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移動(dòng)IMS視頻共享業(yè)務(wù)互通研究

2008/07/01

1、前言

　　隨著(zhù)通信技術(shù)不斷發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò )寬帶化成為一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢。為了適應這個(gè)發(fā)展趨勢，向用戶(hù)提供更加豐富的移動(dòng)業(yè)務(wù)。3G移動(dòng)通信標準組織（3GPP）在R5版本中提出了IP多媒體子系統（IMS）的技術(shù)架構[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。IMS的技術(shù)特點(diǎn)在協(xié)議層面上來(lái)說(shuō)。就是控制和應用分離，如圖1所示。控制層采用會(huì )話(huà)初始化協(xié)議（SIP），應用層支持各類(lèi)IP以上的應用層協(xié)議，如RTP、FTP、SMTP等。在網(wǎng)絡(luò )層面上來(lái)說(shuō)，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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中。因此，IMS已經(jīng)成為推動(dòng)移動(dòng)增值業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素[2]。



　　從保護現有2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )投資的出發(fā)點(diǎn)來(lái)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(shuō)現有運營(yíng)商的GSM移動(dòng)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(hù)也不可能立刻把普通GSM終端換成支持IMS的SIP移動(dòng)終端，在某個(gè)階段會(huì )出現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)是一項為了豐富IMS用戶(hù)進(jìn)行溝通的數據業(yè)務(wù)，VS業(yè)務(wù)支持用戶(hù)在通話(huà)的過(guò)程中可隨時(shí)與對方共享單向實(shí)時(shí)視頻，在進(jìn)行視頻共享的同時(shí)不影響用戶(hù)進(jìn)行語(yǔ)音通信。此外，用戶(hù)可隨時(shí)終止視頻共享功能，返回至普通語(yǔ)音通話(huà)。VS業(yè)務(wù)還支持視頻的多點(diǎn)共享功能。VS業(yè)務(wù)與傳統視頻電話(huà)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(xiàn)用戶(hù)進(jìn)行視頻共享。在離線(xiàn)視頻共享方式中，發(fā)起用戶(hù)將視頻片段保存在VS服務(wù)器上，一旦發(fā)現用戶(hù)上線(xiàn)，就可以由VS服務(wù)器將視頻片段推送到用戶(hù)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)體驗因此受到3GPP和OMA組織重視。

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

2.2　業(yè)務(wù)系統架構

　　IMS的VS業(yè)務(wù)架構如圖2所示，由IMS終端（支持SIP協(xié)議手機）、IMS核心網(wǎng)、VS應用服務(wù)器、支撐系統4部分構成。IMS移動(dòng)終端提供了用戶(hù)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(dòng)終端之間會(huì )話(huà)控制功能，包括會(huì )話(huà)的建立、會(huì )話(huà)的保存、會(huì )話(huà)的釋放等過(guò)程。VS應用服務(wù)器是VS業(yè)務(wù)系統中最關(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)現不同編碼能力的終端能進(jìn)行業(yè)務(wù)互通，VS應用服務(wù)器還具備媒體編碼轉換的功能。VS應用服務(wù)器另一重要的功能就是實(shí)現VS業(yè)務(wù)計費，它支持基于業(yè)務(wù)計費、事件計費、時(shí)間計費，流量計費等多種靈活的計費方式，并生成計費話(huà)單。支撐系統的功能主要是實(shí)現VS業(yè)務(wù)定購、業(yè)務(wù)取消、計費話(huà)單的收集匯總等。

2.3　業(yè)務(wù)流程

　　IMS網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)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(hù)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(hù)即可使用VS業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)使用流程（以語(yǔ)音通話(huà)中的VS業(yè)務(wù)場(chǎng)景為例）包括以下步驟（如圖4所示）。



　　步驟1：用戶(hù)間建立語(yǔ)音呼叫。

　　步驟2：建立會(huì )話(huà)后，任何一方在此過(guò)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(lèi)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(wù)、Personal ME Identifier信息、用戶(hù)終端（UE）版本等。

　　步驟3：根據能力交互內容，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(wù)的業(yè)務(wù)能力。

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

　　步驟5：用戶(hù)間建立單向視頻業(yè)務(wù)。

　　步驟6：用戶(hù)釋放視頻呼叫。

　　步驟7：用戶(hù)釋放語(yǔ)音呼叫。

　　步驟8：呼叫結束。

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(shí)期內會(huì )出現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(zhù)IMS網(wǎng)絡(luò )的部署得到大力推廣，此時(shí)會(huì )出現基于SIP協(xié)議的IMS終端用戶(hù)和GSM用戶(hù)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)現方案進(jìn)行詳細介紹。

　　為了實(shí)現IMS用戶(hù)與GSM用戶(hù)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)架構如圖5所示。



　　結合VS的業(yè)務(wù)流程進(jìn)一步說(shuō)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(hù)與GSM用戶(hù)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(chǎng)景為IMS用戶(hù)A在與GSM用戶(hù)B進(jìn)行電路域（CS）通話(huà)中，需要向GSM用戶(hù)發(fā)起視頻共享請求。



　　步驟1：建立語(yǔ)音呼叫。雙方先建立電路域的語(yǔ)音呼叫，由于電路域的語(yǔ)音呼叫直接通過(guò)核心網(wǎng)與GSM的核心網(wǎng)進(jìn)行電路域語(yǔ)音路由接續，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(gè)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(gè)終端不能直接進(jìn)行能力交互，此時(shí)VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)作為GSM用戶(hù)的SIP協(xié)議轉換代理，與IMS用戶(hù)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(hù)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，并從SIP協(xié)議提取出被叫GSM用戶(hù)號碼，VS通過(guò)WAP PUSH的方式向GSM用戶(hù)發(fā)起呼叫請求。

　　步驟4：IMS尋址與資源預留。IMS核心網(wǎng)在用戶(hù)A和VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)間建立了業(yè)務(wù)路由，同時(shí)預留了網(wǎng)絡(luò )資源，同時(shí)VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)與GSM用戶(hù)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(shí)IMS用戶(hù)A可向GSM用戶(hù)傳送視頻流。不過(guò)視頻流不是直接在兩個(gè)用戶(hù)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(shí)轉發(fā)給GSM用戶(hù)B。

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

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

　　步驟8：整個(gè)呼叫流程結束。

　　上述業(yè)務(wù)場(chǎng)景是被叫GSM用戶(hù)B在線(xiàn)的情況，如果用戶(hù)B不在線(xiàn)，IMS用戶(hù)A也可向用戶(hù)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應用服務(wù)器上，一旦用戶(hù)B上線(xiàn)，視頻片段將由VS應用服務(wù)器通過(guò)VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)推送到GSM用戶(hù)B終端上。

4、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)IMS技術(shù)逐漸走向商用，VS作為一種同時(shí)涵蓋視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)體驗的新業(yè)務(wù)，將會(huì )逐漸被用戶(hù)接受。同時(shí)，通過(guò)VS業(yè)務(wù)的應用，也展現IMS在多媒體業(yè)務(wù)上的技術(shù)優(yōu)勢。本文提出的通過(guò)VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)實(shí)現IMS用戶(hù)和GSM用戶(hù)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(dòng)VS業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

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