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北京邮电大学硕士研究生毕业论文 基于im s 的p r e s e n c e 业务的研究与实现 摘要 i m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t c m ，i p 多媒体子系统) 是3 g p p ( 3 r d g e n e r a t i o np a 彻e r s h i pp r o j c c t ，第三代合作伙伴计划) 在r 5 版本中提 出的支持妒多媒体业务的子系统，是一个独立于接入技术的基于i p 的标准体系，采用s i p ( s e s s i o n “t i a t i o np r o 妣o l ，会话发起协议) 进行会话控制，通过标准开放的接口使业务与控制分离，提供端到端 的业务，是未来融合的控制平台。p r e s e n c c ( 呈现) 是i m s 的典型业 务，允许用户发布自己的状态信息，订阅他人的状态信息，并在信息 发生变化时告知订阅者。在i m s 中，p r e s e n c e 作为业务引擎供其他业 务调用。论文对基于i m s 的p r c s e l l c e 业务进行了研究，分为六章。 第一章介绍论文的背景及意义、国内外相关研究现状，以及作者 在论文编写过程中所作的研究和开发工作。 第二章介绍i m s 的概念、发展、功能实体和主要协议，并阐述i m s 的业务网络架构和业务触发方式，最后介绍几个典型的i m s 业务。 第三章详细介绍p r e s e l l c e 业务体系，包括p r e s e n c e 业务的业务模 型和系统架构、协议、业务数据和主要信令流程。p r e s e n c e 业务的核 心是基于s 口协议的订阅通知机制和x c a p 协议的应用。 第四章介绍两种主流的应用服务器框架j a i ns l e e 和s i p s e l e t ，重点阐述j a i ns u e 框架，结合其开源实现m o b i c e m s 分析 该框架的功能架构、相关概念、部署运行和业务编程方式。 第五章详细描述了基于j a i ns l e e 框架设计和实现p r e s e n c e 业务 平台。首先对系统进行总体设计，然后介绍关键技术，进而对各模块 进行详细设计和实现，最后是业务部署和对业务平台的测试。 第六章总结了研究和实践工作，探讨了p r c s c e 业务平台实现中 待改进的地方，以及论文未来的工作。 关键词：i m sa sp r e s e n c es i px c a pj a j ns l e e 应用服务器订 阅通知发布 2 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 a b s t r a c t r e s e a r c ha n d 蛐l e 匝n t a t i o no f p r e s e n c es e r c eb a s e do ni m s a b s t r a c t i m s ( i pm u l 缅1 e d i as u b s y s t e i n ) i s i n t r o d u c e d b y3 g p p ( 3 r d g e n c r a t i o np a 咖c r s 脚p r o j c c t ) i ni t sr c l e a s e5v e r s i 咀t os l l p p o r tp m u l t i m e d i as e r v i c c s i m si sas t a n d a r ds y s t e mi n d e p e n d e n to fa c c e s s t e c l l n 0 1 0 鼢a n du s 舔s i p ( s c s s i o ni n i t i a lp r o t o c 0 1 ) 蚤s c s s i o nc o n 打0 1 b y p r o v i d i n g s t a n d a r da n d o p e ni m e r f a c e s ，i m ss 印a r a t 铭s e n ，i c e 锄dc o n t r o l ， 锄d p r o v i d c se n d 勘- e n dm u l t i m e d i as e “i c e s p r e s e n c ei sa ni m ss e i c c ， w h i c h p r o v i d e s f i l n c t i o n st oa l l o wu s e r st 0p u b l i s ht 1 1 e i rs t a t l l s i n f o m a t i o n ，柚ds u b s c r i b eo m e r s ，弱w e l l 嬲r e c e i v en o t i f i c a t i o 邶w h i l e i n f - 0 n n a t i o nc h a n g e s a sa n a b l p r e s c ei su s e db yo t h e rs e r v i c e s t h ep 印c rm a k e sr c s e a r c ho f 刀m sp r e s e n c es c n ，i c e 锄dd e v e l o p m i ：n t o f t h es e r v i c ep l a t f o r m i ti sd i v i d e di n t os i xc h 印t e r s 私f o l l o w i n g n ef i r s t c h 印t e rd e s 嘶b e st 1 1 eb a c k 黟o u n da n ds i 鲥f i c a n c eo ft h c p a p e r ，t h er e s e a r c hs t a t u s ，a n dt h er e l 种e dw o r k t h es e c o n dc h 印t c rd e s 嘶b e si m s ，i n c l u d i n gc o n c 印t s ，d e v e l o p m e n t ， a i l d 劬c t i o n s s i pa n dd i a m e t c ra r ct 、) l ，ok e yp m t o c o l si ni m s i m s i n 仃o d u c e si n i t i a lf i l t e rc r i t 耐at 0s u p p o r ts e r v i c et r i g g 耐n g t h et h i r dc h a p t e rd e s 砥b e st h es e n r i c es y s t e mi nd c t a i l s ，i n c l u d i n g 3 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 s e i c em o d e l ，a r c h i t e c t u r c ，p r o t o c o l s ，s e r v i c ed a t aa n ds i g n a l i n g s t h e c o r eo fp r e s e n c es e r v i c ei st h es u b s c r i p t i o n _ n o t i f i c a t i o nm e c h a i l i s mb a s e d o ns i p ，a n d 印p l i c a t i o no f x c a p t h ef o u n hc h 印t e ri n t 砌如c 懿t w oa p p c a l i t i o n 舾m e w o r k s ，j a i n s l e ea n ds i ps e r v l e t ，f o c u s i n go nj a i ns l e e b yr e s e a l c h i n gt h e s p e c i f i c a t i o na n d a no p e n - s o u r c ei m p l e m e n t a t i o n ，m o b i c e n t s ，t h i sc h 印t e r a n a l y s e si t sa r c h i t e c h t u r e ，f h n c t i o n s ，c o n c 印t s 锄dd 印l o y m e n t ，a i l dt l l e w a yo f p r o g r ；珈【i n i n gb a s e do nt h e 觑吼e w o r ki sa l s od e s c r f b e d t h e f i f u lc h a p t c r d c s c 曲e s i nd e t a i l sh o w t od c s i 印卸d i m p l 锄e n t t h e p r c s e n c cs e n r i c ep l a t f o n i lb a s e do nj a i ns l e e t h ef i r s ti sm es y s t 眦 d e s i g n ，a 1 1 dt h c n 铆ok e yt e c h n o l o g i e sa r ci n 打o d u c e d ，f o l l o w e db yt h c d e t a i l e dd e s i g n 锄di m p l 锄e n t a t i o no fe a c hm o d u l e ，a n dt h c1 a s ti st h e d 印l o y m e n ta n d 也e t e s to fs c r 访c ep l a t f o 眦 t h es i x t hc h 印t e rm a k e ss u 删m r yf o rt h ew o r ko fr c s e a r c h 锄d d c v e l o p m c n t ，锄dd i s c u s s e st h ei m p r 0 v a b l ea r e 勰o fm ei m p l e m e n t a t i o n ， 雒w e ua s m e f i l t i l r c w o r k o f t h e p a p 既 k e yw o 剐d s ：i m sa sp r c s e n c es i px c a pj a i ns l e e a p p l i c a t i o ns e i v e r s u b s c r i p t i o n n o t i f i c a t i o np u b l i c a t i o n 4 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 声明 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：毒备茹掌一 日期：- 三堡丑j 一 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： 逝；老 日期： 鎏立至f 导师签名：鎏爷多盼矗卜日期：j 羽弓l l 上一 。 i 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 1 1 论文背景及意义 第一章绪论 现代电信市场竞争日益激烈，传统语音业务对运营商来说虽然仍是主要收人 来源，但是其增长速度已经明显开始放慢，同时伴随着网络运营成本居高不下的 压力。运营商一方面要努力降低现有网络的运营成本，同时又追切希望能够为用 户提供丰富多样的业务来作为其新的业务增长点。基于c s ( c i r c u i ts w i t c h ，电 路交换) 的第二代移动通信技术在为用户提供宽带数据业务方面存在着巨大的瓶 颈以至限制了数据业务的发展，只能够提供s m s 之类基本数据业务，而g p r s 等技术的出现试图解决为用户提供基于p 宽带业务的瓶颈，但即便如此，依然 没有从根本解决频谱带宽、用户终端、业务缺乏以及灵活的计费模式等关键问题， 它试图在用户接人层面提供较高速率的数据通道，但并没有在业务的控制和提供 方面给与彻底解决，3 g p p 讧s 正是在这样的背景下应运而生。“s 【l j 是3 g p p 在 r 5 版本中提出的支持口多媒体业务的子系统，是一个独立于接入技术的基于m 的标准体系，采用s m 会话控制机制来创建、管理和终结各种类型的多媒体业务。 i m s 采用水平的体系架构，并通过标准开放的业务控制接口使业务与控制分离， 提供端到端的丰富而动态的多媒体组合业务，被认为未来融合的控制平台。 订s 将蜂窝移动通信网技术和n 锄e t 技术有机融合。n 订s 充分吸收了 i n t e m e c 开放的特点，采用开放的h l t 阳俄协议作为其主要网络接口协议，其中会 话控制采用s 口协议；对用户数据库的查询采用在r a d i u s 协议基础上开发的 d i 锄e 哳协议；网络安全方面采用口s 技术和t l s 安全传送协议。同时，“s 在业务层引入了在e t 广受青睐的应用和业务特性，例如v o 口、即时消息、 p r e s e i l c c ( 呈现) 等。其目标是建立一个基于分组网络向用户提供固定和移动语 音、视频、数据和多媒体业务的，与接入网络无关的统一业务平台。 基于n 订s 的p r 鼯e n c c 业务来源于m t 锄e t 中大量普及的p r e s c c 应用。 p r e s 允许用户发布自己的状态信息，例如在线性、通信意愿、终端信息等， 同时允许用户订阅其他用户的状态信息，并在这些信息发生变化时告知订阅者。 在i n t 锄c t 中，p 嘲e n c e 和即时消息紧密结合并被广泛使用，例如m s n 和q q ， 对互联网的用户的通信方式和习惯带来了深刻的影响。在2 g 时代的移动通信中， 无论是基本呼叫，还是短消息业务，都没有应用p r e s e i l c e 能力，因此用户体验存 在不足。在未来的订s 网络时代，由于引入了开放和灵活的业务提供方式， p 瑚朗c e 作为基本的业务能力引擎能够被其他多种业务所应用，例如基本补充业 务、即时消息、p o c ( p 瑚h - 1 b 吼ko v 盯c e l l u l a r ，一键通) 、多媒体会议等，为 用户带来更丰富、更接近h l t e r n e t 应用的体验，从而吸引更多的h l t e i t 喊用户， 提高运营商a r p u ( a ：咒r a 窖er e v e m l ep c fu s 盯，每用户收益) 值。研究p r e s c c 业务体系、业务数据、功能和信令流程，并在此基础上深入研究如何设计和实现 p r 鼯e n c c 业务对认识i m s 业务层架构和基于讧s 的业务开发具有实际意义。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第一章绪论 1 2 国内外研究现状 1 2 1 “s 研究现状 目前研究和制定“s 标准的有3 g p p 、e t s it i s p a n 、3 g p p 2 、r r u t 等标准 组织。3 g p p 在r 5 版本中首次提出i m s ，并在r 6 和r 7 版本中进一步完善。v i s r 5 版本在2 0 0 2 年9 月已经冻结，侧重于对i m s 基本架构、相关功能实体、功 能实体之间的交互流程等进行研究；r 6 版本在2 0 0 5 年3 月冻结，更加侧重于i m s 和外部网络之间的互通，包括和电路域网络的互通、和网络的互通、和无线 局域网的互通，以及i m s 支持各种业务的能力；r 7 版本将在2 0 0 7 年中完成， 将更多考虑固定方面的特性要求，很多内容是在吸收e t s it i s p a n 研究成果的 基础上形成的，涉及固定宽带接入i m s ( f b i ) 、电路域和h s 相结合业务( c s i ) 、 m i s 紧急业务等。 e t s i t i s p a n 和3 g p p 在v i s 的研究上紧密合作，e t s i t i s p a n 从固定的角 度向3 g p p 提出对i m s 的修改建议，采用分阶段发布不同版本的方式，目前已 经发布了r 1 版本相关规范，并正在开展r 2 阶段的研究工作。3 g p p 2 将d “s 作 为多媒体域解决方案的一部分加以定义，多媒体域和c d m a 2 0 0 0 接入网一起构 成3 g p p 2 的第三代全i p 网络，3 g p p 2 吸收了3 g p p 的d “s 核心规范作为基础， 重点解决底层分组和无限技术的差异，目前已通过l o 个相关规范。r r u t 在2 0 0 4 年6 月成立了f g n g n 工作组，主要对i m s 的业务和网络框架、融合技术进行 研究j 。另外一个重要的标准组织是i e t f ( e te n 西n 曲g 协kf o r c c ，i n t e r i l e t 工程任务组) ，负责开发耽c r i l e t 协议。由于3 g p p 和3 g p p 2 采用h i t e m c t 技术为 “s 提供解决方案，一方面采用已有的协议，另一方面需要制定新的协议，因此 与i e t f 建立了合作关系，确保i e t f 今后开发的协议能够满足i n t 锄e t 和n “s 共同的需求。3 g p p 3 g p p 2 和i e t f 的相互合作取得了很多成果，m t f 在多个领 域开发了若干协议和模型，以r f c 和i n t 锄c t 草案的形式公开发布p j 。 在产品和网络建设方面，世界各大设备提供商纷纷推出皿订s 的商用或试验产 品，部分运营商也正在进行“s 业务的试验或试商用，d s 的网络部署和商业 模式也处于业界探讨之中。在国内，各大运营商等先后制定了订s 网络和业务 的相关规范，并开展“s 系统的测试，以进一步验证d d s 的功能、业务、接口、 性能等方面，为“s 的商用做好准备。 目前研究p r e i l 业务的国际组织有m ，r f 、3 g p p 、3 g p p 2 、0 m a 等。i f r f s i m p l e ( s 疋f o ri i l s t a mm 嚣s a g i n g 锄dp r 豁锄c el e 、，e r a 百n ge x t e n s i o 璐，针对层口时 消息和呈现业务的利用扩展的会话发起协议) 工作组扩展了s 口的协议以支持订 阅通知机制、p r 鹤饥c c 模型、p 嘲c c 信息承载方式，并开发出x c a p 协议及其 相关的应用标准等，发布的规范包括i 江c 3 2 6 5 、i 心c 3 9 0 3 、r f c 3 8 6 3 、r f c 3 8 5 7 、 r f c 3 8 5 8 ，以及一些i n t 咖e t 草案等，在2 0 0 6 年间，这些草案大部分已成为新的 r f c 并发布。3 g p p 基本采用了i e t f 的标准体系，并做了符合移动通信特性的 一些扩展。在3 g p p 中，将p r c s 饥c c 当作一个业务，3 g p p t s2 2 1 4 l 定义了p f e s 锄c e 的业务能力，3 g p pt s2 3 8 4 1 定义了p 懈e i l c c 的业务架构。3 g p p 2 则主要是定义 c d m a 2 0 0 0 系统上的相关p r a 涮嘴技术规范o m a ( 0 p 锄m o b i l ea l l i 锄，开 2 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第一章绪论 放移动联盟) 有一个专门的p a g ( p r 髓e l l c c 锄da v a i l a b i l i t y ) 工作组致力于应用 层级的p 嘲技术研究，主要是制定与底层网络无关的p r e s e i l c e 规范，包括各 个应用层实体之间的接口，和其他业务实体的关系等，例如p r 豁e n c c 如何和p o c 业务共享“l 文档管理( x d m ) 州。 在产品方面，各电信设备商已经开发出了满足一定功能的p r e s e i l c e 业务平台， 并参与运营商的i m s 业务测试。由于某些相关标准仍然处于草案的状态，例如 定义x c a p 协议的d r a f i - i e 睡s i m p l e x c a p - 1 2 ，定义p 础船c e 授权规则的 d r a f i i e 睡s i m p l e _ p r 器e n c e - m l 0 8 ，均未成为r f c ，因此各设备商对其支持程度 不尽相同。电信运营商也参考国际规范分别制定出了各自的企业标准，通过与设 备商的讨论和业务测试不断进行完善。 1 3 论文的主要工作 论文相关的工作主要包括： 1 参与某运营商n “s 业务规范、技术方案、接口规范的制定，并参与业务 测试。涉及业务包括基本补充业务、即时消息、p r 嚣e n c e 、g m u p ( 群组) 、 口- c e i l n 坯、多媒体会议。 2 参与某增值业务提供商的下一代网络s 口应用服务器开发项目。研究j a 烈 s l e e 规范和遵循该规范的开源中间件m o b i c e n t s ，研究基于该中间件的业务开 发方式。在分析该中间件各模块的基础上，扩展其能力集，改进其性能，使之成 为可靠的s m 应用服务器产品。 3 参与某增值业务提供商的p 删m c e 业务平台项目，基于j a i ns l e e 框架 实现p 懈c e 业务逻辑。按照需求分析、系统总体设计、模块设计和编码的步骤， 开发出p r 髓e 删业务平台的原型产品，并通过功能测试。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章i m s 概述 2 1i m s 简介 第二章i m s 概述 i m s 是3 g p p 在r 5 版本标准中提出的支持i p 多媒体业务的子系统。主要包括 c s c f 、h s s 、m g c f 、m r f 、a s 等功能实体，采用s 口、d i 锄c t 盯协议。“s 可 通过一系列会话协商和管理、服务质量( q o s ) 和移动性管理等机制，来支持用 户到用户的实时和非实时通信业务，如口电话业务、多媒体电话会议、多媒体视 频通讯、统一消息、自板及应用共享业务，以及服务器到用户的业务。 2 2i m s 的特点 提供端到端的业务：i m s 采用s i p 协议进行会话控制，s p 为终端和网络共 同支持，因此能够实现端到端的信令互通，提供端到端的业务。 接入无关性：i m s 支持多种接入方式，包括g p r s 、3 g 、l a n 、w l a n 、 w i m a x 、x d s l 等。i m s 网络的终端与网络是通过m 连通的，即通过i p c a n ( 口c o 衄e c t i v 时a c c e s sn e t w d r k ，连通接入网) 来保证。例如，w c d m a 的无线接入网络及分组域网络构成了移动的口c a n 。而为了支持w i ，a n 、 w i m a x 、x d s l 等不同的接入技术，会有不同的口c a n 类型。正是这种端 到端的连通性，使得“s 真正与接入无关，屏蔽了底层接入技术的差异。 业务与控制分离：i m s 定义了标准的基于s 口的i s c 接口，实现了业务层与 控制层的分全分离。i m s 的核心控制网元无需处理业务逻辑，而是通过分析 用户签约数据中的i f c ( i i l i t i a l f i l t 盯c r i t 喇a ，初始过滤规则) ，将请求触发到 指定的应用服务器，由应用服务器完成业务逻辑处理。“s 核心控制层只提 供基础能力支持，包括注册、地址解析和路由、安全、计费等。 支持丰富的多媒体业务：由于“s 业务层和控制层相分离，并且采用具有开 放性和良好的可扩展性的s 口协议，因此业务能够呈多样性发展，各种 m t e m c t 中的业务特性被吸收到m l s 网络中。n “s 能够融合语音、数据、视 频等多种媒体，提供基本补充业务、即时消息、p f e s e i l c e 、g m u p ( 群组) 、 i p c e l l 仃懿，以及多媒体会议等多种业务。 4 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章r m s 概述 2 3l m s 系统架构 2 3 1m i s 网络架构 图2 1i 雌的网络架构嘲 i m s 分为三层，从下往上分别为接入层、控制层和业务层，实现了网络分层 和功能分离。接入层提供对各种接入方式的支持。控制层包括c s c f 、h s s 等实 体，提供用户的统一认证、呼叫的控制、策略管理、漫游和计费等功能。应用层 为用户提供多媒体业务，它独立于核心控制层。 2 3 2n 订s 功能实体 l旦 圈回回 l 喜 斗画i 芦。商圈 。，冒 e 一l 告 钆 m l j 。i 厂函丽 1 s n ； - 斗4 蝌 m g a i丽卜卢一j l 竺到 l-。 s g s n ； 一 脚 一 “i三f = lc s 蛐| r a n ： f 图2 23 g p pi m s 网络实体与接口【6 】 i m s 网络实体和接口如图2 2 所示，主要包括以下功能实体： 北京邮电大学硕上研究生毕业论文第二章i m s 概述 p c s c f ：作为i m s 终端和i m s 网络在信令平面的第一个连接点，负责直接 接受所有来自终端的s i p 信令，并转发给相应的s c s c f 或i - c s c f 处理， 反向亦然。它将建立面向终端的i p s c c 安全关联。 i c s c f ：位于管理域的边缘，作为一个运营商网络对所有外部连接的连接点， 负责提供s - c s c f 指派、转发至s c s c f 的请求和响应等功能。i - c s c f 还可 以用于对外隐藏内部网络拓扑。 s - c s c f ：i m s 的核心控制网元，位于用户归属网络，负责提供注册鉴权、 会话控制、业务触发和路由等功能。 h s s ：存储用户信息的中心数据库，存储“s 用户标识、用户鉴权信息、用 户的业务触发信息等。 s l f ：当i m s 系统中存在多个h s s 时，s l f 负责接受来自i c s c f 或s c s c f 的查询请求，并转发给保存了相应用户数据的h s s 。 b g c f ：b g c f 用于处理i m s 和c s 域之间的会话，负责接收来自s c s c f 的请求，并选择到c s 域的出口位置。对于至本网c s 域的会话，出口为被 叫对应的m g c f ；对于至他网c s 域的会话，出口为他网的b g c f 。 m g c f ：m g c f 用于i m s 域与c s 域的互通，负责完成控制面信令流的互通， 即p s t n c s 侧i s u p b i c c 协议与i m s 侧s i p 协议的交互和互通，并控制 d “m g w 完成用户面媒体流的互通。 n “s m g w ：负责在m g c f 的控制下完成“s 用户面口承载与c s 域承载 之间的转换，并提供承载控制和媒体处理能力。 m r f c ：作为控制面设备，负责控制m r f p 上的媒体资源进行媒体处理和控 制功能，包括：媒体流的混合、分发、编解码转换、r 及会议桥等。 m r f p ：作为用户面设备，在m r f c 控制下完成要求的媒体处理和控制。 a s ：应用服务器，接收由s c s c f 触发上来的请求，执行具体的业务逻辑。 2 3 3i m s 接口 i m s 网络主要包括以下接口： g m 接口：用于u e 和i m s 之间通过s 口协议进行通信，主要功能包括用户 注册和鉴权、会话控制。 m w 接口：用户连接不同的c s c f ，采用s 口协议，主要功能为在各类c s c f 之间转发注册、会话控制及其他s 口消息。 c x 接口：用于c s c f 和h s s 之间的通信，采用d i 锄e c 盯协议，主要功能包 括为注册用户选择s c s c f 、c s c f 通过h s s 查询路由信息、获取认证向量 与用户档案。 d x 接口：用于c s c f 和s l f 之间的通信，采用d i a m e 嘧协议，查询用户签 约数据所在的h s s 地址。 m g 接口：用于i c s c f 与m g c f 之间，采用s 口协议，m o c f 通过此接口 将来自于c s 域的i s u p 信令转换称s m 协议转发给i - c s c f 。 m i 接口：用于s c s c f 与b o c f 之间，采用s 碑协议，s c s c f 通过此接口 将一个需要路由到c s 域的会话信令转发给b g c f 。 m j 接口：用于b g c f 与m g c f 之间，采用s 口协议。当到c s 域的出口网 络与本网相邻时，b g c f 将会话信令转发给m g c f 。 m m 接口：用于c s c f 与其他m 网络之间，接收并处理一个s p 服务器或终 端的会话请求。 6 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章i m s 概述 h 恤接口：用于m g c f 控制v i s m g w ，采用h 2 4 8 协议。 i s c 接口：用于s - c s c f 将请求触发到于a s ，采用s 妒协议。 u t 接口：用于终端和于a s 之间，采用h r r p 协议。用户终端通过此接口管 理和配置与其网络业务相关的信息，这些信息存放在于a s 上。 d h 接口：用于a s 和s l f 之间的通信，采用d i 锄e t e r 协议，查询用户签约 数据所在的h s s 地址。 s h 接口：用于s m a s o s a s c s 与h s s 之间交换数据，采用d i 锄e t 盯协议。 2 4i m s 的主要协议 玎v i s 的呼叫控制采用s d 协议：对用户数据库的查询采用在m i u s 协议基 础上开发的d i 锄e t c r 协议：网络安全方面采用i p s 技术和t l s 安全传送协议。 这些协议都是锄e t 通用的标准协议标准。以下主要对s 口协议和d i 锄e t e r 协 议进行介绍。 2 4 1s m 协议 s 口【7 l 是由m ，r f 提出的m 电话信令协议，用于会话控制。它能控制多个参与 者参加的多媒体会话的建立和终结，并能动态调整和修改会话属性，如会话带宽 要求、传输的媒体类型( 语音、视频和数据等) 、媒体的编解码格式、对组播和 单播的支持等。 s 口协议的特点包含以下几点： 简单性：s m 与h 3 2 3 不同，不采用a s n l 进行编码，而是基于文本编 码，因此便于理解，易于实现和调试。 可扩展性：s 口具有灵活的扩展机制，可以很容易增加头域和消息类型。 伸缩性：s 口协议将网络控制简单化，而将终端智能化。 s m 是一种应用层协议，独立于下面的传输层协议，可以承载在不同的传输 协议上，如u d p 厂r c p ，几s ，s c t p 。s 口消息可分为客户机到服务器的请求，和服 务器到客户机的响应。一条消息由一个起始行、一个或多个消息头、一个标志消 息头结束的空行以及作为可选项的消息体组成。s 口采用与电子邮件类似的s 口 u i u 标识用户，包括一个用户名和一个域名，以及一些其他参数。例如 s i p ：a l i c e ( 孕e x 锄p l e c o m 。 对话( d i a l o g ) 是s 口主叫和被叫间的一个端到端的信令联系，由c a l l d 头域的值，h 咖头域的t a g 参数，t o 头域的t a g 参数唯一标识，建立后不能被 修改。目前只有三种请求可以创建s 口对话，包括烈v r r e 、s u b s c r j b e 和 r e f e r 。 在s 口协议中，一次事务是指客户端发送到服务器的一条请求，以及从服务 器返回客户端的所有对该请求的响应所建立的关系。事务用于匹配请求与响应， 并处理超时事件。事务可以分为客户端事务和服务器事务，前者发送请求并接收 响应，后者接收请求并发送响应。 s 口模型定义了用户代理、代理服务器、注册服务器。为建立起一个会话， 用户代理客户端向用户代理服务器发起请求。请求通过代理服务器在网络中路 由。注册服务器用于处理用户的注册请求，将用户的身份地址映射成m 地址。 3 g p pm i s 架构按照s i p 模型定义了功能实体，在n “s 中，用户代理即为用户设 7 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第一章i m s 概述 备，例如手机、软终端，而代理服务器和注册服务器即c s c f 功能实体，包括 p c s c f 、i - c s c f 和s c s c f 。 3 g p p 在i m s 中既不定义新的s m 消息也不定义私有的s 口包头，而是使用 在r f c 3 2 6 l 中定义的s i p ，并且为某些s 口扩展的支持。这些扩展都被i e t f 在 r f c 中定义并发布，最重要的扩展包括以下方面哺j ： 安全：在d d s 中使用a k a ( a u t l l e n 廿c a t i o na i l dk c y a 翠e c | l l e m ，认证和密钥 协商) 完成对用户的鉴权。a k a 是3 g p p 的特定鉴权机制，它基于存储在i s i m 和网络中的共享密钥。r f c 3 3 1 0 定义了将a k a 参数映射到s 口协议所采用 的h t t p - d i g e s t 认证。此外，i m s 需要对经过空中接口从u e 传来的消息进 行完整性检查。因此，u e 和p - c s c f 需要支持安全协议( i p s c c ) 规定的 完整性保护。 q o s 保证：d 订s 对用户服务要求有q o s 保证，r f c 3 3 1 2 定义了在s m 会话 建立过程中，进行q o s 资源预留的机制。 私有扩展头域：r f c 3 4 5 5 为3 g p p 定义了多个私有扩展头域，以便为移动多 媒体业务实现漫游位置更新、漫游计费等典型移动业务特征。这些头域包括 p a s s o c i a t e d u r j、 p c a l l e d - p a r t y - i d 、p v i s i t c d - n c t 、删k d、 p a c c e s s n e t w o r k - h i f o 、p c h a r 舀n g f u n c t i o n a d d r 鼯s 、p c h a r g i n 争v t o r 。 更新会话参数：r f c 定义了u p d a t e 请求方法，允许客户端更新会话参数 而不影响对话状态。 s m 消息压缩：由于无线接入带宽资源有限，因此r f c 3 3 2 0 定义了p c s c f 和u e 之间支持强制的s 口消息的压缩。 前提机制( p r e c o n d i t i o n ) ：“s 重视u e 资源管理，实现的解决方案是基于 s d p 提供回答机制以及相关s 口和s d p 前提机制扩展。前提机制扩展的使 用导致了特定的s m 呼叫流程，m s 通过使用位于g g s n 和p c s c f 之间 g o 接口，完成对媒体资源的策略控制。 2 4 2d i 锄e t 凹协议 d i 锄e t c f 【9 】协议的最初提出是作为r a d i u s( r e m o t ea u t l l e l l t i c a t i o nd i a lh u s e rs e i c e ，远端鉴权拨入用户服务) 协议的改进或者替代，它的引入是作为 支持基于i p 技术的a 从框架的a a a 协议。a 从协议指a u t l l t i c a t i o n 、 a u t h o r i z a t i o n 、a c c o 岫t i n g ： a u t l l 锄d c a t i o n ：认证表示对确认请求是否合法，这个动作主要验证实体 ( 例如设备名，用户名) 的标识是否有效； a u t h o r i z a t i o n ：授权表示确认该请求是否允许，这个动作主要确认授于该 请求的权限( 例如申请多少带宽) ； a c c o u n t i n g ：计费表示收集用户的资源使用情况，主要用来审计，记帐， 趋势分析。 d i 锄e t 盯协议族包括基础协议和各种应用协议。d i 锄e 衙基础协议在i e ，r f r f c 3 5 8 8 定义中，各种应用协议可以在基础协议的基础上根据具体应用需求进 行扩展。图2 3 描述了d i 锄d c r 协议的层次。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 第二章i m s 概述 d i a m e l e rd i a m e 瞬d i a m e l 斟d i a m e t e r 移动i p 应用n a s r e q 应用 3 g p p 应用其它应用 d i 甜姆i e rid i a m e t 盯 基础协议 ic m s 应用 t l s t c ps c 卵 i p 门p s e c 图2 3d i a t e r 协议的层次 d i 锄c t 盯协议具有以下特点： 是一个点对点的协议，而不是通常的客户端服务器协议。d i 锄e t e r 协议 中任何一个点都可以异步向其他点发送请求。 与s m 协议不同，d i 锄c t c r 协议采用二进制编码 d i 锄咖是应用层协议，运行在能够提供拥塞控制的传输层协议上，例如 t c p 、s c t p 。一个d i 越l e t 盯消息包括2 0 个字节的报头和许多属性值对( a = v i ，) 。 报头的长度固定，通常存在于任何d i 锄e t e r 消息中，a m ，的数量可变，取决于 实际的d i 锄e t e r 消息。a 聊是一种封装信息的方法，可理解为d i a m e 衙消息的 消息体( ，也有头部和数据之分) ，包含一些认证、授权和计费信息，或是路 由、安全、配置等信息。 d i a m 戚e r 协议定义了三种网络实体： 客户端：产生d i 锄e 嘧消息，用于请求认证、授权和计费，一般处于网 络边缘，提供接入控制，例如一个n a s ( 网络接入服务器) 。 服务器：完成对用户的认证、授权和计费。 代理：不在本地进行认证、授权或计费，有r e l a y 、p r o x y 、r c d 的c t a g 踯t 和1 h 璐l a t i o n a g e m 四种类型。 2 5i m s 业务 2 5 1 业务网络架构 订s 的业务层支持三种业务提供方式，如图2 - 4 所示。在三种业务提供方式 中，s c s c f 使用统一的i s c 接口与各种应用服务器相连接，i s c 接口采用s 口 协议。 9 北京邮电大学硕士研究生毕业论文第二章i m s 概述 tc a p 氆 图2 4i m s 业务网络架构【1 0 】 采用s m 应用服务器直接提供基于s m 的增值应用，s m 应用服务器通过s 口 协议与核心层s c s c f 通信。s m 应用服务器主要应用于具有典型h l t 哪e t 特性的业务，例如即时消息、p r 鼯c i l c e 、g r o u p 业务等。 通过“s s f ( 口m u l t i m c d i as e i c es 丽t c h i n gf u n c t i o n ，i p 多媒体业务交换 功能) 应用服务器连接c a m e l 业务执行环境，支持传统的智能网业务， i m s s f 作为网关对s i p 协议和c a p 协议进行转换。 是通过o s a s c s ( 1 1 l e0 l p 肌s e r v i a c c 鼯s s e i c cc 印a b i l i t ys e r v e f ，开放式 业务接入和业务性能服务器) 与o s a 应用服务器连接，由o s a 应用服务器 提供基于o s a 的应用。第三方应用提供商通过开放的网络访问接口获得底 层网络的承载能力，并进行应用开发。 本论文中主要研究的是按照第一种方式提供的p r 髓c e 业务，即基于s 口应 用服务器方式实现的p r 鹤锄业务逻辑。 2 5 2 业务触发方式 i m s 的触发方式是基于签约数据中的i f c 触发机制【l 】【3 】。i f c 是存储在h s s 的用户签约数据中的一部分，在用户注册时下载到为用户分配的s c s c f ；i f c 按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的a s ，s s c f 在处理用户业务请 求时进行i f c 匹配检测，符合触发条件则向指定的a s 触发，使得a s 可以对该 次业务按照a s 内既定的业务逻辑进行控制。订s 的业务触发模型本质上是基