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移動IMS視頻共享業(yè)務(wù)互通研究

2008/07/01

1、前言

　　隨著通信技術(shù)不斷發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化成為一個明顯的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)這個發(fā)展趨勢，向用戶提供更加豐富的移動業(yè)務(wù)。3G移動通信標(biāo)準(zhǔn)組織（3GPP）在R5版本中提出了IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的技術(shù)架構(gòu)[1]，其核心思想是在3G網(wǎng)絡(luò)中引入支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)。IMS的技術(shù)特點(diǎn)在協(xié)議層面上來說。就是控制和應(yīng)用分離，如圖1所示。控制層采用會話初始化協(xié)議（SIP），應(yīng)用層支持各類IP以上的應(yīng)用層協(xié)議，如RTP、FTP、SMTP等。在網(wǎng)絡(luò)層面上來說，IMS采用承載網(wǎng)和控制網(wǎng)分離的原則。由于上述技術(shù)特點(diǎn)，在IMS網(wǎng)絡(luò)上推出多媒體業(yè)務(wù)比3G R4網(wǎng)絡(luò)更具優(yōu)勢，并且能方便地將互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)直接移植到3G移動通信網(wǎng)絡(luò)中。因此，IMS已經(jīng)成為推動移動增值業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素[2]。



　　從保護(hù)現(xiàn)有2G移動網(wǎng)絡(luò)投資的出發(fā)點(diǎn)來看，IMS的發(fā)展策略必須采取分階段、分步驟的方式進(jìn)行。也就是說現(xiàn)有運(yùn)營商的GSM移動網(wǎng)絡(luò)。不可能全都一步到位全網(wǎng)替換到支持IMS的3G網(wǎng)絡(luò)，用戶也不可能立刻把普通GSM終端換成支持IMS的SIP移動終端，在某個階段會出現(xiàn)GSM和3G IMS網(wǎng)絡(luò)共存的情況。在這種情況下，必須考慮如何實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)互通。視頻共享（video sharing，VS）業(yè)務(wù)是IMS系統(tǒng)中的典型業(yè)務(wù)之一，本文首先對IMS的業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行介紹，之后提出了3G IMS網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行VS業(yè)務(wù)互通的技術(shù)方案。



2、基于IMS技術(shù)的視頻共享業(yè)務(wù)

2.1　業(yè)務(wù)定義

　　IMS網(wǎng)絡(luò)中的VS業(yè)務(wù)是一項(xiàng)為了豐富IMS用戶進(jìn)行溝通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，VS業(yè)務(wù)支持用戶在通話的過程中可隨時與對方共享單向?qū)崟r視頻，在進(jìn)行視頻共享的同時不影響用戶進(jìn)行語音通信。此外，用戶可隨時終止視頻共享功能，返回至普通語音通話。VS業(yè)務(wù)還支持視頻的多點(diǎn)共享功能。VS業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)視頻電話業(yè)務(wù)主要差別是：VS業(yè)務(wù)是單向的視頻流；VS業(yè)務(wù)可以與離線用戶進(jìn)行視頻共享。在離線視頻共享方式中，發(fā)起用戶將視頻片段保存在VS服務(wù)器上，一旦發(fā)現(xiàn)用戶上線，就可以由VS服務(wù)器將視頻片段推送到用戶終端上。基于VS業(yè)務(wù)能比VT業(yè)務(wù)提供更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)因此受到3GPP和OMA組織重視。

　　VS業(yè)務(wù)的應(yīng)用場景有3種：一對一視頻共享、一對多視頻共享、離線視頻共享。在一對一視頻共享方式中，首先由發(fā)起用戶向接收用戶發(fā)起視頻共享請求，該請求既可在語音通話期間發(fā)起，也可在非語音通話期間發(fā)起，被叫用戶收到請求后，選擇同意接受視頻共享要求，即啟動單向視頻共享請求。雙方共享的視頻流可以來自終端的攝像頭進(jìn)行實(shí)時拍攝，也可以是存儲在終端或VS應(yīng)用服務(wù)器上的視頻片段。在VS業(yè)務(wù)使用過程中，VS接收用戶可以對接收到視頻流進(jìn)行操作，可以選擇實(shí)時播放接收到的視頻片段，也可以在實(shí)時顯示的同時將視頻片段存儲在終端上。如果VS業(yè)務(wù)發(fā)生在語音通話過程中，任何一方用戶可以隨時中斷視頻共享功能，而不影響語音通話。一對多VS業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的方式與一對一VS業(yè)務(wù)相似，差別在于VS接收用戶可以不止一個。離線視頻共享的方式主要應(yīng)用于接收用戶不在線的情況，視頻片段首先保存在VS應(yīng)用服務(wù)器中，待接收方上線后，由VS應(yīng)用服務(wù)器推送給他。

2.2　業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

　　IMS的VS業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖2所示，由IMS終端（支持SIP協(xié)議手機(jī)）、IMS核心網(wǎng)、VS應(yīng)用服務(wù)器、支撐系統(tǒng)4部分構(gòu)成。IMS移動終端提供了用戶使用VS業(yè)務(wù)的操作界面，包括VS業(yè)務(wù)發(fā)起、視頻播放、視頻存儲、VS業(yè)務(wù)應(yīng)答等功能。IMS核心網(wǎng)在支持視頻共享業(yè)務(wù)中，涉及到P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF等網(wǎng)元，這些網(wǎng)元的作用是完成SIP移動終端之間會話控制功能，包括會話的建立、會話的保存、會話的釋放等過程。VS應(yīng)用服務(wù)器是VS業(yè)務(wù)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的功能實(shí)體，其功能包括對VS業(yè)務(wù)的請求進(jìn)行信令和媒體流的控制。由于基于IP的H.263協(xié)議能保證在較低的帶寬下傳送較高質(zhì)量的視頻流，因此首選H.263作為VS業(yè)務(wù)的視頻壓縮協(xié)議。此外，為了實(shí)現(xiàn)不同編碼能力的終端能進(jìn)行業(yè)務(wù)互通，VS應(yīng)用服務(wù)器還具備媒體編碼轉(zhuǎn)換的功能。VS應(yīng)用服務(wù)器另一重要的功能就是實(shí)現(xiàn)VS業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)，它支持基于業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)、事件計(jì)費(fèi)、時間計(jì)費(fèi)，流量計(jì)費(fèi)等多種靈活的計(jì)費(fèi)方式，并生成計(jì)費(fèi)話單。支撐系統(tǒng)的功能主要是實(shí)現(xiàn)VS業(yè)務(wù)定購、業(yè)務(wù)取消、計(jì)費(fèi)話單的收集匯總等。

2.3　業(yè)務(wù)流程

　　IMS網(wǎng)絡(luò)用戶為了能使用VS業(yè)務(wù)，首先必須進(jìn)行VS業(yè)務(wù)的定購，業(yè)務(wù)定購流程如圖3所示，具體步驟如下。

　　業(yè)務(wù)取消流程與圖3業(yè)務(wù)定購流程相似，差別在于用戶發(fā)起的是取消請求，在此不進(jìn)行贅述。

　　完成業(yè)務(wù)定購后，IMS用戶即可使用VS業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)使用流程（以語音通話中的VS業(yè)務(wù)場景為例）包括以下步驟（如圖4所示）。



　　步驟1：用戶間建立語音呼叫。

　　步驟2：建立會話后，任何一方在此過程中發(fā)起視頻共享業(yè)務(wù)請求前，先進(jìn)行能力交互。能力交互的信息包括，將要進(jìn)行的IMS呼叫所支持的媒體流類型、相應(yīng)的編解碼格式、IP地址及端口號、終端是否可以支持視頻共享業(yè)務(wù)、Personal ME Identifier信息、用戶終端（UE）版本等。

　　步驟3：根據(jù)能力交互內(nèi)容，任何一方都可以發(fā)起IMS域呼叫請求。呼叫請求消息中除了包括基本呼叫信息外，還應(yīng)包括支持視頻共享業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)能力。

　　步驟4：IMS網(wǎng)絡(luò)和VS應(yīng)用服務(wù)器完成選路工作，并為當(dāng)前呼叫預(yù)留好網(wǎng)絡(luò)資源。

　　步驟5：用戶間建立單向視頻業(yè)務(wù)。

　　步驟6：用戶釋放視頻呼叫。

　　步驟7：用戶釋放語音呼叫。

　　步驟8：呼叫結(jié)束。

3、VS業(yè)務(wù)互通方案

　　由于GSM網(wǎng)絡(luò)不可能立刻被替換掉，因此在一段時期內(nèi)會出現(xiàn)3G IMS網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)共存的局面。VS作為IMS中的典型業(yè)務(wù)將隨著IMS網(wǎng)絡(luò)的部署得到大力推廣，此時會出現(xiàn)基于SIP協(xié)議的IMS終端用戶和GSM用戶終端進(jìn)行VS業(yè)務(wù)互通的需求，下文將對這種業(yè)務(wù)需求的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。

　　為了實(shí)現(xiàn)IMS用戶與GSM用戶的VS業(yè)務(wù)互通，本文提出了VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的概念。在VS業(yè)務(wù)架構(gòu)中新增加VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)這一新網(wǎng)元，新的VS業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖5所示。



　　結(jié)合VS的業(yè)務(wù)流程進(jìn)一步說明VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的功能。引入VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)后，IMS用戶與GSM用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)互通，業(yè)務(wù)流程如圖6所示。業(yè)務(wù)場景為IMS用戶A在與GSM用戶B進(jìn)行電路域（CS）通話中，需要向GSM用戶發(fā)起視頻共享請求。



　　步驟1：建立語音呼叫。雙方先建立電路域的語音呼叫，由于電路域的語音呼叫直接通過核心網(wǎng)與GSM的核心網(wǎng)進(jìn)行電路域語音路由接續(xù)，因此該步驟不需要VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)參與。

　　步驟2：能力交互。在這個步驟中，由于IMS終端是基于SIP的控制協(xié)議，而普通GSM終端不支持SIP協(xié)議，因此兩個終端不能直接進(jìn)行能力交互，此時VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)作為GSM用戶的SIP協(xié)議轉(zhuǎn)換代理，與IMS用戶進(jìn)行能力交互。

　　步驟3：發(fā)起IMS呼叫。完成能力交互后IMS用戶A即??關(guān)作為SIP協(xié)議代理與A進(jìn)行了交互，因此IMS呼叫被IMS核心網(wǎng)路由到VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)對該呼叫進(jìn)行響應(yīng)，并從SIP協(xié)議提取出被叫GSM用戶號碼，VS通過WAP PUSH的方式向GSM用戶發(fā)起呼叫請求。

　　步驟4：IMS尋址與資源預(yù)留。IMS核心網(wǎng)在用戶A和VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)間建立了業(yè)務(wù)路由，同時預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)資源，同時VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)與GSM用戶B間也建立了GPRS分組域流媒體業(yè)務(wù)連接。

　　步驟5：建立視頻呼叫。此時IMS用戶A可向GSM用戶傳送視頻流。不過視頻流不是直接在兩個用戶間傳送，視頻流首先傳送到VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，由VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給GSM用戶B。

　　步驟6：釋放視頻呼叫。在視頻流傳送過程中雙方都可以提出終止請求。本步驟中各類網(wǎng)絡(luò)資源得到釋放，至此VS業(yè)務(wù)終結(jié)。

　　步驟7：釋放電路域語音呼叫。結(jié)束VS業(yè)務(wù)后，通話的雙方可按實(shí)際需要選擇結(jié)束語音通話。

　　步驟8：整個呼叫流程結(jié)束。

　　上述業(yè)務(wù)場景是被叫GSM用戶B在線的情況，如果用戶B不在線，IMS用戶A也可向用戶B發(fā)起VS業(yè)務(wù)請求，共享的視頻業(yè)務(wù)將首先被存放在VS應(yīng)用服務(wù)器上，一旦用戶B上線，視頻片段將由VS應(yīng)用服務(wù)器通過VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)推送到GSM用戶B終端上。

4、結(jié)束語

　　隨著IMS技術(shù)逐漸走向商用，VS作為一種同時涵蓋視覺和聽覺體驗(yàn)的新業(yè)務(wù)，將會逐漸被用戶接受。同時，通過VS業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也展現(xiàn)IMS在多媒體業(yè)務(wù)上的技術(shù)優(yōu)勢。本文提出的通過VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)IMS用戶和GSM用戶在VS業(yè)務(wù)上互通的方案，為GSM網(wǎng)絡(luò)與IMS進(jìn)行業(yè)務(wù)融合搭建了一條橋梁，對推動VS業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

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