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移動IMS視頻共享業(yè)務互通研究

2008/07/01

1、前言

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



　　從保護現(xiàn)有2G移動網絡投資的出發(fā)點來看，IMS的發(fā)展策略必須采取分階段、分步驟的方式進行。也就是說現(xiàn)有運營商的GSM移動網絡。不可能全都一步到位全網替換到支持IMS的3G網絡，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網絡共存的情況。在這種情況下，必須考慮如何實現(xiàn)IMS網絡與GSM網絡進行業(yè)務互通。視頻共享（video sharing，VS）業(yè)務是IMS系統(tǒng)中的典型業(yè)務之一，本文首先對IMS的業(yè)務的實現(xiàn)方案和業(yè)務流程進行介紹，之后提出了3G IMS網絡與GSM網絡進行VS業(yè)務互通的技術方案。



2、基于IMS技術的視頻共享業(yè)務

2.1　業(yè)務定義

　　IMS網絡中的VS業(yè)務是一項為了豐富IMS用戶進行溝通的數(shù)據(jù)業(yè)務，VS業(yè)務支持用戶在通話的過程中可隨時與對方共享單向實時視頻，在進行視頻共享的同時不影響用戶進行語音通信。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)務還支持視頻的多點共享功能。VS業(yè)務與傳統(tǒng)視頻電話業(yè)務主要差別是：VS業(yè)務是單向的視頻流；VS業(yè)務可以與離線用戶進行視頻共享。在離線視頻共享方式中，發(fā)起用戶將視頻片段保存在VS服務器上，一旦發(fā)現(xiàn)用戶上線，就可以由VS服務器將視頻片段推送到用戶終端上�；赩S業(yè)務能比VT業(yè)務提供更好的業(yè)務體驗因此受到3GPP和OMA組織重視。

　　VS業(yè)務的應用場景有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行實時拍攝，也可以是存儲在終端或VS應用服務器上的視頻片段。在VS業(yè)務使用過程中，VS接收用戶可以對接收到視頻流進行操作，可以選擇實時播放接收到的視頻片段，也可以在實時顯示的同時將視頻片段存儲在終端上。如果VS業(yè)務發(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)務實現(xiàn)的方式與一對一VS業(yè)務相似，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用于接收用戶不在線的情況，視頻片段首先保存在VS應用服務器中，待接收方上線后，由VS應用服務器推送給他。

2.2　業(yè)務系統(tǒng)架構

　　IMS的VS業(yè)務架構如圖2所示，由IMS終端（支持SIP協(xié)議手機）、IMS核心網、VS應用服務器、支撐系統(tǒng)4部分構成。IMS移動終端提供了用戶使用VS業(yè)務的操作界面，包括VS業(yè)務發(fā)起、視頻播放、視頻存儲、VS業(yè)務應答等功能。IMS核心網在支持視頻共享業(yè)務中，涉及到P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF等網元，這些網元的作用是完成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應用服務器是VS業(yè)務系統(tǒng)中最關鍵的功能實體，其功能包括對VS業(yè)務的請求進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量的視頻流，因此首選H.263作為VS業(yè)務的視頻壓縮協(xié)議。此外，為了實現(xiàn)不同編碼能力的終端能進行業(yè)務互通，VS應用服務器還具備媒體編碼轉換的功能。VS應用服務器另一重要的功能就是實現(xiàn)VS業(yè)務計費，它支持基于業(yè)務計費、事件計費、時間計費，流量計費等多種靈活的計費方式，并生成計費話單。支撐系統(tǒng)的功能主要是實現(xiàn)VS業(yè)務定購、業(yè)務取消、計費話單的收集匯總等。

2.3　業(yè)務流程

　　IMS網絡用戶為了能使用VS業(yè)務，首先必須進行VS業(yè)務的定購，業(yè)務定購流程如圖3所示，具體步驟如下。

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

　　完成業(yè)務定購后，IMS用戶即可使用VS業(yè)務，業(yè)務使用流程（以語音通話中的VS業(yè)務場景為例）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)務請求前，先進行能力交互。能力交互的信息包括，將要進行的IMS呼叫所支持的媒體流類型、相應的編解碼格式、IP地址及端口號、終端是否可以支持視頻共享業(yè)務、Personal ME Identifier信息、用戶終端（UE）版本等。

　　步驟3：根據(jù)能力交互內容，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，還應包括支持視頻共享業(yè)務的業(yè)務能力。

　　步驟4：IMS網絡和VS應用服務器完成選路工作，并為當前呼叫預留好網絡資源。

　　步驟5：用戶間建立單向視頻業(yè)務。

　　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：呼叫結束。

3、VS業(yè)務互通方案

　　由于GSM網絡不可能立刻被替換掉，因此在一段時期內會出現(xiàn)3G IMS網絡和GSM網絡共存的局面。VS作為IMS中的典型業(yè)務將隨著IMS網絡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用戶終端進行VS業(yè)務互通的需求，下文將對這種業(yè)務需求的實現(xiàn)方案進行詳細介紹。

　　為了實現(xiàn)IMS用戶與GSM用戶的VS業(yè)務互通，本文提出了VS業(yè)務網關的概念。在VS業(yè)務架構中新增加VS業(yè)務網關這一新網元，新的VS業(yè)務架構如圖5所示。



　　結合VS的業(yè)務流程進一步說明VS業(yè)務網關的功能。引入VS業(yè)務網關后，IMS用戶與GSM用戶進行業(yè)務互通，業(yè)務流程如圖6所示。業(yè)務場景為IMS用戶A在與GSM用戶B進行電路域（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與GSM的核心網進行電路域語音路由接續(xù)，因此該步驟不需要VS業(yè)務網關參與。

　　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行能力交互，此時VS業(yè)務網關作為GSM用戶的SIP協(xié)議轉換代理，與IMS用戶進行能力交互。

　　步驟3：發(fā)起IMS呼叫。完成能力交互后IMS用戶A即??關作為SIP協(xié)議代理與A進行了交互，因此IMS呼叫被IMS核心網路由到VS業(yè)務網關，VS業(yè)務網關對該呼叫進行響應，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尋址與資源預留。IMS核心網在用戶A和VS業(yè)務網關間建立了業(yè)務路由，同時預留了網絡資源，同時VS業(yè)務網關與GSM用戶B間也建立了GPRS分組域流媒體業(yè)務連接。

　　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)務網關，由VS業(yè)務網關實時轉發(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。本步驟中各類網絡資源得到釋放，至此VS業(yè)務終結。

　　步驟7：釋放電路域語音呼叫。結束VS業(yè)務后，通話的雙方可按實際需要選擇結束語音通話。

　　步驟8：整個呼叫流程結束。

　　上述業(yè)務場景是被叫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)務請求，共享的視頻業(yè)務將首先被存放在VS應用服務器上，一旦用戶B上線，視頻片段將由VS應用服務器通過VS業(yè)務網關推送到GSM用戶B終端上。

4、結束語

　　隨著IMS技術逐漸走向商用，VS作為一種同時涵蓋視覺和聽覺體驗的新業(yè)務，將會逐漸被用戶接受。同時，通過VS業(yè)務的應用，也展現(xiàn)IMS在多媒體業(yè)務上的技術優(yōu)勢。本文提出的通過VS業(yè)務網關實現(xiàn)IMS用戶和GSM用戶在VS業(yè)務上互通的方案，為GSM網絡與IMS進行業(yè)務融合搭建了一條橋梁，對推動VS業(yè)務的發(fā)展具有重要意義。

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