0概述
備受業(yè)界關(guān)注的PoC (Push to Falk over Cellular)手機(jī)對講業(yè)務(wù)在我國已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)營階段。開通該項業(yè)務(wù)的普通智能手機(jī)用戶,只要按下終端上的PoC功能鍵,就能夠與具有同樣業(yè)務(wù)功能的一部或多部手機(jī)進(jìn)行通話,而不需撥打一長串電話號碼。PoC業(yè)務(wù)比傳統(tǒng)手機(jī)呼叫更加方便快捷,是一種綜合話音和數(shù)據(jù)的個性化即時通信業(yè)務(wù)。
1 PoC的業(yè)務(wù)特性
PoC的業(yè)務(wù)特性可以概括為以下幾點:
(1)即按即說:用戶可以從通訊錄中選擇個人或通話群組,按下PoC功能鍵開始通話。該業(yè)務(wù)的呼叫延遲非常短,通常不超過2秒。
(2)半雙工通信:講話需要申請發(fā)言權(quán),且講話時通話組中的其他人只能接聽。
(3)多種應(yīng)答模式:用戶可以選擇手動或自動應(yīng)答模式,也可以設(shè)置為自動拒絕模式。
(4)支持一對一會話和群組會話:公司或家庭成員之間都可以通過該功能進(jìn)行類似電話會議的交流。
(5)漫游:PoC利用的是IP網(wǎng)絡(luò)的包交換能力,服務(wù)不受地理位置的限制,可實現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)范圍漫游。
(6)呈現(xiàn)狀態(tài)(Presence)服務(wù):類似即時通信軟件的界面和功能,用戶可設(shè)置“通話狀態(tài)”(在線、隱身或離線),并更改好友屬性等。
(7)多方PoC會話:單個PoC終端可同時處于多個PoC會話中。PoC具有并發(fā)會話功能,用戶不會掛起任何一個會話。
(8)接入列表(Access List)管理:支持接受成員列表和拒絕成員列表。
(9)對已有業(yè)務(wù)的增強(qiáng)功能:除了實時語音通信外,PoC同時可支持通話群組成員之間的文本傳送、彩信傳送、在線游戲等。
(10)低廉的話費(fèi)開銷:PoC能夠節(jié)省大量網(wǎng)絡(luò)資源,所以價格低廉,且在線和離線分別計費(fèi)。
2 IMS體系結(jié)構(gòu)
IMS是一個開放的架構(gòu)體系,3GPP使用分層的方法對其設(shè)計,可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)與控制相分離、呼叫控制與媒體傳輸相分離,其承載由底層的傳輸層提供.業(yè)務(wù)邏輯則由應(yīng)用層實現(xiàn)。IMS核心系統(tǒng)是中間的控制層,它為業(yè)務(wù)提供會話控制功能。
IMS體系結(jié)構(gòu)中的重要實體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.1 CSCF功能
CSCF (Call Session Control FuncTIon,呼叫會話控制功能)是IMS的核心控制實體,負(fù)責(zé)對用戶多媒體會話進(jìn)行處理,并實現(xiàn)軟交換控制功能。CSCF可分為三類,一是P-CSCF;二是Z-CSCI;三是S-CSCF。P-CSCF (Proxy-CSCF,代理-CSCF)是UE(User Equipment,用戶設(shè)備)接入IMS網(wǎng)絡(luò)的第一個連接點,所有來自或發(fā)給UE的SIP信令流,都由此經(jīng)過。P-CSCF負(fù)責(zé)會話路由、承載鑒權(quán)、SIP壓縮和解壓縮、IPSec安全關(guān)聯(lián)、以及與策略決策功能的交互等。
I-CSCF(InterrogaTIng-CSCF,問詢-CSCF)位于歸屬域中,是從訪問域到歸屬域的入口點,也是IMS與其他PLMN的主要連接點。I-CSCF負(fù)責(zé)找到用戶位置信息以便確定路由,并分配S-CSCF給用戶,同時也能夠隱藏IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部拓?fù)湫畔ⅰ?br>
S-CSCF(Scrying-CSCF,服務(wù)-CSCF)在IMS核心網(wǎng)中處于核心的控制地位,它與HSS交互,負(fù)責(zé)處理用戶的注冊鑒權(quán)、進(jìn)行路由決策、維持會話狀態(tài)并計費(fèi)。
2.2 HSS功能
IMS體系結(jié)構(gòu)中的HSS (Home Subscriber Server,歸屬簽約用戶服務(wù)器)是存儲用戶相關(guān)信息的中心數(shù)據(jù)庫,主要數(shù)據(jù)包括用戶身份、注冊信息、用戶鑒權(quán)、漫游授權(quán)、已分配的S-CSCF信息、以及業(yè)務(wù)觸發(fā)信息等。HSS知道用戶現(xiàn)在的位置和用戶指定的服務(wù),而CSCF則可以向HSS詢問以獲取相關(guān)信息。例如I-CSCF可以用來為用戶選擇最適合的S-CSCF信息。
2.3 AS應(yīng)用服務(wù)器
AS(ApplicaTIon Server)是提供增值多媒體業(yè)務(wù)的實體,位于用戶的歸屬網(wǎng)絡(luò)中或者第三方的位置.這里的第三方指一個網(wǎng)絡(luò)或者一個獨(dú)立的AS。AS的主要功能是處理從IMS發(fā)來的SIP會話、發(fā)起SIP請求、發(fā)送計費(fèi)信息。AS擁有廣泛的增值多媒體業(yè)務(wù),一個多業(yè)務(wù)的通話可能需要多個AS參與。
2.4 MRF媒體資源功能
MRF(Media Resource FuncTIon,媒體資源功能)由信令平面的MRFC(MRF Controller,媒體資源控制器)和媒體平面的MRFP (MRF Processor,媒體資源處理器)構(gòu)成。其中MRFC處理來自和去往S-CSCF的SIP通信,并控制MRFP;MRFP則可提供MRFC指示的用戶資源,并完成媒體流的混合、音頻代碼轉(zhuǎn)換等功能。
2.5 BGCF出口網(wǎng)關(guān)控制功能
BGCF(Breakout Gateway Control Function,出口網(wǎng)關(guān)控制功能)為被叫出IMS域或進(jìn)入CS域的選擇出口點。若選擇的出口與此BCBG同網(wǎng),則選擇本網(wǎng)的一個媒體網(wǎng)關(guān)控制功能進(jìn)行進(jìn)一步的通話處理;若不同網(wǎng),BGCF則將會話轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的BGCF。不同運(yùn)營商的IMS網(wǎng)絡(luò)互通,不需要經(jīng)過BGCF。
3 基于IMS域的PoC技術(shù)方案
在現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)上布置一定數(shù)量的SIP代理和注冊服務(wù)器可構(gòu)建具有IMS功能的SIP/IP Core(SIP/IP核心網(wǎng)),以便為PoC提供尋址、選路和漫游等功能。這種方案可以稱為“基于IMS域的方案”。該方案漫游便捷、互通性好,多業(yè)務(wù)之間調(diào)用簡單,是未來發(fā)展多媒體業(yè)務(wù)的方向。IMS對PoC的支持就是SIP/IP Core對PoC的支持,主要實現(xiàn)PoC業(yè)務(wù)的注冊、SIP信令路由、SIP信令壓縮、地址解析、對標(biāo)識隱藏的管理以及計費(fèi)等功能。
4 PoC體系結(jié)構(gòu)
4.1 PoC的主要實體
基于IMS的PoC體系結(jié)構(gòu)主要包含PoC客戶端、PoC服務(wù)器、群組列表管理器(XDMS)、SIP/IP核心網(wǎng)等部分,圖2所示是PoC的體系結(jié)構(gòu)。
(1)PoC客戶端
通常PoC客戶端都是UE(User Equipment,用戶設(shè)備)中的軟件,用以接人和使用PoC業(yè)務(wù),PoC客戶端的主要功能包括:發(fā)起注冊、鑒權(quán)請求,發(fā)起會話邀請、參與和終止請求,它可以產(chǎn)生、發(fā)送和接收語音突發(fā)(Talk Bursts),并支持語音突發(fā)的控制程序和TBCP(Talk Burst ControlProtocol,語音突發(fā)控制協(xié)議)的協(xié)商。
(2)PoC服務(wù)器
PoC服務(wù)器是IMS體系架構(gòu)中的應(yīng)用服務(wù)器,是實現(xiàn)PoC業(yè)務(wù)最重要的功能實體,分為主控和參與功能兩種角色。
兩種角色共有的功能包括:SIP會話處理、保護(hù)用戶地址隱私、支持用戶面適配過程、支持TBCP、進(jìn)行不同編解碼的碼制轉(zhuǎn)換。主控PoC的其他功能有強(qiáng)制實施參與群組會話策略,向用戶提供信息,提供集中式媒體分配、通話突發(fā)控制功能、媒體質(zhì)量信息和計費(fèi)報告等;參與PoC的其他功能有強(qiáng)制執(zhí)行呼入PoC會話策略,存儲PoC客戶端應(yīng)答模式、會話阻塞等設(shè)置,以及提供計費(fèi)報告等。
(3)SIP/IP核心(SIP/IP Core)
SIP/IP Core可替代標(biāo)準(zhǔn)的IMS網(wǎng)絡(luò),可實現(xiàn)IMS體系的功能,其中包括負(fù)責(zé)PoC客戶端和服務(wù)器之間SIP信令的路由,提供尋址和地址解析,支持SIP壓縮,維護(hù)注冊狀態(tài),根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的配置對PoC客戶端進(jìn)行鑒權(quán)和授權(quán),以及提供計費(fèi)信息和合法監(jiān)聽等。
(4)PoC XDMS (PoC XML Document Management Server,PoC文檔管理服務(wù)器)
PoC XDMS是一種應(yīng)用配置設(shè)置管理服務(wù)器,它保存有PoC特定數(shù)據(jù),主要功能有群組列表的創(chuàng)建、修改、讀取和刪除,負(fù)責(zé)引入的SIP和XML配置訪問協(xié)議請求的授權(quán)等。
(5)PoC XDMC(PoC XML Document Management Client,PoC文檔管理客戶端)
PoC XDMC可與XDMS互通,負(fù)責(zé)對XML皮件進(jìn)行創(chuàng)建、修改、保存和刪除。
4.2 PoC相關(guān)協(xié)議
PoC會話控制和其他信號傳輸都基于SIP(Session Initiation Protocol,會話發(fā)起協(xié)議),可用來創(chuàng)建、修改及終止一個或多個參與者參加的會話進(jìn)程,是一種文本型請求響應(yīng)協(xié)議。
語音流量傳輸是基于RTP/RTCP (Real Time實時傳輸協(xié)議/實時傳輸控制協(xié)議)的流承載方式。RTP作為PoC語音傳輸協(xié)議,可傳送語音包;RTCP則可對RTP會話質(zhì)量進(jìn)行裁決。
XCAP(XML Configuration Access Protocol,XML配置訪問協(xié)議)用來將客戶信息上傳到服務(wù)器。此外,OMA還定義了TBCP協(xié)議,可用于實現(xiàn)PoC媒體流的分發(fā)和發(fā)言權(quán)的控制。
5 PoC業(yè)務(wù)流程
5.1 PoC的注冊流程
PoC的注冊流程有四步。第一是客戶端向P-CSCF發(fā)送攜帶相關(guān)注冊信息(公共用戶標(biāo)識、私有用戶標(biāo)識、歸屬網(wǎng)絡(luò)域名、UE IP地址等)的REGISTER請求;
第二是在P-CSCF接收到注冊請求之后,檢查發(fā)起方的歸屬域名,以發(fā)現(xiàn)到其歸屬網(wǎng)絡(luò)的人口點I-CSCF,并將REGISTER請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給此I-CSCF;
接下來是I-CSCFNHSS查詢此用戶是否允許注冊,如果允許,HSS將向I-CSCF返回選中的S-CSCF;
最后,I-CSCF將注冊消息轉(zhuǎn)發(fā)給S-CSCF,然后經(jīng)過鑒權(quán)后,再由S-CSCF從HSS下載用戶的相關(guān)信息,然后返回200 OK,至此,注冊過程全部結(jié)束。
5.2 PoC會話建立流程
PoC會話是利用VoIP技術(shù)實現(xiàn)的半雙工語音業(yè)務(wù),當(dāng)一人講話時,通話組中其他人只能聽。通話雙方的兩部終端設(shè)備共用一個頻道進(jìn)行呼叫和接聽,用戶講話時才占用信道,接聽時只監(jiān)聽信道。圖3所示是該會話過程中的主要PoC實體流程圖。其流程的建立可按以下步驟進(jìn)行:
步驟1:用戶A從通信錄中選中需要通話的用戶B,并按下客戶端上的PoC通話功能鍵。從而觸發(fā)客戶端A向其歸屬網(wǎng)絡(luò)的PoC服務(wù)器A發(fā)送一條SIP邀請(SIP Invite)請求;
步驟2:服務(wù)器A產(chǎn)生新的SIP請求并發(fā)往用戶B,在被用戶B歸屬網(wǎng)絡(luò)的PoC服務(wù)器截取后,將查詢用戶A是在用戶B的拒絕通話列表還是自動應(yīng)答列表中;
步驟3:假設(shè)用戶A在用戶B的自動應(yīng)答列表中,則PoC服務(wù)器B向客戶端B發(fā)送SIP Invite請求,同時回送SIP會話處理響應(yīng)至服務(wù)器A;
步驟4:當(dāng)服務(wù)器A接收到這條消息時,就表明用戶B愿意進(jìn)行呼叫連接,于是它將發(fā)送SIP202接受響應(yīng)給用戶A,同時向用戶A分配通話信道,用戶A的手機(jī)發(fā)出可以開始通話的提示音;
步驟5:用戶A在通話信道仍沒有端到端地建立完成時就可以開始講話了,這就是被稱為預(yù)先媒體處理的通信模式。這樣,PoC服務(wù)器就必須對話音流進(jìn)行緩存,直到步驟7結(jié)束;
步驟6:客戶端B由于采用自動應(yīng)答模式,回送SIP 200 OK給臺服務(wù)器B表示默許;
步驟7:客戶端A收到SIP通報(OK)消息,表明通話信道已經(jīng)建立完成,信道通話權(quán)真正賦予用戶A;
步驟8:用戶A獲得通話權(quán)并開始講話,PoC系統(tǒng)為用戶A傳送媒體流;
步驟9:當(dāng)用戶A停止講話并釋放客戶端上的PoC功能鍵釋放通話權(quán)后,通話權(quán)處于空閑狀態(tài);
步驟10:用戶B按下客戶端上的PoC通話功能鍵,以發(fā)起通話請求,并獲得通話權(quán);
步驟11:用戶A獲得通話權(quán)并開始講話,PoC系統(tǒng)為用戶B傳送媒體流;
步驟12:用戶B釋放PoC功能鍵后,通話權(quán)重新回歸空閑狀態(tài);
步驟13:如果用戶之間沒有進(jìn)一步的通話需求,并不需要手動結(jié)束通話連接。則系統(tǒng)在超過一段特定的時間間隔后,PoC服務(wù)器將自動發(fā)送結(jié)束通話的SIP BYE消息。
6 結(jié)束語
IMS無疑是一種非常強(qiáng)大的架構(gòu)體系,其基本功能(如信令和路由),將使服務(wù)的部署和應(yīng)用的擴(kuò)充更加簡捷易行。PoC業(yè)務(wù)是3G新的增值點,隨著其標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善,必然能夠使呼叫延遲進(jìn)一步縮短,通話質(zhì)量、互連互通能力也將得到更一步的提高,為3G用戶帶來更加豐富便捷的服務(wù)。