（计算机科学与技术专业论文）ims与cs融合业务关键技术研究.pdf

t 一 一 i 上 独创性( 或创新 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， 本人签名： 盖宝 本人承担一切相关责任。 日期：邕! 翌：z ：z 翌 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 问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，允许学位论文被杏阅和借阅；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、缩印或其它复制于段保存、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： 羔盈 日期： ：z 】2 ：z ：2 导师签名：数日期： z 1 2 ： z ： 2 吧 p h誓，r ! i m s 与 随着移动运营商i m s ( i p 部署的业务平台也将不断丰富 的市场。i m s 与c s 融合业务 户的市场规模。所谓融合业务 域接入，用户的体验完全一致。这也体现了f m c ( f i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e ，固定移 动融合) 中的业务融合。f m c 体现在多个方面，包括终端融合、接入网融合、业务融 合等三个方面，但前两者由于现有网络存在大量存量客户，现阶段很难实现迅速融合， 而业务融合则可以依托i m s 技术整合现有网络相关业务平台实现快速部署。 为了实现业务融合，首先需要解决i m s 网络与c s 网络互通的问题。目前移动运营 商已经部署了3 g 网络，可以基于电路域提供多媒体业务，而i m s 域更是可以提供丰富 多彩的多媒体业务。为了实现业务融合，在信令层面和媒体层面均需要解决互通的问题。 目前3 g p p 组织的国际规范中只是定义了s i p 与i s u p 以及s i p 与b i c c 消息的映射关系， 但并没有对c s 域业务与i m s 域业务流程的适配以及音视频编解码的转换做出规定。因 此本文首先研究了i m s 与c s 可视电话互通的关键技术，基于移动运营商i m s 网络和 c s 网络的相关技术规范，设计了可视电话互通的信令流程，并提出了对现网设备的改 造需求。 另一方面，虽然i m s 网络具备灵活快速的业务提供能力，但经过多年的业务发展， 运营商在c s 域基于移动智能网技术已经实现了比较完善的业务网络，提供各种话音、 数据和部分多媒体增值业务，带来了显著的经济效益和社会效益。在短时间内，这些业 务平台不可能完全迁移到i m s 域。因此如何实现i m s 域与c s 域业务平台的融合，统一 为i m s 域与c s 域提供融合业务，成为了运营商的迫切需求。本文提出了融合s e r v i c e b r o k e r 这一功能实体，研究了如何通过该功能实体实现业务的跨域调用和多域的业务协 同处理。 接着本文设计了i m s 与c s 融合一号通业务的解决方案，该业务是一个典型且比较 复杂的融合业务。通过对现网相关技术的分析研究，本文首先设计出了一个能够通过较 小代价快速部署的方案，该方案通过多个设备厂家的现网试验证明方案可行。然后基于 融合s e r v i c eb r o k e r 平台，本文又提出了一个改进方案，并以此证明了融合s e r v i c eb r o k e r 能够提高融合业务的部署效率，优化信令流程，节省开发成本。 关键词i m sc s 融合业务一号通s e r v i c eb r o k e r c f r 0 i t h er e s e a r c h o nt h e k e yt e c h n o l o g yo f t h eco n v e r g e n c es e r v i c e b e g t w e e ni m sa n dc s a b s t r a c t t h ec o n t e n to ft h es e r v i c ep l a t f o r mw i t h i ni pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( i m s ) i sb e c o m i n g r i c h e rw h i l et h em a s s i v ec o n s t r u c t i o n so fi m sn e t w o r ka r eu n d e r t a k i n gb ym o b i l eo p e r a t o r a tt h es a m et i m e ，t h ep r o s p e c t i v eu s e r so fi m sd o m a i na r ec o n s i d e r e da sa l le m e r g i n gm a r k e t f o rt r a d i t i o n a lm o b i l eo p e r a t o r t h ec o n v e r g e n c eo fi m ss e r v i c ea n dc i r c u i ts w i t c h e d d o m a i ns e r v i c ec o u l di n c r e a s ec u s t o m e r s l o y a l t yt oi m ss e r v i c e ，w h i c hc o u l de x t e n di m s d o m a i nm a r k e ta sw e l l t h es e r v i c ec o n v e r g e n c em e a n st h a tw h e t h e rc u s t o m e r sa c c e s si m s d o m a i no rc sd o m a i n ，t h e yc a ne x p e r i e n c es a m el e v e lq u a l i t yo fs e r v i c e i ti sa ss a m ea st h e s e r v i c ec o n v e r g e n c eo ff i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e t h e r ea r et h r e ed i f f e r e n tt y p e so f c o n v e r g e n c e sw i t h i nf i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c el i k et e r m i n a lc o n v e r g e n c e ，a c c e s sn e t w o r k c o n v e r g e n c e , a n ds e r v i c ec o n v e r g e n c e i ti sd i f f i c u l tt oi m p l e m e n tt e r m i n a lc o n v e r g e n c ea n d a c c e s sn e t w o r kc o n v e r g e n c eb e c a u s eo fl a r g ea m o u n te x i s t e n tc u s t o m e r i nc o n t r a s t ，s e r v i c e c o n v e r g e n c ec o u l db ei m p l e m e n t e de a s i e rb ya d o p t i n gi m st e c h n o l o g yt oi n t e g r a t ea l lr e l a t i v e s e r v i c ep l a t f o r m s i no r d e rt oi m p l e m e n ts e r v i c ec o n v e r g e n c e ，t h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e ni m sn e t w o r k a n dc sn e t w o r ks h o u l db ea c h i e v e d c u r r e n t l y , a l lo fm o b i l ec a r r i e r sc a no f f e rc i r c u i tb a s e d m u l t i m e d i as e r v i c eb y3 gn e t w o r k ，h o w e v e r ，i m sd o m a i nc a np r o v i d em o r ev a r i o u sa n d r i c h e rm u l t i m e d i as e r v i c e s i no r d e rt o i m p l e m e n t s e r v i c e c o n v e r g e n c e ，t h e i n t e r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e ns i g n a l i n gl a y e ra n dm e d i al a y e rs h o u l db ea c h i e v e da sw e l l a t p r e s e n t ，3 g p pi n t e r n a t i o n a ls t a n d a r do n l yd e f i n e sr e l a t i o n s h i pa n dm a p p i n g b e t w e e ns i pa n d i s u p a sw e l la s s i pa n db i c ch o w e v e r , t h ea d a p t a t i o na n dc o d e d e c o d eb e t w e e nt h e s e r v i c e so fc sd o m a i ns e r v i c ea n di m sd o m a i ns e r v i c ea r en o ts t a n d a r d i z e dy e t t h u s ，i nt h i s t h e s i st h ek e yt e c h n o l o g i e so fi n t e r c o m m u n i c a t i o no fv i d e op h o n et h eb e t w e e ni m sa n dc s ， a n dt h er e l a t i v et e c h n o l o g ys t a n d a r do fm o b i l ec a r r i e r sb a s e di m sn e t w o r ka n dc sn e t w o r k a r es t u d i e da n de v a l u a t e d t h e n ，t h ev i d e op h o n es i g n a l i n gp r o c e s si sd e s i g n e d ，a n dt h e i m p r o v e m e n to fc u r r e n tn e t w o r ke q u i p m e n t si sp r o p o s e d 目录 第一章绪论一l 1 1 项目背景l 1 2 主要研究工作2 1 3 论文结构3 第二章i m s 与c s 网络综述5 2 1i m s 综述“5 2 1 1i m s 概念5 2 1 2i m s 结构概述6 2 2 基于3 g p pr 4 的c s 网络综述1 0 第三章i m s 与c s 视频互通网关关键技术研究1 2 3 1v i g 系统概述”1 2 3 2v i g 功能需求分析1 3 3 3 视频互通业务场景1 3 3 3 1 视频电话业务介绍“l3 3 3 2 视频互通场景1 4 3 3 3 视频回落场景矗1 4 3 4 控制面互通16 3 4 1 控制面互通总则1 6 3 4 2 支持i s u p 的c s 网络与i m s 网络的信令面互通1 6 3 4 3 支持b i c c 的c s 网络与i m s 网络的信令面互通：”1 6 3 4 4 信令转换1 7 3 5 媒体面互通1 7 3 6 互通流程设计关键技术l7 3 6 1 信令转换1 7 3 6 2 业务逻辑18 3 6 3 录音通知l8 3 6 4 承载建立时间1 8 3 6 5 特殊参数映射一l8 3 7 关键业务场景互通流程分析与设计- 1 9 3 7 1i m s 视频呼叫c s 非彩铃用户( 要求p r e c o n d i t i o n ) 流程设计1 9 3 7 2c s 视频呼叫i m s 彩铃用户( 不要求p r e c o n d i t i o n ) 流程设计2 1 3 7 3i m s 视频呼叫c s 被叫关机异常场景流程设计2 3 3 7 4i m s 视频呼叫c s 回落为音频呼叫流程设计2 4 3 7 5 其它业务场景互通流程分析与设计2 6 3 8 互通流程验证2 8 3 9 本章小结2 8 第四章融合s e r v i c eb r o k e r 研究与设计2 9 4 1 融合s e r v i c eb r o k e r 的背景及概念2 9 4 2 融合s e r v i c eb r o k e r 在网络中的位置2 9 4 3 融合s e r v i c eb r o k e r 基本工作原理3 0 4 3 1 电路域智能网业务的多次触发3 0 4 3 2 跨电路域和i m s 域的多业务协同3 0 4 3 3 跨域的业务触发3l 4 3 4 业务冲突检测和处理3l 4 4 进一步研究和完善的问题3 2 4 5 融合s e r v i c eb r o k e r 架构设计3 2 4 5 1 网络适配层3 3 4 5 2 业务适配层3 3 4 5 3 逻辑执行环境层3 3 4 6 融合s e r v i c eb r o k e r 部署方式3 4 4 7 本章小结3 5 第五章i m s 与c s 融合一号通业务方案设计3 6 5 1 融合一号通业务概述”3 6 5 2 融合一号通业务系统结构3 6 5 3 关键技术3 8 5 3 1 锚定方案与融合方案及其分析比较”3 8 5 3 2 重定向方法3 9 5 3 3c s 域一号通用户在i m s 域的触发方式3 9 5 3 4c s 域一号通用户在c s 域的二次触发问题4 0 5 3 5 与其它放音业务的冲突问题4 0 5 3 6 话单问题4 0 5 3 7 对m g c f 的要求4 1 5 4 关键业务流程分析与设计4 1 5 4 1 去话流程c s 域呼叫c s 域4 1 5 4 2 去话流程c s 域呼叫i m s 域号显4 3 5 4 3 去话流程i m s 域呼叫c s 域号显4 6 5 4 4 去话流程i m s 域呼叫i m s 域号显。4 6 瓜 5 4 5 来话流程c s 域呼叫c s 域同振4 7 5 4 6 来话流程c s 域呼叫c s 域顺振4 9 5 4 7 来话流程c s 域呼叫i m s 域同振j | 颐振5 3 5 4 8 来话流程i m s 域呼叫c s 域同振j 顿振5 5 5 4 9 来话流程i m s 域呼叫i m s 域同振n 振一5 7 5 5 基于融合s e r v i c eb r o k e r 的方案设计5 9 5 5 1 方案综述5 9 5 5 2 关键流程设计一5 9 5 5 3 该方案的优化点”6 0 5 6 本章小结6 1 第六章结论与展望6 2 6 1 论文总结6 2 6 2 工作展望6 2 参考文献“6 4 致谢6 5 附录6 6 攻读硕士学位期间发表或录用的论文”6 7 北京邮电大学硕士学位论文i m s 与c s 融合业务关键技术研究 1 1 项目背景 第一章绪论 随着中国3 g 时代的到来，用户对移动通信有了更高的期望，用户不仅要求有简单 的语音通话和短信服务，而且还要求有更加丰富多彩的多媒体应用( 例如手机视频电话、 网络电视等) 。运营商不仅要满足用户的这些需求，而且还要在当前通信变革时代中保 证自身的优势地位。这就要求运营商建立强大的基础运营支撑网络，能够快速增加新的 业务，提高服务的渗透度，减少用户的流失，保持自身的核心竞争力。3 g p p 提出的i m s 标准，迎合了这些需求，它具有分布式、与接入无关，以及标准开放的业务控制接口等 特点，i m s 技术的推出，为移动终端之间多媒体通信提供了全网范围内的呼叫接入和呼 叫控制功能。 此外，随着运营商的重组，国内三大运营商均获得了全业务运营的牌照，加速了业 务和网络融合的快速发展，三大运营商已经把全业务运营作为巩固自身市场，夺取对手 - 市场的战略方向。全业务市场是今后各大通信运营商的必争之地，是电信企业未来可以 改变通信市场格局的最重要的筹码之一。而作为传统的移动网络运营商，想要发展全业 务，就必须建立一张融合的网络，能够同时提供移动和固定电话业务，这时i m s 毫无疑 问将是必然的选择。因为i m s 是固定移动融合( f m c ，f i x e dm o b i l ec o n v e r g e n c e ) 的 关键基础技术之一。 随着移动运营商i m s 网络的大规模建设，i m s 网络中部署的业务平台也将不断丰 富。而i m s 域用户对于传统的移动运营商来说，是一个新兴的市场。为了不断扩大这一 市场的规模，运营商不得不思考的一个问题是如何向用户提供i m s 与c s 融合类业务， 以增加用户使用i m s 域业务的粘性。所谓融合业务，简单的理解就是指不论用户是从 i m s 域接入，还是c s 域接入，用户体验完全一致。这也体现了f m c 中的业务融合。 f m c 体现在多个方面，包括终端融合、接入网融合、业务融合等三个方面，但前 两者由于现有网络存在大量存量客户，现阶段很难实现迅速融合，而业务融合则可以依 托i m s 技术整合现有网络相关业务平台实现快速部署。本文的研究意义即在于如何充分 利用传统移动运营商已有的c s 域网络资源，以及新部署的i m s 域网络资源，通过研究 解决i m s 与c s 融合业务的一些关键技术问题，已最小的代价实现融合业务的快速部署， 为运营商的全业务战略提供技术保障。 i m s 与c s 融合业务的关键技术主要分为两个方面，一个是视频互通技术，一个是 融合技术。目前移动运营商已经建立了3 g 网络，基于c s 域已可以提供多媒体业务( 如 t d 视频通话、多媒体彩铃) 。而i m s 网络的部署，更是可以提供丰富多彩的多媒体业 北京邮电大学硕卜学位论文 i m s 与c s 融合业务关键技术研究 务。为了在业务层面提供i m s 与c s 融合业务，使不同用户感受不到所在域的不同，达 到一致的用户体验，就必然涉及i m s 域与c s 域的视频互通技术，这也是本文研究的一 个重点。另一方面，移动运营商经过多年的业务建设，在c s 域基于移动智能网技术已 经实现了比较完善的业务网络，提供各种话音、数据和部分多媒体增值业务，带来了显 著的经济效益和社会效益。在短时间内，这些业务平台不可能完全迁移到i m s 域。而 i m s 网络的建设，又需要部署很多新的业务平台。每一个业务平台的建设，都不仅仅是 一个业务逻辑的实现，还需增加新的支撑系统，包括计费、网管，因此投资成本比较高。 如何实现i m s 域与c s 域业务平台的融合，统一为i m s 域与c s 域提供融合业务，成为 了运营商的迫切需求。这是本文研究的另一个重点。 因此，对i m s 与c s 融合业务的关键技术进行研究，不仅具有重要的理论意义，还 具有重大的实用价值，它在运营商的全业务运营研究领域中占有举足轻重的位置。 1 2 主要研究工作 本人在硕士研究生期间，参加了工信部新一代宽带无线移动通信网科技重大专项 “固定与移动网融合关键技术及业务研发”( 项目编号：2 0 0 8 z x 0 3 0 0 4 0 0 2 ) 。在项目 中本人主要负责i m s 相关的测试工作以及融合业务的研究工作。具体工作内容以及成果 如下： 测试工作包括： ( 1 ) 多媒体电话及补充业务多厂家l o t 测试； ( 2 ) c a n 接口i o t 测试； ( 3 ) e n u m d n s 测试； ( 4 ) m w 接口协议一致性测试； ( 5 ) 核心网元计费能力测试； ( 6 ) m g m j 接口测试； ( 7 ) s b c 与p c s c f 之间的g m 接口测试； ( 8 ) i s c 接口测试； ( 9 ) 4 0 0 业务测试。 研究工作包括： - 2 - 北京邮电大学硕士学位论文 ( 1 ) i m s 与c s 视频互通技术研究，撰写了c s 和i m s 语音及可视电话互通技 术规范、c s 和i m s 视频互通网关v i g 设备规范、v i g 测试规范、 m g c f 测试规范； ( 2 ) 融合一号通业务方案研究，撰写了融合一号通业务规范、融合一号通 业务总体技术要求、融合一号通业务测试规范； ( 3 ) 基于i m s 的u s b 电话业务方案研究，撰写了基于i m s 的u s b 电话业务 规范、基于i m s 的u s b 电话业务总体技术要求； ( 4 ) 融合s e r v i c eb r o k e r 研究，参与撰写了i m s 业务能力交互管理框架和技术 研究报告； ( 5 ) i m s 网络欠费风险控制方案研究，撰写了i m s 网络欠费风险控制平台总体 技术要求； ( 6 ) i m s 域录音通知方案研究，撰写了i m s 录音通知规范、( ( i m s 录音通知 测试规范。 除此之外，研究生期间还参与了国家8 6 3 计划项目“智能化的面向网络服务计算的 关键技术研究 ( 项目编号：2 0 0 6 a a 0 1 2 1 6 4 ) ，主要负责语义w e b 服务选择算法的研 究，具体工作包括： ( 1 ) 研究了语义w c b 服务的基础核心技术包括本体，r d f 、o w l 、o w l s ； ( 2 ) 服务选择模板的设计； ( 3 ) 服务选择算法的改进。 限于论文篇幅和内容的一致性，本文只给出了作者对于i m s 与c s 融合业务关键技 术的研究成果，而不涉及语义w e b 方面的研究内容。 1 3 论文结构 本文的主要内容是i m s 与c s 融合业务关键技术研究。各章内容介绍如下： 第一章绪论 本章将介绍项目背景以及作者在研究生期间的主要论文工作。 第二章i m s 与c s 网络综述 本章对i m s 网络以及3 g p p 定义的r 4 网络进行了简要介绍。 第三章i m s 与c s 视频互通网关关键技术研究 技术研究 - 4 一 了i m s 行了研 于融合 务的部 p 厂、 北京邮电大学硕上学位论文 l i d s 与c s 融合业务关键技术研究 2 1i m s 综述 2 1 1i m s 概念 第二章i m s 与c s 网络综述 在过去的2 0 年间，固定和移动通信网络都经历了巨大的改变。在移动通信世界中， 第一代移动通信系统于上世纪8 0 年代推出并为用户提供基本移动业务。业务主要围绕 语音相关展开。9 0 年代推出的第二代移动通信系统为用户带来了数据业务和成熟的补充 业务。现在，第三代移动通信系统可以为用户提供更高速率的数据通信和丰富多彩的多 媒体业务。在固定通信中，传统的公用交换电话网络( p u b l i cs w i t c h t e l e p h o n e n e t w o r k ， p s t n ) 和综合业务数字网( i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ，i s d n ) 主导了传统的 语音和视频通信。近年来，互联网的应用迅速兴盛，越来越多的用户开始使用a d s l 之 类的高速而便宜的互联网连接。上述的用户与互联网的连接具有“永久连接”的特性， 而正是这个良好的特性成为人们使用诸如网上聊天应用、在线游戏、i p 语音等实时通信 的前提条件。 同时，当移动通信用户数量每年都以巨大速度增长、很快将超过2 0 亿的过程中， 人们也在经历着“移动通信世界 和“固定通信世界 的融合。目前的移动终端具有大 而清晰的显示屏、内置的照相机和丰富的应用资源。加以上述“永久连接”的互联网连 接，“应用 的定义将被重新定义：应用不再是相互独立的、只能通过用户界面与用户 交互信息的实体。下一代的应用将是端到端的应用，也是一种基于共享的应用：共享的 浏览，共享的白板，共享的游戏感受，共享的双向无线对话等等。同时，“连接的定 义也需要重新定义。拨号然后通话方式将被端到端的互联网连接所代替，而这些具有“永 久连接 的连接将带来p s t n 时代前所未有的通信潮流。 为了达成通信，基于i p 的应用程序必须通过某种方式连接对方，以建立端到端的 连接。目前的电话网络提供了建立连接的手段：通过拨打对方的号码，网络随时建立两 个终端的口连接。然而，这些连接建立能力都是相互独立、由不同的服务商提供；相 似的系统为了争取用户相互竞争，网络之间的互联互通被限制。于是需要一种全球的通 信系统，那就是i p 多媒体子系统。i m s 提供了建立用户到用户、用户到内容的连接的 简易而安全的途径。这里，i m s 的定义是： i m s 是一个全球的、接入独立的和基于标准的i p 连接和业务控制体系架构。在这 个架构下，用户通过通用的基于互联网的协议使用各种多媒体业务。 呼叫会话控制功能 图2 - 1i m s 网络架构层次 呼叫会话控制功甜2 1 ( c s c f ，c a l ls e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n ) 是一个s i p 服务器，也 是i m s 系统中的重要节点，处理i m s 中信令信号。基于其提供的功能，c s c f 节点可以 分为三类，总称为c s c f ，但任何c s c f 只能属于以下三类之一： 北京邮电大学硕十学位论文 代理c s c f ( p c s c f ) ：代理c s c f 是用户设备的唯一连结点。用户发出的所 有消息均须经由p c s c f 进入i m s ，p c s c f 通过查询h s s 来实现初步的安全保护，验 证s i p 消息，执行i p s e c 完整性保护，以创建可信的消息，压缩消息以减少延迟，创建 计费信息。 询问c s c f ( i c s c f ) ：询问c s c f 是归属网络内的第一连结点，i - c s c f 负责 联系h s s ，以便为具体用户确定服务c s c f 的位置。i - c s c f 可能会提供一个拓扑隐藏 网际网关( t h i g ) ，它可以通过加密s i p 消息中的一些内部口地址和其他网络信息，帮 助保护i m s 网络拓扑。i - c s c f 通常位于归属网络。如果使用t h i g ，则i - c s c f 一般位 于被访问网络。 服务c s c f ( s - c s c f ) ：服务c s c f 负责处理终端之间的所有s i p 信令，并提 供s i p 路由。具体是将公共用户身份转换为终端i p 地址，并向应用服务器发送消息； 它同时保持会话的畅通，将用户地址( 例如，用户设备的i p 地址) 与s i p 记录地址( 公共 用户身份) 紧密相连；可以控制会话，阻止未授权用户使用服务。 归属用户服务器 归属用户服务器( h s s ，h o m es u b s c r i b e rs e r v e r ) 是i m s 中所有与用户和服务相关 的数据的主要存储器，存储i m s 用户的签约数据、服务配置信息、位置信息、鉴权参数 等，其功能和传统的h l r a u c ( 归属位置寄存器鉴权中心) 类似，同时增加了对于基 于i m s 业务的支持。h s s 的主要功能如下： 用户标识、用户号码和地址信息； 用户安全信息：鉴权和授权的网络接入控制信息； 用户位置信息：h s s 支持用户注册，并存储位置信息等； 签约业务信息。 应用服务器 应用服务器( a s ，a p p l i c a t i o ns e w v e r ) 体现了i m s 系统业务与控制的完全分离，控 制平面( s - c s c f ) 完成基本的会话管理和增值业务的触发，业务逻辑完全由应用层的 应用服务器提供和控制。控制平面与应用层之间的接口定义为i s c ( i m ss e r v i c ec o n t r o l ， i m s 业务控制) 接口，用于传递两个平面之间的业务触发信息和业务控制信息，所使用 的控制协议是s i p 协议。 网关 出口网关控制功能( b g c f ，b r e a k o u tg a t e w a yc a l lf u n c t i o n ) ：b g c f 是必不可 少的s i p 服务器，包含基于电话号码的线路功能。b g c f 只用于从i m s 终端开始并且分 配给电路交换网用户的会话。其主要功能是选择到电路域的出口位置。所选择的出口既 可以和b g c f 处于同一网络，也可以是位于另一个网络。如果这个出口位于相同网络， 则b g c f 选择媒体网关控制功能( m g c f ) 进行进一步的会话处理；如果出口位于另一个 网络，则b g c f 将会话转发到相应网络的b g c f 。 媒体网关控制功能( m g c f ，m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ) ：m g c f 是使i m s 域和电路域之间可以进行通信的网关，其负责进行i s d n 用户部分( i s u p ) 或承载无关 呼叫控制( b i c c ) 与s i p 协议之间的协议转换，并负责管理媒体网关( m g w ) 资源。 信令网关( s g w ，s i g n a l i n gg a t e w a y ) ：s g w 用于不同信令网的互联，如基于 s c t p i p 信令网和七号信令网( s s 7 ) 。s g w 在s s 7 的信令传输和基于i p 的信令传输 之间进行传输层的双向信令转换。s g w 不对应用层( b i c c 、i s u p ) 的消息进行解释。 - 8 一 北京邮电大学硕士学位论文 媒体网关( m g w ，m e d i ag a t e w a y ) ：m g w 连接电路域和i m s 域之间的用户 平面链路，其终结来自电路域的承载信道和来自骨干网的媒体流，执行这些终结间的转 换，并且在需要时为用户平面进行代码转换和信号处理。 i m s 的特点 i m s 是独立于接入技术的提供i p 多媒体业务的体系架构。i m s 具有如下技术特点： 基于s i p 的会话控制，水平体系结构，与接入无关，业务与控制分离，提供丰富而动态 的组合业务等。 基于s i p 的会话控制 i m s 尽量采用与i e t f 一致的因特网( i n t e r n e t ) 标准，采用基于i e t f 定义的会话 初始协议( s i p ) 【3 1 的会话控制能力，并进行了移动特性方面的扩展。s i p 成为i m s 域唯 一的会话控制协议，这一特点实现了端到端的s i p 信令互通，同时也顺应了终端智能化 的网络发展趋势，使网络的业务提供和发布具有更大的灵活性。 接入无关性 i m s 网络的通信端点( 终端) 与网络是通过i p 连通的，即通过i p c a n ( i p c o n n e c t i v i t ya c c e s sn e t w o r k ) 来保证。正是这种端到端的i p 连通性，使得i m s 真正与 接入无关，不再承担媒体控制器的角色，不需要通过控制综合接入设备( i a d ) 、接入 网关( a g ) 等实现对不同类型终端的接入适配和媒体控制。 水平体系架构 对于运营商而言，i m s 通过水平体系结构进一步推动了分层体系结构概念的发展。 采用i m s 水平体系结构，运营商无须再使用垂直的“烟囱 方式来部署新业务( 即为特 定应用建设单独网络) ，从而消除昂贵复杂的传统网络在计费管理、状态属性管理、组 群和列表管理、路由和监控管理方面的重叠功能【4 1 。 业务与控制分离， 软交换的技术特点的核心是实现了承载与控制分离，这种分离使得承载网络口化 和承载网络融合成为可能，但软交换并没有实现控制与业务的严格分离。i m s 则定义了 标准的基于s i p 的i s c ( i pm u l t i m e d i as e r v i c ec o n t r 0 1 ) 接口，实现了业务层与控制层的 完全分离。 提供丰富而动态的组合业务 i m s 给用户带来的一个直接的好处，就是实现了端到端的i p 多媒体通信。同时，i m s 具有在多媒体会话和呼叫过程中增加、修改和删除会话和业务的能力，并且还可以对不 北京邮电大学硕 ：学位论义i m s 与c s 融合业务关键技术研究 同的业务进行区分和计费的能力。因此对用户而言，i m s 业务以高度个性化和可管理的 方式支持个人与个人以及个人与信息内容之间的多媒体通信，包括语音、文本、图片和 视频或这些媒体的组合。 基于以上i m s 的技术特点，i m s 目前在业界备受关注，被认为是网络演进的一个 重要阶段，是未来网络融合的聚焦点。 2 2 基于3 g p pr 4 的c s 网络综述 基于3 g p p r 4 的核心网分为电路交换域c s 和分组交换域p s 。r 4 无线接入网络结 构没有改变，而c s 域变化较大，采用控制和承载分离的思想，主要负责电路交换型业 务，功能类似于第二代g s m 系统的电路交换机，实现诸如基本语音呼叫、补充业务、 智能业务触发等业务功能。r 4 架构下，承载于全i p 分组网络上的c s 域，采用了软交 换技术，分割传统移动交换中心m s c 的功能，产生了m s c 服务器和媒体网关m g w ， 将呼叫控制与媒体承载彻底的分离。 骨干承载为分组交换i p 网络。核心网络中主要的网元有m s c 服务器、媒体网关 m g w 以及信令网关s g 。此外还有一系列辅助功能网元，如s c p 、s m s c 、g m l c 、 h l r e i r 等。c s 域的核心网元如下： ( 1 ) m s c 服务器m s c s e r v e r m s c 服务器分为普通m s c 和关i z i ( g ) m s c 服务器。( g ) m s c 服务器除了具备m s c 服务器的所有功能外，还必须具有查询恰当的h l r ，将呼叫路由到被叫移动台实际所在 的m s c 服务器。m s c 服务器通过m a p 与h l r e i r 互通，交互用户信息以及路由信息； 通过n c 接口与其它m s c 服务器互通，使用承载独立的b i c c 协议进行局间呼叫控制接 续，b i c c 承载在m 3 u a j i p 上；通过m c 接口控制媒体网关m g w ，完成呼叫过程中的 承载控制，使用承载在s c t p i p 上的h 2 4 8 协议【5 】。 m s c 服务器是部分业务处理中心，同时也是部分业务协助处理中心。3 g 业务主要 有基本电信业务、补充业务、承载业务、智能业务以及位置业务等。m s c 服务器将处 理语音呼叫、紧急呼叫等基本的电信业务；与h l r 、v l r 交互处理各类补充业务，如 主叫号码显示限制、呼叫前转、呼叫保持、多方会议、呼叫限制、运营锁闭等；通过 c a p 与业务控制设备s c p 互通，共同完成移动智能业务功能；通过m a p 与s m s c 短 消息中心互通，完成短消息业务功能；通过m a p 与g m l c 位置业务服务器互通，完成 移动定位等位置业务功能。 m s c 服务器具有强大的呼叫处理功能，完成各类呼叫的接续。基本呼叫处理功能 包括：呼叫接续、号码存储和翻译、路由选择、放音控制。在呼叫处理基本功能基础上实 一 r 、 北京邮电大学硕士学位论文i g s 与c s 融合业务关键技术研究 现各呼叫相关的业务功能。移动性管理包括位置管理和切换功能，是移动网络所特有的。 h l r 记录所有的用户数据及移动用户当前的位置信息；v l r 记录漫游到由该v l r 所控 制的位置区的移动用户的相关用户数据；m s c 服务器处理移动用户的位置登记过程， 与移动用户对话并与h l r 、v l r 交互信息。切换是指移动用户从一个小区移动到另一 个小区时，保证移动用户已经建立的连接不被中断。由m s c 控制的切换包括r n c 间的 切换和m s c 问的切换。为了实现呼叫局间接续和网间互联，m s c 服务器必须具有呼叫 控制互联功能，使用b i c c 协议作为互通协议。若考虑设备间的兼容性，为了与传统的