装了Java虚拟机的PC机或PDA之上。Media Messenger使用了多用途因特网邮件扩充(MIME)格式传输媒体信息，同时还采用了MSN技术，可以与MSN进行互通。Media Messenger还可以提供基于IP的语音和图像传输功能。
(11)MailMorph业务
    MailMorph业务提供邮件服务。
(12)Customer Care业务
    Customer Care业务可以为某个企业的消费者提供服务。提供的服务包括：交互式的产品指南(用户可以及时享受产品的服务，可以通过向导看到需要产品的安装和使用说明等，也可选择前进、倒退和重放向导)、在线帮助(通过在线的客服人员为用户提供音频或者视频的服务。如果用户有了困难，只要他通过Customer Care发出请求，那么该业务通过系统确定的用户目前所在的位置会自动地选择一位最佳的在线服务人员为用户提供服务)。
(13)UMS统一消息服务
    UMS统一消息服务为用户提供多种消息服务。用户可以管理自己的地址本、设置个人信息、享受日程提醒、邮件、呼叫转移等多种服务。UMS需要用到OSA FW、GCCS、UI、GMS等多个接口。
(14)定位业务
    基于位置的服务(LBS)使得用户可以通过短消息或者Web方式发送定位请求，得到自己或者朋友的位置信息。定位业务主要采用OSA MM接口，向OSA网关发出定位请求，OSA网关通过和网关移动位置中心(GMLC)的交互得到位置信息，返回给应用。

4 利用智能网提供IMS业务
    利用智能网提供IMS业务时CSCF与IM-SSF之间的接口采用SIP，IM-SSF与gsmSCF之间的接口为CAP，HSS与IM-SSF之间的接口则为移动应用协议(MAP)。
相应地，在CAMEL签约数据类型中增加了IP多媒体/CAMEL订阅信息(IM-CSI)，在状态模型中增加了IP多媒体基本呼叫状态模型(IM-BCSM)。由于IM-SSF一侧为CAP协议，另一侧为SIP协议，所以系统需要完成相应的映射。

    可利用智能网平台完成呼叫的智能控制、移动性管理的控制、签约数据的查询和修改，实现定位业务，支持对SMS业务的控制、补充业务的调用等。运营者可根据业务需要开展预付费业务、亲情号码业务、分时分区计费业务。

5 基于SIP服务器的IMS业务

5.1 基于位置的服务
    利用IMS支持LBS业务需要解决的首要问题是：由于现有的规范定义的几种定位方法只能通过目标UE的移动台国际ISDN号码(MSISDN)或是国际移动订阅者标识(IMSI)作为用户标识来进行定位，而在IMS域中却是采用SIP统一资源定位(URL)作为用户标识，因此，当位置服务(LCS)系统收到一个以SIP URL为用户标识的位置信息请求时，需要将SIP URL转换成用户的MSISDN或是IMSI，才能进行后续的标准的LCS规范中定义的定位处理流程。

    目前能够被大家接受方案有：Vodafone公司的S2-034218、Nokia公司的S2-034171和Siemens公司的S2-034235。

5.2 IM/呈现
(1)IM/呈现可提供的业务及与其他业务的关系
    IM/呈现[3, 4]可提供以下基本业务：

• IM业务用户使用点对点、点对多点的消息发送和接收，包括内容文本多媒体等；
• 呈现业务用户订阅其他用户/应用的呈现，同时能被订阅。呈现改变后，业务系统自动通知被授权者更改呈现信息；
• 提供组业务用户创建、加入等操作，组属性更改后，业务系统可通知相关人员；
• 提供好友列表用户创建，删除好友列表，修改、制订好友列表的属性和成员等功能；
• 搜索业务可根据需要按用户名等属性搜索相关用户，进行匹配；
• 邀请业务可邀请其他用户加入一个组，交换消息，共享呈现信息，共享内容。
  与其他业务的关系：
• 多媒体信息业务(MMS)和短消息业务(SMS)通过使用呈现信息，增强业务特性(如在线状态、当前适合通信方式等)；
• 在不方便通话时，呈现把语音转换为MMS或SMS消息传送给用户；
• 呈现可通过SMS接入方式使用IM；
• IM通过LCS获取用户的位置类的呈现信息；
• 位置服务系统通过IM用户呈现信息决定是否推送位置信息，同时也可以通过IM向用户接入LCS和传送位置信息；
• IM的消息在用户不在线时可以选择转到其电子邮箱中。
  

(2)3GPP规范情况
    3GPP R6 基本上通过了IMS呈现协议体系。
3GPP R6核心网基于SIP，充分借鉴SIMPLE协议(定义新方法Message来支持消息IM业务，定义Subscribe、Notify方法来支持呈现业务)，需要增加Publish事件，修改相关参数。由于协议参数不成熟，支持的呈现属性只列举了一部分，对终端的支持当前还不够完善。

(3)3GPP IMS消息分类
    3GPP在TS22.340中将IMS消息分为立即消息、基于会话的消息、延迟传送的消息。

• 立即消息属于实时消息，一般发送方知道接收方的状态。与呈现业务相结合，若接收方不可达，消息将被丢弃或延迟。不需建立SIP。
• 基于会话的消息为近实时传送，通过建立SIP会话可进行多条消息传送，相应机制在IETF有定义。
• 延迟传送的消息属于存储转发型消息，即MMS。
  

(4)呈现业务架构及业务
    呈现业务架构及相关参考点可参见图1。观察者获得事件通告的流程如图2所示，流程具体步骤如下：

    步骤1：用户终端(UE)中的watcher代理发送订阅呈现请求；
    步骤2：代理/呼叫会话控制功能(P-CSCF)转发订阅呈现给S-CSCF；
    步骤3：由于S-CSCF不能解析呈现服务器地址，继续转发订阅呈现给协商/呼叫会话控制功能(I-CSCF)；
    步骤4：I-CSCF查询HSS以得到与呈现者关联的S-CSCF地址；
    步骤5：HSS发送的询问响应消息含有与呈现者关联的S-CSCF名字；
    步骤6：I-CSCF将订阅呈现消息转发给S-CSCF；
    步骤7：S-CSCF利用必要的过滤准则，将订阅呈现消息转发给呈现服务器；
    步骤8—12：呈现服务器进行必要的认证，如果认证通过，发送消息应答，并最终到达UE；
    步骤13：呈现服务器发送通告呈现消息到S-CSCF；
    步骤14—15：S-CSCF转发通告呈现消息，并最终到达UE；
    步骤16—18：UE发送消息应答并最终到达呈现服务器。

5.3 利用IMS来支持会议
    利用IMS来支持会议的标准目前为TS24.147[6]，版本为V0.1.0。
用户可以通过软终端、SIP硬终端、手机等参加会议。会议主席预约会议，并对会议进行实时管理。

    会议成员还可以在开会时发起子会议。子会议的请求将被提交给主席，经会议主席确认后开通子会议。子会议功能为与会者提供了分组讨论的功能，非常灵活方便。
具体流程有申请创建会议流程、加入会议流程、修改议程流程、结束会议流程和结束会议中心信息发送流程，限于篇幅，不再赘述。

6 参考文献
[1] 3GPP TS22.228. Service Requirements for the Internet Protocol (IP) Multimedia Core Network Subsystem: Stage 1 [S].
[2] 3GPP TS22.340. IP Multimedia Subsystem (IMS) Messaging: Stage 1 [S].
[3] 3GPP CN WG1 TS24.247. Messaging Using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) Subsystem: Stage 3 [S].
[4] 3GPP CN WG1 TS24.141. Presence Service Using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) Subsystem: Stage 3 [S].
[5] 3GPP TR23.867. Internet Protocol (IP) Based IP Multimedia Subsystem (IMS) Emergency Sessions [S].
[6] 3GPP CN WG1 TS24.147. Conferencing Using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) Subsystem: Stage 3 [S].

收稿日期：2004-07-15

[摘要] IP多媒体子系统(IMS)域的引入，方便了移动业务的开展。文章分析了IP多媒体子系统的业务要求、体系结构，重点阐述了基于开放式业务架构(OSA)的IMS业务、基于移动网络增强定制应用逻辑(CAMEL)的IMS业务和基于会话启动协议(SIP)应用服务器的IMS业务。

[关键词] IP多媒体子系统；开放业务接入；应用服务器

[Abstract] The development of mobile services is facilitated by the introduction of IP Multimedia Subsystem (IMS). In this paper, the general service requirements and service architecture of IMS are analyzed. IMS service architectures based on OSA, CAMEL and SIP application servers are focused, and services based on the above architectures are presented.

[Keywords] IP multimedia subsystem; open service access; application server