（通信与信息系统专业论文）ims终端多媒体应用的研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着通信技术的高速发展，越来越多的人开始认识i m s ( i pm u l t i m e d i a s u b s y s t e m ) 即i p 多媒体子系统。i m s 已经成为实现固网和移动网络融合的关键技术， 因此i m s 必将会成为下一代融合业务的首选框架。 3 g p p 的r 5 版本引入了i m s ，i m s 是一个独立于接入技术的基于p 的标准体系， 它可以与现存的语音和数据网络互通。i m s 是实现固网、移动网和互联网融合的必 选的网络架构。i m s 提供了业务融合的基础，基于i p 技术同时支持话音、数据、多 媒体业务以及新的应用。i m s 的核心特点是采用了s i p 协议和与接入的无关性。由 于s i p 协议高效、扩展性和适用性好的特点，使得i m s 能够更灵活更广泛的支持口 多媒体业务。由于i m s 符合i p 技术和3 g p pu m t s 标准，i m s 可以使运营商和终端用 户从多媒体服务的革新中获取更快速更灵活的应用。i m s 网络诸多的优势给通信行 业带来巨大收益的同时，又对i m s 终端的研究提出了更高的要求，因为i m s 终端才 是用户体验i m s 网络众多优势的最直接的方式。作者是基于w i n d o w s 平台采用纯c 语言实现i m s 终端的多媒体应用，主要实现了注册模块、视频通话模块、即时消息 模块的功能。 基于上面提到的问题，本文作者通过对i m s 网络及i m s 终端进行前期的调研 及深入的研究，首先介绍了i m s 网络及其终端的国内外发展现状，对i m s 网络体 系结构，i m s 终端技术规范，i m s 协议框架模型以及i m s 终端业务优势进行了详 细的介绍。接着详细介绍了i m s 终端多媒体应用中需要的三个重要的协议s i p 、 s d p 、r t p 协议，分别介绍了三个协议的结构、消息格式以及各自的特点。接着针 对i m s 终端在w m d o w s 下的要求，进行了详细的研究，设计了i m s 终端的整体框 架，提出了框架的分层结构，即框架分为三层，底层协议栈、功能模块、用户图 形界面；并且提出了终端实现过程中的线程设计。随后，详细介绍了多媒体应用 中的三个重要的功能模块：注册、即时消息、视频通话模块的详细的流程设计与 实现。最后对i m s 终端多媒体应用的实验测试环境及其搭建进行了详细的介绍， 并且给出了各个功能模块的验证结果。 关键词：i p 多媒体子系统，会话初始协议，即时消息，视频通话 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , m o r ea n dm o r ep e o p l e b e g i n t ou n d e r s t a n di m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) ，i m sh a sb e c o m et h ek e y t e c h n o l o g yt oa c h i e v et h ei n t e g r a t i o no ff i x e da n dm o b i l en e t w o r k s f u r t h e r m o r e ，i m s w i l lb e c o m et h ep r e f e r r e df r a m e w o r kf o rt h ec o n v e r g e ds e r v i c e so ft h en e x tg e n e r a t i o n t h e3 g p p r 5p r o p o s e di m sw h i c hi sa na c c e s s - - i n d e p e n d e n ts t a n d a r ds y s t e m b a s e di p i tc a l lc o m m u n i c a t e 、析t l lt h ee x i s t i n gv o i c ea n dd a t an e t w o r k i m si st h ef i r s t c h o i c et or e a l i z et h ec o n v e r g e n c eo ft h ef e d ，m o b i l en e t w o r k sa n di n t e r a c t c o n v e r g e n c en e t w o r k i m sp r o v i d e st h ef o u n d a t i o nf o rb u s i n e s si n t e g r a t i o na n d s u p p o r t sv o i c e ，d a t aa n dm u l t i m e d i as e r v i c e sa sw e l la sn e wa p p l i c a t i o n sb a s eo ni p t e c h n o l o g y i t sm a i nc h a r a c t e r si n c l u d e ：i te m p l o y ss i pp r o t o c o la n di si n d e p e n d e n c eo f a c c e s st y p e b e c a u s eo ft h ea d v a n t a g e so fs i pp r o t o c o ls u c ha se f f i c i e n c y , s c a l a b i l i t ya n d w e l la p p l i c a b i l i t y , i m se n a b l e st os u p p o r ti pm u l t i m e d i as e r v i c e sm o r ef l e x i b i l ya n d w i d e l y a st h ei m sa c c o r d s 谢mt h ei pt e c h n o l o g ya n dt h e3 g p pu m t ss t a n d a r d ，i m s a l l o w so p e r a t o r sa n du s e r st og e tm o l ei n n o v a t i v ea n df l e x i b l ea p p l i c a t i o nf r o mt h e m u l t i m e d i as e r v i c e r e n o v a t i o n m a n y o ft h e a d v a n t a g e s o fi m sn e t w o r k sb r i n g s i g n i f i c a n tb e n e f i t s t ot h ec o m m u n i c a t i o n si n d u s t r y a st h es a m et i m eh i g h e r r e q u i r e m e n t sh a v er a i s e do nt h ei m st e r m i n a l sr e s e a r c h , b e c a u s et h em o s td i r e c tw a y t o e x p e r i e n c et h ef e wa d v a n t a g e so fi m sn e t w o r ki st h ei m st e r m i n a l s ，t h ea u t h o ru s e p u r ecl a n g u a g et oi m p l e m e n ti m sm u l t i m e d i at e r m i n a l sa p p l i c a t i o n s ，b a s eo nt h e w i n d o w sp l a t f o r m ，i n c l u d i n g r e g i s t r a t i o n , v i d e oc a l l i n g ，i n s t a n tm e s s a g i n gm o d u l e s f u n c t i o n a sm e n t i o n e da b o v e ，t h r o u g ht h ep r e v i o u sr e s e a r c ha n di n - d e p t hs t u d yo ni m s n e t w o r ka n di m st e r m i n a l ，t h e a u t h o rf i r s ti n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n ts t a t u so ft h ei m s n e t w o r k a n di t st e r m i n a l sa th o m ea n da b r o a d ，m o r e o v e r , t h ei m sn e t w o r ka r c h i t e c t u r e ， i m st e r m i n a lt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o i l s i m sp r o t o c o lf r a m e w o r km o d e la sw e l la st h e a d v a n t a g e s o fi m st e r m i n a l o p e r a t i o n sa r e i n t r o d u c c di nd e t a i l n 圮na u t h o r c i r c u m s t a n t i a t e st h r e ei m p o r t a n tp r o t o c o ls u c ha ss 皿s d p , 砌限w h i c ha r en e e di nt h e i m st e r m i n a lm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n sa n dr e s p e c t i v e l yd e p i c t st h es t r u c t u r eo ft h et h r e e p r o t o c o l s ，m e s s a g ef o r m a t sa n dt h e i re a c hc h a r a c t e r i s t i c s t h e n ，t h ew h o l ef r a m e w o r ko f t h ei m st e r m i n a lh a sb e e nd e s i g n e da n dt h eh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r eo ft h ef r a m e w o r kh a s b e e np r o p o s e d ，w h i l et h ei m st e r m i n a lh a sb e e ns t u d i e di nd e t a i lu n d e rt h e i i l 重庆邮电大学硕士论文 r e q u i r e m e n t so f w i n d o w s t h ef i r a m e w o r kh a sb e e nd i v i d e di n t ot h r e el a y e r s ，w h i c ha r e t h eu n d e r l y i n gp r o t o c o ls t a c k , f u n c t i o nm o d u l e s ，g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e b e s i d e s ，t h e d e s i g no ft h et h r e a dh a sb e e np r o p o s e d ，w h i c hi sn e c c e s s a r yi nt h ep r o c e s so ft e r m i n a l a c h i e v e m e n t s u b s e q u e n t l y , t h et h e s i sg i v e st h ed e t a i l e dd e s i g na n dc o d ei m p l e m e n t a t i o n o ft h et h r e em a j o rf u n c t i o n a lm o d u l e si nt h em u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n s ：r e g i s t r a t i o n , i n s t a n tm e s s a g i n g ，v i d e oc a l l i n gm o d u l e f i n a l l y , t h et h e s i sg i v e si m sm u l t i m e d i a t e r m i n a lt e s t i n ge n v i r o n m e n ta n di t ss t r u c t u r e s ，勰w e l la st h ed e s i g no fe a c hf u n c t i o n a l m o d e l ，t h e n ，d e t a i l e dt e s th a sb e e nc a r r i e do u tw i t hc o m p r e h e n s i v er e s u l t k e yw o r d s ：i m s ，s i p , i m ，v i d e oc a l l i n g i v 缩略字表 英文缩写 3 g p p a d s l a p i a k a a s a u c b g c f c d m a c s c s c f d n s g p r s h s s h t t p h l r i c s c f 正t f 蹦s i f c m m 眦 球下 m g c f n g n p d f p c s c f p s q o s i u p 缩略字表 中文译文 第三代合作伙伴计划 非对称数字用户环路 应用程序编程接口 认证和密钥协商 应用服务器 归属网络鉴权中心 出口网关控制功能 码分多址 电路交换域 呼叫会话控制功能 域名系统 通用分组无线业务 归属用户服务器 超文本传输协议 归属位置寄存器 询问呼叫会话控制功能 互联网工程任务组 i p 多媒体子系统 初始过滤规则 即时通讯 描述消息内容类型的因特网标准 媒体资源功能 媒体网关控制功能 下一代网络 政策决定作用 代理呼叫会话控制功能 分组交换域 服务质量 r t p 控制协议 英文全称 3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e a u t h e n t i c a t i o na n dk e y a g r e e m e n t a p p l i c a t i o ns e r v e r a u t h e n t i c a t i o nc e n t e r b r e a k o u tg a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c i r c u i ts w i t c h e d d o m a i n c a l ls e s s i o nc o n t r o l lf u n c t i o n d o m a i nn a m es y s t e m g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e h o m es u b s c r i b e rs e r v e r h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l h o m el o c a t i o nr e g i s t e r i n q u i r ec a l ls e s s i o nc o n t r o l lf u n c t i o n n ei n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m i n i t i a lf i l t e rc r i t e r i a i n s t a n tm e s s a g i n g m u l t i p u r p o s ei n t e r a c tm a i le x t e n s i o n s m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o n m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n p r o x yc a l ls e s s i o nc o n t r o l lf u n c t i o n p a c k e ts w i t c h e d d o m a l n q u a l i t yo fs e r v i c e r t pc o n t r o lp r o t o c o l i x r t p 实时传输协议 s a p 会话通知协议 s c s c f服务呼叫会话控制功能 s i p s d p t c p u m t s 唧 v l c 愀 v o m w r a n w l m a x x c a p 会话启动协议 会话描述协议 传输控制协议 通用移动通信系统 用户数据包协议 变长编码 访问位置寄存器 m 电话 广域网 全球微波互联接入 x m l 配置接入协议 r e a - l t i m et r a m p o r tp r o t o c 0 1 s e s s i o na n n o u n c e m e n tp r o t o c o l s e r v i c ec a l ls e s s i o nc o n t r o l lf u n c t i o n s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o l t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l u n i v e r s a - m o b i l e - t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l v a r i a b l e - l e n g t hc o d i n g v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r v o i c eo v e ri n t e r a c tp r o t o c o l w i d ea r e an e t w o r k w o r l d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s x m lc o n f i g u r a t i o na c c e s sp r o t o c o l x 插图和附表清单 插图： 第二章 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 第三章 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 第四章 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 插图和附表清单 i m s 的分层体系架构5 不同a s 之间的关系图7 i m s 协议框架图8 i m s 网络和i m s 客户端接口示意图9 多媒体应用协议栈。1 3 s i p 网络示意图。1 4 s i p 结构图15 s i p 消息格式示意图1 5 s i p 请求消息的格式。1 6 即时消息中的s i p 消息图1 7 s 口会话请求消息图1 8 s i p 消息中临时响应消息图1 8 r t p 协议的格式2 2 r t p 协议封装机制。2 3 整体框架图2 6 注册模块的简单流程3 1 视频通话模块的整体框架一31 i m s 终端视频通话信令流程3 2 即时消息流程图3 3 线程关系框架图3 5 e x o s i p 线程处理流程图3 6 x i 重庆邮电大学硕士论文 图4 8用户界面线程3 7 第五章 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 1 0 图5 1 1 图5 1 2 第六章 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 图6 9 图6 1 0 图6 1 1 图6 1 2 图6 1 3 图6 1 4 图6 1 5 i m s 终端注册流程图3 9 认证向量产生过程4 0 终端产生a v 的过程4 1 注册模块流程图4 2 i n v i t e 请求消息4 7 1 8 3 响应消息。4 7 p r a c k 请求消息4 8 音频实现原理图4 9 视频实现原理图4 9 视频通话流程图5 0 即时消息流程图。5 8 m e s s a g e 消息头5 8 o p e n i m s c o r e 网络架构图6 3 h s s 结构和接口6 4 p c s c f 启动运行6 5 i c s c f 启动运行。6 5 s c s c f 启动运行6 6 f h o s s ( h s s ) 启动运行6 6 登陆测试。6 7 i m s 成功注册流程图6 7 发送注册请求消息6 8 4 0 1 未鉴权响应消息6 8 重新发送注册请求消息6 9 2 0 0o k 响应消息6 9 视频通话过程的视频图像。6 9 视频的r t p 消息7 0 音频的r t p 消息7 0 x 插图和附表清单 图6 1 6 图6 1 7 图6 1 8 图6 1 9 图6 2 0 图6 2 1 附表： 第三章 表3 1衣 表3 2衣z 表3 3衣j j 表3 4 表3 5衣j ) 第四章 r 即音频回放7 1 即时聊天图7 1 即时消息中主叫的s i p 消息7 2 即时消息中被叫的s i p 消息7 2 即时消息中主叫发送的s i p 消息。7 2 即时消息中被叫发送的s i p 消息7 2 会话描述s d p 行2 0 时间级描述s d p 行2 0 媒体级描述行一2 0 音频和视频的净荷格式举例2 3 r 1 删p 的具体配置2 4 表4 1 e x o s i p 事件列表一2 8 重庆邮电大学硕士论文 x 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 当今通信技术正在发生巨大的变化，从以前的2 5 g 移动通信系统给人们带来 的许多新鲜的移动数据业务，到后来第三代移动通信的高带宽的特性，希望给人 们使用移动通信业务带来根本的改变，但是耗费巨资构建的手机口传输能力受制 于数据业务的发展步伐从而难以发挥到最大的价值，与此同时许多移动新业务种 类繁多并且彼此孤立，使设备商和运营商面临着很多困扰。3 g p pr 5 版本定义的 口多媒体子系统( i m s ) 将i p 技术与移动通信深度融合，改变了这种困难的局面。 i m s 提供了业务融合的基础，基于i p 技术同时支持话音、数据、和多媒体业务以 及新的应用【l j 。 i m s 是一个全球性的、接入独立并且基于标准的口通道和业务控制体系，已经 被公认为3 g 后通信网络的核心关键技术，是实现固网、移动网和互联网融合的首 选的网络架构。同时i m s 汇集了移动业务领域最先进的概念和技术，为移动通信构 建了提供i p 多媒体业务的统一的体系架构和基础设施，特别是基于s i p 协议1 2 1 的功 能丰富的业务控制过程，将m 灵活的业务能力植根于移动通信系统中，丰富了移动 业务生成能力i l j 。目前i m s 已经成为网络技术研究的前沿和热点技术。 然而，当前对i m s 的研究主要集中在探讨i m s 网络上，而忽视了对i m s 终 端的研究；i b i s 终端才是最终用户享受i m s 技术1 3 j 带来的诸多成果的最直接的表 现方式。随着i m s 网络测试和今后i m s 网络部署的展开，可以预见，i m s 终端 逐渐会成为开发和研究的热点。 1 2 国内外研究现状 1 2 1i m s 国内外研究现状 在i m s 网络方面，从国内运营商i m s 试商用和部署情况来看，中国移动研发 中心在2 0 0 5 年1 1 月联合朗讯、爱立信、西门子等设备厂商进行了第一期i m s 实 验室测试，并于2 0 0 6 年1 月开始测试“i m s 业务体验环境 。此次测试是中国全 面部署i b i s 的前奏，中国移动在全国1 0 省1 0 个试验点开展i m s 业务测试，包括 重庆邮电大学硕士论文 重庆、浙江、广东等省。中国联通目前还没有i m s 商用，但中国联通在2 0 0 3 年建 成统一网络平台( u n i n e t ) ，提供n g n 4 1 业务，希望在移动和固定的网络之间建设 一个统一的架构，实现网络的统一。2 0 0 7 年1 1 月中旬，中国联通i m s 技术试验 项目验收会议在广州召开。联通i m s 技术实验项目增强了其在3 g 与n g n 方面 的技术储备和运维经验，而其在工程实践和理论研究上取得的成果具有重要的借 鉴参考价值，从业务、设备、计费、网管和接口多个方面对前述三家设备厂商的 整套i m s 产品进行了摸底测试。中国网通利用爱立信的技术，于2 0 0 7 年4 月在北 京推出基于i m s 架构的针对企业客户的商用i pc e n t r e x 业务。中国电信也在 2 0 0 7 年对i m s 进行了集中研究。 1 2 2i m s 终端国内外研究现状 目前国内大部分实力较强的终端厂商，已经积极开始i m s 智能终端和解决方 案的开发，国内的中兴和华为依然走在前列。 中兴通讯在语音、数据、视频、文本等媒体流结合的基础上推出了符合i m s 规范的s o f t d a 客户端，运行于i m s n g n 下一代网络之上，集成好友在线、即时 消息、普通呼叫、会议电话、视频会议、电子白板、应用共享、文件传送、网络 电话号码簿、一号通、彩铃等众多i m s 业务功能，并具备开放性特点，能够灵活 集成企业办公系统。基于此平台，中兴通讯目前能够提供包括i m s 软终端、i m s 移动终端、w i f i p d a 终端，以及s i p i a d 终端、s i p 会议终端、z xh g 家庭网关 等应用于不同场景的终端解决方案。 华为则选择与业界领先的网络电话软终端提供商c o u n t e r p a t h 的e y e b e a m 电 话技术相集成，提供端到端固定移动融合业务，包括：v o l p ( 基于i p 的语音) 、 m u l t i m e d i a c o n f e r e n c e ( 多媒体会议) 、i pc e n t r e x 、i m ( 实时通讯) p 】等。 国外的如爱立信已经推出了基于爱立信移动平台的i m s 客户端，实现了 w e s h a r e ( 语音和多媒体共享业务) ；美国e c r i o 公司推出了手机i m s 框架软件，集 成多种 m s 功能，并提供了i m s 软件开发包。随着i m s 网络测试和今后i m s 网 络部署的展开。 智能终端的操作系统选择是首要的。目前桌面p c 和笔记本电脑中9 0 以上都 采用m sw i n d o w s 系列操作系统；在手机操作系统中，从权威i t 研究公司g a r t n e r 发布的2 0 0 8 年第二季度各智能手机系统全球份额的调查报告看，s y m b i a n 占5 7 ， w i n d o w sm o b i l e 为1 2 ，其余还有l i n u x 、p a l mo s 、r i m ；此外，还有不可忽略 的新生力量：苹果的i p h o n e ，以及g o o g l e 在去年9 月2 5 日推出的a n d r o i d 手机及 系统平台。 2 第一章绪论 i m s 智能终端必然运行于上述诸多操作系统上，通用的解决方案需要考虑跨 平台。i m s 终端的目标是利用通用的手机软件开发平台，探索解决i m s 终端实现 中的一些关键技术问题，形成与平台无关的i m s 协议栈、业务模型、媒体资源管 理等的解决方案。 1 3 论文研究的意义 3 g p p 在r 5 版本中将i m s 引入到3 g p p 标准中。i m s 的体系使得通过各种类 型的终端都可以建立起对等的i p 通信、并可以获得所需要的服务质量。通过对i m s 终端的研究，才能使用户享受到i m s 带给我们的很大的优势。目前很多用户包括 固网用户、移动用户等，未来随着i m s 应用的扩大都将成为i m s 的潜在的用户。 论文研究的课题是通过搭建一个小规模的i m s 通信系统，探索解决i m s 终端 在w i n d o w s 操作系统上对多媒体应用实现的一些关键技术问题，为以后运营商和 开发商对i m s 终端的开发提供技术参考，使以后更多的客户能轻松的体验i m s 网 络，享受i m s 服务，以利于m s 的发展和推广。 1 4 论文的结构 第一章：研究背景。主要介绍了本文的研究背景、i m s 网络以及i m s 终端的 国内外现状、论文研究的意义以及论文的组织结构。 第二章：阐述了i m s 网络及i m s 终端的相关规范，以及i m s 协议框架，最后 介绍了i m s 终端及i m s 终端的业务优势。 第三章：系统的介绍了s i p 协议、s d p 协议、r t p 协议的格式及工作原理。 第四章：详细介绍了i m s 终端的整体框架设计及线程设计。 第五章：详细描述了i m s 终端多媒体应用的详细设计及实现，重点介绍了注 册模块中的认证的实现和视频通话应用的设计与实现。 第六章t 介绍了测试环境及其搭建，以及展示了终端中三种功能模块的测试 结果。 第七章：总结了本文所做的工作以及下一步工作的展望。 3 重庆邮电大学硕士论文 1 5 课题来源和所做的工作 课题来自于2 0 0 9 重庆市教委科学研究项目“i m s 智能终端软件关键技术研究” ( k j 0 9 0 5 1 8 ) 。课题的研究目标是解决i m s 智能终端软件开发中的一些关键技术问 题，完成i m s 终端软件系统开发，视频通话、即时消息等应用；并且搭建i m s 网 络实验环境，进行基本i m s 应用演示。其中重点研究了i m s 认证机制和终端如何 支持s i p 扩展。由于i m s 标准中定义了不同的认证机制，如h t t p 摘要( r f c 2 6 1 7 ) 、 i m s a k a ( r f c 3 3 1 0 和3 g p p t s3 3 2 0 3 ) 和p r e i m s 认证( 3 g p p t r 3 3 8 7 8 ) 等。 i m s 终端需要支持更安全的认证方式( 如i m s a k a ) 才能保证i m s 终端和i m s 网络之间的安全访问。i m s 终端必须支持s i p 扩展部分的有关规范，比如新增的 s i p 命令、扩展包头等，这样才能访问i m s 网络。 作者参与了这个项目中终端在w i n d o w s 操作系统上多媒体应用的实现，其中 对i m s 提出的认证方式进行了重点的研究及其实现，以及多媒体应用中的视频通 话应用和即时消息应用的设计与实现( 包括了对s i p 消息扩展的支持) ，并且对于 目前实现的功能进行了详细的测试。 4 第二章i m s 概述 2 1i m s 网络概述 第二章i m s 概述 i m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 是第三代伙伴计划( 3 g p p ) 组织在r e l e a s e 5 版本标准中提出的支持m 多媒体业务的子系统【6 】。i m s 是一个全球性的、接入独 立并且基于标准的i p 通道和业务控制体系，它使得基于普通因特网协议的终端用 户可能使用不同类型的多媒体业务。i m s 网络【7 】采取了分层的方法进行体系设计。 在i m s 的信令网络和会话管理服务中把基于i p 的传输和承载服务分离出去，更高 层的服务都运行在i m s 信令网之上。这种分层的方法减小了各层之间的依赖性， 使得新的接入网加入i m s 变得更加的容易。这种分层的体系设计充分的体现了“业 务与控制分离 和“控制与接入或着承载分离”的思想，使得不同类型的用户终 端能够通过不同的接入技术接入到i m s 网络，成为合法的i m s 网络的用户后，这 样就可以享受统一的呼叫控制服务及其相关的增值业务。这种“层次化”的网络 架构设计为不同网络间的互联互通和不同业务的融合奠定了良好的基础。i m s 的 分层体系架构如图2 1 所示。由图中可以看出i m s 网络被分成三个主要的层面： 用户层面( u s e rp l a n e ) 、i m s 核心控制层面( c o n t r o lp l a n e ) 、应用层面( a p p l i c a t i o n p l a n e ) 8 1 。 雪lria t ? ”? ；i j j ，? 一? t 翁j _ _ 妒“憾剃 弧s 撕蝌霜l 疆 w # 目w 镕翰w 糍g 霸_ u c f 螂1 l r 糍缎磁巍缀鬻嬲 曦墨箧翻测题蜷鍪麓豳 同 j li l 田一 接入层 二翌： 肌：。g 。g 多g s n 夕 ? 。f i m s - m g w 爹 i p v 4 p d n ，：r i p v 4n e t w o r k pv 4 ，古口享二_ _ l p v 6 p d n p v 6n e t w o r k 图2 ii i v i s 的分层体系架构 g墨矿 纛一 鬻二 警鬈黧_囝蔑 重庆邮电大学硕士论文 2 1 1 用户层面 i m s 作为公认的网络和业务融合的基础架构，其最大的特点之一是接入无关 性。用户可以通过o p r s t 9 1 、l a n 等多种接入网络连接接入i m s ，使用丰富的m 多媒体业务。这些网络统称为i p c a n 。i m s 还可以通过媒体网关( m g w ) ，实 现与电路交换域的互通。从而为现有网络向全口融合网络演进提供了有力的解决 方案。 2 1 2 会话控制层 这一层是i m s 的核心控制层，主要包括c s c f ( 呼叫会话控制功能) 、h s s ( 归属用户服务器) 、m r f ( 媒体资源功能) 、b g c f ( 边界网关控制功能) 、 m g c f ( 媒体网关控制功能) 等功能实体【l j ，提供用户的统一认证、呼叫控制、资 源管理、策略管理等功能。下面介绍几个主要的功能实体。 p c s c f ( 代理呼叫会话控制功f l 邑) - 是i m s 系统中用户的第一个接触点。 所有的s i p 信令流，无论是i m s 终端发起和终止于i m s 终端的会话消息都必须通 过p c s c f 。它主要负责与接入网络无关的用户鉴权与因特网协议安全( 口s e c ) 管 理，发送与计费有关的信息给计费采集功能模块，对来自于i m s 终端的s i p 信令 消息进行压缩与解压缩【l o 】，对用户的漫游进行控制，与策略决策功能( p d f ) 交 互，维护会话计时器等功能。 i - c s c f ( 询问呼叫会话控制功能) ：是i m s 归属网络的入口点。它是在一个 运营商网络中为所有连接到这个运营商的某一用户的连接提供的联系点。在注册 过程中，i - c s c f 通过联系h s s ，以获取s - c s c f 的名字，并且根据从h s s 处收集 的能力级为用户选择一个s - c s c f 。在呼叫过程中，去往i m s 网络的呼叫首先路由 【1 2 】到i - c s c f ，由i - c s c f 从h s s 获取用户所注册的s - c s c f 地址，将消息路由到 s c s c f 。 s - c s c f ( 服务呼叫会话控制功f l 皂) - 是i m s 网络中处于核心地位，它位于归 属网络，为终端提供注册服务和会话控制功能。它接受来自拜访网络通过p c s c f 转发来的注册请求，与h s s 配合通过i m s 认证和密钥协商机制来进行用户鉴权。 并从h s s 处下载用户签约的业务数据。它还可以执行媒体修正，s c s c f 检查会话 表述协议中净荷的内容，如果净荷中有不符合要求的用户媒体类型和编码方案， 它将拒绝这次会话的请求，并且发送4 8 8 的响应给用户。使用域名服务器将不同 的数字地址翻译成s i p 统一资源标示符( u r j ) ，因为i m s 中s i p 信令的传递只能 使用s i pu r i 进行。还提供监测注册的计时器，如果超时就解除用户的注册。 s - c s c f 还可以进行会话的控制。所以s - c s c f 是i m s 网络的核心部分。 6 第二章i m s 概述 h s s ( 归属用户服务器) ：是i m s 中所有与用户和服务相关数据的主要的 数据存储器。存储在h s s 中的数据主要包括用户身份、注册信息、接入参数和服 务触发信息。用户的身份包括公有身份和私有身份，我们一般在注册或者进行会 话时候用的是用户的公有身份，私有身份是归属网络运营商分配给用户的身份， 这个身份是保密的。h s s