摘要：多媒體彩振業(yè)務(wù)(MRS)是一種采用多媒體作為振鈴音的增值業(yè)務(wù)。多媒體彩振是一個基于主叫，展示在被叫終端的業(yè)務(wù)。本文結(jié)合IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)和多媒體彩振的業(yè)務(wù)屬性，提出了多媒體彩振的實現(xiàn)方案，包括系統(tǒng)的設(shè)計和基于會話的SIP信令，并對SIP信令中的關(guān)鍵部分給出示例。
1 引言
IP多媒體子系統(tǒng)(IP Multimedia Subsystem，IMS)是由3GPP在Release 5版本提出，旨在提供增強型IP服務(wù)的全方位框架，是對IP多媒體業(yè)務(wù)進行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實體的總稱。IMS基于會話初始協(xié)議(Session Initiation Protocol，SIP)，支持各種融合業(yè)務(wù)的公共平臺，并且不依賴于任何接入技術(shù)。IMS不僅能夠滿足用戶對移動多媒體業(yè)務(wù)的需求，還能滿足終端客戶更新穎與多樣化的多媒體業(yè)務(wù)需求。IMS提供了一個完整的架構(gòu)提供多媒體業(yè)務(wù)，可以同時支持固定和移動多種接入方式。目前IMS被認為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的首要方式。
本技術(shù)方案描述的IMS域多媒體振鈴業(yè)務(wù)屬于主叫定制的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)感受則由被叫用戶體驗。業(yè)務(wù)用戶可以為某一位或某一組被叫用戶設(shè)定不同的個性化振鈴媒體，如音頻、視頻、圖片、文本和電子名片。當主叫呼叫被叫時，被叫終端振鈴過程中，被叫將從網(wǎng)絡(luò)接收到主叫預(yù)設(shè)的包含了多種媒體信息的個性化振鈴，并將多媒體振鈴展現(xiàn)給被叫用戶。
2 業(yè)務(wù)背景描述
隨著電信市場競爭的日趨激烈，運營商話音業(yè)務(wù)利潤不斷下降，同時傳統(tǒng)的話音和短信等業(yè)務(wù)已經(jīng)不能滿足用戶日趨多樣化與個性化的要求。面對嚴峻的市場形勢，運營商必須尋找新的業(yè)務(wù)增長點，開發(fā)更多的增值業(yè)務(wù)。IMS多媒體彩振業(yè)務(wù)就是在這種大背景下產(chǎn)生的一種新的移動增值業(yè)務(wù)。
在傳統(tǒng)的PSTN(Public Switched Telephone Network)以及移動網(wǎng)絡(luò)中，一個呼叫的最終目的是讓兩個用戶進行交談。通常，主叫用戶發(fā)起呼叫后用戶交談并不會立即開始(甚至可能最終沒有開始)，等待時間一般是幾秒到幾十秒，這完全取決于被叫用戶何時應(yīng)答。在被叫應(yīng)答之前，被叫的用戶終端會播放振鈴音。IMS多媒體振鈴業(yè)務(wù)就是個性化振鈴音的一個應(yīng)用實例。
在早期的固話與移動網(wǎng)絡(luò)時代，被叫用戶的振鈴音完全是由系統(tǒng)默認設(shè)置。隨著終端功能的發(fā)展，振鈴可以由被叫用戶設(shè)置為手機中存儲的音頻或視頻文件。而多媒體彩振業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，使得使用多媒體振鈴業(yè)務(wù)的主叫用戶為被叫設(shè)置包括音頻、視頻、圖片、文本以及電子名片在內(nèi)的多種振鈴媒體。
多媒體振鈴是一個全新的移動增值業(yè)務(wù)，它不僅將原本由被叫設(shè)置振鈴音擴展到由主叫設(shè)置，同時也大大地擴展了振鈴媒體文件的類型，由原來單一的音、視頻文件擴展到圖片、文本以及電子名片以及各種媒體文件的組合。多媒體彩振業(yè)務(wù)能為用戶提供更加個性化與多樣化的業(yè)務(wù)體驗，相信在不遠的將來彩振業(yè)務(wù)就能得到市場充分的認可，并帶來巨大的商業(yè)利益。
3 技術(shù)實現(xiàn)
3.1 IMS系統(tǒng)組網(wǎng)
IMS網(wǎng)絡(luò)由業(yè)務(wù)層、控制層、終端層以及網(wǎng)管計費網(wǎng)元組成，不同層面之間采用開放接口協(xié)議，提供以IP為承載的、基于SIP協(xié)議的多媒體會話業(yè)務(wù)的控制能力和業(yè)務(wù)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)，光纖接入，支持傳統(tǒng)固定電話的接入，并可以與CDMA(Code Division Multiple Access)網(wǎng)絡(luò)電路域、PSTN/軟交換系統(tǒng)以及其它網(wǎng)絡(luò)互通。IMS網(wǎng)絡(luò)相對于軟交換網(wǎng)絡(luò)而言增加了一個外置的數(shù)據(jù)庫：歸屬用戶服務(wù)器(Home Subscriber Server，HSS)，用于用戶鑒權(quán)和保存用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則。所有業(yè)務(wù)運行在控制層以上，通過SIP消息與呼叫會話控制功能(Call Session Control Function，CSCF)進行業(yè)務(wù)控制的交互。
圖1所示為IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，介紹了IMS網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元的位置以及其它網(wǎng)元之間的交互，下面按照結(jié)構(gòu)圖對每個層面的主要功能實體進行簡要的描述。
圖1 IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
(1)業(yè)務(wù)層：IMS業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)完成IMS業(yè)務(wù)的提供、執(zhí)行、IMS業(yè)務(wù)能力的抽象與開放，支持自營業(yè)務(wù)、第三方業(yè)務(wù)等多種提供方式，各IMS業(yè)務(wù)能力之間可以相互調(diào)用，并且能夠開放給自營業(yè)務(wù)平臺，還能夠通過業(yè)務(wù)能力開發(fā)網(wǎng)關(guān)給第三方業(yè)務(wù)平臺。
(2)控制層：IMS控制層主要完成會話控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費、業(yè)務(wù)觸發(fā)等功能。IMS控制層得主要功能實體如下：
●P-CSCF(Proxy-CSCF)：IMS用戶接入IMS網(wǎng)絡(luò)的入口節(jié)點，主要負責信令和消息的代理。
●I-CSCF(Interrogating-CSCF)：各個IMS歸屬域的入口節(jié)點，負責用戶注冊的S-CSCF(Serving-CSCF)的指配和查詢。
●S-CSCF：IMS網(wǎng)絡(luò)中的中心節(jié)點，提供注冊服務(wù)、會話控制、相關(guān)的選路和業(yè)務(wù)觸發(fā)等功能，并維持會話狀態(tài)信息。
●E-CSCF(Emergency-CSCF)：IMS網(wǎng)絡(luò)處理緊急呼叫的功能實體。
●HSS：負責存儲IMS用戶的相關(guān)信息以及其業(yè)務(wù)觸發(fā)信息。
●AGCF(Access Gateway Control Function)：負責H.248方式接入的網(wǎng)元接入IMS。
●BFCF(Breakout Gateway Control Function)：負責存儲IMS用戶的相關(guān)信息及其相關(guān)業(yè)務(wù)信息。
●MGCF(Media Gateway Control Function)和MGW(Media Gateway)：提供IMS與PSTN、軟交換、C網(wǎng)電路域互通時的信令控制和媒體轉(zhuǎn)換功能。
●BAC(Border Access Controller)：位于IMS網(wǎng)絡(luò)的邊緣，是各種終端接入IMS核心網(wǎng)絡(luò)的信令代理設(shè)備和媒體代理設(shè)備。
●MRFC(Media Resource Control Function)：實現(xiàn)媒體控制功能，如放音和通知、媒體編碼格式轉(zhuǎn)換、Ad hoc會議等。
●ENUM(E.164 Number Mapping)：處理S-CSCF，P-CSCF，AS(Application Server)的查詢，將Tel URI中的E.164地址翻譯成在統(tǒng)一IMS核心網(wǎng)中可路由的SIP URI。
●DNS(Domain Name System)：主要提供域名查詢服務(wù)，P-CSCF，S-CSCF，MGCF等設(shè)備可以直接查詢DNS獲得被叫或注冊用戶歸屬域的I-CSCF地址，通過查詢指定網(wǎng)元的標示得到該網(wǎng)元的實際IP地址。
(3)終端層：IMS終端設(shè)備是IMS業(yè)務(wù)能力的延伸。IMS的接入終端主要包括：
●固定終端：支持IMS SIP協(xié)議并且通過xDSL，WLAN，LAN接入IMS的終端，SIP IAD(Integrated Access Device)，SIP AG(Access Gateway)，PON(Passive Optical Network)，H248 AG/IAD等終端。
●IP軟終端：指支持IMS SIP協(xié)議并且通過xDSL，WLAN，LAN接入IMS網(wǎng)絡(luò)的一種軟件客戶端，通常安裝在個人PC等設(shè)備上。WEB客戶端也是軟終端的一種。
(4)網(wǎng)管與運營支撐網(wǎng)元主要如下：
●OMC(Operations & Maintenance Center)：負責IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各網(wǎng)元的配置管理，與網(wǎng)管中心連接。
●CCF(Content Charging Function)：負責離線計費，與計費中心連接。
●OCF(Online Charging System)：負責對IMS網(wǎng)絡(luò)用戶的在線計費。
●業(yè)務(wù)開通網(wǎng)關(guān)：負責業(yè)務(wù)開通。
3.2 彩振業(yè)務(wù)平臺總體結(jié)構(gòu)
多媒體彩振業(yè)務(wù)平臺屬于IMS網(wǎng)元中的一個SIP AS，位于業(yè)務(wù)層之上。彩振業(yè)務(wù)平臺通過基于SIP的ISC(Internal Service Control)接口，與S-CSCF進行信令交互。SIP硬終端、SIP軟終端、CDMA終端等都可以通過IMS承載層接入IMS網(wǎng)絡(luò)，使用多媒體彩振業(yè)務(wù)。
IMS域彩振業(yè)務(wù)平臺按照功能邏輯可劃分為4大部分，如圖2所示，分別為SIP前臺、AS、數(shù)據(jù)庫、Portal。在實際組網(wǎng)中，這些邏輯部分可以實現(xiàn)在一個或多個物理實體上，多個SIP前臺與多個AS之間可以交叉相連。各功能實體功能描述如下：
圖2 多媒體彩振平臺結(jié)構(gòu)圖
(1)SIP前臺：負責對外來SIP信令以及外出SIP信令進行控制和管理，負責SIP消息的Session管理、超時重發(fā)SIP消息以及對重發(fā)消息的攔截。
(2)AS：負責呼叫過程中IMS域彩振業(yè)務(wù)控制，通過SIP前臺與S-CSCF交互。AS與S-CSCF交互以實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的呼叫控制，并執(zhí)行彩振的業(yè)務(wù)邏輯。
(3)Portal：Portal是多媒體彩振業(yè)務(wù)的門戶網(wǎng)站，多媒體彩振用戶、內(nèi)容提供商、運營商都可以使用WWW瀏覽器通過Web接口登錄門戶網(wǎng)站，并對多媒體彩振業(yè)務(wù)進行管理與配置。
(4)DB(Data Base)：用戶信息數(shù)據(jù)庫(DB)存儲用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其余網(wǎng)元通過數(shù)據(jù)庫訪問接口訪問用戶信息數(shù)據(jù)庫。
3.3 彩振業(yè)務(wù)平臺詳細設(shè)計
AS模塊和Portal模塊是IMS多媒體彩振業(yè)務(wù)系統(tǒng)中最重要的兩個模塊。
3.3.1 AS模塊
AS模塊從功能上主要分為SIP信令處理模塊以及振鈴選擇模塊。
(1)SIP信令處理模塊：開發(fā)語言為Java，選用EB-Xjoin框架。主要功能是按照3.4節(jié)的信令流程圖完成主叫側(cè)與被叫側(cè)的SIP信令處理。要特別注意AS對于信令的處理使用B2B(Back To Back)方式，即在AS針對主叫、被叫分別維護一個SIP Session。下面分別對主叫、被叫側(cè)的SIP信令處理進行說明。
●主叫側(cè)：主要功能是在收到彩振用戶的初始INVITE消息后，執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。從INVTIE消息中提取主叫、被叫號碼，調(diào)用振鈴選擇模塊獲取彩振用戶設(shè)置的多媒體文件，將多媒體文件信息添加到INVITE消息中，發(fā)送給被叫。同時需要對主叫側(cè)SIP信令進行轉(zhuǎn)發(fā)。
●被叫側(cè)：對被叫側(cè)SIP信令進行轉(zhuǎn)發(fā)，不執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。
(2)振鈴選擇模塊：開發(fā)語言為Java，選用Spring，Hibernate框架，數(shù)據(jù)庫使用Informix。主要功能是根據(jù)用戶設(shè)置的規(guī)則，返回對應(yīng)的多媒體振鈴文件。振鈴選擇模塊主要包括振鈴規(guī)則匹配、振鈴文件選擇、振鈴文件返回三大功能。
●振鈴規(guī)則匹配：由于主叫用戶可能針對同一被叫用戶設(shè)置包括群組規(guī)則、呈現(xiàn)規(guī)則在內(nèi)的多種規(guī)則。所以當振鈴選擇模塊被調(diào)用后，會首先從配置文件中讀取當前用戶設(shè)置的各規(guī)則的優(yōu)先級，按照優(yōu)先級順序依次判斷鈴音規(guī)則是否匹配，如果匹配則返回對應(yīng)的振鈴文件，如果沒有任何規(guī)則匹配則返回系統(tǒng)默認振鈴文件。
●振鈴文件選擇：主叫用戶可以設(shè)置同類媒體資源的振鈴盒，例如圖片盒、文本盒、電子名片盒以及視頻盒。如果當前規(guī)則對應(yīng)的多媒體文件是一個振鈴盒，那么振鈴選擇模塊會根據(jù)用戶的設(shè)置，順序或者隨機返回媒體資源盒中的一個媒體文件。
●振鈴文件返回：主叫用戶可以設(shè)置多種媒體資源的組合，例如圖片、文本、電子名片、視頻的組合。鈴音選擇模塊會向SIP信令處理模塊返回一個Java中的Object數(shù)組，這個數(shù)組中可以包含多個多媒體振鈴文件。
3.3.2 Portal模塊
Portal模塊的開發(fā)語言為Java，使用的框架為Spring，Hibernate，Struts，數(shù)據(jù)庫使用Informix。Portal模塊主要由用戶管理網(wǎng)站、內(nèi)容提供商管理網(wǎng)站、運營商管理網(wǎng)站構(gòu)成。
(1)用戶管理網(wǎng)站：多媒體彩振用戶可以通過Web方式對自己的個性化振鈴業(yè)務(wù)進行配置和管理。
●提供主叫用戶對個性化振鈴業(yè)務(wù)播放規(guī)則的管理配置，包括被叫群組、時間段的設(shè)置，振鈴播放規(guī)則的設(shè)置。
●提供用戶對個人資源庫的管理，包括個性化振鈴資源的瀏覽/訂購、個性化振鈴資源的定制。用戶上傳的個性化振鈴資源需經(jīng)運營商審批后才能上傳到個人資源庫。
(2)內(nèi)容提供商管理網(wǎng)站：多媒體彩振內(nèi)容提供者可通過運營商提供的接入方式對所提供的振鈴資源進行自我管理維護，包括：
●上傳振鈴資源：個性化振鈴內(nèi)容提供者上傳新的振鈴資源，上傳的媒體資源經(jīng)運營商審批后才可提供給用戶下載。
●維護振鈴資源：個性化振鈴內(nèi)容提供者應(yīng)對上傳之后尚未通過審核的振鈴資源進行維護，包括修改基本信息、試聽或刪除振鈴資源。
●查詢振鈴資源訂購情況：包括訂購的用戶數(shù)、被訂購振鈴資源的數(shù)量、訂購的收入、每個振鈴資源訂購的次數(shù)、訂購的用戶數(shù)等。
(3)運營商管理功能。
●系統(tǒng)管理功能：能夠管理多媒體彩振業(yè)務(wù)的系統(tǒng)資源，進行整個系統(tǒng)的參數(shù)配置和默認業(yè)務(wù)參數(shù)配置。
●權(quán)限管理功能：分配多媒體彩振內(nèi)容提供者、多媒體彩振用戶的管理權(quán)限，并負責維護系統(tǒng)管理員的增加，刪除，修改等功能。
●對多媒體彩振內(nèi)容提供者的管理：主要完成對內(nèi)容提供者基本信息、信用等級、合作協(xié)議及接入功能及權(quán)限的管理。
●對多媒體彩振資源的管理維護：主要完成系統(tǒng)默認振鈴的設(shè)置、審批維護內(nèi)容提供者和用戶上傳的振鈴資源和維護媒體文件分類和信息。
3.4 信令流程
IMS多媒體彩振業(yè)務(wù)是主叫側(cè)業(yè)務(wù)，主叫用戶終端的INVITE經(jīng)過主叫側(cè)S-CSCF的IFC(Initial Filter Criteria)評估，觸發(fā)到多媒體彩振服務(wù)器。多媒體彩振服務(wù)器根據(jù)用戶的群組、時間條件設(shè)置，通過選鈴音算法選擇振鈴文件，將音、視頻文件的URL寫入INVITE消息的Alert-Info，將文本、圖片、電子名片按照規(guī)范編碼寫入MIME體中。INVITE消息送達被叫后，根據(jù)Alert-Info頭下載和播放振鈴文件，解析MIME中的媒體文件并在客戶端呈現(xiàn)。被叫用戶摘機后，終端停止播放和呈現(xiàn)振鈴文件，并建立通話。具體流程圖如圖3所示。
圖3 多媒體彩振呼叫信令流程圖
流程描述：
(1)主叫用戶撥打被叫用戶，INVITE請求到達主叫S-CSCF。
(2)主叫側(cè)S-CSCF對所收到的INVITE消息進行IFC評估。
(3)當主叫用戶申請了多媒體彩振業(yè)務(wù)，主叫側(cè)S-CSCF根據(jù)個性化振鈴業(yè)務(wù)的IFC，將呼叫路由到個性化振鈴服務(wù)器。
(4)個性化振鈴服務(wù)器收到INVITE請求后，啟動振鈴業(yè)務(wù)邏輯，選擇正確的振鈴文件。
(5)如主叫用戶為該被叫用戶或所屬群組設(shè)置的個性化振鈴文件為包含了音樂和文本的個性化振鈴文件，則個性化振鈴服務(wù)器在INVITE消息中添加Alert-Info(包含音樂媒體文件的URL)同時將Content-type設(shè)置為相應(yīng)的文本的MIME類型并將文件內(nèi)容添加到消息體中。然后向被叫S-CSCF發(fā)送INVITE消息。
(6)用戶B處于空閑狀態(tài)，包含了媒體文件url和MIME消息體的INVITE消息送達被叫客戶端。
(7)如果被叫用戶不屏蔽主叫個性化振鈴，則被叫客戶端解析INVITE消息，根據(jù)得到的媒體文件的URL地址到個性化振鈴服務(wù)器下載，同時對SIP消息中的MIME消息體進行解碼。如果被叫用戶屏蔽主叫個性化振鈴，則被叫客戶端不對INVITE消息中的Alert-Info頭域和MIME消息體進行處理。
(8)被叫客戶端返回180Ringing消息并進行振鈴文件的播放/顯示，對于Alert-Info頭域中對應(yīng)的媒體文件要求客戶端實時播放。
(9)被叫側(cè)S-CSCF向個
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