（通信与信息系统专业论文）ims中跨域切换时语音连续性解决方案的研究.pdf

i m s 中跨域切换时语音连续性 解决方案的研究 摘要 语音业务一直都是传统电信运营商的主要收入来源。近几年来基于口的网 络和业务技术的发展给传统电信运营商带来了巨大的挑战。目前电信运营商正在 积极寻找能够驾驭i p 网络的解决方案。i m s 的提出使得在i p 网络上实现会话 型多媒体类业务成为可能，也使得固定和移动网络的融合成为可能。 虽然i m s 是针对3 g 移动网络提出的，但是由于i m s 采用与固网相同的s i p ( 会话初始化协议) 体系结构，具有与接入的无关性、统一的会话控制和用户数 据、开放和统一的应用平台，支持用户漫游和用户数据的集中管理等特点，正成 为通信业界公认的固定和移动网络融合基础。 但是基于i m s 的语音业务的服务质量目前还不能达到传统语音业务的服务 质量水平，传统网络提供的业务仍然需要在很长的时间内维持与传统网络相同的 模式，因此传统的c s 电路网络将会在很长的一段时间内与i m s 网络共存。在共 存期间用户可能会驻留在c s 域也可能会驻留在i m s 域，当用户从一个域切换到 另一个域时，如何来保证语音呼叫的连续性，是本文要研究的问题。呼叫连续性 保持( v o i c ec a l lc o n t i n u i t y , v c c ) 就是在这样的背景之下由3 g p p 针对i m s 域 和c s 域语音切换时保持连续性的一种解决方案。 本文的目标是针对上述问题设计一种基于i m s 网络的在i m s 域和c s 域切换 时能够语音保持连续性v c c 解决方案。组织结构如下： 首先研究了i m s 的网络架构、系统功能结构以及采用协议，提出了基于i m s 实现f m c 的优势，阐述了i m s 域和c s 域的互通过程。 然后在此基础上详细设计了基于i m s 的v c c 解决方案的业务实现流程，并 对域切换时的语音延时进行了详细估算，搭建测试环境并撰写测试用例验证了业 务流程设计的可行性，针对测试中遇到的问题提出了可行的解决方案。 最后在把v c c 解决方案扩展应用到数据通信领域，在v c c 系统结构及业务 实现流程的基础上提出了一种能够保证用户在c s 域和i m s 域切换时的数据会话 连续性的解决方案。 关键词：i m s ：c s ：f m c ：v c c ：g p r s ：域选择：域切换 i m sb a s e dv o i c ec a l lc o n t i n u i t yr e s e a r c h a b s t r a c t v o i c es e r v i c ei sa l w a y st h em a i nr e s o u r c eo ft r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n o p e r a t o r s r e v e n u e b u tw i t ht h ed e v e l o p m e n to fi p - b a s e dn e t w o r ka n ds e r v i c e t e c h n o l o g y , t h et r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o r sf a c eab i gc h a l l e n g e n o wt h e t e l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o rh a st a k e na c t i o nt of i n dap r o p e rs o l u t i o nt oc o n t r o l i p - b a s e dn e t w o r k t h ep r o p o s e do fi m sm a k et h ei m p l e m e n t a t i o no fm u l t i m e d i a s e s s i o ns e r v i c eo ni p n e t w o r kp o s s i b l e ；a l s om a k et h ec o n v e r g e n c eo ff i x e da n d m o b i l ep o s s i b l e a st h em o s tc o m p e t i t i v ee v o l u t i o no fan e t w o r kt e c h n o l o g y , i m s a c h i e v e dt h ew i d ea t t e n t i o nb yt e l e c o mo p e r a t o r sf r o ma r o u n dw o r l d a l t h o u g ht h ei m s i sp r o p o s e db y3 g p pf o r3 gm o b i l en e t w o r k , i tu s e st h es a m e s i pa r c h i t e c t u r ew i mf i x e dn e t w o r k a n di th a s t h ef o l l o w i n ga d v a n t a g e s ： i n d e p e n d e n t l ya c c e s s ；u n i f i e ds e s s i o n c o n t r o la n du s e r d a t a ；o p e n a n du n i f i e d a p p l i c a t i o np l a t f o r m ；s u p p o r tu s e rr o a m i n g ，a n dc e n t r a l i z e dm a n a g e m e n to fu s e rd a t a a n dt h e s ea d v a n t a g e sm a k ei tb e c o m i n gt h eb a s i so ff i x e da n dm o b i l en e t w o r k c o n v e r g e n c er e c o g n i z e db yc o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y b u tt h eq u a l i t yo fs e r v i c ep r o v i d e db yi m si ss t i l ln o ta c h i e v e dt h et r a d i t i o n a l v o i c eq u a l i t y s ot h el e g a c yc i r c u i ts w i t c hd o m a i nw i l lc o e x i s t 、历n 1i m sd o m a i ni na l o n gt i m ei nt h ef u t u r e ，a n db o t hw i l lp r o v i d ev o i c ec a l lf o rt h es u b s c r i b e r d o e st h e s u b s c r i b e rr e c e i v eac a l li nc sd o m a i no ri ni m sd o m a i n ，i so n eo ft h ep r o b l e m sv c c w i l ls o l v e w h e nt h es u b s c r i b e rt r a n s f e r sf r o mc sd o m a i nt oi m sd o m a i n , a n dv i s e v a s ，h o wt ok e e pt h ec o n t i n u i t yo ft h ev o i c ec a l li sa n o t h e rp r o b l e mv c cw i l ls o l v e b a s e do nt h er e s e a r c ho fi m s k n o w l e d g e ，t h i sp a p e rg a v ead e t a i l e dd e s i g no f t h e s e r v i c eh a n d l ep r o c e s so fv c cs o l u t i o n a n dp r o v i s i o nal a be n v i r o n m e n tt ov e r i f y t h ef e a s i b i l i t yo ft h ed e s i g n a tl a s tt h i sp a p e rp r o v i d e dp r o v i d e saf e a s i b l es o l u t i o nt o s u p p o r td a t as e s s i o nc o n t i n u i t yf o rad u a l - m o d em sr o a m i n gb e t w e e nc s c e l l u l a r n e t w o r ka n di m sn e t w o r k t h i ss o l u t i o nf o rd a t as e s s i o nc o n t i n u i t yi s c l o s e l y d e s i g n e da r o u n dv c cs p e c i f i c a t i o n k e yw o r d ：i m s ；c s ；f m c ；v c c ；g p r s ；d o m a i nc h o o s e ；d o m a i nt r a n s f e r l m s 中跨域切换时语音连续r 解决方案的研究 1 绪论 1 1 课题研究的背景与意义 随着电信业务的迅猛发展，消费者对电信业务的要求也变得越来越苛刻，不 仅需要无缝、定制的电信业务，而且还要求运营者扩大业务范围，满足其不断增 长的业务需求。用户所需求的随时随地的服务，最佳服务带宽及统一号码等服务 都要求固定电信运营商和移动电信运营商的业务走向融合。于是，固定网与移动 网融合业判( f i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e ，f m c ) 应运而生。 在移动对固话分流日益严重的形势下，f m c 成了传统电信运营商必然的选 择。固话移动融合将使用户的稳定性和忠诚度大大提升。目前大约有三分之一的 移动话务量是在室内产生的，因此在固网和移动之间实现无缝漫游，重新夺回这 部分流向移动网的收入，一直是固网运营商的期望。 语音业务一直是传统电信运营商的主要收入来源【2 】。近几年来，基于p 的 网络和业务技术给传统电信运营商带来了挑战。目前电信运营商正在积极寻求能 够驾驭口网络的解决方案。i m s t 3 】( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 使得在i p 网络上 实现会话型多媒体类业务成为可能，也使得固定移动网络融合成为可能，作为最 具有竞争力的一种网络演进的技术，1 m s 受到了来自全球的电信运营商的关注。 通信业界公认的固定和移动网络融合的基础是i m s m ，i m s 主要面向3 g 移 动网络，其体系结构为与固网相同的s i p ( 会话初始化协议) ，特点有：与接入的 无关性，一致的对话控制及用户数据、开放一致的应用平台、支持用户漫游以及 用户数据的集中管理等【3 】。同时，为了加快标准化的速度，国际上许多通信标 准化组织提出了包含固定网络特性的融合网络体系的方案，这一举措使i m s 即 将成为将来网络统一的核心控制技术。基于i m s 实现f m c 并不是唯一手段，但 确实最有效的解决方案，通过i m s 来达到固网和移动网络的融合，能够真正的 实现从业务、设备到网络的彻底融合。 但是基于i m s 的语音业务的服务质量目前还不能达到传统语音业务的服务 质量( q o s ) 水平【引，同时也由于用户使用习惯的惯性，传统网络提供的业务仍然 需要在很长的时间内维持与传统网相同的模式，以实现业务的平滑无缝迁移，所 i m s 中跨域切换时浯者连续r 解决方集的研究 以传统的c s 电路网络将会在很长的一段时间内与i m s 网络共存。在共存期间用 户可能会驻留在c s 域也可能会驻留在i m s 域，网络如何知道用户处于哪一个域， 是我们需要解决的一个问题。此外用户从一个域切换到另一个域时，如何保证语 音呼叫连续性，也是我们需要研究的一个问题。这两个问题关系到用户的直接感 受，直接影响到用户对运营商网络的评价，也是目前业界比较关注的问题。呼叫 连续性保持【6 】( v o i c ec a l lc o n t i n u i t y , v c c ) 就是在这样的背景之下由3 g p p 针对 i m s 域和c s 域语音切换时保持连续性的一种解决方案。 v c c 解决方案上最初分为两大阵营l 7 l ：一种是基于i m s 会话控制的i m s 控 制方案，域切换控制由应用层实现。另外一种是模拟移动交换中心m s c 局间切 换的发起与控制方案。由于目前移动网络采用电路交换的方式，基于i m s 的v c c 解决方案可以在不改变移动现有网络的基础上，提供跨网络的运营支持，从而实 现从电路交换方式向i m s 方式的平滑过渡与演进，实现固定移动融和。因此目 前基本确定采用i m s 控制方案，并且在标准、实验、商用等方面都取得了一系 列成果。 1 2 论文主要研究内容 本文立足于i m s 网络，目标是设计一种基于i m s 网络的在i m s 域和c s 域 切换时能够语音保持连续性v c c 解决方案。本课题主要对以下的内容进行了深 入的研究： 研究i m s 网络结构，系统结构以及各功能实体的功能。 研究s i p 协议在i m s 网络中实现注册，呼叫处理等的信令过程。 研究d i a m e t e r m 、h 2 4 8 、s i g t r a n 等协议在网络中的实现流程。 研究f m c 的发展现状，i m s 对f m c 的影响，以及i m s 域与c s 域的互 通。 设计v c c 语音呼叫连续性解决方案的业务实现流程，并对域切换时的语 音延时进行了估算。 通过搭建实验环境验证v c c 解决方案的可行性，并针对测试中出现的问 题提出可行的解决方案。 研究并尝试把v c c 技术扩展应用到语音会话之外的其他领域，如数据通 i m s 中跨域切换时语音连续r 解决方案的硼f 究 信领域。 1 3 论文的组织结构 本文共分为五章，具体的结构安排如下： 第一章：绪论，简单介绍了论文的研究背景，研究内容和组织结构。指出本 文的立题依据，传统的c s 电路网络将会在很长的一段时间内与i m s 网络共存， 进而引出了本课题的研究内容。 第二章：i m s 网络基本知识，i m s 是跨域切换时语音保持连续性v c c 解决 方案实现的核心结构。本章详细介绍了i m s 的标准情况、体系架构以及利用i m s 实现固网移动融合的优势。最后简单介绍了i m s 网络与c s 网络的互通，作为后 续研究的基础。 第三章：v c c 解决方案设计，在第二章i m s 基础知识研究的基础上提出了 v c c 解决方案具体设计过程，包括系统结构设计和业务实现流程设计。并对域 切换时的语音延时进行了估算，搭建测试环境验证了v c c 业务流程设计的可行 性，针对测试中用户注册在i m s 域时出现的掉话现象提出了可行的改进方案。 第四章：基于v c c 的数据会话连续性解决方案，3 g p p 标准中并未涉及跨 域数据切换连续性，本章在v c c 系统结构及业务实现流程基础上把v c c 扩展应 用到数据通信领域，提出了一种能够保证用户在c s 域和i m s 域切换时的数据会 话连续性的解决方案。 第五章：结束语，进行了论文总结和未来工作展望。 i m s 中跨域切换时语占连续性解决方案的研究 2i m s 网络基本知识 i m s 8 1 是解决移动和固网融合，导入语音、数据、视频三方面融合等差异化 业务的重要方式，因此被认为是下一代网络发展的核心技术。i m s 是跨切换语音 连续性解决方案实现的核心架构。本章阐述了i m s 的基础知识，包括i m s 的标 准情况、体系架构、各网元功能以及采用的协议，然后研究了利用i m s 实现固 网移动融合的优势，最后详细介绍了i m s 网络与c s 网络的互通实现。 2 1i m s 的由来 传统电路交换网络主要是为用户提供简单的用户到用户的语音和短信业务 9 1 ，然而随着语音业务市场逐步饱和以及市场竞争日趋激烈，移动运营商们纷纷 降低资费，结果使基于语音业务的收益逐步降低。这些因素使语音业务成为廉价 业务的风险越来越大。为了改变语音业务收益降低和增值业务缺乏的不利局面， 移动运营商迫切需要进行业务改进，且需求能够为其带来更好收益的新型业务。 g p r s 网络部署以及3 gu m t s 网络发展能够使移动运营商引入新的“用户一 服务器”方式的数据业务，例如w a p 浏览业务、流媒体业务和内容下载业务等。 但是分组交换网和相关业务的发展还是受阻于如单调乏味的业务方式和复杂纷 乱的话费账单等不利因素的影响。 随着3 gu m t s 高宽带速率技术的发展，移动运营商们认识到如果要部署令 人满意的具有创新性的新型i p 移动业务，仅仅只是依靠u m t s 的高宽带是远远 不够的，于是i m s 就应运而生。i m s 是由3 g p pr e l e a s e5 提出的能够提供m 多 媒体业务的子系统，并在3 g p pr e l e a s e6 版本中得到进一步完善，主要引入了 c s c f 、m g c f 、h s s 、m r f 和a s 等功能实体，运用初始会话s i p 协议、h 2 4 8 协议以及d i a m e t e r 等协议。i m s 是目前通信业内公认的多媒体业务的控制平台 和网络融合的平台，专门设计一些用于支持移动网络p s 域的实时端到端的业务， 具有分布式的特性，接入无关性的特点以及标准开放的业务控制端口。 i m s 的产生满足了运营商和最终用户对3 g 新业务的期许，适于开展实时端 到端的移动业务，例如增强的语音业务、视频共享和视频电话等。通过会话控制 i m s 中跨域切换时语爵连续性解决方案的研究 协商和管理，业务质量管理( q o c ) 以及移动管理等一系列的关键机制来支持用 户端到端通信业务。另外，i m s 也支持非实时的用户端到端业务，例如即时消息 多媒体会议以及用户端到服务器端业务，如一键拨号业务。由此可见，i m s 支持 多种会话类以及非会话类的多媒体业务，为未来的多媒体应用的发展提供了一个 通用的业务交流平台。它是向全口网络业务提供体系演进的重要一步。 2 2i m s 标准化概况 最初第三代移动通信合作计划( 3 g p p ) 组织在r e l e a s e5 中提出i m s 这一 概念，是对p 多媒体业务进行控制得网络核心逻辑功能实体的总称谓。现在对 i m s 进行标准化的国际标准化组织主要有3 g p p 和t i s p a n 。3 g p p 对i m s 的研 究主要是从移动角度来看，而t i s p a n 则重点从固定网络的角度来对i m s 提出 一些要求，然后统一由3 g p p 来进行修改完善，最终实现i m s 对固定和移动接入 统一控制。目前两大组织工作都取得了显著进展【1 0 1 。 3 g p p 在r e l e a s e 中首次提出i m s 概念，并在r e l e a s e6 和r e l e a s e7 版本中 进一步完善，如侧重于i m s 网络和外部网络之间的语音互通等，r e l e a s e8 完成了 对t i s p a n 和3 g p p 现有的i m s 核心网的研究成果的合并，包括c o m m a ni m s 、 p b x 、i c s 、m m s c 等。t i s p a n 的研究工作与3 g p p 是密切相关的，t i s p a n 从 固定角度考虑向3 g p p 提出对i m s 的修改建议，最终由3 g p p 吸收到i m s 标准 工作中。t i s p a n 也是采用分阶段发布不同版本的方式，与3 g p p 工作方式相似。 r e l e a s el 版本确定了i m s 基于3 g p pr 7 网络架构，且重点针对固定接入特点对 相关功能实体的功能进行了加强。如定义了i m s 的p s t n i s d n 仿真子系统【1 1 】 ( p e s ) 的实现方案，研究了传统电信网络的补充业务在i m s 网络中的实现等， r e l e a s e2 目前已经完成了部分规范的发布，但仍然有一些项目需要推迟发布，它 的研究工作包括网络电视( 口t v ) 、固定移动融合( f m c ) 以及家庭网络等课题 研究。 如图2 1 所示，除了3 g p p 和t i s p a n 之外，还有很多国际化标准组织也参 加了i m s 的完善制定工作，例如i e t f 定义了s i p 、s d p 和d i a m e t e r 协议。 i t u 定义了h 2 4 8 、q 1 9 1 2 和s i p 等协议。o m a 定义了i m s 体系下的业务，如 即时消息( i m ) 、在线状态呈现( p r e s e n c e ) 、群组管理( g r o u p ) 和移动对讲服 i m s 中跨域切换时语音连续r l ：解决方案的研究 务( p o c ) 等。在国际上，i t u t 、e t s i 、3 g p p 、i e t f 和3 g p p 2 等标准化组织 都在进行基于i m s 的固定移动网络业务融合的研究。 o p e nm o b i l ea l l i a n c e ( o m a ) s p e c i f i c a t i o no fe 2 e s e r v i c ee n a b l e r ( e g p o c ) u s ei e t fp r o c o t o l s ，a n da d o p tn e w f u n e t i o n a l i t i e sl o3 g p ps y s t e m s p e c i f i e sr e q u i r e m e n t s f o r i e t f s p e c i f i c a t i o nw o r k ( e g s i p ) 图2 1 各标准组织对i m s 的研究 国内对i m s 和n g n 以及相关技术的研究也已有很长时间，c c s a ( o 尸国通信 标准化协会) t c 5 从2 0 0 2 年就开始了i m s 技术交流讨论。目前c c s at c 5 中的 w g 9 是i m s 标准的主要工作组，i m s 安全方面的标准由w g 3 负责，w g 7 与 w g 9 两个工作组合作制定业务相关的标准。c c s at c 3 负责软交换与n g n 的相 关工作。目前t c 5 与t c 3 正在联手制定中国的i m s 标准。 2 3i m s 体系结构 2 3 1 网络结构 3 g p p 定义的i m s 网络结构如图2 2 所示，采用层次化的网络结构，从上而 下分为应用层，核心控制层和接入层三层【12 1 。分层的方法可以减少各层之间的依 赖性，一边实现传输与控制相分离，从而避免对某一层改变时影响其他层的稳定 性。分层可以更加方便的加入新的接入方式，从而拓宽i m s 的接入范围，也便 6 i m s 中跨域切换时语音连续性解决方案的研究 于新业务的开展。 有线与无线s i p 终传统非s l pi p 终传簪移动终 端端 端 图2 - 2 i m s 网络结构图 接入层支持不同的接入技术，包括x d s l 、u m t s 、g p r s 和w l a n 等， 提供接入和移动性管理。由于i b i s 与底层口接入网络相互独立。所以可以甩i m s 实现不用系统之间的网络融合。 核心控制层基于s i p 协议，负责多媒体业务的会话控制，处理呼叫会话的建 立、更新和释放，同时还提供移动性管理、安全管理、计费管理和不同网络控制 层面交互管理等。3 g p p 在i m s 标准化中大量引用了已有的协议规范和机制，尤 其是m 竹标准，且根据需求增加3 g p p 的扩展包括s i p 和d i a m e t e r 等，这样 有利于对现有固定网络和p 网络的兼容。 应用层为终端提供多种丰富的语音以及多媒体增值业务，通过3 g p p 提供的 多种开放的业务接口和简单的控制协议促进多媒体业务的发展。 2 3 2 功能体系结构 i m s 的系统组成【1 2 l 如图4 2 所示，主要功能实体和功能如下描述： i m s 中跨域切换时语音连续性解决方案的研究 图2 - 3i m s 系统结构图 1 呼叫会话控制相关功能实体 呼口l ：l 会话控制功能( c a l ls e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n , c s c f ) 的主要功能是实现 i m s 域的呼叫会话控制，是i m s 的核心功能实体。i m $ 中定义了下面三种类型 的c s c f ： ( 1 ) 代理c s c f ( p c s c f ) ：是s i p 用户接入i m s 网络接触到的第一个实 体，处于i m s 访问网络中。相应的所有来自i m s 网络的终结s i p 信 令业务也都必须从p c s c f 发送给u e 。其主要功能是进行s i p 用户接 入，s i p 消息的转发，i p s e c 安全关联和s i p 压缩处理，与策略决策功 能p d f ( p o l i c yd e s i g nf u n c t i o n ) 交互以及紧急会话的检测。 ( 2 ) 查询c s c f ( i c s c f ) ：是s i p 消息进入i m s 归属网络的入口点，处 于归属网络中。它的主要功能是查询归属用户服务器( h s s ) 并根据 接收能力为用户选择合适的s c s c f 作为下一跳，并将s i p 消息前转发 送到该s - c s c f 。i - c s c f 具有防火墙功能，是外部网络接入到i m s 归 i m s 中跨域切换时语音连续性解决方案的研究 属网络的网关，并且由于其具有隐藏归属网络拓扑的能力，可以确保 各运营商网络配置的独立安全。 ( 3 ) 服务c s c f ( s c s c f ) ：是i m s 网络的核心，也处于归属网络中。如 果i m s 网络有需求可以设置多个s - c s c f ，主要功能是接受用户终端 注册，从归属地用户服务器h s s 下载且临时存储与用户相关的数据信 息；重定向路由进行呼叫会话控制；触发用户签约业务，协同应用业 务平台进行应用支持等。当i m s 用户发起一个注册请求的时候，注册 请求会被送到s c s c f ，s - c s c f 收到后会从h s s 上下载用户鉴权数 据。根据这些鉴权数据，s c s c f 生成一个回应给u e 。在接收到u e 的确认之后，s - c s c f 接受用户注册且开始监督用户注册状态。 2 与用户信息及业务提供相关的功能实体 ( 1 ) 归属地用户服务器( h s s ) ：是由归属位置寄存器h l r 演变而成的， 主要用来作为存储用户的位置信息以及签约信息的用户数据库。存储 在h s s 中的主要数据包含用户身份，注册信息，接入方式参数及业务 触发信息等。 ( 2 ) 订购关系定位功能( s l f ) ：是一种地址解析机制，当运营商在i m s 网络中布置多个独立可寻地址的h s s 时，可以通过查询s l f 来找到 存储相应的用户信息的h s s 。在单一的h s s 环境中不需要s l f 机制。 ( 3 ) 与提供应用业务相关的三种功能实体：s i p 应用服务器( s i pa s ) 是 用来支持运营商i m s 网络直接提供的s i p 业务；口多媒体业务转换功 能( m s s f ) 与c a m e l 业务环境提供的传统移动智能网业务相关； o s a 业务能力服务器( o s a s c s ) 用来支持第三方提供的业务。 3 与媒体资源相关的功能实体， ( 1 ) 多媒体资源功能控制器( m i 疆c ) ：位于归属网络中，它用于支持归属 网络中与承载媒体资源相关的服务，如播放媒体信息，混合媒体流( 多 方会议通话) ，进行编码转换以及获取统计值等。m r f c 根据从c s c f 收到的s i p 信令，通过h 2 4 8 协议控制m r f p 完成相应的媒体资源 处理部分。m r f c 还能够发送计费信息给c c f 和o c s 。 ( 2 ) 多媒体功能资源功能处理器( m r f p ) ：位于归属网络中，能够提供媒 9 i m s 中跨域切换时语音连续。p ：解决方案的研究 体相关的服务如多方会议、彩铃以及语音提示等。m r f p 提供的这些 服务是根据m r f c 发送的请求和指示来执彳亍的。 4 与电路交换( c s ) 域p s t n 互通相关功能实体 ( 1 ) 边界网关控制( b g c f ) ：负责选择到c s 域的出口的位置，是i m s 网 络与其他网络的分界点。所选择的出口可以是与b g c f 处在同一个网 络，也可以是位于另外一个网络。如果这个出口是位于相同网络，那 么b g c f 选择媒体网关控制功能( m g c f ) 进行下一步的处理。如果 出口是位于另外一个网络，那么b g c f 将会话转发给相应网络的 b g c f 。 ( 2 ) 媒体网关功能( m g c f ) ：是使i m s 用户与p s t n c s 用户之间可以进 行通话的网关，采用h 2 4 8 协议控制媒体网关( m g w ) 进行呼叫会话接 续。它负责进行i s d n 用户部分( i s u p ) 或者承载无关呼叫控制( b i c c ) 与s i p 协议之问地协议转换。 ( 3 ) i m s 多媒体网关( m g w ) ：主要功能是负责i m s 和c s 域之间或者i m s 和p s t n 域之间的媒体流互通，换句话说也就是m g w 用来控制i p 媒体流和p c m 媒体流之间的编解码转换，完成在m g c f 的控制下的 呼叫接续。 2 3 3 采用协议 2 3 3 1s i p 协议 s i p l l 3 1 ( s e s s i o ni n i t i a lp r o t o c o l ，会话初始协议) ，是e hi e t f 提出的一个应用控 制协议。用于在口网络中建立，修改以及终止多媒体会话。其应用包括但不限 于语音、视频、游戏、消息、呼叫控制和在线状态( p r e s e n c e ) 等。 s i p 中的元素可以分为用户代理( u s e ra g e n t ，u a ) 和中间服务器。s i pu a 用于发送或接收s i p 请求和响应，是多媒体流的终点。此外它通常是指用户设各 ( u s e re q u i p m e n t ，u e ) ，也就是终端上的一个应用或者一个专用的硬件设备。u a 由用户代理客户端( u a c ) 和用户代理服务器( u a s ) 组成。s i p 中间服务器是 s i p 消息在到达其最终目的地前经过的逻辑实体。这些中间服务器用户对s i p 请 求进行路由和重定向，包括代理服务器( p r o x ys e r v e r ) 、重定向服务器( r e d i r e c t i m s 中跨域t u 换时语音连续性解决方案的研究 s e r v e r ) 、位置服务器( l o c a t i o ns e r v e r ) 、应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 以及 背靠背用户代理( b a c k t o b a c k u s e r - a g e n t ) 。 s i p 消息由三部分组成：首行( s t a r tl i n e ) 、消息头( h e a d e r ) 和正文( b o d y ) 。 首行的内容根据s i p 消息是请求或者响应有所不同。如果是请求则称为请求行， 如果是响应，则称为状态行。另外s i p 具有可扩展性，如i n f o 方法用于传送p s t n 电话信令；u p d a t e 方法用于修改一个会话的特性；r e f e r 方法用于指示服务 器发送一个请求；s u b s c r i b e r 方法和n o t i f y 方法用于i m s 事件通知的建立 等等。 r f c 3 2 6 1 1 4 】定义了六种请求的方法：i n v i t e 请求、c a n c e l 请求、a c k 请求以及b y e 请求用于会话的创建、修改和终止；r e g i s t e r 请求用于对用户 进行注册；o p t i o n s 请求用于对服务器及其能力进行查询。 对于响应中的状态码可以分为六类，从1 x x 到6 x x 。x x 是表明响应中确 切种类的两位数字。1 x x 是临时的信息性响应，表明请求已收到，接收方正在 处理该请求；2 x x 是成功响应，表明请求已成功收到并被接受；3 x x 是重定向 响应，表明请求方需要进一步采取行动以完成请求；4 x x 是客户端响应错误， 表明该请求含有语法错误或者指示服务器不能实现请求；5 x x 是服务器响应错 误响应，表明服务器在对有效请求进行处理是失败；6 x x 是全局失败响应，表 明请求不能在任何一个服务器上完成。 2 3 3 2d i a m e t e r 协议 d i a m e t e r 协 2 ；【1 5 1 是用来提供认证、授权、计费( a a a ) 的协议架构，可 以为多种应用例如网络接入或者移动口提供u 姨服务。 d i a m e t e r 协议包括i p 传送安全协议，d i a m e t e r 基础协议以及不用的 应用层协议。d i a m e t e r 基础协议为各种应用协议提供了一个基本框架。它定 义了该协议的传输机制、消息格式与处理、差错处理、计费及安全服务等。应用 协议则依赖于基础协议提供针对某一应用的a 服务，是不断发展变化的，目 前已经确定为协议标准的应用有：移动i p 应用协议、网络访问服务应用协议以 及s i p 应用协议等。 d i a m e t e rs i p 应用定义一个被s i p 服务器用来实现用户认证及对不同的 s i p 资源进行授权的应用。i m s 网络中的c x 、s h 、d x 、d h 、r f , r o 等参考点是 i m s 中跨域切换时语音连续性解决方案的研究 通过d i a m e t e r 协议实现的。d i a m e t e rs i p 应用中定义了一套命令代码( 表 2 1 ) ，作为d i a m e t e r 基本协议的扩展。 表2 1d i a m e t e rs i p 应用的命令代码 命令名缩写 用户授权请求( u s e r - a u t h o r i z a t i o n - r e q u e s t ) u a r 用户授权应答( u s e r - a u t h o r i z a t i o n a n s w e r )u a a 服务器分配请求( s e r v e r - a s s i g n m e n t r e q u e s t ) s a r 服务器分配应答( s e r v e r - a s s i g n m e n t - a n s w e r ) s a a 位置信息请求( l o c a t i o n - i n f o r e q u e s t ) l i r 位置信息应答( l o c a t i o n - i n f o a n s w e r ) l i a 多媒体授权请求( m u l t i m e x l i a - a u t h - r e q u e s t ) m a r 多媒体授权应答( m u l t i m e d i a - a u t h a n s w e r )m a a 注册终止请求( r e g i s t r a t i o n - t e r m i n a t i o n - r e q u e s t ) r t r 注册终止应答( r e g i s t r a t i o n t e r m i n a t i o n - a n s w e r ) r t a 推送配置请求( p u s h p r o f i l e - r e q u e s t ) p p r 推送配置应答( p u s h p r o f i l e a n s w e r ) p p a 2 3 3 3h 2 4 8 协议 h 2 4 8 协议16 】也成为m e g a c o 协议，是在i t u t 和i e t f 两个国际标准化 组织共同努力下制定的。该协议【1 6 】主要是规定了功能协议实体媒体控制器m g c 与媒体网关m g 之间的通信，进而实现m g c 对m g 的控制功能。 h 2 4 8 协议中包是协议扩展【1 刀的主要因素，用来实现不同的需求。包分为基 础包以及扩展包。基本包是为了完成基本呼叫控制功能，例如基本d t m f 生成 包等；扩展包是为了适用不同的应用场景或者实现其他补充业务而定义的，例如 传真m o d e m 信号检测包等。 终结点( t e r m i n a t i o n ) 是m g w 上的逻辑实体。它负责发起，接受和控制媒 体流，属于某一个关联( c o n t e x t ) 。终结点和关联构成了媒体流的收发以及连接 关系。m g c f 和m g w 之间的一组命令构成事务( t r a n s a c t i o n ) 。一个事务由多 个行动( a c t i o n ) 构成，行动对应与关联( c o n t e x t ) ，行动是由一系列局限与一 个关联的命令组成。 i m s 中跨域切换时浯音连续r l 解决方案的研究 h 2 4 8 的协议操作是由命令来实现的。命令大部分是用来实现m g c 对m g 的操作控制的，包括增加( a d d ) 、修改( m o d i f y ) 、移动( m o v e ) 、删减( s u b t r a c t ) 、 审计值( a u d i t v a l u e ) 、审计能力( a u d i t c a p a b i l i t i e s ) 、通知( n o t i f y ) 以及服务变 更( s e r v i c e c h a n g e ) 。通常m g c 作为命令发起者，m g 作为命令接受者，通知 和服务变更除外。 2 4i m s 与f m c 的关系 2 4 1f m c 的概念 随着通信网络的发展演进，伴随而来的主题就是融合。通信界在2 0 世纪9 0 年代提出了f m c 概念。f m c 【1 8 】( f i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e ) 的概念是固定网络和 移动网络融合。其主要特点为允许用户从移动终端或固定终端选择任意接入点使 用同一业务，并且与用户订阅的业务和接入点无关。站在用户方面看，目的是不 管用户采用固定或移动的接入方式接入网络，能够获得相同的业务，享受相同的 服务。f m c 可以实现用户同一个终端、同一个账单的要求，同时用户可以通过 f m c 在室内使用固定网络来通信，在室外通过无线或是移动网络进行通信。f m c 的另一个概念就是在固网和一定网络间实现终端无缝漫游。 实现f m c 是一个渐进的过程，这个过程主要包括三个层面的融合【1 9 1 ： 1 业务融合 从业务层面融合来看，主要表现为不同的接入方式的用户提供统一的业务使 用环境和丰富多彩的综合业务。例如，给用户提供统一账单，统一用户号码以及 统一业务应用等。根据融合地深浅程度来划分，f m c 可以分为两个阶段：初级 的业务捆绑以及深层次的业务融合。 业务捆绑是融合的初级形式【2 0 1 ，是指运营商将固定业务和移动业务捆绑起来 进行销售。虽然绑定的业务彼此之间没有联系，分别通过各自的业务平台进行业 务发放和实现，但是运营商可以为用户提供统一的话单，统一的销售及客户服务， 且运营商不必改变已有的业务平台，就能够推出多种组合业务。因此许多运营商 将业务绑定方式作为业务融合的第一步。 但是业务绑定只是满足了用户简单需要如统一接入、账单、服务等，不具备 i m s 中跨域切换时语音连续。忖解决方案的研究 从深层次满足用户需求的能力。随着通信业发展，f m c 必然要进入深层次的业 务融合阶段。业务融合的概念是指为各种不同接入类型的用户提供业务应用，通 过独立的核心网络和接入网络，通过统一的业务创建传送平台。为了使业务简单 快捷的创建和部署，关键是统一业务平台具有标准开放的接口，实现核心网络和 业务提供的分离需要应用编程接口p a r l a y a p i 和开放的，标准的初始会话协议 s i p 协议。除此之外还需要统一的用户数据库。为了给不同接入方式、不同终端 设备及不同用户提供统一的用户业务，必须有统一的用户数据管理和维护。 2 终端融合 终端是指直接面对用户的的设备，给用户最直接的业务体验，影响到用户感 受。因此终端设备融合对于f m c 来说非常重要。终端融合【2 1