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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(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢,向用戶提供更加豐富的移動(dòng)業(yè)務(wù)。3G移動(dòng)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(huì)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(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(hù)現(xiàn)有2G移動(dòng)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(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(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(duì)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(shí)與對(duì)方共享單向?qū)崟r(shí)視頻,在進(jìn)行視頻共享的同時(shí)不影響用戶進(jìn)行語音通信。此外,用戶可隨時(shí)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(duì)一視頻共享、一對(duì)多視頻共享、離線視頻共享。在一對(duì)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(dòng)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(shí)拍攝,也可以是存儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(shí)中斷視頻共享功能,而不影響語音通話。一對(duì)多VS業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的方式與一對(duì)一VS業(yè)務(wù)相似,差別在于VS接收用戶可以不止一個(gè)。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(dòng)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(chǔ)、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(dòng)終端之間會(huì)話控制功能,包括會(huì)話的建立、會(huì)話的保存、會(huì)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(duì)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(shí)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(huì)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(hào)、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(shí)期內(nèi)會(huì)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(shí)會(huì)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(duì)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(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(duì)該呼叫進(jìn)行響應(yīng),并從SIP協(xié)議提取出被叫GSM用戶號(hào)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(shí)預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)資源,同時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(shí)涵蓋視覺和聽覺體驗(yàn)的新業(yè)務(wù),將會(huì)逐漸被用戶接受。同時(shí),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(duì)推動(dòng)VS業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

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