基于IMS的多媒体彩振业务的设计与实现.docx

北京邮电大学硕士学位论文 基于IMS的多媒体彩振业务的设计与实现密级： 保密期限： 硕士研究生学位论文 题目：基于IMS的多媒体彩振业务的设计与实现学 号： 姓 名： 专 业： 计算机科学与技术 导 师： 学 院： 网络技术研究院 2012年 1 月 6 日声 明创新性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释：本学位论文属于保密在-年解密后适合本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名： 日期： 导师签名： 日期： 基于IMS的多媒体彩振业务的设计与实现摘要随着IMS R6版本的发布，IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）技术日趋成熟，为IMS用户提供更加多样化与个性化的业务也就成为了运营商关注的一个新问题。本论文所描述的IMS多媒体彩振业务就是基于IMS核心网的一项新的增值业务。多媒体彩振业务是面向主叫用户的个性化振铃业务。使用多媒体彩振业务的主叫用户可以事先登录多媒体彩振用户网站，设置振铃规则并为该规则指定音频、视频、图片、文本、电子名片等类型的多媒体振铃文件。当多媒体彩振主叫用户呼叫被叫用户时，若主叫用户设置的规则被满足，则彩振业务会将主叫用户设置的多媒体振铃传至被叫，被叫用户摘机前，被叫终端会展示或播放该振铃文件直至被叫用户摘机。本论文所研究的多媒体彩振业务是多媒体彩振系统的核心部分，具备SIP信令控制、多媒体振铃编码、数据库层service抽象、多媒体振铃选择等主要功能。多媒体彩振业务是以3GPP（the 3rd Generation Partner Project，第三代合作伙伴计划）R5核心网标准的IMS技术作为底层核心网的，利用IMS技术，彩振业务可以很方便的同软交换、CDMA（Code Division Multiple Access）终端进行互通。多媒体彩振业务系统已通过广东电信研究院的验收测试，目前已处于招标建设阶段。本论文主要从以下章节对多媒体彩振业务的设计与实现进行介绍：第一章介绍了多媒体彩振业务的背景，从IMS以及彩振业务在国内、国际发展的情况出发，指出课题研究的意义，同时介绍了IMS的技术背景。第二章对多媒体彩振系统进行了详细的需求分析，主要包括IMS核心网需求、彩振业务需求、终端需求以及管理需求等四个部分。第三章详细描述了多媒体彩振系统的组网以及逻辑结构。第四章对多媒体彩振业务的设计与实现进行了详细的阐述，是论文最重要的一部分。首先将彩振业务分为两个主要模块（呼叫逻辑控制模块、振铃资源模块），然后按模块分别介绍了彩振业务的信令流程、多媒体振铃编码、数据库设计、振铃选择算法等关键功能的设计与实现。第五章对彩振系统测试环境搭建步骤进行了介绍，同时对实验室测试结果以及广东现场测试结果做了简要总结。关键词：多媒体彩振业务， IMS， 增值业务， SIP， 个性化振铃DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MULTIMEDIA RINGNING SERIVCE BASED ON IP MULTIMEDIA SUBSYSTEMABSTRACTWith the release of R6 version, IMS is becoming more and more mature. Providing a more diversifiedand personalized service is becoming a new problem for the carrier. Multimedia Ringing Service(MRS) that this paper discussed is such a kind of value-added service based on IMS.MRS is a service which based on the caller party and display on the called terminal. The MRS user can visit the MRS web setting ringing rules and specifying a ringing audio, video, images, text or vcard for the rule. When the MRS caller user call the called user and the rule which MRS user set is satisfied, the MRS service will transfer the ringing media to the called party. Before the called user answer the phone call , the called terminal will display or play the ringing media until the called user pick up the phone.The MRS service is the core part of MRS platform. It processes the sip signaling control, multimedia ring coding, database layer abstraction and multimedia ringing selection. MRS service is implemented using 3GPP R5 standard IMS core network technology as the underlying core network. Based on IMS technology, the MRS service can easily communicate with soft-switching and CDMA network terminal. The MRS platform has passed Guangdong Telecom Research Institute test.This paper is structured as follows. The first chapter introduces the background of MRS and IMS, this chapter also points out the significance of the research. Chapter II details the system requirements analysis, includes IMS core network function requirements, MRS service function requirements, MRS terminal function requirements and service management requirements. Chapter III describs the logic structure of the MRS platform. Chapter IV is the main part of this paper. The author details how to design and implementation the sevice. This chapter divides the sevice into the call logic control module and ringing media module. And then introduces the sip signaling processes, ringing media coding, database design and the algorithm of selecting the ringing. Chapter V describes the method of the services functional test and China Telecom test, then give a brief summary of test results.KEY WORDS：Multimedia Ringing Service, IMS ,value-added service ,SIP, customized ringing目录第一章绪论11.1课题背景介绍11.1.1多媒体彩振业务简介11.1.2IMS多媒体彩振业务发展现状11.2IMS网络介绍21.2.1IMS背景21.2.2IMS体系结构及功能实体3第二章IMS多媒体彩振系统的需求分析42.1IMS核心网功能需求42.1.1多媒体彩振客户端注册42.1.2多媒体彩振客户端注销42.1.3多媒体彩振业务触发42.1.4IMS核心网与其他核心网互通42.1.5安全策略52.2多媒体彩振业务功能需求62.2.1呼叫接续功能62.2.2多媒体彩振媒体类型控制功能62.2.3多媒体彩振规则控制功能72.2.4与其它业务叠加82.3多媒体彩振终端功能需求92.3.1硬件要求92.3.2软件需求102.4多媒体彩振管理功能需求102.4.1业务计费需求102.4.2业务受理需求112.4.3业务管理需求11第三章IMS多媒体彩振系统组网与结构133.1系统组网图133.2系统结构图13第四章IMS多媒体彩振业务的设计与实现154.1多媒体彩振业务模块设计154.2呼叫逻辑控制模块的设计与实现164.2.1呼叫信令流程设计174.2.2呼叫信令流程实现334.2.3多媒体振铃媒体信息编码374.3振铃资源模块的设计与实现394.3.1数据库service模块的设计与实现394.3.2多媒体振铃选择模块454.4多媒体彩振业务部署494.4.1安装应用服务器494.4.2安装多媒体彩振业务514.4.3相关配置52第五章IMS多媒体彩振业务的测试545.1实验室条件下的功能测试545.1.1OpenIMSCore简介545.1.2实验室系统功能测试585.2广东电信研究院验收测试59参考文献60致谢61攻读硕士学位期间已发表的论文6264第一章 绪论1.1 课题背景介绍随着电信市场竞争的日趋激烈，运营商话音业务利润不断下降，同时传统的话音和短信等业务的已经不能满足用户日趋多样化与个性化的要求。面对严峻的市场形势，运营商必须寻找新的业务增长点，开发更多的增值业务。IMS（IP Multimedia Subsystem）多媒体彩振业务就是在这种大背景产生的一种新的移动增值业务12。1.1.1 多媒体彩振业务简介在传统的PSTN（Public Switched Telephone Network）以及移动网络中，一个呼叫的最终目的是让两个用户进行交谈。通常，在被叫应答之前会有一段等待时间，被叫用户的终端会播放振铃音。多媒体彩振业务就是多媒体振铃音的一个应用实例。在早期的固话与移动网络时代，被叫用户的振铃音完全是由系统默认设置。随着终端功能的发展，振铃可以由被叫用户设置为手机中存储的音频或视频文件。而多媒体彩振业务的出现，使得使用多媒体彩振业务的主叫用户可以为被叫设置包括音频、视频、图片、文本、电子名片以及多种振铃媒体资源组合的多媒体彩振。多媒体彩振业务是一个全新的移动增值业务，它不仅将原本由被叫设置振铃音扩展到由主叫设置， 同时也大大的扩展了振铃媒体的文件类型，由原来单一的音、视频文件扩展到图片、文本、电子名片以及多种媒体文件组合的形式。通过多媒体彩振业务，运营商能够为普通用户提供更加个性化的服务，同时还能为企业用户提供企业级的彩振业务，达到扩展市场的目的；通过多媒体彩振业务，用户能够获得更好的业务体验，能够在生活与工作中充分享受到多媒体彩振业务带来的便利。不难看出多媒体彩振业务有很好的应用前景，它顺应着通信网发展的浪潮，相信多媒体彩振业务一定能够拥有广阔的发展空间。1.1.2 IMS多媒体彩振业务发展现状随着3GPP（the 3rd Generation Partner Project，第三代合作伙伴计划）在2004年发布IMS R6版本，IMS技术也走向了一个可运行、稳定的版本34。2004年至今，全球已经有多个运营商都宣布开始支持与推动IMS技术的开发与应用。IMS已经应用到了移动运营商的3G网络架构中，例如日本KDDI的Ultra3G网络以及美国Sprint的EV-DO的网络。同时在全业务运营商以及固定电话运营商的下一代核心网络中，IMS也逐渐开始起到越来越重要的作用。实验与部署IMS网络已经在英国电信、Verzion、法国电信、AT&T等传统全业务及固网运营商当中迅速的开展起来。同时作为电信产业链当中另一个重要环节的设备制造商也表现出了对IMS的强烈兴趣。IMS一方面是移动、固网以及全业务运营商建设下一代网络的核心技术，同时对于设备上来说也意味着新一轮的商机。目前，全球已经有多个大的设备供应商推出了基于IMS的产品及解决方案，国外企业有诺基亚西门子、北电网络、爱立信等，国内包括中兴、华为以及东信北邮等。2005年以来，中国移动、中国电信也开始积极的推动IMS核心网建设以及增值业务的推广。IMS多媒体彩振业务正是在这个大环境下推出的一项基于IMS的增值业务。中国移动已经在海南推出多媒体彩振商用业务，中国电信也在2011年开始了IMS多媒体彩振业务集中测试，包括东信北邮、中兴、阿朗在内的多家国内外企业都积极的参与到IMS多媒体彩振业务的建设当中。1.2 IMS网络介绍1.2.1 IMS背景随着多媒体技术、互联网技术以及通信技术的高速发展与应用，移动运营商、固网运营商以及全业务运营商正面临着日趋激励的竞争与挑战。用户对于移动与固网融合以及音频、视频、数据等媒体资源融合的需求越来越强烈，IMS正是在这种背景下诞生的。IMS是IP多媒体子系统的简称，它是一种网络架构，由国际标准化组织3GPP在R5版本当中提出的。IMS标准的提出为下一代网络的建设与发展提供了理论与技术支撑，同时也为固定电话网络与移动电话网络的融合以及语音业务、数据业务、视频业务的融合提供了解决方案。IMS网络有三个核心特点：IP承载，基于SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）以及与接入无关。IP承载为IMS网络提供了非常大的灵活性，使得固定电话网络、移动电话网络的融合成为可能，同时也使得语音业务、数据业务的融合变得更加简单。但是IP的引入也使得运营商对于业务的控制能力变弱，所以IMS网络使用SIP协议进行会话控制。SIP协议具有简单性、兼容性、第三方控制性以及模块化设计等特征5。使用SIP的IMS网络可以允许运营商在利用IP灵活性的同时提供QoS（Quality ofService，服务质量）保证以及对业务进行控制计费等操作。IMS的接入无关性使得用户无论使用什么终端都可以无缝接入IMS网络并使用IMS核心网提供的服务，接入无关性大大的扩展了IMS业务的用户类型，也使得IMS网络变得更加灵活与通用。1.2.2 IMS体系结构及功能实体IMS网络由业务层、控制层、终端层以及网管计费网元组成，不同层面之间采用开放接口协议，提供以IP为承载的、基于SIP协议的多媒体会话业务的控制能力和业务提供能力，支持1x/HRPD(High Rate Packet Data)、WLAN(Wireless Local Area Networks)、xDSL (Digital Subscribe Line)、LAN(Local Area Network)、光纤接入、支持传统固定电话的接入，并可以与CDMA(Code Division Multiple Access)网络电路域、PSTN/软交换系统以及其它网络互通。IMS网络相对于软交换网络而言增加了一个外置的数据库：归属用户服务器（Home Subscriber Server, HSS），用于用户鉴权和保存用户业务触发规则。所有业务运行在控制层以上，通过SIP消息与呼叫会话控制功能（Call Session Control Function, CSCF）进行业务控制的交互6。图1-1所示为IMS网络结构图，介绍了IMS网络中各网元的位置以及其它网元之间的交互情况。图1-1 IMS网络结构图第二章 IMS多媒体彩振系统的需求分析2.1 IMS核心网功能需求2.1.1 多媒体彩振客户端注册在网络工作正常以及多媒体彩振用户已在IMS核心网开户的情况下，启动多媒体彩振客户端软件，输入正确的IMS用户名以及密码，需能在IMS核心网成功注册。同时，在IMS核心网中查询该用户状态，需是已注册。在网络工作正常以及多媒体彩振用户已在IMS核心网开户的情况下，启动多媒体彩振客户端软件，输入正确的IMS用户名以及错误的用户密码，则客户端无法在IMS核心网注册。同时，在IMS核心网中查询该用户状态，需是“未注册”。在网络工作正常以及多媒体彩振用户已在IMS核心网注册的情况下，当客户端达到和IMS核心网协商的重注册时间时。多媒体彩振用户能成功的在IMS核心网重注册。同时，在IMS核心网中查询该用户状态，仍为“已注册”。2.1.2 多媒体彩振客户端注销在网络工作正常以及多媒体彩振用户已在IMS核心网注册的情况下，关闭多媒体彩振客户端软件，在IMS核心网中查询该用户状态，需是“未注册”。2.1.3 多媒体彩振业务触发在网络工作正常以及多媒体彩振用户已在IMS核心网注册，同时在IMS核心网的HSS中已经为多媒体彩振用户1配置一条对应的IFC（Initial Filter Criteria）的情况下。多媒体彩振用户1呼叫被叫用户2，P-CSCF（Proxy-CSCF）将主叫用户发出的INVITE请求路由至主叫侧S-CSCF（Serving-CSCF）时，主叫侧S-CSCF需能根据优先级进行IFC匹配并顺序触发主叫用户签约的业务，主叫侧S-CSCF会把INVITE消息路由至多媒体彩振业务平台，多媒体彩振业务平台能收到来自S-CSCF的INVITE消息。2.1.4 IMS核心网与其他核心网互通由于多媒体彩振业务系统是基于IMS核心网的，为了能够更好的推广IMS多媒体彩振业务，需要IMS多媒体彩振系统能够与其它核心网进行互通：1. 与软交换网络互通：网络工作正常时，用户1为IMS域内的多媒体彩振客户端，用户2为软交换网络下的IAD（Integrated Access Device）用户或者PC客户端时：a) 当被叫用户为PC客户端，且该PC客户端满足规范对被叫多媒体彩振客户端的要求，则被叫用户需能正常体验到主叫预设的全部多媒体振铃媒体，包括音频、视频、图片、文本和电子名片等，且呼叫流程处理正常。b) 当被叫用户为PC客户端，但该PC客户端不满足规范对被叫多媒体彩振客户端的要求，则被叫不能体验到主叫预设的多媒体彩振媒体，但呼叫流程需能正常处理。c) 当被叫为IAD用户，则被叫不能体验主叫预设的多媒体彩振媒体，但呼叫流程需能正常处理。2. 与CDMA网络互通：网络工作正常，用户1为IMS域内的多媒体彩振客户端，用户2为CDMA用户并使用CDMA客户端。则当主叫呼叫被叫时，被叫不能体验主叫预设的多媒体彩振媒体，但呼叫流程需能正常处理。2.1.5 安全策略包含多媒体振铃媒体信息的SIP消息头域应当由多媒体振铃业务服务器添加，所以为防止主叫终端添加该头域而引起安全隐患，IMS核心网需能将收到的INVITE消息中的与多媒体彩振业务相关的头域进行删除，然后将处理后的SIP消息进行转发，以此保证安全性：1. Alert-Info头域的处理：指向音频/视频类振铃文件URL地址的Alert-Info头域应由多媒体彩振业务服务器添加。所以当多媒体彩振用户1已经注册到IMS网络，并且用户1登录了多媒体彩振平台用户管理网站，设置多媒体振铃为音频/视频媒体类型后。多媒体彩振用户1的客户端在INVITE消息中添加Alert-Info头域并发送给主叫侧P-CSCF时，主叫侧P-CSCF应将接收到的INVITE请求中的Alert-Info头域进行删除然后才能继续转发。2. MIME类型的检查：图片、文本、电子名片类振铃文件应由多媒体彩振业务服务器编码后添加到INVITE消息中。所以当多媒体彩振用户1已经注册到IMS网络，并且用户1登录了多媒体彩振平台用户管理网站，设置多媒体振铃为图片、文本、电子名片类媒体后。多媒体彩振用户1客户端在INVITE消息中添加包含非SDP类型的MIME消息体并发送给主叫侧P-CSCF时，主叫侧P-CSCF应将接收到的INVITE请求中的包含非SDP类型的MIME消息体进行删除后才能继续转发。2.2 多媒体彩振业务功能需求2.2.1 呼叫接续功能多媒体彩振用户1呼叫普通用户2，多媒体彩振业务需能根据用户1在用户管理网站上设置的多媒体彩振规则匹配对应的多媒体振铃文件，并将多媒体振铃文件传至被叫用户2，若用户2摘机，则用户1与用户2能正常通话。若多媒体彩振用户1暂停多媒体彩振业务，则多媒体彩振业务需透传用户1与用户2之间的所有SIP信令，使得用户1与用户2能正常通话。2.2.2 多媒体彩振媒体类型控制功能多媒体彩振业务支持的振铃媒体类型主要包括：音频、视频、图片、文本、电子名片以及多种媒体类型的叠加。彩振业务系统需能将上述所述的彩振用户设置的多媒体振铃文件传输给被叫用户，使得彩振媒体能够在被叫用户摘机前成功的显示在被叫终端上。1. 音频 ： 多媒体彩振用户1开通多媒体彩振业务，并登录多媒体彩振用户网站为用户2设置了G.711A或EVRC编码的音频振铃文件。当用户1拨打用户2时，用户2需能够接收到音频格式的振铃文件，同时用户2的终端需能正确的播放音频彩振。2. 视频 ： 多媒体彩振用户1开通多媒体彩振业务，并登录多媒体彩振用户网站为用户2设置了H.263编码的视频振铃文件。当用户1拨打用户2时，用户2需能够接收到视频格式的振铃文件，同时用户2的终端需能正确的播放视频彩振。3. 图片 ： 多媒体彩振用户1开通多媒体彩振业务，并登录多媒体彩振用户网站为用户2设置了JPEG或GIF编码的图片振铃文件。当用户1拨打用户2时，用户2需能够接收到图片格式的振铃文件，同时用户2的终端需能正确的显示图片彩振。4. 文本 ： 多媒体彩振用户1开通多媒体彩振业务，并登录多媒体彩振用户网站为用户2设置了UTF-8或UCS-2编码的文本振铃文件。当用户1拨打用户2时，用户2需能够接收到文本格式的振铃文件，同时用户2的终端需能正确的显示文本彩振。5. 电子名片 ：多媒体彩振用户1开通多媒体彩振业务，并登录多媒体彩振用户网站为用户2设置了满足RFC2426要求的电子名片振铃文件。当用户1拨打用户2时，用户2需能够接收到电子名片格式的振铃文件，同时用户2的终端需能正确的显示电子名片彩振。6. 振铃盒：多媒体彩振用户可以将同一类型的多媒体振铃文件设置为一个振铃盒，如图片盒、文本盒或视频盒等。同时多媒体彩振用户还可以将振铃盒设置为特定彩振规则对应的振铃文件，若振铃规则匹配，则多媒体彩振系统需按照用户设置，随机或者按顺序返回振铃盒当中的多媒体振铃文件。7. 多种媒体类型的叠加 ：多媒体彩振用户可以设置包括音频、视频、文本、图片、电子名片以及振铃盒在内的叠加振铃。当用户1拨打用户2时，用户2的终端可以接收到所有媒体格式的振铃并正确的显示。2.2.3 多媒体彩振规则控制功能多媒体彩振主叫用户可以登录多媒体彩振业务用户网站为被叫用户设置包括时间、群组以及时间与群组组合的规则，设置完规则后，彩振用户还需设置与该规则对应的多媒体振铃文件（如2.3.2节所述）。当多媒体彩振用户1呼叫用户2时，彩振业务服务器会判断用户1设置的规则是否被匹配。如果匹配则将规则对应的振铃文件传至被叫。如果不匹配则返回默认振铃文件。1. 按被叫群组设置 ：多媒体彩振用户可以为不同的被叫群组或者单独的被叫用户设置特定的振铃资源。多媒体彩振用户可以将多媒体彩振播放对象划分为不同的被叫群组。可以增加、删除被叫群组和修改群组命名等属性。用户可以在被叫群组中增加、删除、修改被叫用户号码。当多媒体彩振用户拨打被叫群组中的用户，被叫用户需能接收到该群组规则对应的多媒体振铃文件。2. 按时间设置 ：多媒体彩振用户可以根据不同的日期类型或不同的时间段选择不同的振铃资源。多媒体彩振业务提供20种日期类型。针对不同的日期类型，用户可以设置不同的振铃资源。同时还需要提供24种去话时段。针对不同日期类型的去话时段，用户可以设置不同的振铃资源。当多媒体彩振用户在满足该时间设置的条件下拨打被叫用户时，被叫用户需能接收到该时间规则对应的多媒体振铃文件。3. 多种播放规则组合设置：多媒体彩振用户可以将被叫群组和时间段这两种播放规则进行组合使用。不同规则下振铃播放的优先级可由运营商根据具体应用的需要进行灵活的定义。当多媒体彩振用户在同时满足该时间规则以及群组规则条件下拨打被叫用户时，被叫用户需能接收到该组合规则对应的多媒体振铃文件。4. 用户默认 ：多媒体彩振用户可以设置无任何特殊条件（如任意时间和任意被叫）时播放的振铃资源。当多媒体彩振用户拨打被叫用户时，若彩振用户没有设置任何规则，或者彩振用户设置的所有规则都不匹配时，多媒体彩振业务服务器返回用户设置的默认振铃文件。5. 系统默认 ：用户开通多媒体彩振业务时，系统将为用户设定一个系统默认振铃。当多媒体彩振用户拨打被叫用户时，若彩振用户没有设置任何规则，或者彩振用户设置的所有规则都不匹配并且用户没有设置默认振铃时，则多媒体彩振业务服务器会返回系统默认振铃文件。2.2.4 与其它业务叠加多媒体彩振用户除签约多媒体彩振业务以外还可以签约其它业务，同样被叫用户也可签约其它业务，所以多媒体彩振业务需能同其它增值业务进行正确的叠加，即彩振业务同其它业务之间不会产生干扰，主、被叫用户可以正常体验他们签约的所有业务：1. 与主叫识别显示限制业务叠加：主叫识别显示限制业务和多媒体彩振业务不能同时申请。2. 与主叫识别显示业务叠加：不应当产生影响。呼叫过程中，主叫识别显示业务与多媒体彩振业务都应正常使用。3. 与被叫识别显示限制业务叠加：不应当产生影响。呼叫过程中，被叫识别显示限制业务与多媒体彩振业务都应正常使用。4. 与被叫识别显示业务叠加：不应当产生影响。呼叫过程中，被叫识别显示业务与多媒体彩振业务都应正常使用。5. 与呼叫前转类业务叠加：a) 与无条件呼叫前转叠加：用户A呼叫用户B，用户B设置无条件前转到用户C。用户C将体验用户A的振铃。如果用户A未签约多媒体彩振业务，则用户C听普通振铃音；如果用户A签约多媒体彩振业务，则用户C听用户A的多媒体彩振。b) 与遇忙呼叫前转叠加：用户A呼叫用户B，用户B忙。用户B设置了遇忙前转到用户C。用户C将体验用户A的振铃。如果用户A未签约多媒体彩振业务，则用户C听普通振铃音；如果用户A签约多媒体彩振业务，则用户C听用户A的多媒体彩振。c) 与不在线呼叫前转叠加：用户A呼叫用户B，用户B设置不在线前转到用户C。用户C将体验用户A的振铃。如果用户A未签约多媒体彩振业务，则用户C听普通振铃音；如果用户A签约多媒体彩振业务，则用户C听用户A的多媒体彩振。d) 与无应答呼叫前转叠加：用户A呼叫用户B，用户B设置无应答呼叫前转到用户C。用户B空闲，用户B将体验用户A的振铃。用户B无应答超时前转到用户C后，则用户C将体验用户A的振铃。6. 呼叫等待业务叠加：不应当产生影响。呼叫过程中，呼叫等待业务与多媒体彩振业务都应正常使用。2.3 多媒体彩振终端功能需求本节主要对被叫多媒体彩振客户端的硬件和软件方面的功能需求进行分析与说明。2.3.1 硬件要求1. 接入能力：被叫多媒体彩振客户端需具备接入IP-CAN的能力。2. 媒体能力：被叫多媒体彩振客户端需能够支持包括视频、音频、图片、电子名片和文本等多媒体振铃文件的处理和播放。3. 下载能力：被叫多媒体彩振客户端能够通过HTTP（The Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）方式支持音频、视频等媒体文件的下载播放。4. 显示能力：显示能力包括屏幕尺寸、颜色数、分辨率等，关系到用户的体验，当多媒体彩振中带有图片、视频的时候要求被叫多媒体彩振客户端能够高保真地显示出来。5. 本地铃音策略：当多媒体彩振客户端未收到可听见的振铃媒体（例如仅收到文本、图片和电子名片类型的媒体），可根据运营商的策略，通过一定方式 (例如播放本地振铃音) 提示被叫用户有电话呼入。2.3.2 软件需求1. SIP能力：具备处理SIP信令的能力。2. 多媒体彩振业务能力：a) 多媒体彩振播放能力：被叫客户端需能支持音频、视频、文本、图片、电子名片等多媒体彩振文件的播放。b) 多媒体彩振屏蔽能力：被叫用户可以在多媒体彩振终端设置是否屏蔽多媒体彩振，以及屏蔽特定媒体类型的彩振。若被叫用户设置成功，则被叫客户端可以按照设置屏蔽多媒体彩振文件。c) 振铃文件本地保存策略：对于文本和图片媒体类型的振铃文件，被叫客户端需能根据运营商策略在通话建立后保存在多媒体彩振客户端本地，或者删除不予保存；对于电子名片类型的振铃文件，被叫客户端需能下载并保存在被叫多媒体彩振客户端本地，呼叫建立过程中、通话过程中及通话结束后被叫用户均可察看。3. vCard 解析能力：被叫多媒体彩振客户端要求具备vCard格式的电子名片的解析能力，从而可以对多媒体彩振中包含的主叫用户的电子名片进行解码、显示和存储。2.4 多媒体彩振管理功能需求2.4.1 业务计费需求多媒体彩振业务的计费由业务功能使用费和多媒体彩振资源费构成：1. 业务功能使用费：用户申请多媒体彩振业务后，每月会产生业务功能使用费，用户需按月支付上月的业务功能使用费。2. 多媒体彩振资源费：多媒体彩振订购费原则上由多媒体彩振内容提供者制定并通过运营商批准。用户每次订购多媒体彩振资源时，由多媒体彩振服务器生成相应的订购话单，振铃资源订购费由运营商和多媒体彩振内容提供者按协议进行结算。运营商根据运营策略也可对用户收取振铃资源定制费用。2.4.2 业务受理需求多媒体彩振用户的业务受理包括振铃业务的开通、暂停、激活和撤销。多媒体彩振业务的受理应通过服务开通系统（97或IBSS）实现，多媒体彩振服务器和HSS等相关网络设备与服务开通系统通过接口连接。用户在业务受理前台开通多媒体彩振业务后，服务开通系统通过接口将与业务相关的信息传送给多媒体彩振服务器和HSS等网络设备并存放在数据库中，服务开通系统将保留这些业务信息以及用户个人信息（例如账户信息等）。2.4.3 业务管理需求多媒体彩振业务管理分为三个层面：多媒体彩振用户的业务管理、多媒体彩振内容提供者的业务管理、运营商的业务管理。多媒体彩振系统通过网站的方式为彩振用户、内容提供商以及运营商提供基于Web的管理接口，业务管理功能主要包括以下几个方面：1) 用户管理功能：多媒体彩振用户可以通过访问多媒体彩振用户网站的方式对自己的多媒体彩振业务进行配置，包括：a) 提供主叫用户对多媒体彩振业务播放规则的管理配置，包括被叫群组、时间段的设置，振铃播放规则的设置。b) 提供用户对个人资源库的管理，包括多媒体彩振资源的浏览/订购、多媒体彩振资源的定制。用户上传的多媒体彩振资源需经运营商审批后能上传到个人资源库。2) 多媒体彩振内容提供者管理功能：多媒体彩振内容提供者可通过运营商提供的多媒体彩振内容管理网站对所提供的振铃资源进行自我管理与维护，包括：a) 上传振铃资源：多媒体彩振内容提供者上传新的振铃资源，上传的媒体资源经运营商审批后可提供给用户下载。b) 维护振铃资源：多媒体彩振内容提供者应对上传之后尚未通过审核的振铃资源进行维护，包括修改基本信息、试听或删除振铃资源。c) 查询振铃资源订购情况：包括订购的用户数、被订购振铃资源的数量、订购的收入、每个振铃资源订购的次数、订购的用户数等。3) 运营商管理功能：运营商管理员可通过多媒体彩振运营商管理网站对彩振业务系统进行管理与配置，包括：a) 系统管理功能：能够管理多媒体彩振业务的系统资源，进行整个系统的参数配置和默认业务参数配置。b) 权限管理功能：分配多媒体彩振内容提供者、多媒体彩振用户的管理权限，并负责维护系统管理员的增加，删除，修改等功能。c) 对多媒体彩振内容提供者的管理：主要完成对内容提供者基本信息、信用等级、合作协议及接入功能及权限的管理。d) 对多媒体彩振资源的管理维护：主要完成系统默认振铃的设置、审批维护内容提供者和用户上传的振铃资源和维护媒体文件分类和信息。第三章 IMS多媒体彩振系统组网与结构3.1 系统组网图如图3-1所示，多媒体彩振业务平台属于IMS网元中的一个AS（Application Server），它位于业务层之上。彩振业务平台通过基于SIP的ISC（Internal Service Control）接口5，与S-CSCF进行信令交互。SIP硬终端、SIP软终端、CDMA终端等都可以通过IMS承载层接入IMS网络使用多媒体彩振业务6。图3-1 多媒体彩振业务系统组网图3.2 系统结构图如图3-2所示， SIP前台、AS、数据库、Portal 等四个逻辑功能模块共同组成了IMS域多媒体彩振业务，各功能实体功能描述如下：1. SIP前台：SIP前台负责对传入多媒体彩振AS以及从多媒体彩振AS传出的SIP信令进行控制与管理，主要提供包括会话管理、超时重发以及底层协议栈支持等功能。2. AS：AS是多媒体彩振系统的核心模块，也是本论文探讨的重点内容。AS的主要功能是通过对SIP信令的控制，完成多媒体彩振的业务逻辑。3. Portal： Portal是多媒体彩振平台为彩振用户、内容提供商以及运营商提供的基于Web的管理接口。Portal主要由多媒体彩振用户网站、多媒体彩振内容提供商网站以及多媒体彩振运营商管理网站构成。4. DB(Data Base)：用户数据库主要用于存储多媒体彩振业务相关的数据，主要由用户通过Portal进行更改，多媒体彩振AS在进行业务逻辑处理时进行读取。图3-2 多媒体彩振业务系统结构图第四章 IMS多媒体彩振业务的设计与实现4.1 多媒体彩振业务模块设计多媒体彩振业务是基于EBAS（EB Application Server，东信北邮应用服务器）进行开发的，它的两个最主要的功能是呼叫接续控制以及多媒体振铃管理，前者控制呼叫话路的建立以及信令的处理，后者控制多媒体振铃媒体的选择与编码。如图4-1所示，我们将多媒体彩振业务划分为两个模块，分别是呼叫逻辑控制模块与多媒体振铃资源模块。图4-1 多媒体彩振业务逻辑结构图模块功能说明：1. 呼叫逻辑控制模块：主要实现两个重要的子功能，呼叫信令处理以及多媒体振铃媒体编码。a) 呼叫信令处理：从AS的Xjoin接收呼叫接续控制信令事件（SIP消息），根据业务逻辑对SIP信令进行管理与控制，并通过Xjoin发送呼叫接续控制信令事件（发送SIP消息）。b) 多媒体振铃媒体编码：主要负责将从多媒体振铃选择模块传回的多媒体振铃媒体文件进行正确的编码，并通过SIP信令携带给被叫用户，使得被叫用户能够正确的从SIP信令当中提取出多媒体振铃文件，并在被叫终端上正确的显示。2. 多媒体振铃资源模块：包括数据库底层service模块以及多媒体振铃资源选择模块。a) 数据库service模块：主要是对多媒体彩振业务数据库进行ORM（Object Relational Mapping，对象关系映射）操作9，也就是将多媒体彩振业务数据库映射为彩振业务MODEL层的JAVA对象，方便业务逻辑调用。b) 多媒体振铃资源选择模块：由于多媒体彩振主叫用户可以为被叫用户设置包括时间、群组以及时间与群组组合的规则，同时与规则对应的振铃文件也可以是音频、视频、文本、图片、电子名片、振铃盒甚至是以上振铃资源的组合。所以当多媒体彩振用户发起一个呼叫时，彩振业务如何正确的匹配规则，同时正确的返回该规则对应的振铃文件就显得非常重要。多媒体振铃资源选择模块的主要功能就是匹配彩振主叫用户为被叫用户设置的规则，并正确的返回该规则对应的振铃文件。4.2 呼叫逻辑控制模块的设计与实现IMS多媒体彩振业务是一个典型的早期媒体类业务。早期媒体的概念是相对于常规媒体而言的，常规媒体指的的是在传统的PSTN与VOIP（Voice over Internet Protocol）的呼叫当中，主叫用户与被叫用户通话时产生的媒体交互。而早期媒体指的是在被叫用户摘机之前，主被叫用户与网络之间产生的媒体流。多媒体彩铃业务就是一个非常成功的早期媒体类增值业务，在被叫用户摘机前，主叫用户同网络之间产生了单向的媒体流，类似的早期媒体业务还有排队提示。双向的早期媒体业务在SIP当中也是存在的，如多媒体彩像业务。IMS多媒体彩振业务同多媒体彩铃业务类似，是一个单向的早期媒体类业务，不同的是彩振业务的早期媒体是被叫与网络之间产生的，而不是主叫与网络之间。本节主要对呼叫逻辑控制模块的设计与实现进行说明。多媒体彩振业务的呼叫逻辑控制模块的主要功能是在主叫与被叫正常的SIP信令交互流程当中添加对早期媒体功能的支持。主要包括呼叫信令处理以及多媒体振铃媒体信息编码这两个子功能。4.2.1 呼叫信令流程设计建立一个媒体会话（Session）是传送媒体的先决条件。一个SIP对话的建立过程和媒体会话的建立过程往往是同步的，就是通过SIP信令当中SDP offer/answer交换会话媒体参数的过程。多媒体彩振业务的特点是在被叫终端振铃时展示由主叫设定的多媒体振铃稳健，所以彩振的早期媒体信息需要在被叫振铃之前由SIP信令携带给被叫，那么在这里我们只能使用INVITE消息携带多媒体振铃的媒体信息。由于多媒体彩振用户可以为被叫用户设置包括音频、视频、图片、文本、电子名片以及多种振铃媒体组合的多媒体振铃文件，所以呼叫信令处理子模块需要能够根据主叫设置的多媒体振铃文件的特点，选择合适的SIP信令头域携带多媒体振铃文件给被叫。多媒体振铃文件可以被分为两大类：音频、视频类以及图片、文本、电子名片类。音频、视频类振铃媒体的主要特点是媒体文件比较大，不能被编码进入SIP信令当中携带给被叫，但是音频、视频类媒体的另一个特点是不需要一次将媒体文件传至被叫客户端，可以采用流媒体的方式传给被叫客户端进行播放。而图片、文本、电子名片类振铃媒体的特点是媒体文件比较小，在客户端展示的时候需要完整的媒体文件，所以可以编码入SIP信令当中携带给被叫客户端。 音频、视频类振铃文件信令流程IMS多媒体彩振业务是主叫侧业务，主叫用户终端的INVITE经过主叫侧S-CSCF的IFC评估，触发到多媒体彩振服务器。多媒体彩振服务器根据用户的群组、时间条件设置，通过调用铃音选择算法选择振铃文件，如果多媒体彩振用户为被叫用户设置的是音、视频类的振铃文件。则彩振业务会将音、视频文件的URL写入INVITE消息的Alert-Info头域。当INVITE消息送达被叫后，被叫终端会根据Alert-Info头中的URL地址下载和播放音、视频类的振铃文件。被叫用户摘机后，终端停止播放和呈现振铃文件，并建立通话。具体流程图如图4-2所示。图4-2 音频、视频类振铃文件信令流程图流程描述：1) 多媒体彩振主叫用户拨打普通的被叫用户，主叫终端发送INVITE消息到主叫侧S-CSCF；2) 主叫侧S-CSCF进行IFC评估；3) 当主叫用户申请了多媒体彩振业务，主叫侧S-CSCF根据多媒体彩振业务的IFC，将呼叫路由到多媒体彩振平台；4) 多媒体彩振平台收到INVITE请求后，开始执行多媒体彩振业务逻辑。彩振业务首先调用铃音选择算法，铃音选择算法根据用户登陆多媒体彩振用户网站时设置的规则进行匹配，如果匹配成功则返回该振铃文件，匹配不成功则返回默认振铃文件；5) 如果铃音选择算法返回的多媒体彩振文件为音频或视频类的媒体文件，则多媒体彩振服务器会在INVITE消息中添加Alert-Info头域，指向该振铃文件的HTTP地址，然后将INVITE消息转发至被叫侧S-CSCF；6) 用户B处于空闲状态，包含了振铃媒体文件URL地址的INVITE消息送达被叫