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北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 软交换即时消息系统中控制子系统的研究与实现 摘要 随着用户对通信业务多元化综合化需求的不断增加和通信技术的 发展，下一代网络应运而生。下一代网络是一个综合、开放的新型电 信服务网络，可以提供语音、数据和多媒体等多种业务，其主要特征 是开放、融合和业务驱动。软交换是下一代网络中的核心设备，为其 提供核心控制功能。 即时消息业务、移动短信息业务和通信开放业务接口中的消息业 务都属于消息业务。消息业务是继语音、视频等实时通信手段之外的 一种准实时数据通信手段，具有通信便捷和价格低廉等优点，是下一 代网络中不可或缺的业务之一。即时消息业务作为消息业务的典型代 表，成为下一代网络核心控制设备必须具备的能力。不过由于现有即 时消息系统都在因特网中实现，并且自成体系，因此如何在软交换系 统中实现即时消息能力，并能够支持与短信互通，同时对开放业务接 口中的消息业务提供能力支持就成为亟待解决的课题，这也是本文探 讨的核心内容。 本文研究的主要贡献是： 1 ，针对支持即时消息的多种体系规范进行探讨，确定了基于 软交换技术使用s i m p l e 规范支持即时消息的可行性。 2 ，提出了基于软交换技术实现即时消息系统的方法，给出了 软交换技术支持s i m p l e 会话模式即时消息系统和支持s i m p l e 会话 外寻呼机模式即时消息系统的方法。 3 ，设计并实现了即时消息系统控制子系统。在该子系统中， 提出了一个通用的即时消息控制模型，该模型既可以支持即时消息， 又可以支持移动短信息，还能适配开放业务接口中的消息部分。 在文章最后，本文还给出了即时消息控制子系统的实现部分和对 其进行测试的情况。 关键字：下一代网络软交换即时消息s i m p l e 协议移动短信 息控制子系统 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 r e s e a r c ha n dl m p l e m e n t a t i o no fi n s t a n t m 【e s s a g i n gc o n t r o ls u b s y s t e mb a s e do n s o f t s w i t c h a b s t r a c t a l o n gw i m i n c r e a s eo f r e q u i r e m e n t so f v a r i o u sa n di n t e g r a t e d c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e sa n dd e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s ， n g n ，s h o r tf o rn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k s ，i sp r o p o s e d n g ni sa n i n t e g r a t e d o p e na n dn e wn e t w o r ki nt h et e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y i t s k e yf e a t u r e sa r ec o n v e r g e n c e o p e na n ds e r v i c ed r i v e n a n di tc o u l d p r o v i d em a n yk i n d so fs e r v i c e s ，s u c ha sv o i c e ，d a t a ，m u l t i m e d i as e r v i c e s a n ds oo n s o f f s w i t c hi so n eo f k e ye n t i t i e si nn g n p r o v i d i n gf u n c t i o n s o fs w i t c hc o n t r o la n d s u p p o r t i n gf o rs e r v i c e s i n s t a n tm e s s a g i n g ( 刀m ) ，s h o r tm e s s a g ei nm o b i l es y s t e m ( s m s ) a n d m e s s a g ep a r ti no p e ns e r v i c e sa p ia l ea l ls e r v i c e sr e l a t e dt om e s s a g e a n dh a v em a n ya s p e c t si nc o m m o n w i t hl o wc o s ta n dn e a r l yr e a lt i m e c o m m u n i c a t i o n s ，t h e s es e r v i c e sb e c o m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti n n g n s oi ti sn e c e s s a r yf o rs o f t s w i t c ht op r o v i d eb a s i ca b i l i t yo fi n s t a n t m e s s a g m g ，w h i c hi sat y p i c a lm e s s a g es g l v 1 0 e h o w e v e r , m a n yi n s t a n tm e s s a g i n gs y s t e m sa l ed e s i g n e df o r i n t e r n e t s oi tb e c o m e sa ni m p o r t a n tp r o b l e mt h a th o wt od e s i g na l li n s t a n t m e s s a g i n gs y s t e mf o rs o f i s w i t c h w h i c hf i t sf o rn g n a n ds u p p o r t sa b i l i t y o fs h o r tm e s s a g ea sw e l la sa b i l i t yo fm e s s a g ep a r ti np a r l a ya p i a n d t h i si st h ek e yi s s u ed i s c u s s e da n ds o l v e di nt h i sp a p e r t h e r ea r et h r e ei n n o v a t i o n si nt h i sp a d e r ： f i r s to fa l l ，d i f f e r e n tk i n d so fp r o t o c o l su s e dt oi m p l e m e n ti n s t a n t m e s s a g i n g ( i m ) s y s t e ma l ec o m p a r e d 谢t he a c ho t h e r , a n dt h i sp a p e r c h o o s e ss i m p l e p r o t o c o la sas u i t a b l ep r o t o c o lt oi m p l e m e n ti ms y s t e m b a s e do ns o f t s w i t c hs y s t e m s e c o n d ，i ti sp r o p o s e dt h a th o wt od e s i g ni n s t a n tm e s s a g i n gs y s t e m 4 ! ! 室坚皇奎兰堡主兰垡堡苎 鉴奎垫竺堕堂皇墨竺丝型三墨竺箜堕塞量墨翌 s u p p o r t e db yr e u s i n ga b i l i t i e si ns o f t s w i t c hs y s t e m i nt h i sp a p e r , i n s t a n t m e s s a g i n gs y s t e mi si m p l e m e n t e d b a s e do ns i m p l ep r o t o c o la n dt h e r e a r et w om a i nm o d e l si ns i m p l ew h i c hc a nb eu s e dt od e s i g ni ms y s t e m ， s oh o wt od e s i g ni ms y s t e mi ns e s s i o nm o d e la n di np a g e r m o d e lo u to f s e s s i o na r eb o t hd i s c u s s e dh e r e t h i r d ac o n t r o ls u b s y s t e mi ni n s t a n tm e s s a g i n gs y s t e mi sd e s i g n e d a n dt h i ss u b s y s t e mc a l lb eu s e dt os u p p o r tb a s i ca b i l i t i e so fi n s t a n t m e s s a g i n g ，s h o r tm e s s a g ei nm o b i l en e t w o r ka n dm e s s a g ep a r to fm p a r l a yi n t e r f a c e i nt h ee n do ft h i sp a p e r , i ti sa l s od e s c r i b e dt h a th o wt oi m p l e m e n t t h ec o n t r o ls u b s y s t e mi ni n s t a n tm e s s a g i n gs y s t e m , a sw e l la sh o wt ot e s t i t k e yw o r d s ：n g ns o f t s w i t e h i n s t a n tm e s s a g i n gs i m p l e s m sc o n t r o ls u b s y s t e m 5 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控崩子系统的研究与实现 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： 赁普毅 日期： o 。7 罗2 9 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： 贺曾霭 日期： 二口0 1 ；磅 导师签名：芝圣! ! 隆日期：皇堕：! ： 2 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 第l 章绪论 1 1 研究背景 随着因特网等革命性新技术的异军突起，使得传统的电信网络在巨大的冲击 面前不断进行变革。加上对网络融合，尤其是网络边缘部分融合的迫切需求，电 信网络日益需要一种整个网络框架的变革和整体解决方案，这就是以软交换 ( s o f l s w i t c h ) 为核心的下一代网络( n g n ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 。 下一代网络，是目前国内外网络技术研究的重要方向，泛指一个不同于目前 一代的，大量采用创新技术，以口为中心同时可以支持语声、数据和多媒体业 务的融合网络。该网络是承载多种业务的统一开放的网络，可以融合传统电信网 和因特网各自的优点，基本满足人们对新的网络业务发展的需求。 下一代网络以软交换为核心，在不断发展过程中，新业务需求逐渐成为主要 驱动力。新业务需求范围不但包括电话、会议等传统语音业务，还包括短信息、 彩信、即时消息、呈现服务、文件共享等数据业务，同时，新业务还需要对语音、 数据进行融合。这就对下一代网络的网络能力提出了更高要求。那么，软交换作 为下一代网络的核心控制设备，它不但应支持传统语音业务的所有功能、提供移 动业务，而且还需要支持多种媒体能力。与传统话音业务的特性相比，多媒体和 移动业务对通信系统提出了更高的要求。研究和实现支持多媒体和移动业务的软 交换系统成为电信业界和学术界的新课题。 即时消息系统是因特网中应用最为广泛的业务之一，其可以使用户更加便捷 有效、低成本地进行通信，不仅可以采用文本通信方式，还可以支持群组功能、 离线支持、文件传输、表情共享等多种通信方式。目前即时消息系统主要应用于 因特网环境中，有x m p p 、s i m p l e 等不同标准，可以在不同标准体系中实现即 时消息功能。随着业务支持能力范围的不断扩大，下一代网络中支持即时消息业 务成为必然趋势，比如中国移动、中国联通都已经在各自现有网络中支持与即时 消息的互联互通。那么如何在下一代网络的核心设备软交换中实现即时消息系 统，如何融合现有软交换系统来实现即时消息系统，就成为下一代网络实际应用 中需要解决的问题。与此同时，现有电信网络中的短信、彩信等消息类数据业务 应用极为广泛，而且与即时消息相比有类似的业务特征，那么软交换中的即时消 息与短信的融合也是必然的趋势。还应看到，下一代网络不仅有业务融合的需求， 还需要对上层业务开放网络能力，提供统一的开放业务接口。而如何基于软交换 即时消息系统向应用层开放即时消息业务接口，也成为本文讨论的出发点。 北京邮电大学硕士学位论文 软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 1 2 项目背景 “支持多媒体业务和移动业务的软交换系统”是国家8 6 3 计划通信领域重大 项目，该项目以n g n 为背景，以软交换技术为核心，重点研究并实现“支持多 媒体和移动业务的软交换系统”。本文的研究内容所在项目是该软交换系统的延 伸项目，对项目所开发的产品有更高的商用要求，同时项目开发中对业务支持能 力要求更为灵活。本文中涉及的内容就是项目在滚动项目过程中扩大业务支持能 力时完成的。 1 3 本人工作情况 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“支持多媒体和移动业务的软交换系统”项目的设计与开发，具体包括以下内 容： ( 1 ) 负责软交换系统核心呼叫控制子系统的重构设计与开发。 ( 2 ) 负责软交换系统特别是呼叫控制子系统的测试。 ( 3 ) 负责软交换系统即时消息子系统的需求调研与分析。 ( 4 ) 负责软交换系统即时消息子系统的可行性分析与设计。 ( 5 ) 负责软交换系统即时消息子系统的实现。 1 4 本文结构 论文共七章，除了绪论和结束语以外，其他章节如下： 1 下一代网络与软交换( 第二章) 本章首先介绍下一代网络的基本概念及其关键技术，然后进一步介绍移动网 络中的短信息业务和电信业务接口，其中电信业务接口是开放电信网络能力的主 要方式之一。在本章最后，重点分析n g n 中的核心一软交换技术。 2 i m 即时消息综述( 第三章) 本章主要是介绍即时消息系统，包括即时消息业务需求、整体特征和实现方 式，并对不同实现方式进行对比。另外还描述了即时消息与短信息的关系。目的 在于较为全面地介绍即时消息系统，以便读者对即时消息系统有个简要了解。 3 支持i m 的软交换系统综述( 第四章) 本章是本文的核心之一，目的在于基于现有软交换系统提出实现即时消息系 统的方法和模型。为此，本章首先介绍了现有的软交换系统支持多媒体与移 动业务的软交换系统。然后分析了软交换系统对即时消息系统的需求，最后根据 对需求的分析提出基于现有系统实现即时消息系统的设计思想，以及即时消息控 制子系统的设计思想。 2 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 4 i m 控制子系统的设计( 第五章) 本章是本文的核心之一，描述即时消息控制子系统的设计，分为三部分：软 交换系统功能模型、控制子系统总体设计和子系统流程设计。软交换系统功能模 型，介绍了现有软交换系统的整体功能模型，是即时消息子系统进行设计的基础。 总体设计包括i m 控制子系统在软交换体系中的位置、模块描述和接口说明。子 系统流程设计描述了i m 控制子系统在整个软交换系统中，在特定场景下，与其 他子系统之间的消息交互。 5 i m 控制子系统的实现( 第六章) 本章描述了即时消息控制子系统的实现，包括子系统实现类图，以及相关描 述图。最后介绍该子系统的测试情况。 3 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 第2 章下一代网络与软交换 本章描述的是下一代网络，以及其核心技术软交换。下一代网络是本文讨论 内容的前提，因而了解下一代网络才能更好的了解本文的背景和出发点。在进行 介绍时，本文作者除对下一代网络进行了整体描述，还对下一代网络中涉及的移 动短信息业务和电信业务开放接口进行了说明，这两部分和本文内容密切相关。 2 1 下一代网络( n g n ) 2 1 1n g n 的定义 下一代网络( n e x t g e n e r a t i o n n e t w o r k s ，n g n ) ，泛指一个不同于当前一代的、 大量采用创新思想和技术的、以分组交换技术为基础的、可同时支持语音、视频、 数据、文本和图像等多媒体业务的新型的融合网络。它是现有电信网技术与分组 交换技术高度融合后形成的、面向新业务与应用的一种整体网络解决方案。 下一代网络内涵十分丰富，可以按不同背景对其有不同的理解和侧重。如果 侧重到传输层和网络层，下一代网络主要是指下一代网络传输技术，如自动交换 光网络( a s o n ) 、通用多协议标签交换( g m p l s ) 、m v 6 等；如果定位到业务层面， 下一代网络泛指下一代业务网，如下一代互联网、下一代移动网( 3 g 、b e y o n d 3 g ) 、 下一代智能网等。 国际电联给出的n g n 定义是：n g n 是基于分组的网络，能够提供电信业务； 利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独 立。n g n 使用户可以自由接入到不同的业务提供商；n g n 支持通用移动性。 也就是说，广义的下一代网络实际泛指所有新一代网络以及其使用的技术， 而狭义的下一代网络往往特指以软交换和应用服务器为特征的综合、开放新型电 信服务网络。本论文将主要探讨狭义的下一代网络。 2 1 2n g n 的基本特征 n g n 基本特征是开放、网络融合和业务驱动，具体来说有： ( 1 ) 基于分组传送； ( 2 ) 控制功能从承载、呼叫，会话、应用业务中分离； ( 3 ) 业务提供与网络分离，提供开放接口： ( 4 ) 利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用( 包括实时、流、 非实时和多媒体业务) ； ( 5 ) 具有端到端q o s 和透明的传输能力； ( 6 ) 通过开放的接口规范与传统网络实现互通； 4 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 ( 7 ) 具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商； ( 8 ) 支持多样标志体系，并能将其解析为口地址以用于m 网络路由； ( 9 ) 同一业务具有统一业务特性； ( 1 0 )融合固定与移动业务。 2 1 3n g n 的发展目标 n g n 是一个以业务提供为发展主导的电信网络，以能够提供各种业务、形 成综合与开放的网络为发展目标。n g n 能够支持所有的通信业务，包括公用或 专用vpn 业务、固定业务、移动业务和从业务特征划分的单一媒体或多媒体业 务、固定比特率或可变比特率业务、实时或非实时业务、单播或组播业务等。而 且，还能够支持各种新兴的灵活业务。由于不同业务的服务质量要求不同，所以 n g n 能够提供相应的服务质量保证机制。随着移动网的迅猛发展和个人通信需 求的日渐高涨，移动性( 终端移动性和个人移动性) 的要求也越来越强烈，所以 n g n 还能够支持移动与漫游特性、终端可携性等移动通信要求。 2 1 4n g n 的体系结构 图2 - 1n g n 体系结构 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 下一代网络体系结构的特征是网络分层。一般认为，其层次结构可分为：接 入层( a c c e s sl a y e r ) 、传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) 、控制层( c o n t r o ll a y e r ) 和应 用业务层( n e t w o r ks e r v i c el a y e r ) 。 ( i ) 接入层 其功能是提供灵活的接入手段，支持已有的用户接口，同时支持更先进的接 入技术。例如，各种宽窄带，移动或固定用户接入，包括各种媒体网关或智能接 入终端设备，主要有：信令网关( s g ) 、中继网关( t g ) 、接入网关( a g ) 、综 合接入设备( l 蝴) 、无线接入网关( 、) l c a g ) 、媒体资源服务器、h 3 2 3 网关( h 3 2 3 g w ) 等。 ( 2 ) 传输层 其功能是负责将不同类型的信息格式转换成为能够在网络上传送的信息格 式。例如，将来自p s t n 的语音信号转换成a t m 信元或口包。此外，媒体层可 以将信息媒体流选路至目的地。 ( 3 ) 控制层 其功能是提供呼叫控制和为控制媒体层网络元素建立端到端连接。主要涉及 软交换相关的功能，完成业务逻辑的具体执行，其中包含呼叫控制，资源管理， 接续控制和路由等操作，实现各种信令协议的互通和转换。此层是n g n 的核心 神经，决定用户收到的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。 ( 4 ) 应用业务层 其功能是提供终端用户增值业务的提供和网络管理功能。主要负责在呼叫建 立的基础上提供各种各样的增值业务，控制逻辑相应的网络管理及服务，完成增 值业务处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口等。此外，业务层还负 责业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费等。同时提供开放的第三方可编 程接口( a p i ) ，易于引入新型业务。业务层由一系列的业务应用服务器组成， 包括s c p 、认服务器、数据库、应用服务器、网管服务器等。 2 2 软交换技术 下一代网络中呼叫与控制的核心是软交换技术，其是n g n 体系中的关键技 术之一，核心思想是通过软件来实现原来交换机的控制接续和业务处理等功能， 各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在n g n 中更快地实现各类复杂 的协议，更方便地提供业务。软交换主要处理实时业务，首先是语音业务，也可 以包括视频业务和其他多媒体业务，软交换通常也提供一些基本的补充业务。它 是n g n 中语音、数据、视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。 软交换的主要设计思想是业务和控制分离与传送和接入分离，各实体之间通 6 北京邮电大学硕士学位论文 软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 过标准的协议进行连接和通信。 软交换同时具有i ，$ t n 的可靠性和m 技术的灵活性、有效性和开放性等优 点，并吸取了删和i n 等技术的长处，形成分层的开放的体系架构，使得电 信运营商可以根据自己的需要，全部或者部分利用软交换体系的产品，充分利用 现有资源，采用适合自己的网络解决方案。因此，软交换技术倍受电信运营商的 青睐。 2 2 1 软交换定义 我国“软交换设备总体技术要求”中规定，软交换是电路交换网向分组网演进 的核心设备，也是下一代电信网络的重要设备之一，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，并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的业务以及多样化的第 三方业务。 2 2 2 软交换功能 软交换实体具有多种逻辑功能，提供各种电信业务的呼叫控制、接续赫部分 业务控制功能，是下一代电信网中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提供的 核心设备，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。 其主要功能包括以下几部分： il 筹ii 瓣 棒震l 蝴 l 图2 - 2 软交换功能结构示意图 7 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 ( 1 ) 呼叫控制和处理功能 软交换设备控制控制基本呼叫的建立、维持和释放等过程，包括呼叫处理、 连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。 ( 2 ) 协议功能 软交换是一个开放的、多协议的实体，因此必须采用标准协议与各种媒体网 关、终端和网络进行通信，这些协议包括：h 2 4 8 、s c t p 、i s u p 、t u p 、i n a p 、 h 3 2 3 、r a d i u s 、s n m p 、s i p 、m 3 u a 、m g c p 、b i c c 等等。 ( 3 ) 业务提供功能 软交换应能够提供p s t n i s d n 交换机提供的业务，包括基本业务和补充业 务；可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务；可以与第三方合作，提 供多种增值业务和智能业务。 ( 4 ) 业务交换功能 业务交换功能与呼叫控制功能相结合提供了呼叫控制功能和业务控制功能 ( s c f ) 之间进行通信所要求的一组功能。业务交换功能主要包括：业务控制触发 的识别以及与s c f 间的通信；管理呼叫控制功能和s c f 之间的信令；按要求 修改呼叫连接处理功能，在s c f 控制下处理玳业务请求；业务交互作用管理。 ( 5 ) 互通功能 软交换应可以通过信令网关实现分组网与应现有七号信令网的互通。可以通 过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；允许s c f 控制口 呼叫且对呼叫信息进行操作( 如：号码显示等) 。可以通过软交换中的互通模块， 采用h 3 2 3 协议实现与现有h 3 2 3 体系的m 电话网的互通。可以通过软交换中 的互通模块，采用s i p 协议实现与未来s i p 网络体系的互通。可以其他软交换 设备互通互连，它们之间的协议可以采用s i p 或b i c c 。提供l p 网内h 2 4 8 终 端、s i p 终端和m g c p 终端之问的互通。 ( 6 ) 资源管理功能 软交换应提供资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源 的分配、释放和控制等。 ( 7 ) 计费功能 软交换应具有采集详细话单及复式计次功能，并能够按照运营商的需求将话 单传送到相应的计费中心。当使用记帐卡等业务时，软交换应具备实时断线的功 能。 此外，软交换还需要支持语音处理功能、与移动业务相关的功能、与数据， 多媒体业务相关的功能等。 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 2 3 移动短信息业务 短信息是近年来一项极具吸引力和市场价值的增值业务，越来越成为以话音 业务为主导的移动通信网络的另一个重要卖点。现有很多的数据增值业务是基于 短信息这种移动数据通信手段的，如手机银行、手机证券、信息点播、移动o i c q 业务、无线电子邮件、无线数据和传真等。在这里本文把这些业务统称为短信息 业务。 2 3 1 短信息的定义 短信息业务，即s h o r t m e s s a g e s e r v i c e ( s m s ) ，是通过手机发送和接收有限 长度的文本信息的功能。文本信息是词语、数字和字母的组合，一条短信息可以 包含1 6 0 个英文字母或7 0 个非拉丁字母，如中文汉字等。 短信息业务是g s m 系统中提供的一种g s m 手机之间及与短信息实体之间 通过业务中心进行文字信息收发的方式，其中业务中心是独立于g s m 网络的一 个业务处理系统，主要功能是提交、存储、转发短信息，并完成与p s t n 、i n t e r n e t 等网络的互通，以实现来自其他s m e ( s h o r t m e s s a g e e n t i t y ) ( 如：人工台自动 台、咨讯平台等) 的短信息的传递。 短信息分为两类：小区广播短信息( c b s ) 和点到点短信息( s m s ) 。通常 提到的短信息业务主要是指点到点短信息，本文此后的叙述中如非特别声明，都 特指点到点短信息。 2 ，3 2 短信息的特点 s m s 有以下几个特点： ( 1 ) s m s 采用的是存储转发模式。即短信息被发出去之后，不是直接发 送给对方，而是先存储在短信息服务中心，然后由短信息服务中心发送给对方。 如果接收方当时关机或者不在服务区内，短信息服务中心会自动保存该短信息， 等到接收方在服务区时再发送给他。 ( 2 ) s m s 对发送信息有保证的双向服务，与普通的寻呼机制不同。短信 息发送方可以自阿短信息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败 的信息，以及不可达的原因。 ( 3 ) s m s 可以与话音、数据、传真等业务一起进行同步传输。由于s m s 是非对称业务，使用s s 7 信令新到传输数据分组，所以即使在业务信道处于高 峰期的情况下，也照样可以使用短信息顺利通信。 9 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 2 4 电信业务开放接口p a r l a y 2 。4 1p a r l a y 产生的背景 下一代网络技术的一个重要特点就是能够灵活地向第三方开放a p i 接口， 从而能够由第三方提供灵活多样的业务。近年，这种将电信网络能力开放给第三 方的趋势越来越明显，国际上很多研究机构和标准组织为此作了很多努力和工 作。这也就意味着很多应用可以通过标准的a p i 接口来访问和使用电信核心网 络的功能。p a r l a y o s a 就是这样一个标准的开放a p i 接口。 p a r l a y o s a 应用程序接1 ：3 是由p a r l a y 小组定义的，它是一个由6 5 家通信和 r r 领域的公司共同参与的非盈利性组织。p a r l a y 小组成立于1 9 9 9 年，到目前为 止，它已经发布了四个版本的p a r l a y 规范。p a r l a y 小组的公司成员包括阿尔卡特、 不列颠电信、爱立信、富士通、惠普、m m 、l n c o m i t 、朗讯、n t t 、西门子、s u n 、 t e l c o r d i a 科技、意大利电信、t e l f i e r 和其他5 0 个北美、欧洲及亚洲的公司。o s a 即开放式业务接口，在3 g p p ( 第三代移动通信伙伴项目) 和3 g p p 2 的移动业务 体协结构中被引用，而p a r l a y 就是o s a 中的a p i 部分。 p a r l a y 组织( p a r l a yg r o u p ) 研究开放的接口部分，并不关心任何基础电信 网络结构和技术。3 g p p 和e t s i ( 欧洲电信标准委员会) 的研究方向则包括第三 代网络的整体，包括移动网络和固定网络部分。因此，业务提供网络的概念和各 种a p i 接口的定义收集在p a r l a y 组织( p a r l a yg r o u p ) 中称为p a r l a y ，而在3 g p p 和e t s i 中称为o p e ns e r v i c ea c c e s s ( o s a ) 。在o s a 的定义中，由业务能力服 务器( s e r v i c e c a p a b i l i t y s e r v e r s ) 提供这些a p i 接口，该接口介于业务提供网络 部分和核心网络部分之间。 2 4 2 p a r l a y 定义 p a r l a y 协议是p a r l a y 工作组制定、由欧洲电信标准委员会( e t s i ) 发布的开 放业务接入应用编程接t a ( a p i ) 标准，是n g n 重要的业务接口应用协议。 p a r l a y 定义了一套开放的、独立于技术的、可扩展的a p i ，包括框架结构接 口、业务接口、公共管理接口等。其中，业务接口是p a r l a y 接口的核心，又包括 呼叫处理业务接口、通用消息业务接口、移动性业务接口、连通性管理业务接口 等。 应用服务器和软交换问的通信通过p a r l a ya p i 来完成，同时应用服务器对外 提供各种a p l 实现对现有通信网络安全和公开的访问，为第三方应用商提供开 放的业务接入平台。p a r l a ya p i 可适用于不同的通信网络，通过对a p i 的不断扩 展，解决网络的演进、融合和扩容等方面的一系列问题。 1 0 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 2 a 3p a r l a y x 协议 在发展过程中，提出了p a r l a y 4 0 协议规范，沿袭着p a r l a y 协议规范的基本 框架和特点。但是对r r 业务开发人员来说，p a r l a y 4 0 还是相当的复杂和难懂， 采用该协议规范开发基于电信网络的应用还是有一定的难度，因而3 g p p 提出了 p a r l a y 4 1 协议规范，也就是p a r l a y x 协议，用以降低p 羽a y 接口的使用难度。 在原有p a r l a y 协议的基础上，p a r l a y x 协议对p a r l a y a p i 进行了进一步的抽 象和封装，使用了基于w e b 业务的w s d l 语言对a p i 进行描述，提供给r r 开 发人员一个更为清晰、简洁、抽象、易于理解的电信业务开发接口。这样r r 开 发人员无需掌握详细的电信网络专业知识就可以根据p a r l a y x 协议接口开发、应 用下一代网络中的电信业务。这样以来，同时也促进下一代网络以及其业务的发 展。 2 5 本章小结 下一代网络，泛指一个不同于当前一代的、大量采用创新技术思想的、以分 组交换技术为基础的、可同时支持语音、视频、数据、文本和图像等多媒体业务 的新型融合网络。国际电联给出的n g n 定义是：n g n 是基于分组的网络，能够 提供电信业务；利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术；其业务相关功能与 其传送技术相独立。n g n 使用户可以自由接入到不同的业务提供商；n g n 支持 通用移动性。狭义的下一代网络特指以软交换和应用服务器为特征的综合、开放 新型电信服务网络。 下一代网络在业务体系中以开放和网络融合为特征，在网络层次结构中以体 系结构分层为特征，其层次结构可分为：接入与传输层、媒体传送层、控制层和 应用业务层。 软交换是下一代网络呼叫与控制的核心，是n g n 体系结构中的关键技术， 主要处理实时业务，包括语音业务、视频业务和其他多媒体业务，通常也提供一 些基本的补充业务。 软交换的主要设计思想是业务控制与传送接入分离，各实体之间通过标准 的协议进行连接和通信。其主要功能包括：呼叫控制和处理功能、协议功能、业 务提供功能、业务交换功能、资源管理功能和计费功能。 短信息业务是移动网络提供的一种极具吸引力和人气的增值业务，也将成为 下一代网络中的主要业务之一，其提供通过手机发送和接收有限长度的文本信息 的功能。作为移动杀手级业务之一，其特点是采用存储转发模式、对发送信息 有保证的双向服务、可以与话音等业务一起进行同步传输。 下一代网络技术的一个重要特点就是能够灵活地向第三方开放a p i 接口， 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 从而能够由第三方提供灵活多样的业务。p a r l a y 协议就是一种开放业务接入应用 编程接m ( a p i ) 标准，由欧洲电信标准委员会( e t s i ) 发布，是n g n 重要的业务接 口应用协议。 对于r r 开发人员而言，采用p a f l a y 4 0 协议规范开发创建基于电信网络的业 务和应用还很困难。因而3 g p p 提出了p a r l a y4 1 协议规范，对p a r l a ya p i 进一 步抽象，便于1 1 r 开发人员使用，该规范成为p a r l a y x 协议。 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 第3 章即时消息综述 即时消息，是一种利用因特网口技术的通信软件服务。最早的即时消息软 件是i c q 软件，出现于1 9 9 8 年。之后即时消息很快就得到了广泛的应用。其最 大的特点就是能够通过网络进行准实时通信，现在已经成为了一种开放互通的在 线通信方式和工具 随着互联网中业务的不断增加和融合，即时消息提供的服务越来越多，应用 的范围也越来越广阔，各种i m 软件层出不穷，例如q q 、m s n 、y a h o om e s s e n g o r 等。今天的即时通信产品已经将电子邮箱、手机短信、文件服务等内容融合进来， 形成了一种综合的网络通信工具。 本章说明了即时消息的定义、功能、特点等，着重描述了即时消息系统的两 种实现方式：x m p p 方式和s i m p l e ，并且对这两种实现方式进行了对比分析。 在本章中还说明了即时消息与短信息间的关系。 3 1 即时消息( i m ) 定义 即时消息，也即i m ( i n s t a n tm e s s a g i n g ) ，i e t fr f c3 4 2 8 中对其的定义是： 即时消息是指在两个或多个用户间进行接近于实时的信息交互。一般来说，交互 的信息是短小的文本消息，该消息不需要被暂存，当然也可以不局限于短小或者 文本，可以被暂存。 与电子邮件不同之处在于，即时消息通常是在简单的即时交谈中使用，大量 的简短信息在用户间被发送、被接收。 3 2 即时消息的功能 大多数常用的i m 系统都会提供以下功能： ( 1 ) 即时通讯 在用户和在线朋友之间来回发送文本信息。一般文本短小，也可以支持较大 文本信息。 ( 2 ) 群组即时消息 用户可以发送同一消息给一个组内的所有其他用户。 ( 3 ) 离线即时消息 在支持即时消息暂存的系统中，发送给离线用户的即时消息可以被系统暂存 起来，当用户再次上线时在发送给他。 ( 4 ) 多媒体即时消息 除了文字外，在频宽充足的前提下，大都份i m 服务事实上也提供了图片、 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时泊息系统控制予系统的研究与实现 文件、音频和视频通讯的能力。 3 3 即时消息的特点 即时消息系统有以下特点： ( 1 ) 即时消息最大的优点是内容传送的即时性。结合了电子邮件和电话通 信的优点于一身。具有电话即时通信没有延迟的优势，又有电子邮件的便捷。 ( 2 ) 收费低廉 基于i n t e r n e t 的i m 服务资费低廉，这是电话、s m s 和m m s 等电信业务暂 时无法比拟的。这也是很多企业用户越来越倾向于即时通信系统的一个原因。 ( 3 ) 内容丰富，沟通形式多样化 通信内容可以有多种方式，使得内容丰富、沟通形式多样。 ( 4 ) 随时随地沟通 只要两个人都在在线，就能像多媒体电话一样，传送文字、档案、声音、 影像给对方，只要有网络，无论对方在天涯海角或是双方隔得多远都没有距离。 ( 5 ) 文字的特殊魅力 现代社会的通信工具使人们习惯于打电话，逐渐疏于写信，但在很多方面， 文字有着语音所无法替代的效果。比如，几乎每个手机用户都曾经收到一些幽默 短信或者祝福短信，这也是语音所无法做到的。 ( 6 ) 可以与呈现服务融合 即时通讯服务都能很方便的融合呈现服务( p r e s e n c e ) ，可以显示联络人名单、 联络人是否在在线、能否与联络人交谈等。 3 4 与短信息的关系 即时消息与短信息都属于消息类业务，传递的通信内容都是消息，都具有准 实时通信的特点，另外两者的通信成本也都较为低廉，是现有市场中颇受欢迎的 通信方式。 这两种业务也有诸多不同之处。首先两种业务是在不同网络中提供的，即时 消息一般在因特网中提供，短信息一般在电信移动网络中提供。其次，由于所处 的网络不同，也造成形成了各自的协议标准，并且短信息协议在连接管理、传递 消息等方面的设计中和即时消息协议也都不同。 由于即时消息和短信息都是很有市场需求和前景的业务，并且随着市场对通 信业务融合需求的进一步扩大，即时消息和短信息业务阔的互联互通成为一个重 要趋势。那末如何进行互联互通呢? 虽然两种业务有很多的不同，但是只要解决 了各自协议的互通就可以实现业务的融合，同时由于这些协议的核心内容都是消 息传递，实现协议的互通也是可能的，所以即时消息业务和短信息业务可以实现 1 4 北京邮电大学硕士学位论文软交换即时消息系统控制子系统的研究与实现 融合。 3 5 即时消息系统的实现方式 随着市场对i m ( 即时通信) 的需求日益增大，各种实现i m 的不同方法也 不断出现。不过目前市场上的很多实现都采用私有协议，相互之问不兼容，i m 功能实现的也不完整。为了对p 崩c e 和n 以规范化，i e t f 在1 9 9 8 年成立了i m p p ( i n s t a n t m e s s a g e a n d p r e s e n c e p r o t o c 0 1 ) 工作组，希望