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北京邮电人学硕。 ：学位论文 基于s i m p l e 规范的呈现服务器的设计与实现 摘要 即时通信是一种源于互联网的准实时的通讯方式，包括即时消息 和呈现两种典型的业务。其中，呈现业务是一种传递用户的可达性、 可用性、通信能力和通信意愿等状态信息的业务。随着下一代网络的 演进、互联网和电信网两网业务融合的发展，呈现业务渐渐演变成电 信网的一种基础业务，成为提供其它多媒体增值业务的基础。 呈现业务由通信网络中的呈现服务器来提供。呈现服务器是一种 基本的能力服务器，它负责收集、存储、分发用户的呈现信息。呈现 服务器的具体实现可以使用不同的通信协议、遵循不同的标准和规 范。s i m p l e 规范就是目前已有的一种成熟的标准化规范，是s i p 协 议针对即时消息和呈现业务的扩展。随着s i p 成为下一代网络核心网 的主要信令协议，s i m p l e 规范也已经成为即时消息与呈现业务领域 的热点研究课题。本文主要研究基于s i m p l e 规范的呈现服务器原型 系统的设计和实现方案。 本文以具体的呈现服务器的研发项目为基础，在简单介绍了呈现 业务的相关概念之后，重点研究了s i m p l e 规范中的呈现框架要素： 协议扩展、数据表示、业务流程等。接下来，结合具体的项目环境， 深入分析了终端设备和网络设备对呈现服务器的要求，然后归纳出用 户需求并定义了呈现服务器的功能要点。 在列出了呈现服务器功能需求并分析了s i m p l e 呈现框架约束的 基础上，本文为呈现服务器提出了一种层次化的结构设计，分析了各 层的设计要素，然后重点描述了业务逻辑处理流程的设计，并涉及 s i p 消息处理、订阅状态机、业务数据模型等设计细节。 最后，本文描述了在实际项目中，按照设计方案进行的实现和测 试过程。项目结果表明，本文给出的基于s i m p l e 规范的呈现服务器 原型系统的设计和实现方案能够满足网络中终端设备和网络设备对 呈现服务器的基本要求，可作为工业化产品设计和实现的参考。 关键词呈现服务器s i m p l es i p 即时消息 北京邮l u 人学硕l j 学位论文 d e s i g na n di m p l m e n t p 汀i o n o fap r e s e n c e s e r v e r b a s e do ns i m p l es p e c i f i c a t i o n s a b s t r a c t t h ec o n c e p to fi n s t a n tc o m m u n i c a t i o nc o m e sf r o mi n t e r n e ta n di ti s c o m p o s e do ft w o b a s i ca n da sw e l l t y p i c a la p p l i c a t i o n s ，i n s t a n t m e s s a g i n g ( i m ) a n dp r e s e n c e p r e s e n c ea p p l i c a t i o n i sr e s p o n s i b l ef o r d e l i v e r i n gs t a t u si n f o r m a t i o nc o n c e r n i n gu s e r sw i l l i n g n e s sa n da b i l i t yt o c o m m u n i c a t ei nt h en e t w o r k a sn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ( n g n ) e v o l v e st oan e ws t a g ea n dt h ec o n v e r g e n c eo fa p p l i c a t i o n sb o t hi n i n t e r a c ta n dt e l e c o mn e t w o r kt u r n si n t oac e r t a i nt r e n d ，t h ec o n c e p to f p r e s e n c es e r v i c eh a sb e e ni n t r o d u c e dt ot h et e l e c o mn e t w o r ka n dt h u sh a s b e c o m eab a s i so fc o n s t r u c t i n go t h e rm u l t i m e d i av a l u e a d d e ds e r v i c e s t h ef e a t u r eo fp r e s e n c ei sc a r d e do u tb yp r e s e n c es e r v e r , w h i c hi sa t y p i c a ls e r v i c ee n a b l e ri nt h et e l e c o mn e t w o r k g e n e r a l l y , p r e s e n c e s e r v e rc o l l e c t s ，s t o r e sa n dd i s t r i b u t e sp r e s e n c ei n f o r m a t i o n t h e r ea r e m a n yk i n d s o f s o l u t i o n st o i m p l e m e n t ap r e s e n c e s e r v e r , u t i l i z i n g d i f f e r e n tp r o t o c o l s ，s t a n d a r d so rs p e c i f i c a t i o n s o n eo f t h o s em a t u r e s p e c i f i c a t i o n si ss i m p l e s i m p l es t a n d a r d i z e ss i pe x t e n s i o n sf o ri m a n dp r e s e n c e a ss i pi sm a d et h em a i np r o t o c o li nt h en g nc o r en e t w o r k s i m p l eb e c o m e sap o p u l a rs u b j e c ti nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p i n ga r e a o fi ma n dp r e s e n c e t h i sp a p e rf o c u s e so nt h es o l u t i o nt od e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n o fap r e s e n c es e r v e rw h i c hf o l l o w ss i m p l e s p e c i f i c a t i o n s t h i sp a p e ri sb a s e do na na c t u a lp r o j e c to fd e v e l o p i n gas i m p l e p r e s e n c es e r v e r i nt h ef i r s tp a r t ，p r e s e n c es e r v i c er e l a t e dd e f i n i t i o n sa r e i n t r o d u c e si nb r i e f t h e nk e yi s s u e si ns i m p l ep r e s e n c ef r a m e w o r ka r e d i s c u s s e di nd e t a i l ，s u c ha sp r o t o c o le x t e n s i o n s ，d a t ar e p r e s e n t a t i o n sa n d s e r v i c ef l o w s ，e t c a n dn e x t ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h er o l eo fp r e s e n c e 北京邮i 乜人学顾i j 学位论文 s e r v e ri nt h en e t w o r ke n v i r o n m e n t ，c h e c k st h ed e m a n d so ft e r m i n a l d e v i c e sa n d n e t w o r k $ e l v e r s ，a n d t h e n g e n e r a l i z e s f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t so fp r e s e n c es e r v e r a f t e rt h o r o u g hr e s e a r c ha n da n a l y s i so fr e q u i r e m e n t sa n dc o n s t r a i n t s a b o u ts i m p l ep r e s e n c es e r v e r , i nt h es e c o n dp a r t ，t h i sp a p e rp r e s e n t sa l a y e r e d a r c h i t e c t u r ea n dd i s c u s s e s k e yd e s i g ni s s u e sf o re a c hl a y e r s p e c i a la t t e n t i o ni sp a i do ns u c hd e t a i ld e s i g n sa ss e r v i c el o g i cp r o c e s s i n g ， s i pm e s s a g ep r o c e s s i n g ，s u b s c r i p t i o ns t a t em a c h i n ea n ds e r v i c ed a t a m o d e l ，e t c f i n a l l y , t h ep r o c e d u r ef o ri m p l e m e n t a t i o na n dt e s to fp r e s e n c es e r v e r i sd e s c r i b e d t h er e s u l t p r o v e s t h a tt h es o l u t i o nt o d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o fs i m p l ep r e s e n c es e r v e rf u l f i l s t h ed e m a n d so f d e v i c e sa n ds e r v e r si nt h en e t w o r k a n dt h ep r o t o t y p eo fp r e s e n c es e r v e r p r o v i d e sar e f e r e n c ef o ri n d u s t r yp r o d u c t k e yw o r d sp r e s e n c es e r v e rs i m p l es i pi m 独创性( 或创新性) 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 何贡献均己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： g 推垒 日期： 垃窆：；：兰z 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一年解密后适用本授权书。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： 导师签名： 日期： 只期： 北京邮l u 人学硕i ：学位论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 互联网的普及使得即时通信( i n s t a n tc o m m u n i c a t i o n ) 作为一种新的通信形 式逐渐被大众所接受。从最早的i c q 、a i m 到现在的q q 、y a h o om e s s e n g e r 、 w i n d o w sl i v em e s s e n g e r 等都拥有千万甚至上亿的用户群。作为互联网用户的必 备工具，即时通信被称作是继电子邮件和w e b 之后的第三大互联网应用。 即时通信的两种典型业务是即时消息( i m ，i n s t a n tm e s s a g i n g ) 和呈现 ( p r e s e n c e ) 。即时消息业务相对于电子邮件来说，能够实现近乎“实时”的消息收发， 给用户一种实时交谈的体验。呈现业务最初只是指示用户的在线、离线状态，现 在已经发展为能够展示十分丰富的用户状态信息，例如用户定制状态、名片信息、 终端能力、通信时段和通信手段等，以致于大量的多媒体增值业务都将以呈现业 务作为构建的基础。 从1 9 9 6 年第一个即时通信工具i c q 的出现到现在，市场上涌现了大量的即 时通信系统的实现，但它们一般都采用私有协议，相互之间不兼容。i e t f 自1 9 9 8 年就开始致力于对即时通信协议的标准化工作，s i m p l e 系列规范就是i e t f 标 准化工作过程中的结果。 s i m p l e 是s i p 协议对即时消息和呈现业务的扩展。随着s i p 被确定为下一 代网络( n g n ) 和第三代移动通信网络( 3 g ) 的一种主要信令协议，相对于其 它即时通信协议和规范( 例如j a b b e 刚x m p p ) ，s i m p l e 凸现出它的优势：基 于s i m p l e 规范的即时通信系统能够与采用s i p 协议的其它通信系统( 例如会议 系统) 实现无缝结合。因此，s i m p l e 是当前即时通信领域的一个研究热点。并 且可以预见，基于s i m p l e 规范的即时消息和呈现系统的实现将成为下一代网络 和第三代移动通信网络的基础设施，s i m p l e 系列规范也将发展的更加成熟和完 善。 1 2 项目背景 业务融合是下一代网络的一个主要目标与特征。当前的互联网与电信网之间 已经出现了业务的互相渗透，一方面，互联网上出现了一些提供近乎电信级质量 的通信应用( 例如s k y p e 等) ；另一方面，电信运营商也在尝试利用互联网上各 式各样的信息和应用来丰富它们的增值业务。这两个方面，体现着两网的竞争， 北京邮i 乜人学硕l ：学位论文第一章绪论 也暗含着两网的合作，这正是下一代网络的业务融合和网络融合的趋势的体现。 即时通信是源于互联网的消息类应用，而短信( s m s ) 也是移动通信的消息 类业务之一，两者有着很多相似之处：文本描述的通信内容，近乎实时的通信特 点，低廉的通信成本，以及大量的用户基础。很多互联网即时通信提供商和电信 运营商都在尝试即时通信与短信的融合。例如，w i n d o w sl i v em e s s e n g e r 已经支 持用户使用手机短信来收发即时消息：而中国移动和中国联通也分别推出了名为 “飞信( f e t i o n ) ”和“超信( u m s ) ”的即时通信平台，支持与短信的互发互通。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室与北京j 下方兴网络技术有限 公司的合作项目“融合短信能力的即时通信系统”正是在基于软交换的底层网络 上，实现了即时通信和短信业务的融合，而呈现服务器为这个系统提供基本的呈 现能力的支持。由于软交换系统对上提供的是s i p 协议的业务接口，所以选择 s i m p l e 规范作为呈现服务器设计和实现的标准。 本文作者在攻读硕士学位期间，主要从事“下一代网络”方向的研究工作，参 与了“支持多方多媒体业务的软交换系统( 四期工程) ”和“融合短信能力的即时 通信系统”项目的设计与开发，具体包括以下内容： 1 在“支持多方多媒体业务的软交换系统( 四期工程) ”中，参与了业务提 供子系统的可行性分析、技术需求分析； 2 负责业务提供子系统中业务实例模块的设计、实现和单元测试，并完成 了模块的详细设计文档和测试文档： 3 参与业务提供子系统的集成测试并完成了测试报告； 4 在“融合短信能力的即时通信系统”中，阅读了大量的与呈现业务和 s i m p l e 相关的国际标准、行业规范，写有( ( s i m p l e 呈现框架调研报 告。 5 负责基于s i m p l e 规范的呈现服务器的用户需求分析、技术需求分析， 参与制定s i m p l e 呈现服务器用户需求文档和s i m p l e 呈现服务 器技术需求分析文档； 6 负责s i m p l e 呈现服务器的设计，完成了s i m p l e 呈现服务器详细设 计文档； 7 领导并参与s i m p l e 呈现服务器的编码实现与测试，参与s l m p l e 呈 现服务器测试计划文档的制定。 本文是在这些项目工作的基础上总结分析完成的，选题直接来自“融合短信 能力的即时通信系统”项目。 2 北京邮l 乜人学硕i ：学位论文 第一章绪论 1 3 论文结构 本文的主要工作是分析目前s i m p l e 呈现框架规范的发展现状及关键技术， 研究的重点是分析基于s i m p l e 规范的呈现服务器在通信系统中的作用，设计并 实现呈现服务器的原型系统，以及通过一系列的测试手段验证该系统符合通信网 络的要求。 第一章，论文背景。对论文的研究背景和项目背景做简单的介绍。 第二章，论文相关技术的简单介绍。这一章概括介绍了下一代网络和软交 换的概念和结构，分析了下一代网络的业务特征和软交换系统的业务提供方式。 进一步介绍本文相关的呈现业务的概念和模型，以及s i m p l e 规范的呈现业务框 架及其应用。 第三章，呈现服务器的需求综述。本章从具体项目的角度分析呈现服务器 在通信系统中的作用和呈现服务器的用户需求，介绍主要的业务流程，给出服务 器的功能定义，同时说明s i m p l e 规范对呈现服务器提出的技术要求。最后描述 国际标准组织定义的s i m p l e 呈现系统的架构，作为下面设计和实现的参考。 第四章，基于s i m p l e 规范的呈现服务器的设计。本章先介绍呈现服务器 总体的结构设计，着重描述各个功能模块的作用；然后描述一些设计细节问题， 如业务逻辑的处理流程设计、订阅状态机的设计、业务数据的关系和模型设计等。 第五章，呈现服务器的实现与测试。实现的静态视图给出各个模块的核心 类图和主要数据结构的定义：动态视图描述了在具体的业务逻辑的实现中，各个 模块之间的协作关系。测试方面，说明了测试用例的设计，测试环境的搭建，测 试手段，测试结果和发现的问题。 第六章，结束语。综述整个论文的研究过程，对进一步研究的展望。 3 北京邮i 【1 人学硕i ：学位论文第二章下一代网络及】业务 2 1 下一代网络 第二章下一代网络及其业务 2 1 1 概念和特征 下一代网络是多种通信技术的统称，泛指不同于目前一代的，以i p 技术为 核心，可以同时支持话音、数据和多媒体业务的开放的，融合的网络。其主要目 的是强化网络和业务的独立性，使网络业务可以独立于网络和接入类型之外，能 够独立的演进，方便快捷的提供新业务。 丌u t 在下一代网络的研究中将其主要特征归纳为：基于分组传送；控制功 能与承载能力、呼叫会晤、应用n 务分离；业务提供与网络分离，并提供开放 接口；支持广泛的业务，包括实时湔非实时和多媒体业务；具有端到端透明宽 带传递的能力；与现有传统网络互通；具有通用移动性，即允许用户作为单个人 始终如一地使用和管理其业务而不考虑其采用何种接入技术；给用户提供自由选 择业务提供商的能力等。 基于这些特征的归纳与研究，2 0 0 4 年2 月，i t u t 在其颁布的草案中给出了 下一代网络的初步定义：“n g n 是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多 种业务，能够利用多种带宽和具有q o s 能力的传送技术，实现业务功能与底层 传送技术的分离；它提供用户对不同业务提供商网络的自由地接入，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。” 下一代网络的内涵十分广泛，对应与传统电信网络的业务网层面，下一代网 络指下一代业务网，如对于基本电信业务网，下一代网络指的是软交换网；对于 数据网，下一代网络指下一代互联网；而对于移动网，下一代网络指3 g 网和后 3 g 网。对应于传统电信网络的传送网层面，下一代网络则指下一代传送网，特 别是光网络。而广义的下一代网络实际应该包容所有新一代网络技术，狭义的下 一代网络则指以软交换为控制层，兼容所有三网技术的开放体系架构。本文后面 所提及的下一代网络，若无特别说面，均作狭义的下一代网络理解。 2 1 2 分层的体系结构 由于下一代网络包容了大量的新一代网络技术，因此下一代网络的体系结构 从功能上从上到下可以认为是分层的网络，主要由业务层、控制层、媒体接入层 层和传送层等四层构成。 其中业务层负责在呼叫建立的基础上提供各种增值业务和管理功能，网管系 4 北京邮i 乜人学硕f ：学位论文 第二章下一代网络及j e 业务 统，传统的智能网都位于该层，新型的增值业务网也是该层的一部分。 控制层负责完成各种呼叫控制和相应业务处理信息的交换与传送，控制层对 业务层提供了开放的统一的业务接口，从而屏蔽了底层具体网络能力的不同。 媒体接入层负责将用户侧送来的信息转换为能够在口网上传递的格式。由 于接入层提供了各种接入方式与i p 技术的转换，从而屏蔽了底层接入方式的不 同，伺时接入层提供了开放的统一的接入协议，使控制层能够实现呼叫与承载相 区分。该层包含各种网关并负责网络边缘和核心的信息交换与选路。 传送层负责实现融合的网络，其将用户连至网络，集中其业务量并将业务传 送至目的地。传送层包括各种数据网交换节点和接入节点。 与传统电信网络和i n t e m e t 网络不同，在下一代网络中，可以认为软交换设 备是其控制核心，该设备位于控制层中，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫 控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能， 可以向用户提供现有网络能够提供的业务，并向业务层提供底层网络能力的访问 接口一开放业务接口。同时，应用服务器则是下一代网络的增值业务实现核心设 备，也是业务提供、开发和管理的核心。其主要完成增值业务的业务逻辑控制i 增值业务资源分配、认证、计费等能力。 综上所述，下一代网络是以软交换设备和应用服务器为核心的，基于四层平 面结构的网络，其体系结构1 3 i 如图2 1 所示。 业务平面 控制平面 传输平面 接入平面 业务支撑环境 业务管理服务器l障用服务器1| 业务生成环境l a a a 服务器网管服务器 r a d i u s 开放协议a hs n m p l 软交孥璺备l 8 1 n 邢k c l 软交换i 设备l 软交换( s s c ) ：提供连接、地址翻译路由、网关控制、呼叫控制、资源( 带 宽、呼叫连接资源) 管理、计费数据收集等功能。此设备是软交换系统的控 制中心。 信令网关( s g ) ：提供7 号信令网络与分组网络( 如i p 网络) 之间的信令( 如 i s u p 、t u p 、t c a p ) 传送能力，通过s i g t r a n 等协议与软交换互通。 媒体网关( m g ) ：将各种媒体( 语音、视频、传真、m o d e m 数据) 在电路 交换网络( 如p s t n ) 与分组网络( 如i p 网络) 之间传送。软交换通过媒体 网关控制协议( m g c p ) 控制媒体网关的运作。 集成接入设备( i a d ) ：将各种类型用户线接入分组网络( 如口网络) 。因集 成接入设备类型不同，可以接入各种类型的用户线。软交换可以通过多种开 放、标准接口( 如m g c p ) 等与集成接入设备互联互通，从而使软交换系 统可以提供相当灵活的用户接入方式。 应用服务器( a s ) ：提供增值业务的运行、管理、生成环境。 媒体服务器( m s ) ：提供诸如交互式语音响应( r ) 、会议、传真、提示音 播放、语音识别等特殊媒体资源能力。软交换可以通过m g c p 、s i p 等多种 方式使用媒体服务器提供的特殊媒体资源。 网元管理服务器( n e m ) ：提供对软交换系统中各种设备的管理，完成涉及 北京邮i 【1 人学坝j j 学位论文第二章下一代网络及j e 业务 配置管理、故障管理、安全管理、性能管理等多方面的管理功能，同时网元 管理设备又将整个软交换系统置于通信系统管理体系之下，在其管理和控制 之下以期获得更高的全网运作效率。 鉴权认证计费服务器( a a a ) ：完成对用户、设备的接入认证和鉴权，防止 各种非法使用情况的发生。同时，该设备也完成对计费数据的收集、整理， 并生成费用数据。所谓a a a 设备可以在同一设备中实现，但是更多情况下， 基于容量和安全性等各方面的考虑，鉴权、认证和计费功能可以分布在多个 设备中实现。 策略服务器( p s ) ：收集全网资源状况，控制整个通信系统的运作方式，完 成诸如显式路由选择和流量调度等工作，以期达到全网性能的最优化。 网络管理中心( n m c ) ：对全网设备的性能、配置、安全等方面加以管理。 2 2 下一代网络的业务 下一代网络是业务驱动的网络。下一代网络中业务和应用的提供具有较大的 灵活性，用户能自行配置和定义自己的业务特征，而不必关心承载业务的网络形 式，从而满足用户不断发展的业务需求。下一代网络是构建于i p 网络之上的融 合的多业务的通信平台，在继承现有网络设施和业务的基础之上，通过灵活高效 的体系结构实现现有网络的融合，实现开放的多业务平台，从而提供更多更具吸 引力的业务，接入各种类型的用户。 2 2 1 业务特点和分类 与现有网络相比，下一代网络的业务是多样性的、个性化的，其特点1 1 j 主要 表现在以下几个方面： 多媒体化：下一代网络中发展最快的特点将是多媒体特点，同时多媒体特点 也是下一代网络最基本、最明显的特点； 开放性：下一代网络具有标准的、开放的接口，为用户快速提供多样的定制 业务； 个性化：个性化业务的提供将给未来的运营商带来丰厚的利润； 虚拟化：虚拟业务将是个人身份、联系方式以至于住所都虚拟化。用户可以 使用个人号码，号码可以携带等虚拟业务，实现在任何时候、任何地方的通 信； 智能化：下一代网络的通信终端具有多样化、智能化的特点，网络业务和终 端特性结合起来可以提供更加智能化的业务。 8 北京邮i 【1 人学硕i ：学位论义第二章下一代网络及j e 业务 下一代网络能够提供的业务种类繁多，不同业务之间有交叉和重复，并且出 于市场或者运营的考虑，某些业务具有相同的特征但使用不同的业务名称，很难 对所有业务进行不重不漏的细致分类。但从业务的基本特征和实现方式上，基于 软交换的下一代网络提供的业务大致可以分为三类，即基本业务、补充业务和增 值业务。 基本业务是最普通的业务，是组成补充业务的基础，包括基本的话音、传真 和点对点视频多媒体业务。基本话音业务是指各类终端之间基本的通话业 务，话音业务编码包括g 7 1 1 、g 7 2 3 1 和g 7 2 9 。传真业务指的是软交换网 络中各类终端之白j 发送和接收传真，有透传( t 3 0 ) 和t 3 8 两种方式。点对 点视频多媒体业务是指多媒体终端之间的点对点视频通信，视频终端用户在 建立连接之后，相互之间能够实时地传送音频信息和视频信息。 补充业务是在基本业务的基础上增加用户的业务数据和业务特征并由软交 换控制的业务。软交换除了能够提供原有p s 耵岍s d n 网络提供的各种补充 业务以外( 如主叫号码显示限制、无条件遇忙无应答呼叫前转、呼叫保持、 呼叫等待、呼出限制、三方通话、会议呼叫、缩位拨号、热线服务、遇忙回 叫等) ，由于本身的能力和技术特点，还可以为用户提供很多其他种类的补 充业务( 如主叫姓名显示限制、用户不在线呼叫前转、按时间前转、依次振 铃、区别振铃、视频会议、群振呼叫等) 。 下一代网络提供的增值业务种类更加繁多，包括点击拨号、w e b 8 0 0 、统一 消息、点击传真、v p n 、w e b 会议、即时消息、呈现、记账卡、被叫集中 付费、用户自助服务、区别振铃及个人用户号码等各种业务和应用。这些业 务和应用有丰富的业务特征，并且不同业务应用之间可以组合，形成新的业 务和应用。 真正能够体现下一代网络优势和特色的正是那些增值业务，软交换系统中的 业务提供平台应用服务器和第三方开放接口为增值业务提供了灵活、丰富的接 入方式。 2 2 2 业务提供方式 由于业务需求的连续性和渐进性，下一代网络提供的业务也立足于现有业务 并不断引入新业务，其过程应该是一个逐步推进的过程，其节奏与用户需求的变 化过程相吻合。具体而言，下一代网络提供业务的方式主要有： 一、直接由软交换提供p s t n 基本业务及补充业务； 二、软交换系统和现有智能网的s c p 进行互通，充当s s p ，从而实现现有 9 北京邮i u 人学顾i j 学位论文 第- 二帝下一代网络及j e 业务 p s t n 网络的传统智能网业务； 三、利用应用服务器，实现现有的增值业务、智能业务及未来的各项业务； 四、由第三方提供业务； 五、和i s p i c p 或专用平台互联，提供i s p i c p 和专用平台所具有的业务。 其中方式四将应用服务器的标准业务接口提供给第三方开发商，由他们不断 为用户开发出各种新型业务，为企业集团用户提供客户定制业务，或给网络运营 商提供增值业务平台。利用s i p 或软交换提供的a p i 接口，可以快速灵活地完成 各种新业务的生成和控制。应用服务器能够方便、快速地加载新业务，对整个系 统的影响很小，不像传统交换机的升级那么复杂，可以安全方便地对网络进行升 级。 软交换支持传统电路交换机所能提供的全部业务，包括p s t n 和i s d n 基本 语音业务、p s t n 补充业务、i s d n 补充业务；软交换支持现有智能网提供的业 务。即方式一和方式二提供的业务类型。 n g n 新业务主要是多媒体增值业务，包括方式三、四、五提供的业务。n g n 将数据、语音、视频融为一体，因此多种媒体协同工作业务是n g n 最有特色的 业务，典型的应用包括统一消息业务、即时消息、多媒体会议电话业务、视频点 播、白板业务、网络游戏、语音门户、通用号码业务、点击拨号业务、点击传真 业务、w e b 8 0 0 业务、可视电话、i n t e r n e t 呼叫等待等层出不穷的多媒体业务。 2 3 呈现业务 i n t e r n e t 的普及使得即时通信作为一种新的通信形式逐渐被大众所接受。从 最早的 c o 、a i m 到后来的y a h o om e s s e n g e r 、w i n d o w sl i v em e s s e n g e r 、腾迅 q q 等都拥有千万甚至上亿的用户群。即时通信已经成为网民的必备工具，是继 电子邮件和w e b 之后的第三大互联网应用。 即时通信的两种典型业务是即时消息( i m ，i n s t a n tm e s s a g i n g ) 和呈现 ( p r e s e n c e ) 。即时消息的业务表现相对简单，它是借助于某种协议，将一段短消 息发给对方，“即时”表现在消息的传送中没有存储转发过程。呈现业务可以实时 采集对方的最新状况，从而决定是否发起通信和采用什么样的通信手段来连接对 方。同时呈现业务还可以将自己的状态呈现给对方，表明自己所能接受的通信时 段和通信手段。呈现业务将是下一代网络中普及的基础业务之一，大量的多媒体 增值业务将构建在呈现业务的基础之上。一方面，呈现业务能够给用户提供大量 的定制信息；另一方面，第三方业务可以利用状态信息并根据用户需求和意愿实 现业务定制。 1 0 北京邮 【1 人学硕i j 学位论义第二章下一代嘲络及e 业务 2 3 1 呈现业务的概念 在过去，呈现业务的概念仅局限于指示用户的“上线”、“下线”状态，而现代 的呈现业务远远的超出了仅仅指示用户上下线的功能范畴。 呈现是一种实现告知一个用户关于另一个用户的可达性、可用性和通信意愿 的业务。它本质上包含两个内容：使用户的状态为别人可见，让用户可以见到其 他人的状态。呈现业务能够显示出其他用户是否在线，或者，如果他们在线则显 示他们是空闲的还是繁忙的( 例如，f 在通话或正在参加会议) 。而且，呈现业 务可让用户给出通信方式和通信能力的详细信息( 例如，是否具有音频、视频、 即时消息等等的能力：用户的哪些终端具备这些能力) 。 概括地说，呈现是一种业务能力，它允许用户去发布自己的呈现信息，允许 一个用户去查询另一个用户的呈现信息，或者通过订阅另一个用户的呈现信息而 被通知被订阅信息的改变。呈现是一种基础业务，可以为其它业务平台提供业务 能力，如即时消息业务平台、p o c 业务平台。用户的呈现信息包括用户的通信意 愿、用户的通信手段、用户的场所、其他描述信息等。除此之外还包括一些设备 信息，例如用户是否在线等。 呈现业务的模型如图2 3 所示： 鬻甜 - 专j 褥? 、之乡。 r 喇1 0 3 e t l o n 糜 图2 - 3 呈现业务模型 p r e s e n c ei n f o r m a t i o n ：呈现信息。用户( u s e r ) 发布的状念( s t a t u s ) 、场所 北京邮i 【1 人学硕i ：学位论文第_ 二章下一代网络及】e 业务 ( l o c a t i o n ) 、通讯意愿( w i l l i n g n e s s ) 和通讯能力( a b i l i t y ) 等信息。 p r e s e n t i t y ：呈现实体。发布呈现信息的实体。 p r e s e n c es o u r c e ：呈现信息源。呈现实体通过它发布呈现信息。 w a t c h e r ：观察者。获取呈现信息的实体，可以是一个用户，也可以是一些设 备。 p s ( p r e s e n c es e r v e r ) ：呈现业务平台。用来提供呈现业务，其作用主要是更 新保存由用户设备、网络、外部代理、应用服务器等上传的呈现信息，并把 这些信息合并和组织到一个文件中，以提供给允许使用这些信息的观察者。 2 3 2 呈现业务的重要性 呈现业务将是网络中大量普及的基础业务之一： 一方面，终端用户受益于呈现业务，他们可以决定向授权的观察者提供哪些 呈现信息，呈现实体可以决定发布什么样的信息，比如通信地址、终端能力、能 否建立通信。观察者可以实时获得这些信息，同时可以决定在什么时候、通过什 么方式和呈现实体交互。所有这些不仅丰富了通信功能，而且使得终端用户在任 何时候都可以和他们的亲友进行联系。 另一方面，呈现业务不仅对终端用户有用，对其他业务也非常有用，其他业 务可以利用呈现的业务能力。例如，自动应答机服务器关心用户何时在线，进而 给用户发送即时消息，以便告诉他们有未收的语音邮件在服务器上。呈现将带给 用户全新的联络体验，为运营商开辟新业务创造了条件。因此，呈现业务是业务 服务规划的基础，呈现服务器是下一代网络中需要首先研究开发的应用服务器。 2 4s i m p l e 呈现业务框架 目前，市场上的大部分的呈现和即时通信业务的实现一般都采用私有协议， 相互之间不兼容，呈现功能实现的也不完整。为推动即时通信协议的标准化进程， i e t f 在1 9 9 8 年成立了i m p p ( i n s t a n tm e s s a g ea n dp r e s e n c ep r o t o c 0 1 ) 工作组，希 望设计出健壮、安全和灵活的呈现即时消息协议。i m p p 最初的目标是构建一套 标准化的即时通信协议，但后来实际上制定的是标准化的协议所应遵循的一组规 范，如必须支持的功能和需求等。在i m p p 基础上形成的标准和规范有s i m p l e 、 x m p p 、p r i m 和a p e x 等。其中，基于s i p 的s i m p l e 和基于j a b b e r 的x m p p 是最有实力的两个，本文讨论前者。 s i m p l e ，即s i pi n s t a n tm e s s a g i n ga n dp r e s e n c el e v e r a g i n ge x t e n s i o n ( s i p 即时消息和呈现支持扩展) 的缩写，指的是i e t f 的s i m p l e 工作组以及由这个 1 2 北京邮t 乜人学硕：i ：学位论文第二章下一代网络及其业务 工作组制定的一组s i p 扩展。s i m p l e 规范是在2 0 0 1 年2 月由i e t fs i m p l e 工 作组正式提出的，是s i p 协议针对即时消息和呈现业务的扩展。s i m p l e 通过对 s i p 协议1 1 4 i 进行扩展，定义了m e s s a g e 等方法，并结合事件通告机制，从而实现了 即时消息和呈现服务，构建起基于s i p 协议的即时消息和呈现服务框架。 由于s i p 协议在v o i p 和多媒体通信领域中的广泛使用，在下一代网络( n g n ) 和第三代移动通信网络( 3 g ) 的研究中，都已经确定了s i p 是一种主要的信令 协议，因此，s i m p l e 的优势体现在能与采用s i p 协议的其它通信方式无缝结合， 使得开发人员需考虑一种协议栈即可。显然，s i m p l e 已经成为即时通信中的热 点。 2 4 1 相关标准和规范 i e t f 的s i m p l e 工作组制定了许多草案标准来支持呈现和即时消息业务， 这体现在对s i p 消息的扩展、对事件通知框架的扩展，对在线状态和即时消息内 容和数据格式的定义，对授权策略、资源列表等内容和数据格式的定义等。 s l m p l e 的呈现和即时消息业务是由两套不同的、相对独立的i e t f 标准集 合来规范化的。其中，与呈现业务相关的内容和规范要比即时消息多得多，这些 规范可以粗略的分为以下五个类别： 核心协议机制，这部分实际上定义了s i p 的消息扩展，用于事件的订阅、通 知和发布。 呈现文档，呈现文档是一种x m l 文档，用来表示丰富的呈现信息，并且由 核心协议机制承载； 隐私和策略，这也是用x m l 文档来定义的，用来描述用户的隐私偏好。这 些偏好定义了用户希望自己的呈现信息以怎样的方式显示( 或者不显示) 给 其他用户； 供应，这部分描述了用户怎样来管理他们自己的隐私策略、好友列表、以及 呈现业务需要的其他信息； 优化，这部分是对核心协议机制的改进，以使s i m p l e 呈现业务获得更好的 性能，尤其是在无线链路的环境下。 2 4 2s i m p l e 呈现框架的应用 s i m p l e 是目前为止制定的较为完善的一个规范。随着s i p 成为3 gi m s 网 络的主要信令协议，很多设备商、运营商，各标准组织也都纷纷引入s i m p l e 作为他们的呈现业务的架构标准。 3 g p p 版本6 包括了i m s 的呈现业务，基本采用了i e t f 的s i m p l e 呈现框 北京邮i 【1 人学硕j ：学位论文 第_ 二章下一代网络及】e 业务 架，并做了符合移动通讯特性的一些扩展1 5 j 。在3 g p p 中，是将呈现作为一个业 务对待，其t s2 2 1 4 1 规范定义呈现业务的能力；其t s2 3 8 4 1 规范定义呈现业 务的架构，s i m p l e 中定义的呈现业务角色可以很容易地映射为i m s 的功能实体 【6 l o 在开放移动联盟( o m a ) 中，有一个专门的状态呈现和可用性工作组( p a g ， p r e s e n c ea n d a v a i l a b i l i t yg r o u p ) 致力于应用层级的呈现业务技术研究，主要是制 定与底层网络无关的呈现业务规范，包括各个应用层实体之间的接口、其他业务 实体的关系等。o m a 定义了基于s i p s i m p l e 的呈现业务的架构 7 1 ，如图2 4 所 示，其中粗体框为呈现业务的功能实体。 2 5 本章小结 图2 - 4o m a s i m p l e 呈现服务的系统架构 本章首先给出下一代网络这一概念的定义，分析了下一代网络的特征，介绍 了下一代网络分层的体系结构；然后围绕下一代网络的业务展开，总结了业务的 特点和分类，列出了几种业务提供方式；再然后具体到呈现业务，介绍了呈现业 务的概念、角色和模型，揭示了呈现业务作为网络中的基础业务的重要性；最后 简单介绍s i m p l e 呈现业务框架，对