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(shì)。為了適應(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，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(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(lái)說(shuō)。就是控制和應(yīng)用分離，如圖1所示�？刂茖硬捎脮�(huì)話(huà)初始化協(xié)議（SIP），應(yīng)用層支持各類(lèi)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(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(shì)，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(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(xiàn)有運(yùn)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(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(hù)進(jìn)行溝通的數(shù)據(jù)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(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(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(tǒng)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(xiàn)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�；赩S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(chǎng)景有3種：一對(duì)一視頻共享、一對(duì)多視頻共享、離線(xiàn)視頻共享。在一對(duì)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(qǐng)求，該請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)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(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(guò)程中，VS接收用戶(hù)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(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(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(hù)可以不止一個(gè)。離線(xiàn)視頻共享的方式主要應(yīng)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(yīng)用服務(wù)器中，待接收方上線(xiàn)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(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(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(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(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(qǐng)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(huà)單。支撐系統(tǒng)的功能主要是實(shí)現(xiàn)VS業(yè)務(wù)定購(gòu)、業(yè)務(wù)取消、計(jì)費(fèi)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(gòu)，業(yè)務(wù)定購(gòu)流程如圖3所示，具體步驟如下。
- 用戶(hù)可以通過(guò)Web（WAP）門(mén)戶(hù)、發(fā)送短信、客服系統(tǒng)（聲訊和營(yíng)業(yè)廳）等多種渠道進(jìn)行VS業(yè)務(wù)定購(gòu)操作，操作請(qǐng)求被發(fā)往支撐系統(tǒng)。
- 支撐系統(tǒng)向IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送業(yè)務(wù)定購(gòu)請(qǐng)求，IMS核心網(wǎng)添加用戶(hù)業(yè)務(wù)的簽約數(shù)據(jù)，并回復(fù)操作完成確認(rèn)。
- IMS核心網(wǎng)處理業(yè)務(wù)定購(gòu)后，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)再向VS的應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送業(yè)務(wù)定購(gòu)請(qǐng)求。在VS應(yīng)用服務(wù)器中添加用戶(hù)的業(yè)務(wù)定購(gòu)信息，并回復(fù)操作完成確認(rèn)。
- 業(yè)務(wù)定購(gòu)成功，返回定購(gòu)確認(rèn)通知信息。
業(yè)務(wù)取消流程與圖3業(yè)務(wù)定購(gòu)流程相似，差別在于用戶(hù)發(fā)起的是取消請(qǐng)求，在此不進(jìn)行贅述。
完成業(yè)務(wù)定購(gòu)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(qǐng)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(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(hù)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(qǐng)求。呼叫請(qǐng)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(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(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(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(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(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(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(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(qǐng)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(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(hù)的SIP協(xié)議轉(zhuǎn)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(duì)該呼叫進(jìn)行響應(yīng)，并從SIP協(xié)議提取出被叫GSM用戶(hù)號(hào)碼，VS通過(guò)WAP
PUSH的方式向GSM用戶(hù)發(fā)起呼叫請(qǐng)求。
步驟4：IMS尋址與資源預(yù)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(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(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(zhuǎn)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(qǐng)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(jié)。
步驟7：釋放電路域語(yǔ)音呼叫。結(jié)束VS業(yè)務(wù)后，通話(huà)的雙方可按實(shí)際需要選擇結(jié)束語(yǔ)音通話(huà)。
步驟8：整個(gè)呼叫流程結(jié)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(qǐng)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(hù)B上線(xiàn)，視頻片段將由VS應(yīng)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(jié)束語(yǔ)
隨著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(yàn)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(yīng)用，也展現(xiàn)IMS在多媒體業(yè)務(wù)上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文提出的通過(guò)VS業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)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(duì)推動(dòng)VS業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要意義。
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