基于IMS的统一号码实现机制

李 虎，宁 雪 晶，王 智 森

( 大连工业大学 信息科学与工程学院， 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

统一通信UC(Unified Communication)是在融合的计算机网络与传统通信网络平台上，整合了电话、手机、传真、E-mail等多种信息方式的新一代通信。它的主要目的是让企业或个人能够在任何时间、任何地点，都可以通过任何设备、任何网络，获得数据、图像和声音等信息[1]。从2004年至今，统一通信一直是当今ICT(Information and Communications Technology)领域最热门的研究课题，各大厂商都在积极研讨实施，但统一通信并没有真正统一，没有哪家厂商的产品可以直接实施统一通信系统[2]。真正“统一”的统一通信必须是基于最底层核心协议的通信[3]。

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒体系统，是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求[4]。利用IMS实现的统一号码具有结构简单、易于实现、安全性高、操作便捷等特点[5]，因此IMS一直是许多研究者设法实现统一通信的一种途径。目前，对于此问题的研究，许多研究者提出了多种不同的方案，但是如何合理的引入统一号码却没有良好的办法，而且耦合性、可实施性普遍偏低。正是基于这点，本文提出了一种基于IMS 网络架构使用统一号码实现统一通信业务的方法。

1 统一号码的建立

为了有效地实现统一通信，必须建立一种可靠高效的统一号码机制。综合于安全、便捷、高效的原则，作者建立这样一种统一号码[6]。号码全长128 bits，分为4个部分，整个号码由二进制数字实现。其中A段是基于地理条件为基础，B段基于个人信息，C段是验证码，D段是个人信息码，见图1。

图1 统一号码分配方式

对于A段，具体有5个部分组成，可以根据统一号码代码、国家代码、省代码、州/市代码、区代码等地理信息代码所组成，其中每部分长度都是3 bits。而对于B段，可以根据用户的自然信息组码，这里采用生日代码，代码，以及性别代码。由于生日由年月日组成，所以这个部分长度设定为16 bits，当然由于很多人生日是相同的，他们的地理信息也是相同的，须加以区别，所以有必要设置区分码，长度根据情况复杂度的不同，所分长度也不同。性别码较为简单，只有“1”和“0”之分，分别代表男性和女性，因此只需1 bit即可。为了保证号码的安全可靠，须建立一套验证码，这也是C段的主要内容。这些验证码通过特殊的算法实现，当然也可以是差错控制码，例如CRC、汉明码。D段是用户个人信息代码，可以由用户自己设置，长度是总长度减去前面3段的总长度。用户可以根据不同情况向服务器提出申请，对此号码进行修改。这样对整个号码的安全性就有了更高的保证。

举例来说，对于北京市朝阳区四环社区，生日是23/06/1983的女性用户而言，其统一号码即为：000 0001 00000 00001 00011 10010001 0110 10111 xxxxxxx 0 yyyyy，其中xxxxxxx是区分码，yyyyy是验证码。现在此号码的总长度是52 bits，那么还有76 bits的长度可供用户设置个人信息码。

2 统一号码实现机制

2.1 基于IMS的统一通信网络构架

基于IMS的统一通信系统如图2所示，主要由内容服务层、业务应用层、核心控制层和终端展现层构成[7]。

内容服务层主要包括内容提供商和服务提供商提供的网元。提供的内容可以包括视频监控、媒体内容、在线电视等。服务提供商可以是第三方软件提供商、集成商等。统一通信系统利用内容提供商提供的内容作为多媒体源，服务提供商利用统一通信系统提供的开放接口将统一通信能力集成到应用中。

业务应用层是统一通信系统的业务核心层，主要由统一通信各类应用服务器构成，如呼叫类、消息类、视频类、协同类应用服务器，还有与内容服务层接口的第三方接口服务器。

核心控制层是统一通信系统的消息路由层。这部分采用IMS标准架构，包括用于路由和业务触发的各类会话控制器，用于存储用户数据的用户归属服务器，用于媒体处理的媒体服务器，用于与软交换、PSTN或者PLMN互通的媒体网关控制器和媒体网关，用于用户终端接入的会话边界控制器。

图2 基于IMS的统一通信系统的网络构架

终端展现层包括各类终端，如软终端、多媒体硬终端、高端手机终端、固定电话、小灵通、普通手机终端等。从图2可以看出，在统一通信系统中有两个关键接口，分别是第三方接口和ISC接口。第三方接口位于内容服务层和业务应用层之间，一般采用Web Service、HTTP、FTP等接口，主要用于业务应用层获取内容源和供服务提供商调用。ISC接口位于业务应用层和核心控制层之间，采用标准ISC SIP接口，用于服务会话控制器业务触发以及各类应用服务器对于呼叫、消息、视频类业务过程控制。

2.2 统一号码的实现过程

一个统一号码要想真正实现统一通信，重要的还是它的实现过程。对于上面提出的统一号码，可以通过以下方式来实现通信。

(1)用户在终端实现层的各个终端使用统一号码进行登录，登录端通过发送短消息的方式向会话边界控制器发送查询信息，经过会话边界控制器认证，认定此号码正确且有权限向下操作，则向登录端发出反馈信息，准许登录；如果号码不合法，则反馈回错误信息；如果号码合法，但是没有权限进行向下操作，反馈信息则包括准许登录，但是提示无相关权限。

(2)如果登录成功，且有相关操作权限，用户提出应用请求，系统则通过服务接口将请求发送到相应的各服务控制器。此类操作在系统的核心控制层完成。服务控制器返回反馈信息，如果验证通过，则准许登录。如果用户无权限进行此项操作，则发送登录失败消息，并提出错误原因。值得一提的是，用户在高端手机终端或者PSTN话机以及移动终端进行登录的话，可以不通过会话边界控制器查询，因为手机或者话机如果被停止了业务，则无法接入网络，不需要向会话边界控制器查询信息。此外，也可以通过另外一种方式直接登录到媒体网关控制器，这种方式可以是软交换，PSTN或者PLMN。

(3)成功登录各服务控制器之后，服务控制器将用户所请求的服务要求发送到业务应用层的相应的服务器。如果此项服务存在，且可以提供给用户，则再次发回反馈信息，提示操作成功，等待服务加载。如果此项服务不存在，或者用户没有权限访问，则反馈回错误提示信息。在此部分中，用户在终端实现层的软件端登录的话，可以直接跳到业务应用层的协同类应用服务器。

(4)前面的步骤顺利完成后，相应服务器向开放端口服务器提出服务申请，开放端口服务器再向内容服务层的内容提供商和服务提供商发出服务申请，内容提供商和服务提供商将相应内容或服务提供给用户。用户操作完成后，向会话边界控制器提出退出登录请求，核实无误后，准许退出。至此，通过统一号码实现服务的流程结束。

3 关键技术

IMS 架构很好地解决了多终端、多网络接入问题，能提供多媒体业务，并提供开放应用接口给第三方调用。在实际应用中，基于IMS的统一号码解决方案仍存在一些技术难点，主要是多业务触发嵌套关系及外部接口设计，以下对这部分内容进行分析。

3.1 业务触发设计

统一呼叫类业务包括IP Centrex、一号多机、多媒体彩振、多媒体彩铃等多种业务，如果某个用户同时签约了统一呼叫类业务中的多种业务，就可能会产生多业务嵌套冲突。如何设计业务触发机制，保证业务特征之间互不影响，是基于IMS的统一通信解决方案需要解决的难题之一。IMS有一套完善的业务触发机制，其将业务分为主叫类业务和被叫类业务。每个用户都拥有自己的业务触发数据iFC(初始过滤准则) ，保存在用户归属数据服务器中，当用户注册后，服务会话控制器将下载业务触发数据，当用户发起或接听呼叫时，服务会话控制器首先根据业务触发数据进行判断，然后触发相应的应用服务器进行业务处理。业务触发数据分为主叫iFC和被叫iFC，服务会话控制器首先按照主叫iFC 依次触发主叫业务，然后按照被叫iFC依次触发被叫业务。

统一呼叫类业务在设计业务触发顺序时需要考虑以下问题。

(1)保证所有主叫类业务特征先触发，然后触发所有被叫类业务特征。

(2)保证号码变换不影响业务逻辑处理。彩振业务依赖主叫号码，彩铃业务依赖被叫号码，一号多机业务依赖主被叫号码。彩铃、彩振、一号多机业务采用长号匹配规则，如果呼叫号码是短号，则需先将短号变成长号; 如果是长号，无需进行号码变换处理。因此必须安排合理的业务处理顺序，保证IP Centrex业务和一号多机业务的号码变换不影响其他业务逻辑处理。

要解决以上问题，首先要将呼叫类业务特征按照主叫业务和被叫业务进行分类，然后根据不同业务特征合理设计iFC，确定业务触发顺序，从而避免多业务嵌套冲突问题。具体触发规则如下：

(1)服务会话控制器触发一号多机主叫业务，应用服务器将主叫号码映射成统一长号码;

(2)服务会话控制器触发多媒体彩振业务，应用服务器根据统一号码启动多媒体业务;

(3)服务会话控制器触发IP Centrex主叫业务，应用服务器将被叫短号译成统一长号码;

(4)服务会话控制器触发IP Centrex被叫业务，应用服务器将主叫长号翻译成短号;

(5)服务会话控制器触发多媒体彩铃业务，应用服务器根据被叫统一长号启动多媒体业务;

(6)服务会话控制器触发一号多机被叫业务，应用服务器将被叫号码映射成多个终端号码，启动并振或串振业务。

3.2 服务接口设计

基于IMS的统一通信系统一个重要的特点就是开放性，服务提供商可以利用系统开放的接口调用统一通信能力，为用户提供服务。统一通信系统可提供以下两类接口。

HTTP跳转接口。统一通信系统通过+/开放接口服务器向外提供HTTP 链接，服务提供商直接将该HTTP链接嵌入服务界面，用户点击该链接后直接跳转到统一通信系统界面使用统一通信业务。此类接口具有集成简单、开发周期短的优点，但是由于统一通信业务和服务提供商系统耦合度松，统一通信业务和服务商服务结合不够紧密，因此会影响用户使用体验。

Web Service接口。统一通信系统提供Web Service API，服务提供商可以在自己提供的服务界面和应用流程中调用该接口使用统一通信能力。此类接口具有业务使用方便、用户体验好的优点，但是开发工作量较大，实现周期长[6]。统一通信系统应该同时具备以上两类接口，供服务提供商选择调用。服务提供商应该优选Web Service 接口，HTTP 跳转接口可以作为Web Service 接口的重要补充。图3是以短信业务为例说明Web Service 接口调用过程。

图3 信息发送接口调用过程示意图

(1)最终用户登录服务提供商门户后，使用发送信息业务；

(2)服务提供商调用发信息操作将请求发送至开放接口服务器，系统调用发信息处理逻辑；

(3)信息处理完成后，开放接口服务器利用notifySmsDeliveryStatus通知服务提供商；

(4)服务提供商向用户返回信息发送结果。

4 结 论

本文提出的基于IMS统一号码实现机制实现了使用一个号码进行统一通信的问题，本方法具有复杂性低，安全性、操作性、稳定性高的特点，且满足统一通信所需要的基本条件，在实际应用中易于实现，因此具备一定的推广价值。但是还有待于实际的具体的施行情况而改善，同时如何更进一步融合更大范围的号码统一是下一步要完成的工作。

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[5] SOURIAS J, KUNZ T. A dynamic individualized location management algorithm[C]//Proceedings of IEEE PIMRC’97, Helsinki:Finland,1997:1004-1008.

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