（信号与信息处理专业论文）基于ims的移动增值业务的设计与实现.pdf

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 基于i m s 的移动增值业务的设计与实现 摘要 i p 多媒体子系统( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ，简称i m s ) 作为下一代网络 ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，简称n g n ) 的发展方向，已经成为全球通信领域 研究的热点。i m s 能提供端到端的多媒体通信，把丰富多彩的因特网业务 直接移植到移动通信网络之中，方便了新业务的开发。其新型的业务开发模 式也越来越引起大家的关注，本文通过基于i m s 的移动定位增值业务的开 发深入地研究了这一重要的开发模式。 对现有的i m s 业务开发模式进行了研究和比较后，本文选取了 p a r l a y o s a 平台进行增值业务的开发，并详细讲解了其业务开发流程。采 用这种新型开发方式，用户可以根据标准的p a r l a ya p i 接口进行业务开发， 而不用了解底层的网络结构，大大缩短了业务的开发周期。 本文先对p a r l a y 技术进行了介绍，具体探讨了移动定位业务所需的几 种p a r l a y 接口：用户交互u i 接口、用户定位u l 接e l 、通用消息g m 接口 等，然后利用这些p a r l a y o s aa p i 接口实现了移动定位业务的开发。主要 工作有：分析移动定位业务功能，设计业务总体框架；进行流程图、时序图 以及类图的设计；根据类图用j a 、，a 语言进行定位业务的程序设计，完成源 代码的编写；最后用a n t 工具编写构建文件。完成业务设计后，选取了仿真 平台爱立信网络资源网关e r i c s s o nn r g 软件进行本业务的测试和仿真，介 绍了测试与仿真的详细方法和结果，并对得到的正确的仿真结果进行了分 析。 本文开发出了有现实意义的移动定位增值业务应用软件，可以单独使 用，也可以作为其它增值业务软件中的一部分，对研究下一代网络技术和移 动增值业务有一定的参考价值。 关键词i p 多媒体子系统；p a r l a y o s aa p i ；移动定位业务：爱立信网络资 源网关 哈尔滨理工大学工学硕： = 学位论文 d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fm o b i l ev a l u e a d d e d s e r v i c eb a s e do ni m s a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，i m s ( i p m u l t i m e d i as u b s y s t e m ) b e c o m e st h eh o tr e s e a r c hs p o to ft h eg l o b a l c o m m u n i c a t i o n sf i e l d i m sc a n p r o v i d e t h ee n d t o e n dm u l t i m e d i a c o m m u n i c a t i o n 。a n dt r a n s p l a n tt h ec o l o r f u li n t e r a c ts e r v i c e st ot h em o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kd i r e c t l y ，s ot h a ti tf a c i l i t a t e st h ed e v e l o p m e n to fan e w s e r v i c e t h i sn e ws e r v i c ed e v e l o p m e n tp a t t e r nc a t c h e sp e o p l e s a t t e n t i o n i n c r e a s i n g l y t h i sd i s s e r t a t i o nh a ss t u d i e dt h ei m p o r t a n td e v e l o p m e n tp a t t e r n t h o r o u g h l yb yt h er e a l i z a t i o no fm o b i l el o c a t i o ns e r v i c eb a s e do ni m s a t i e rt h ec o m p a r i s o no fi m sd e v e l o p m e n tm o d eh a sb e e nc o m p l e t e d ， p a r l a y os aw a ss e l e c t e df o rt h ed e v e l o p m e n to fv a l u e a d d e ds e r v i c e ，a n di t s s e r v i c ed e v e l o p m e n tp r o c e s sw a se x p l a i n e di nd e t a i l b ya d o p t i n gt h i sn e w s e r v i c ed e v e l o p m e n tm e t h o d ，u s e rc a nd e v e l o ps e r v i c e sa c c o r d i n gt ot h en o r m a l p a r l a ya p i ，i n s t e a do fu n d e r s t a n d i n gt h eu n d e r l y i n gn e t w o r ks t r u c t u r e t h e r e f o r e t h ed e v e l o p m e n tc y c l ec a l lb er e d u c e dg r e a t l y f i r s t ，t h i sd i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h ep a r l a yt e c h n o l o g y , a n ds p e c i f i c a l l y d i s c u s s e ss e v e r a lk i n d so fp a r l a yi n t e r f a c en e e d e db yt h em o b i l e1 0 c a t i o ns e r v i c e ， s u c ha su s e ri n t e r a c t i o ni n t e r f a c e ，u s e rl o c a t i o ni n t e r f a c e ，g e n e r a lm e s s a g e i n t e r f a c ea n ds oo n t h e nu s i n gt h e s ep a r l a y o s aa p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ) i n t e r f a c e s ，t h ed i s s e r t a t i o nr e a l i z e st h ed e v e l o p m e n to fm o b i l el o c a t i o n s e r v i c e t h em a i nw o r ki st oa n a l y s et h ef u n c t i o no fm o b i l el o c a t i o ns e r v i c e ， d e s i g nt h eo v e r a l lf r a m e w o r ko ft h i ss e r v i c e ；d e s i g nt h ef l o wc h a r t ，s e q u e n c e d i a g r a ma n dc l a s sd i a g r a m ；p r o g r a mt h el o c a t i o ns e r v i c ew i t h3 蝌al a n g u a g e a c c o r d i n gt oc l a s sd i a g r a m ，c o m p l e t et h ew r i t i n go fs o u r c ec o d e ；f i n a l l yc o m p i l e t h ec o n s t r u c t i o nd u c u m e n tw i t ht h ea n tt 0 0 1 a f t e rc o m p l e t i n gt h es e r v i c ed e s i g n ， w es e l e c ts i m u l a t i o np l a t f o r me r i c s s o nn e t w o r kr e s o u r c eg a t e w a ys o f t w a r et o t e s ta n ds i m u l a t et h i ss e r v i c e ，g i v ed e t a i l e dm e t h o da n dr e s u l to ft h et e s ta n d ，- 哈尔滨理工大学工学硕上学位论文 s i m u l a t i o n a n da n a l y z et h er i g h tr e s u l to fs i m u l a t i o n t h i sd i s s e r t a t i o nh a sd e v e l o p e dam o b i l el o c a t i o nv a l u e a d d e da p p l i c a t i o n s o f t w a r ew h i c hh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e i tn o to n l yc a nb eu s e da l o n e ，b u ta l s o c a l lb eu s e da sap a r to fo t h e rv a l u e a d d e ds e r v i c es o f t w a r e s i th a sc e r t a i n r e f e r e n c ev a l u ef o rt h er e s e a r c ho nt h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kt e c h n o l o g ya n d t h em o b i l ev a l u e a d d e ds e r v i c e s k e y w o r d si pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ，p a r l a y o s aa p i ，m o b i l el o c a t i o ns e r v i c e ， e r i c s s o nn r g i i i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于i m s 的移动增值业务的 设计与实现，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立 进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人 已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：3 p - - 鸡 吼噼多月陟日 哈尔滨理工大学硕士学位论文实用授权书 基于i m s 的移动增值业务的设计与实现系本人在哈尔滨理工大学攻读 硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨 理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解 哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门 提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名：日期： pr 年? 月2 日 新张t 取幻嗍汐尸矽月伪 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 1 课题的研究背景 第1 章绪论 传统的电信网络，无论是固定电话网、移动电话网、智能网、数据通信 网、传输网，还是综合业务数据网，出于提高资源复用率及网络和业务的管理 和维护考虑，一直遵循面向连接的、分层的和封闭的网络和业务体系。面对 多媒体、多模式的电信业务、连接的控制、智能的终端产品、宽带的有线无 线接入网、无连接的分组交换以及i n t e m e t 的开放应用，从电话网络发展起来 的传统电信网络和业务体系结构已经不能适应时代的变化。这个不仅体现在传 输能力、交换能力、业务能力上，更体现在网络的体系结构复杂性和接口复杂 性上。同样基于i n t e m e t 的开放应用也遇到严重的问题。由于i n t e m e t 上的终端 应用与网络层功能独立，传输质量、交换质量、业务质量、通信能力、业务能 力、通信安全和用户接口的管理都是难以控制的心1 。因此，由于缺乏对资源和 用户的管理，使得i n t e m e t 在提供运营级电信业务时必须克服许多困难。 随着技术条件的成熟，网络的融合正成为电信发展的大趋势。首先是数字 技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码 进行传输和交换；其次是光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了 必要的宽带和传输质量，是三网业务传送的理想平台；再次是软件技术的发 展，使得三大网络及其终端都能通过软件变更，最终支持各种用户所需的特 性、功能和业务；最后也是最重要的是统一的t c w i p 协议的普遍采用，使得 各种以i p 为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有了统一的 为电信网、计算机网和有线电视网三大网都能接受的通信协议，从技术上为三 网融合奠定了最坚实的基础。下一代网络n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 的出 现与发展不是革命，而是一个长期的演进过程。 n g n 是目前运营商和设备厂商都在讨论的热点技术，也是国外许多标准 化组织和论坛包括i t u t ( i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ) 、i e t f ( i n t e m e t e n g i n e e r i n g t a s k f o r c e ) 、 e t s i ( e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d s i n s t i t u t e ) 、国际软交换协会i s c 、3 g p p ( 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 、 3 g p p 2 、m p l s 论坛、a t m 论坛、d v b 、d s l 论坛和p a r l a y 等的研究工作重 点b 1 。i t u t 认为n g n 是全球基础设施g i i 的具体实现，n g n 代表了网络融 哈尔滨理丁大学丁学硕j j 学位论文 合的发展趋势：其实现方式是多种多样的，网络互通和业务互通是n g n 研究 的关键内容；n g n 的体系架构将是层次化的，其控制和管理之间的界面同益 模糊，在技术上将解决现有网络存在的问题。i t u t 第13 研究组己组织 n g n 标准化项目的实施，2 0 0 2 年1 1 月完成项目的定义阶段。2 0 0 4 年全面定 义有关n g n 的内涵、相关的网络体系模型和实施原则。2 0 0 5 年1 1 月，i t u t f n g n 组发布了n g n 的第一个版本r 1 ，根据r 1 的定义：n g n 是基于分组的 网络，能够提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种宽带和 q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 保证能力的传送技术拍3 。其业务相关功能与其传送相关 技术相独立。此外，n g n 可以让用户自有地接入到不同的业务提供商，并支 持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。 未来的网络将是具有以i p 技术为核心的承载网络。纵观当前网络技术和 未来趋势，i m s 是目前业界公认的融合的控制平台。基于s i p 协议的i m s 被 3 g p p 从r e l e a s e 5 阶段引入，r e l e a s e 6 阶段进一步完善，成为多媒体业务的控 制平台。分布式特点、接入无关的特性和标准丌放的业务控制接口，使得i m s 被各个标准组织重视，成为下一代网络的核心层面。到目前为止，e t s i 、i t u t 等组织都已基本确定以基于i m s 的架构为基础来做为下一代网络的解决方 案。 基于i m s 网络的业务开发成为我们研究的热点，伴随着人们生活水平的 提高，移动增值业务成为我们享受生活的方式。移动终端使得我们的交流和沟 通无处不在。随着无线网络技术的不断发展，移动终端不再只具有通话功能， 特别是基于i m s 网络的移动终端的使用，会给我们的生活带来怎样的新体验 呢? 我们可以上网冲浪、收发邮件、欣赏电视节目等等。想象一下我们是否可 以通过无线网络使得移动终端作为我们的一个定位向导昵? 答案是肯定的，我 们可以通过移动终端定制各种业务，使得我们即使不了解地形的情况下，也会 在出游的同时还会得到网络定位的服务，给我们一个新时代的视听新感觉。基 于这样的想法，我的研究内容是基于i m s 网络的移动定位业务的丌发，通过 此系统可以获得所处位置的电子地图。 1 2 课题研究的目的和意义 1 2 1 研究目的 下一代网络是当今通信界研究的热点，它是业务需求驱动的，以提供丰富 哈尔滨理工人学丁学烦f j 学位论文 灵活的增值业务为中心的通信系统1 6 。业务的快速开发和部署是其发展的源动 力。其开放的业务开发模式一直也是研究的重点。 “基于i m s 的移动增值业务的设计与实现 课题的主要任务是：基于下 一代网络中的i m s 进行移动定位增值业务的开发。在对几种i m s 业务开发模 式研究和比较后，选取了其中的p a r l a y o s a ( o p e ns e r v i c ea c c e s s ) 平台这种新型 的业务开发模式。根据p a r l a y o s aa p i 接口进行业务的开发，并在爱立信公司 提供的p a r l a y 仿真平台e r i c s s o nn r g ( n e t w o r kr e s o u r c eg a t e w a y ) 上进行业务的 测试和仿真。本文的研究目的就是通过学习、实践和理论分析，更深入地了解 和研究这一新的重要的开发模式，并验证这种模式的合理性，为日后更好地运 用p a r l a y 技术以及其他面向对象的业务控制a p i 技术奠定坚实的理论和实践基 础，并对今后其它的移动增值业务开发和仿真实践工作有重要的参考意义。 1 2 2 研究意义 3 g p p 的r 5 提出的i m s 体系结构是当前协调移动网和固网融合的主流方 案，也是目前固定和移动运营商的最佳多媒体业务移动解决方案，它提供了一 条稳妥的迁移路径，帮助运营商迁移到全i p 的融合体系结构，满足最终用户 在新业务方面的需求1 7 1 。而移动定位业务作为移动增值业务的典型，已在位置 信息交流中发挥了巨大的作用，它能为移动用户提供更全面，更方便和人性化 的沟通，作为移动增值业务的一个重要应用，在实际商用中取得了巨大成功。 目前随着3 g 和n g n 建设，基于i m s 的移动增值业务也蕴含着巨大商机旧1 。 本课题研究基于i m s 中p a r l a y o s a 平台的移动增值业务的崭新开发模 式，为在实际工程中深入全面应用下一代网络的p a r l a y 技术及其开放思想积累 了经验，总结出了一套新模式下的开发技巧和规律。课题研究过程中，成功开 发出一套具有使用价值和现实意义的移动定位增值业务应用软件，该软件不但 可以单独使用，还可以作为大规模业务软件中的一部分，其功能有扩展的潜 力。对今后进一步研究下一代网络业务技术和移动增值业务有重要参考价值。 1 3 本课题的主要研究内容 本文主要做了以下几个方面的研究： ( 1 ) 基于i m s 的下一代网络技术的研究：介绍了下一代网络的发展情况， 之后详细讲述了其中的重要平台i m s 的体系结构，包括i m s 网络层次结构和 i m s 网络组成。最后深入研究和比较了i m s 的业务应用主要类型，并提出本 哈尔滨理丁人学丁学 ! ；! i 学位论义 课题要用的业务开发模式：p a r l a y ( 9 s a 平台。 ( 2 ) 基于p a r l a y o s a 的业务生成技术的研究：分析了p a r l a y o s a 的体系 结构，对重要组成实体应用服务器、框架、业务能力服务器进行了详细的讲 解。接着给出了开发要用到的p a r l a ya p i 框架接口和业务接口，详细给出了基 于p a r l a ya p i 的增值业务开发流程。 ( 3 ) 基于i m s 的移动定位业务的设计与实现：明确了要开发的增值业务为 移动定位业务，对其概念、功能进行了介绍。接着进入本课题重点，详细设计 了业务总体框架、业务流程图、应用程序的时序图和接口类图。根据类图用 j a 、，a 语言编写整个业务的源代码，最后用a n t 工具编写构建文件编译生成业 务程序。 ( 4 ) 移动定位业务的仿真与测试：分析了开放业务平台的情况，在比较之 后选取了仿真平台e r i c s s o nn r g 作为本课题的仿真软件。接着详细给出了平 台两大部分期丌，e r i c s s o nn r gs i m u l a t o r 的功能和用法。最后用e r i c s s o n n r g 对设计完的移动定位业务进行测试和仿真，给出测试和仿真方法和结 果，并对结果进行分析。 哈尔滨理工人学工学硕i j 学位论文 第2 章基于i m s 的下一代网络技术 2 1 下一代网络的概念 下一代网络n g n 是内涵十分丰富，外延极其宽泛的一个术语，它泛指一 个不同于目前的，大量采用创新技术，以i p 为中心，同时可以支持语音、数 据和多媒体业务的融合网络旧1 。自下一代网络概念提出以来，2 0 0 4 年初国际电 联n g n 会议对n g n 作了以下定义：n g n 是一个基于分组的网络，它能够提 供包括电信业务在内的各种业务，并能够使用多种宽带的且有q o s 保证的传送 技术；业务功能与所用的承载传送技术无关；使用者通过n g n 能够不受限制 地接入不同业务提供者；它支持通用移动性，允许无处不在地提供业务给用 户。 n g n 可以看作是全球基础设施g i i 的具体实现。一方面，n g n 不是现有 电信网和i p 网的简单延伸和叠加，而是两者的融合结果。所涉及的也不仅仅 是单项节点技术和网络技术，而是整个网络的框架，是一种网络整体解决方 案。另一方面，n g n 的出现与发展不是革命而是演进，即在继承现有网络优 势的基础上实现的平滑过渡训。 n g n 的范围很广，业界提到的“下一代网络”其实是一个非常宽泛的网 络概念，涵盖了从交换、接入、数据承载、传输、移动到业务和应用等电信网 络的所有领域1 。对传送网而言，n g n 是指下一代传送网，其技术包括新一 代多业务传送平台m s t p ( m u l i t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ) 和自动交换光网络 a s o n ( a u t o m a t i cs w i t c ho p t i c a ln e t w o r k ) n2 | ：对互联网而言，n g n 是指下一代 互联网，其技术以，i p v 6 为基础；对交换网而言，n g n 是指下一代交换网，其 技术包括软交换和i p 多媒体子系统i m s “列；对移动网而言，n g n 是指下一代 移动网，其技术包括3 g 、e 3 g ( e n h a n c e d3 g ，增强型3 g ) 和b 3 g ( b e y o n g 3 g ，超3 g ) “5 。；对接入网而言，n g n 是指下一代接入网，其技术包括 g p o n ( g i g a b i tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，干兆无源光网络) 、w i m a x ( w o r l d w i d e i n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ，微波接入全球网络) 、h o m e n e t ( 家庭网络) 等。它应具有以下几个特点： ( 1 ) 支持业务的多样化，包括语音、数据和多媒体业务，支持实时的和非 实时的业务，支持业务的个性化、业务的移动性和灵活性。 哈尔滨理丁火学t 学硕扛学位论文 ( 2 ) 基于i p 协议的包传送。 ( 3 ) 控制层与媒体层和业务层相分离。 ( 4 ) 业务层与网络层松耦合并提供开放的业务接口，使第三方业务开发商 能参与竞争开发新业务。 ( 5 ) 具有端到端的宽带传输能力。 ( 6 ) 能和现有的传统网络配合使用和互通。 ( 7 ) 支持终端的移动性，满足日益增长的移动业务的需求。 ( 8 ) 方便管理、调度和维护。 ( 9 ) 具有q o s 保证，具有足够的安全性和可靠性。 ( 1 0 ) 支持网络的平滑演进。 2 2i m s 产生的背景 i n t e m e t 的广泛应用，极大地促进了i p 技术的发展，同时改变了人们的思 维方式和交互模式。它最大的成功之处就是能方便而灵活地提供各种信息服 务，并能根据客户的需要快捷地创建新的服务。但是它提供的主要是无服务质 量保证的尽力而为型服务，而且只考虑固定接入方式。3 g p p 提出i m s 的基本 出发点是将蜂窝移动通信网技术和i n t e r n e t 技术有机结合起来，建立一个新的 面向未来的信息通信网络“引。蜂窝系统的最大优势是用户不受接入线路的限 制，可以在任何地点、任何状态下自由通信，小型化的终端更是给用户带来了 极大的便利。至今，蜂窝系统的主要业务仍然是话音通信。虽然3 g 网络的p s 域支持i p 数据通信，但是如果付出昂贵的代价只能获得i n t e m e t 上网服务，不 但用户难以接收，运营商也不愿意投巨资建设这样的新一代网络。正因为如 此，才促使3 g p p 提出i m s 技术标准，它主要基于以下三个方面的考虑。 首先，新的网络应能提供电信级的q o s 保证，为此必须继续沿用通信网 的信令机制，在会话建立的同时按需进行网络资源的分配，使用户能够享受到 满意的实时多媒体通信服务“7 1 。这是通信网区别于i n t e m e t 的一个重要标志。 其次，新的网络应能对业务进行有效而灵活的计费，为此必须在i p 网络中增 设控制层，提供会话的业务类别、业务流量、业务时段等基本信息，供运营商 制订不同的计费策略。这是建设一个可运营、可盈利网络的重要条件，而这点 正是i n t e r n e t 未予考虑的。第三，新的网络应能提供融合各类网络能力的综合 业务，特别是通信和i n t e m e t 相结合的业务。传统电信网的业务都是由运营商 和少数的电信设备制造厂商开发部署的，尽管智能网实现了业务和呼叫控制的 哈尔滨理t 人学t 学颂i j 学位论义 分离，但是由于复杂的电信网络接口技术的限制，垄断式的业务提供模式仍然 未能得到改变。为此，应采用开放式业务提供结构，支持第三方业务开发，而 且应尽量采用i n t e m e t 技术，使得大量没有电信背景的普通i t 人员也能参与增 值业务的开发，从而使3 g 网络和i n t e r n e t 一样，能对市场作出快速反应，提 供用户所需的个性化的多媒体业务。i m s 确定的网络结构充分反映了上述设计 目标，实际上它是综合了三方面的技术而形成的。 i m s 系统最大限度地重用i n t e m e t 技术和协议。它在会话控制层放弃使用 i t u t 定义的在i s d n 信令基础上开发的成熟的h 3 2 3 协议族和b i c c 协议， 而是选用了尚未成熟然而在技术上却简单而又易于扩展的s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o n p r o t o c 0 1 ) 协议引；在网络层采用具有足够的地址空间和性能改进的i p v 6 协议， 并重用d n s 协议进行地址解析；终端用户接入沿用计算机网络中的a a a 客户 服务器结构，采用在r a d i u s 协议基础上开发的d i m e t e r 协议；在运营管理层 采用支持策略控制的c o p s 协议；在网络安全方面采用i p s e c 技术和t l s 安全 传送协议。所有这些协议都是由负责i n t e r n e t 标准的i e t f 组织制订的。由于大 部分网络接口采用的都是i n t e m e t 协议，因此i m s 系统不但支持3 g 用户之间 基于i p 网络的多媒体通信，而且也能方便地支持3 g 用户和i n t e m e t 用户之间 的通信。 i m s 系统继承蜂窝移动通信系统特有的网络技术，沿用归属网络和访问网 络的概念，继续采用扩展的移动性管理技术以及集中设置的网络数据库支持用 户漫游和切换。网络中的重要网元h s s 就是在2 g 网络的h l r 的基础上演化 而成的，其中存储了包括位置信息、认证授权信息、用户文档以及归属s i p 服 务器在内的处理多媒体会话所需的各种用户信息。因此，i m s 系统在灵活提供 i p 多媒体业务的同时，仍然保持移动通信的所有特点，体现了蜂窝移动网络技 术和i n t e r n e t 技术的结合“引。 i m s 系统充分借鉴软交换网络技术。它在i p 核心网络引入了等同于传统 电信网中呼叫控制的会话控制层，其核心网元c s c f ( c a l ls e s s i o nc o n t r o l f u n c t i o n ) 就是s i p 代理服务器，除了完成s i p 消息转发功能以外，还负责多媒 体通信的呼叫控制，相当于软交换机的地位。在业务层采用软交换网络的开放 式业务提供架构，与p a r l a y 组织联合开发了p a r l a y 0 s aa p i ，既支持基于 a s ( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 的第三方业务提供，也支持基于s e v r l e t 、c g i 、j a v a b e a n 等i n t e m e t 技术的s i p 应用服务器业务提供，同时还继续支持2 g 智能网业 务。在与固定与移动电话网互通方面，与软交换网络一样，也采用基于网关的 互通方案，同样有s g w 、m g w 、m o c f ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ) 等网 哈尔滨理t 火学丁学顺l 学位论文 元，而且在m g c f 及m g w 也采用i e t f 和i t u t 共同制订的 h 2 4 8 m e g a c o 协议。实际上，i m s 系统的终端并不局限于移动终端，也可 以是固定电话终端、多媒体终端、p c 机等，接入方式也不限于蜂窝射频接 口，可以是无线的w l a n ，或者是有线的l a n 、d s l 等技术。也就是说， i m s 系统不但适用于移动网络，同样也适用于固定网络，充分体现了固定移 动网络融合的发展方向。 在i m s 技术标准的制订上，3 g p p 采用了和其它标准化组织，特别是i e t f 密切合作的方式。由于移动通信的特定应用环境，重用i n t e r n e t 协议时不可避 免地需要作一定的适配和增强，最直接的方法是由通信业界重新对其定义，但 是3 g p p 并没有这样做，而是采取和i e t f 联合开发的方式。最典型的就是核 心控制协议s i p 的开发。当时s i p 的第一个版本r f c 2 5 4 3 还不成熟，且只有 两个s i p 的原创者在继续更新，3 g p p 决定选用s i p 后，很快增加了4 位编 者，较快地完成了新的s i p 基础协议r f c 3 2 6 1 的开发。在此基础上，i e t f 又 成立了s i p p i n g 工作组，专门研究s i p 的应用，并和3 g p p 共同研究s i p 的扩 展。这样今后无论是i m s 用户之间的多媒体通信，还是i n t e r n e t 用户之间的多 媒体通信，采用的都是同样的控制协议，可望真萨实现3 g 和i n t e m e t 的融 合。另一个典型例子就是和p a r l a y 组织的合作。p a r l a y 技术的初衷是将封闭式 的固定智能网结构代之以基于a p i 的开放式的业务结构，现己成为n g n 的重 要组成部分。3 g p p 在其之后提出了综合各种业务提供机制的o s a 结构，但是 它并没有另行定义一套专有技术，而是采取和p a r l a y 组织联合开发的方式，自 p a r l a y 3 0 版本开始就统一为p a r l a y o s aa p i 。这样，对于业务层来说，无论底 层是固定网还是移动网，也无论未来网络如何演化，业务开发都将使用同样的 a p i ，可望真正实现固定网和移动网的融合。目前的电信网络体系结构由多个 相互独立的垂直业务体系组成，如v o i p 、可视电话、视频点播等，不同的网络 为用户提供不同的业务。这种“点到点”形式的传统网络结构“终端一网络一应 用”不利于运营商简单、快速引入新业务以及业务之间的互动。而下一代“融 合”的演进方向是“多种终端一多种网络( 统一的控制核，心) 一多种应用”的网络 体系结构，不同业务能够同时进行和交互，并且业务与网络控制分离，连接到 统一的会话控制及公共的网络资源。基于i m s 的融合体系架构j 下是应这种 “融合”需求而产生的乜引。 i m s 的核心特点是采用s i p 协议和与接入的无关性。在网络融合的发展趋 势下，3 g p p 、e t s i 和t i u t 都在研究基于i m s 的网络融合方案，目的是使 i m s 成为基于s i p 会话的通用平台，同时支持固定和移动的多种接入方式，实 哈尔滨理工人学t 学硕f j 学位论文 现固网和移动网的融合【2 。 i m s 以i p 核心网标准为基础。作为端到端的标准体系，i m s 提供了与接 入和终端类型无关的核心网络，支持固网i p 、x d s l 、u m t s 、c d m a 、 w l a n 等接入到统一的i p 核心网络和应用环境。i m s 提供了一个结构化的多 媒体业务架构，赋予己有的、新的有线及无线网络以业务智能。它是一种统一 架构，会话发起协议s i p 的灵活性使其支持广泛的业务，同时也继续支持 h 3 2 3 和传统电路域终端。 多个标准组织参与了i m s 的发展和完善：3 g p p 3 g p p 2 定义了i m s 网络 组件及基础架构，并尽可能协调保持一致性；i t u t 、e t s i ( t i s p a n ) 均将i m s 作为下一代融合的框架，并进行深入研究；i e t f 定义了i m s 框架下的s i p , s d p 等协议，并启动了多项i m s 相关工作。 2 3i m s 的体系结构 2 3 1i m s 网络层次结构 如图2 1 所示，3 g p p 对i m s 网络的设计采取了分层架构。传输和承载服 务从i m s 的信令网络和会话管理服务中分离出来，然后在后者的上层构建更 高一级的业务功能。分层的架构设计体现了“业务与控制分离”和“控制与接 入或承载分离”的思想，使得不同的用户终端能够通过不同的无线或者有线接 入技术接入到i m s 网络，享受统一的呼叫控制服务及其相应的增值业务。这 种“层次化”的网络架构设计方法为不同网络的互联互通和业务的融合奠定了 基础幢引。 i m s 中的主要功能实体之间的信令交互都采用了s i p 协议。s i p 基于c s 模式，是一种用于多媒体会话的控制信令，它可以完成双方或多方多媒体会话 的创建、修改和终止等工作，从而为提供i p 电话和基于i p 的多媒体会话业务 提供基础。 2 3 2i m s 网络组成 i m s 网络内部的功能实体，按照图2 1 的层次和实体的功能定义可以简单 地分为以下几个类别。 1 会话管理和路由类呼叫会话控制功能c s c f 是i m s 中最重要的功能实 体，负责对用户多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译 哈尔滨理丁火学t 学硕i j 学位论义 以及对业务协商进行服务转换等。c s c f 在i m s 中实现了多媒体呼叫中主要的 控制功能，可以看作i e t f 架构中的s i p 服务器，用于完成呼叫网关功能、呼 叫业务触发功能和路由选择功能，根据各自不同的功能分为以下三种： 应? 图ia s 目，图一 控制平面 用 ? ， h s s 一一_ j - 一j 一：二了：一 ，f | - ： 2| - ，一， | 一h o | | | | 。7 j i j l i(， 1 平面 _ 二一i r 郁i ： | 一而 1 、，网髫 s g s ng g s n ，1 一广 m g w _7 一一 i j 一 | r a n1 信令用户数据流 图2 1i m s 网络架构图 f i g 2 - 1i m sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e w l a n fa d s l ，) i c a b l e 等 s ( 1 ) p - c s c f ：代理c s c f ，此功能实体是终端设备接入i m s 网络的最先接 入点，位于访问域中幢驯。从终端设备的角度看，p c s c f 是作为s i p 信令出入 i m s 网络的代理服务器。p - c s c f 从接入网中收到终端设备发来的s i p 注册和 会话建立消息，转发到归属域中的i - c s c f ，再发至相应的s - c s c f ，反之亦 然。p c s c f 不会对s i p 的i n v i t e 消息中请求的u r l 进行修改，仅将收到的 哈尔滨理丁人学t 学顾j j 学位论文 请求消息进行转发。其内部的策略判决功能( p d f ) 模块对多媒体业务的q o s 要 求进行策略判决。 ( 2 ) i - c s c f ：查询c s c f ，此功能实体位于归属域中，是访问域到归属域的 接入点，也是i m s 与其他i m s 网络的主要连接点，具备屏蔽用户信息和网络 拓扑功能。通过查询h s s ( h o m es u b s c r i b e rs e r v e r ) 中的用户属性，来确定是由 哪些s c s c f 来为该用户服务，使得i m s 能够灵活地选择合适的s c s c f ；在 此基础上，按照一定的分配算法，在多个s c s c f 之间实现负荷分担。 ( 3 ) s - c s c f ：服务c s c f ，此功能实体与i - c s c f 一起位于归属域中，是整 个i m s 的控制核心和i m s 会话管理的执行节点，控制呼叫和业务的相关状 态，与应用服务器互通。它接受用户注册请求，进行u r l 分析和重定向路由、 触发应用服务器以及呼叫的控制和接续；维持用户位置和用户s i p 地址的绑 定，s - c s c f 包含网络运营所需的状态信息，以协助进行i m s 网络的注册、会 话控制和业务支持。 2 数据库类归属签约用户服务器h s s 是i m s 中所有与用户和服务相关 的数据的主要的数据存储器。存储在h s s 中的数据主要包括用户身份、注册 信息、接入参数和服务触发信息。 h s s 逻辑功能内容包括： ( 1 ) 移动性管理：支持用户在c s 域、p s 域和i m s 的移动性。 ( 2 ) 支持呼叫和会话建立：h s s 支持c s 域、p s 域和i m s 的呼n q 会话建 立。 ( 3 ) 支持用户安全。 ( 4 ) 支持业务定制：h s s 提供c s 域、p s 域、i m s 使用的业务签约数据。 ( 5 ) 用户标识处理：h s s 处理用户在各系统的所有标识之间恰当的关联关 系。 ( 6 ) 接入授权：在m s c n l r 、s g s n 或者c s c f 请求移动接入时，h s s 通 过检查用户是否运行漫游到此拜访网络来进行移动接入授权。 ( 7 ) 支持业务授权：h s s 为被叫的会话建立提供基本的授权，同时提供业 务触发。 ( 8 ) 支持应用业务和c a m e l 业务。 3 网间互联类媒体网关控制m g c f 功能是使得i m s 终端设备和c s 域用 户终端之间能够进行通信的网关。所有来自c s