IMS網(wǎng)絡(luò)中多媒體彩鈴業(yè)務(wù)的研究與實(shí)現(xiàn)

趙 飛，趙化明

（①中國電信股份有限公司上海研究院，上海 200135；②中國電信集團(tuán)公司，北京 100033）

0 引言

彩鈴業(yè)務(wù)是一項(xiàng)由被叫用戶定制，為主叫用戶提供一段悅耳的音樂來替代普通回鈴音的業(yè)務(wù)。彩鈴業(yè)務(wù)已被認(rèn)可為目前最受用戶歡迎和有良好經(jīng)濟(jì)效益的一種電信增值業(yè)務(wù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，固定移動融合的IP多媒體子系統(tǒng)IMS架構(gòu)成為電信網(wǎng)演進(jìn)的目標(biāo)[1]。IMS最初驅(qū)動力即是發(fā)展多媒體業(yè)務(wù)[2]，并基于這一需求對會話初始協(xié)議SIP進(jìn)行了許多有益的擴(kuò)展[3]，實(shí)現(xiàn)了IMS對于多種媒體形式的支持。網(wǎng)絡(luò)能力的提升推動了多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，彩鈴業(yè)務(wù)的內(nèi)容類型也由傳統(tǒng)的音頻擴(kuò)展到視頻、圖片、電子名片、網(wǎng)頁等，成為多媒體彩鈴。這里對IMS網(wǎng)絡(luò)中多媒體彩鈴業(yè)務(wù)進(jìn)行了闡述，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和信令流程，并對技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。

1 基于IMS的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)中的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)，需要建立專門的業(yè)務(wù)平臺，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯對呼叫進(jìn)行控制，并根據(jù)用戶設(shè)置的業(yè)務(wù)信息實(shí)現(xiàn)多媒體彩鈴在終端的播放。基于IMS的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于IMS的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)架構(gòu)

①應(yīng)用服務(wù)器（AS，Application Server）的主要功能是存儲相關(guān)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)（彩鈴群組設(shè)置、播放規(guī)則等），執(zhí)行多媒體彩鈴業(yè)務(wù)邏輯，根據(jù)一定策略正確地選擇所要播放的媒體文件，指示媒體服務(wù)器向主叫用戶播放指定的彩鈴文件，完成業(yè)務(wù)控制；

②媒體文件服務(wù)器或媒體資源控制器 (MRFC，Media Resource Function Controller)/媒體資源處理器（MRFP，Media Resource Function Processor）用于存儲多媒體彩鈴文件，并根據(jù)AS與主叫協(xié)商的媒體播放策略，采用服務(wù)器/客戶端流媒體方式或 MRFC/MRFP放音方式對主叫用戶播放彩鈴文件；

③歸屬用戶服務(wù)器（HSS，Home Subscriber Server）在歸屬網(wǎng)絡(luò)中用于保存IMS用戶的簽約信息，包括標(biāo)識、路由信息及初始過濾準(zhǔn)則（iFC，initial Filter Criteria）等；

④業(yè)務(wù)呼叫控制器(S-CSCF，Service-Call Session Control Function)，從HSS下載IMS用戶簽約多媒體彩鈴業(yè)務(wù)的iFC，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)觸發(fā)；

⑤業(yè)務(wù)管理平臺完成業(yè)務(wù)管理和維護(hù)的各項(xiàng)操作。

2 基于IMS的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)流程

2.1 SIP協(xié)議中多媒體彩鈴的產(chǎn)生

以SIP作為控制協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，媒體會話的建立通常首先是一個SIP對話的建立過程，通常情況下，SIP中的媒體對話在SIP 200或ACK消息攜帶SDP answer時建立。但在這種情況下，媒體會話直到被叫用戶摘機(jī)后才能建立起來，只能傳送通話時的常規(guī)媒體，無法傳送彩鈴類的早期媒體。要傳送多媒體彩鈴，必須在SIP對話尚未完全建立之時，即所謂的SIP早期對話狀態(tài)，完成媒體會話的建立。SIP協(xié)議支持以下三種方法實(shí)現(xiàn)在早期對話狀態(tài)下建立媒體會話。

方法1 通過基本SIP頭域Alert-Info和Call-Info攜帶多媒體彩鈴url，用戶終端通過對頭域的解析根據(jù)url指示通過下載方式實(shí)現(xiàn)早期媒體的播放；

方法2 通過媒體協(xié)商在同一個會話的不同時間段里分別傳送早期媒體和常規(guī)媒體。在被叫摘機(jī)之前，這個會話用于傳送多媒體彩鈴，在被叫摘機(jī)之后，這個會話又用于正常會話，稱為網(wǎng)關(guān)（Gateway）模式；

方法3 通過媒體協(xié)商分別建立兩個會話，其中包含一個專門用于多媒體彩鈴的會話，稱為早期會話（Early-session）。但在被叫摘機(jī)后，早期會話會自動終止，用戶終端會立即切換到正常會話，稱為應(yīng)用服務(wù)器（Application Server）模式。

2.2 多媒體彩鈴的業(yè)務(wù)信令流程設(shè)計(jì)

根據(jù)SIP協(xié)議所支持的三種早期媒體提供方法，現(xiàn)設(shè)計(jì)了三種IMS多媒體彩鈴提供的實(shí)現(xiàn)方案。

（1）下載模式

[4]。通過在被叫振鈴時回復(fù)的180消息中添加Alert-Info/Call-Info頭域攜帶多媒體彩鈴文件地址。主叫收到該180 消息后，根據(jù)Alert-Info/Call-Info頭域的指示連接文件服務(wù)器，將多媒體彩鈴文件下載到本地進(jìn)行播放。其業(yè)務(wù)信令流程如圖2所示。

（2）網(wǎng)關(guān)模式

參考文獻(xiàn)[5]。該方式下，主被叫首先通過媒體協(xié)商為多媒體彩鈴建立一個早期會話，即建立主叫到MRFC/MRFP的會話通道，在該通道中傳送多媒體彩鈴。被叫摘機(jī)后，結(jié)束該會話，通過UPDATA消息與主叫重新進(jìn)行媒體協(xié)商，建立主被叫間的會話通道開始通話。其業(yè)務(wù)信令流程如圖3所示。

圖2 下載模式信令流程

圖3 網(wǎng)關(guān)模式信令流程

關(guān)鍵點(diǎn)說明：多媒體彩鈴 AS收到被叫返回的 180 Ringing消息后，啟動多媒體彩鈴業(yè)務(wù)邏輯，在MRFP上為多媒體彩鈴播放預(yù)留資源，將180 Ringing中的SDP answer（SDP UE2）截取下來，替換為（SDP MRFP），然后將該消息發(fā)送到主叫，主叫連接MRFP播放多媒體彩鈴。

被叫摘機(jī)后，發(fā)送200 OK響應(yīng)消息到多媒體彩鈴AS；多媒體彩鈴AS收到200 OK響應(yīng)后，指示MRFP停止播放多媒體彩鈴，并發(fā)送UPDATE消息到主叫，攜帶被叫的SDP描述（SDP UE2），主叫據(jù)此連接被叫，呼叫建立。

（3）應(yīng)用服務(wù)器模式

參考文獻(xiàn)[6]。該方式下，主被叫通過媒體協(xié)商分別建立兩個會話，除正常會話外，還包含一個專門用于多媒體彩鈴的早期會話。首先在早期會話中進(jìn)行多媒體彩鈴的傳送，被叫摘機(jī)后，早期會話自動終止，用戶終端立即切換到正常會話。其業(yè)務(wù)信令流程如圖4所示。

圖4 應(yīng)用服務(wù)器模式信令流程

關(guān)鍵點(diǎn)說明：多媒體彩鈴AS收到180 Ringing后，啟動多媒體彩鈴業(yè)務(wù)邏輯，在MRFP上為多媒體彩鈴播放預(yù)留資源，同時獲得MRFP播放多媒體彩鈴的SDP offer（Early SDP MRFP），并將此做為多媒體彩鈴SDP添加到180 Ringing響應(yīng)中。主叫收到該180消息后，根據(jù)Early SDP MRFP進(jìn)行多媒體彩鈴的 SDP協(xié)商，協(xié)商成功后多媒體彩鈴 AS指示MRFP播放彩鈴。

被叫摘機(jī)后，發(fā)送200 OK響應(yīng)消息到多媒體彩鈴AS，該200 OK消息中攜帶正常通話的SDP answer（SDP UE2）。多媒體彩鈴AS收到200 OK后，指示MRFP停止播放多媒體彩鈴，被叫則根據(jù)其中的SDP UE2完成正常通話的SDP協(xié)商，協(xié)商成功后通話建立。

2.3 三種信令流程的對比分析

方案 1在實(shí)現(xiàn)上最為簡單，但是需要終端支持下載和Alert-Info/Call-Info頭域的解析，下載過程受網(wǎng)絡(luò)帶寬和終端能力的限制過大，有可能會導(dǎo)致下載失敗，業(yè)務(wù)特征丟失的情況出現(xiàn)，因此用于音頻和視頻類彩鈴的提供并不合適，較適用于圖片或名片類彩鈴的提供。

方案2和方案3均為通過信令層面的媒體協(xié)商實(shí)現(xiàn)多媒體彩鈴，不同在于是否將傳送多媒體彩鈴的會話與正常會話區(qū)別開來[7]。具體到協(xié)議上看，兩種做法都利用了200之前的SIP消息，比如1xx、PRACK、UPDATE等，來傳送SDP offer/answer，但是這些SDP offer/answer在SIP消息中的標(biāo)明類型和處理指示是不同的。方案2只有一個會話，用于建立或修改會話的SDP offer/answer 在SIP消息中的處理指示都是“Content-Disposition∶ session”。方案3專門建立了早期會話，在一個SIP消息中同時攜帶處理指示分別為“Content-Disposition∶ session”和“Content-Disposition∶ early-session”的兩個SDP消息，各自獨(dú)立地用于正常會話的協(xié)商和早期會話的協(xié)商。對于方案 2，如果多媒體彩鈴和通話媒體的參數(shù)不同，需要重新進(jìn)行媒體傳輸參數(shù)的協(xié)商，這需要一定的時間，可能會帶來媒體刪剪的問題。而方案3中同時會存在兩個會話，分別用于傳送多媒體彩鈴和通話媒體，在被叫摘機(jī)之后，終端可以迅速從早期會話切換到正常會話，不會帶來媒體刪剪的問題。因此，在部署業(yè)務(wù)時，可同時具備兩種業(yè)務(wù)邏輯，在客戶端支持early-session的情況下采用服務(wù)器模式進(jìn)行多媒體彩鈴協(xié)商。如果不支持，則采用網(wǎng)關(guān)模式實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

隨著 IMS網(wǎng)絡(luò)的引入，具有更為豐富媒體形式的多媒體彩鈴勢必會在未來的業(yè)務(wù)發(fā)展中成為極具吸引力和商業(yè)價值的增值業(yè)務(wù)之一。這里通過對SIP協(xié)議的研究設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了了三種多媒體彩鈴提供方案，充分利用了SIP協(xié)議在多媒體彩鈴提供方面的能力，為多媒體彩鈴業(yè)務(wù)在IMS網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)提供了全面的基礎(chǔ)技術(shù)方案。基于這里方案對比分析的結(jié)論，業(yè)務(wù)提供商在業(yè)務(wù)開發(fā)中只要根據(jù)需求對三種方案進(jìn)行選擇組合，就可以可以支撐多種形式的多媒體彩鈴業(yè)務(wù)，使得該增值業(yè)務(wù)在IMS網(wǎng)絡(luò)中的部署、開發(fā)和擴(kuò)展具備了良好的可行性、靈活性和可擴(kuò)展性。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李斌.IMS中SIP會話建立時延的改進(jìn)機(jī)制研究[J].通信技術(shù),2009,42(04):209-211.

[4] RFC 3261-2002.SIP: Session Initiation Protocol[S].

[5] RFC 3960-2004.Early Media and Ringing Tone Generation in the Session Initiation Protocol (SIP) [S].

[6] RFC 3959-2004.The Early Session Disposition Type for the Session Initiation Protocol (SIP)[S].

[7] 荀兆勇，廖建新，曹予基.基于IMS的早期媒體類業(yè)務(wù)[J].計(jì)算機(jī)工程, 2008,41(09):13-15,35.