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3G移動(dòng)PoC實(shí)現技術(shù)

2007/12/24

　　移動(dòng)一鍵通（PoC）業(yè)務(wù)是3G的重要特色業(yè)務(wù)。PoC的實(shí)現有基于PS和基于IMS兩種方式。文章從分析PoC的業(yè)務(wù)特點(diǎn)出發(fā)，介紹了PoC業(yè)務(wù)的功能、協(xié)議結構和標準化情況，比較了兩種實(shí)現方式的實(shí)現要點(diǎn)，特別是詳細分析了3G環(huán)境下基于IMS實(shí)現方式的實(shí)現機制和流程。最后，對PoC業(yè)務(wù)的應用和發(fā)展作了一個(gè)展望。

1、引言

　　移動(dòng)一鍵通（PoC，Push to talk over Cellular）是一種基于公眾蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的即按即說(shuō)業(yè)務(wù)，基于2.5G或3G GPRS網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)半雙工VoIP技術(shù)來(lái)實(shí)現通信，類(lèi)似現有集群通話(huà)。使用PoC業(yè)務(wù)，用戶(hù)只需像使用對講機一樣按一個(gè)鍵而無(wú)需進(jìn)行撥號就可以快捷、直接地與任何地方的多個(gè)用戶(hù)進(jìn)行“點(diǎn)對多點(diǎn)”的即時(shí)通信。

　　PoC業(yè)務(wù)實(shí)現存在兩種主流的方案：基于移動(dòng)分組網(wǎng)絡(luò )（PS）的PoC實(shí)現方案和基于IMS網(wǎng)絡(luò )的PoC實(shí)現方案。目前標準化組織主要研究的是基于IMS網(wǎng)絡(luò )的PoC標準。基于IMS的PoC業(yè)務(wù)是在IMS框架中使用PoC應用服務(wù)器實(shí)現的，用SIP作為信令，群組的建立與管理使用XDM組管理業(yè)務(wù)能力，通過(guò)Presence獲取和發(fā)布用戶(hù)的即時(shí)狀態(tài)，而語(yǔ)音通話(huà)則通過(guò)RTP承載。

　　PoC的業(yè)務(wù)實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )的要求主要體現在時(shí)延的控制和并發(fā)處理的能力。OMA給出了PoC業(yè)務(wù)的時(shí)延要求，定義了4種QoE、QoE1-QoE4。在并發(fā)處理方面，要求實(shí)現PoC會(huì )話(huà)與CS呼叫的并發(fā)、PoC會(huì )話(huà)過(guò)程中SMS消息的接收、PoC與其它基于包交換應用的并發(fā)其它基于包交換應用的并發(fā)、即時(shí)消息與普通語(yǔ)音呼叫業(yè)務(wù)/PoC業(yè)務(wù)的并發(fā)、即時(shí)消息與SMS/MMS并發(fā)。

　　在標準化方面，PoC業(yè)務(wù)規范主要由移動(dòng)開(kāi)放聯(lián)盟（OMA）指定。OMA于2003年4月正式成立了OMA PoC工作組，并于2005年初正式發(fā)布PoC 1.0版本規范，目前正進(jìn)行PoC 2.0規范的制定。OMA主要負責制定基于具有IMS能力的SIP/IP核心網(wǎng)絡(luò )的PoC業(yè)務(wù)標準，并不關(guān)注底層承載網(wǎng)絡(luò )的差異，并主要參考了由3GPP、3GPP2制定的承載網(wǎng)標準；而PoC實(shí)現的具體信令協(xié)議則主要由IETF定義。

2、PoC體系架構

　　圖1是PoC系統的體系結構圖。

圖1　PoC系統的體系結構圖

　　2.1　功能實(shí)體

　　PoC系統結構由PoC業(yè)務(wù)系統和向PoC業(yè)務(wù)提供服務(wù)的外部實(shí)體組成。PoC業(yè)務(wù)系統包括PoC客戶(hù)端、PoC服務(wù)器、XML文檔管理客戶(hù)端（XDMC）、PoC XML文檔管理服務(wù)器（PoC XDMS）等，實(shí)體功能如下：

　　（1）PoC客戶(hù)端

　　內置于手機終端內，實(shí)現業(yè)務(wù)接入。

　　（2）XDMC

　　XDMC是一個(gè)管理XML文檔的XCAP（XML配置接入協(xié)議）客戶(hù)端，管理的XML文檔存貯于網(wǎng)絡(luò )中的PoC XDMS（專(zhuān)為PoC業(yè)務(wù)服務(wù)）和共享XDMS（存貯URI，如聯(lián)系列表）等。XDMC可以是移動(dòng)終端或固定終端。

　　（3）PoC Server

　　PoC Server實(shí)現應用層面的網(wǎng)絡(luò )功能，如PoC控制功能和PoC參與功能。在一個(gè)PoC會(huì )話(huà)中，只有一個(gè)PoC Server執行控制功能，而執行參與功能的服務(wù)器可以同時(shí)作為在席服務(wù)的呈現體或觀(guān)察者；同時(shí)，PoC Server也執行部分XDM管理功能。

　　（4）PoC XDMS

　　PoC XDMS是用于在網(wǎng)絡(luò )僅提供PoC業(yè)務(wù)時(shí)管理PoC相關(guān)XML文檔的XCAP服務(wù)器，只為PoC業(yè)務(wù)所使用。

　　PoC業(yè)務(wù)需要外部實(shí)體配合提供，包括SIP/IP核心、共享XML文檔管理服務(wù)器（共享XDMS）、匯聚代理、在席服務(wù)器、在席信息源、觀(guān)察者、計費實(shí)體和設備管理等，其中主要有：

　　SIP/IP Core主要實(shí)現SIP代理和SIP注冊的功能，實(shí)現核心信令路由功能。 　　 　　共享XDMS用于在網(wǎng)絡(luò )同時(shí)提供PoC、IM或其他群組相關(guān)業(yè)務(wù)時(shí)提供共享的XML文檔，該XCAP服務(wù)器為多業(yè)務(wù)所共用。

　　2.2　協(xié)議組織

　　PoC業(yè)務(wù)的協(xié)議棧如圖2所示。

圖2　PoC業(yè)務(wù)協(xié)議棧

　　可見(jiàn)，PoC協(xié)議棧主要由應用層、IP相關(guān)協(xié)議棧和底層無(wú)線(xiàn)信道構成。PoC業(yè)務(wù)控制信令采用SIP，業(yè)務(wù)流通過(guò)RTP傳送；所有數據基于IP采用面向無(wú)連接的UDP進(jìn)行傳送。

3、PoC實(shí)現方案

　　PoC的實(shí)現主要有基于PS的方案和基于IMS的方案。

　　3.1　PS實(shí)現

　　PS方案指直接在GPRS或CDMA 1X核心網(wǎng)絡(luò )上增加PoC服務(wù)器來(lái)實(shí)現PoC業(yè)務(wù)；這種方案是國際標準發(fā)布之前的普遍方案。該方案結構簡(jiǎn)單，成本低，PoC服務(wù)器直接與GGSN/PDSN相連，負責PoC業(yè)務(wù)的提供，其網(wǎng)絡(luò )結構如圖3所示：

圖3　PS實(shí)現方案網(wǎng)絡(luò )結構圖

　　PS方案中，PoC服務(wù)器集中了業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)提供的主要功能，功能復雜；業(yè)務(wù)發(fā)現、地址解析、呼叫信令路由、鑒權、信令壓縮等功能都是廠(chǎng)家按照自己的理解，采用私有的技術(shù)實(shí)現的，互聯(lián)互通性很差，難于實(shí)現漫游；所以這種方案只能用于小規模建網(wǎng)；另外，基于PS的實(shí)現基于2.5G網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )的帶寬和服務(wù)質(zhì)量（QoS）不能滿(mǎn)足PoC業(yè)務(wù)大規模商用的要求。

　　3.2　IMS實(shí)現

　　OMA PoC架構默認PoC AS基于IMS網(wǎng)絡(luò )架構運行。在這種架構下，PoC Server只是應用服務(wù)器的角色：PoC Server使用基于IMS核心網(wǎng)提供尋址、選路和漫游功能；用戶(hù)終端發(fā)出的SIP消息通過(guò)IMS核心網(wǎng)的P-CSCF（代理呼叫會(huì )話(huà)控制功能）、I-CSCF（咨詢(xún)呼叫會(huì )話(huà)控制功能）、S-CSCF（服務(wù)呼叫會(huì )話(huà)控制功能）路由到PoC服務(wù)器進(jìn)行處理。這里CSCF承擔了SIP/IP CORE的功能。在沒(méi)有IMS核心網(wǎng)支持的情況下開(kāi)展PoC業(yè)務(wù)，可引入單獨的SIP/IP CORE處理模塊來(lái)支持，并逐漸向IMS核心網(wǎng)CSCF功能演進(jìn)。

　　基于IMS的PoC業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )結構示意如圖4所示：

圖4　基于IMS的PoC業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )結構圖

　　IMS對PoC業(yè)務(wù)的支持體現在IMS實(shí)現了PoC業(yè)務(wù)的注冊和安全、SIP信令路由、SIP信令壓縮、地址解析、對標識隱藏的管理以及計費等功能。

　　PoC功能實(shí)體與IMS架構的對應關(guān)系如圖5所示：


圖5　PoC功能實(shí)體與IMS架構的對應關(guān)系

　　相關(guān)接口和功能說(shuō)明如下：

　　Gm：用戶(hù)設備與P-CSCF、IMS核心之間的接口，支持SIP協(xié)議，對應OMA PoC架構的POC-1、XDM-1。

　　ISC：S-CSCF和應用服務(wù)器之間的接口，用于指示SIP請求應尋址到哪一個(gè)應用服務(wù)器，支持SIP協(xié)議，對應OMA PoC架構的POC-2、POC-6。

　　Mb：PoC用戶(hù)端和服務(wù)器之間的接口或PoC服務(wù)器之間的接口，用于PoC媒體流傳送和控制，支持RTP（媒體傳送時(shí)）/RTCP（Talk Burst控制時(shí)），對應OMA PoC架構的POC-3、POC-4。

　　Mw：CSCF之間的接口，用于用戶(hù)注冊和會(huì )話(huà)控制，對應OMA PoC架構的IP-1。

　　Rf：應用服務(wù)器與在線(xiàn)計費系統OCS（Online Charging System）之間的接口，用于在線(xiàn)計費時(shí)傳送計費信息，采用DIAMETER協(xié)議，對應OMA架構的C-5接口。

　　Ro：應用服務(wù)器與計費采集功能模塊CCF（Charging Collection Function）之間的接口，用于離線(xiàn)計費時(shí)計費信息的傳送，采用DIAMETER協(xié)議，同樣對應OMA架構的C-5接口。

　　Ut：IMS客戶(hù)端和應用服務(wù)器之間的接口，用戶(hù)可以通過(guò)它安全地管理和配置存儲在A(yíng)S上與網(wǎng)絡(luò )服務(wù)相關(guān)的信息，XML/HTTP可以作為該參考點(diǎn)的協(xié)議，對應的OMA PoC架構里的接口仍是POC-3。

　　由圖5可見(jiàn)，PoC客戶(hù)端（UE）可以通過(guò)參考點(diǎn)Mb、Gm和Ut與PoC業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行交互，其他IMS網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)對UE是不可見(jiàn)的。PoC客戶(hù)端通過(guò)Gm參考點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)PoC業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )時(shí)，所有的注冊、會(huì )話(huà)控制、和事務(wù)處理SIP消息都必須經(jīng)過(guò)P-CSCF。

　　作為例子，一個(gè)成功的點(diǎn)到點(diǎn)PoC通話(huà)的業(yè)務(wù)流程如圖6所示：

圖6　點(diǎn)到點(diǎn)PoC通話(huà)的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)流程

　　圖6假設用戶(hù)端已經(jīng)在SIP Core中成功注冊和鑒權；PoC Server、SIP CORE集中設置。

　　①UE#1發(fā)送會(huì )話(huà)建立請求到SIP Core；

　　②SIP Core將請求路由到PoC Server；

　　③PoC Server將請求轉發(fā)到SIP Core；

　　④SIP Core將請求轉發(fā)給UE#2，UE#2接受請求后返回響應；

　　⑤發(fā)言權協(xié)商和授權后，PoC Server發(fā)送會(huì )話(huà)允許消息給UE#1：

　　⑥UE#1發(fā)言，媒體流提交PoC Server；

　　⑦PoC Server將媒體流轉發(fā)給UE#2。

　　在業(yè)務(wù)實(shí)現過(guò)程中，IMS可以同時(shí)進(jìn)行其他業(yè)務(wù)功能的實(shí)現和加強： 　　

　　IMS基于SIP的控制業(yè)務(wù)協(xié)議；SIP消息的請求過(guò)程和媒體協(xié)商過(guò)程等是一起進(jìn)行的，媒體連接建立時(shí)間短，符合PoC的業(yè)務(wù)特性。IMS提供了接入無(wú)關(guān)性，利用SIP可以對來(lái)自不同接入網(wǎng)絡(luò )的呼叫/會(huì )話(huà)可以進(jìn)行統一的處理，容易實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )間的互聯(lián)互通以及實(shí)現更加豐富的業(yè)務(wù)特性。另外，IMS提供了VHE（虛擬歸屬環(huán)境），通過(guò)采用P-CSCF，I-CSCF和S-CSCF分層次的會(huì )話(huà)控制功能和集中式的HSS數據管理，對用戶(hù)信令執行歸屬地控制和業(yè)務(wù)觸發(fā)，保障了業(yè)務(wù)的一致性，可以為PoC用戶(hù)提供良好的業(yè)務(wù)體驗。

　　PoC實(shí)現不僅是呼叫連接建立和會(huì )話(huà)信息傳送的過(guò)程，通常還需要與在席、定位信息提供和群組管理等業(yè)務(wù)能力向結合，而SIP含有向注冊服務(wù)器注冊的功能，本身就可以提供這些服務(wù)和功能，這些都是基于PS的PoC實(shí)現無(wú)法比擬的：如基于PS方式的群組建立和管理必須由網(wǎng)絡(luò )管理員實(shí)現，群組里的用戶(hù)無(wú)法區分權限；而基于IMS的群組可以由用戶(hù)發(fā)起并建立，同時(shí)可以對不同用戶(hù)設定不同權限；所以使用IMS和SIP實(shí)現PoC業(yè)務(wù)功能是非常合適的。

4、PoC應用和發(fā)展

　　截止到2006年，全球已有超過(guò)百家移動(dòng)運營(yíng)商進(jìn)行測試或開(kāi)通運營(yíng)PoC業(yè)務(wù)，但使用的設備和終端多數是基于私有標準或者行業(yè)標準，主要由Ericsson、Motorola、Siemens、Nokia等廠(chǎng)商提供，市場(chǎng)商用情況比較混亂，給互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)的推廣造成了很大的障礙。

　　在國內，移動(dòng)運營(yíng)商提供的PoC業(yè)務(wù)融合了傳統移動(dòng)語(yǔ)音通信、無(wú)線(xiàn)集群通信和短信業(yè)務(wù)。PoC手機可在界面上設置類(lèi)似于QQ或MSN的好友列表，可設置多個(gè)群組，并能隨意修改個(gè)人在線(xiàn)或隱身等狀態(tài)；既能選擇某個(gè)人單聊，也可實(shí)現與三人以上的群組共同對話(huà)，還能進(jìn)行普通語(yǔ)音通信；從而同時(shí)滿(mǎn)足了用戶(hù)對群組通信、對講漫游和實(shí)時(shí)通信的需求。目前PoC在國內并沒(méi)有大范圍的商用，主要是在集團市場(chǎng)中有所應用，如物流調度、出租車(chē)調度、物業(yè)管理、公共場(chǎng)所應急服務(wù)等等。隨著(zhù)3G的部署，PoC在會(huì )話(huà)時(shí)延、信道容量方面的不足將得到改善，用戶(hù)的體驗將得到提升，業(yè)務(wù)也必將得到很大的發(fā)展。

　　PoC功能是未來(lái)IMS網(wǎng)絡(luò )的基本業(yè)務(wù)功能，基于IMS的實(shí)現在互聯(lián)互通實(shí)現方面達到了最高的融合境界。目前，各國際標準化組織在3G業(yè)務(wù)方面的標準化工作紛紛將重點(diǎn)放到了PoC、IM等IMS網(wǎng)絡(luò )自身能提供的業(yè)務(wù)系統和平臺上，PoC業(yè)務(wù)的標準化工作得到了很大的長(cháng)進(jìn)。今后PoC還可以與基于存儲轉發(fā)的非實(shí)時(shí)的PTM（Push-To-Multimedia）相結合；PTM是通過(guò)按鍵發(fā)送非實(shí)時(shí)語(yǔ)音消息、MMS等多媒體信息的應用；它的實(shí)現同樣是使用了基于UDP/IP的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)。業(yè)界預計PoC還會(huì )發(fā)展為PTC（Push-To-Connect）；PTM將使用基于TCP/IP的可靠的存儲轉發(fā)技術(shù)。

　　在終端方面，PoC業(yè)務(wù)的實(shí)現需要終端的支持。在3G環(huán)境下，PoC能力將作為終端的基本功能予以支持。隨著(zhù)終端的豐富，PoC業(yè)務(wù)必將會(huì )在大眾市場(chǎng)廣泛普及。

5、結束語(yǔ)

　　PoC業(yè)務(wù)是利用現有移動(dòng)分組網(wǎng)絡(luò )承載的高速數據業(yè)務(wù)功能提供的服務(wù)。PoC業(yè)務(wù)由于其方便快捷的業(yè)務(wù)特性為業(yè)務(wù)市場(chǎng)所看好。基于IMS實(shí)現PoC業(yè)務(wù)是一種開(kāi)放、有效的方法，與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)方向是一致的，同時(shí)和OMA PoC的業(yè)務(wù)架構很好地吻合。利用SIP和IMS實(shí)現PoC的技術(shù)方案和標準正不斷成熟，不可否認PoC將成為3G時(shí)代的移動(dòng)通信重點(diǎn)業(yè)務(wù)。

中國聯(lián)通


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