IMS网络中多媒体彩铃业务的研究与实现

赵 飞，赵化明

（①中国电信股份有限公司上海研究院，上海 200135；②中国电信集团公司，北京 100033）

0 引言

彩铃业务是一项由被叫用户定制，为主叫用户提供一段悦耳的音乐来替代普通回铃音的业务。彩铃业务已被认可为目前最受用户欢迎和有良好经济效益的一种电信增值业务。随着技术的发展，固定移动融合的IP多媒体子系统IMS架构成为电信网演进的目标[1]。IMS最初驱动力即是发展多媒体业务[2]，并基于这一需求对会话初始协议SIP进行了许多有益的扩展[3]，实现了IMS对于多种媒体形式的支持。网络能力的提升推动了多媒体业务的发展，彩铃业务的内容类型也由传统的音频扩展到视频、图片、电子名片、网页等，成为多媒体彩铃。这里对IMS网络中多媒体彩铃业务进行了阐述，包括系统设计和信令流程，并对技术实现进行了分析。

1 基于IMS的多媒体彩铃业务架构

为实现IMS网络中的多媒体彩铃业务，需要建立专门的业务平台，根据业务逻辑对呼叫进行控制，并根据用户设置的业务信息实现多媒体彩铃在终端的播放。基于IMS的多媒体彩铃业务架构如图1所示。

图1 基于IMS的多媒体彩铃业务架构

①应用服务器（AS，Application Server）的主要功能是存储相关业务信息数据（彩铃群组设置、播放规则等），执行多媒体彩铃业务逻辑，根据一定策略正确地选择所要播放的媒体文件，指示媒体服务器向主叫用户播放指定的彩铃文件，完成业务控制；

②媒体文件服务器或媒体资源控制器 (MRFC，Media Resource Function Controller)/媒体资源处理器（MRFP，Media Resource Function Processor）用于存储多媒体彩铃文件，并根据AS与主叫协商的媒体播放策略，采用服务器/客户端流媒体方式或 MRFC/MRFP放音方式对主叫用户播放彩铃文件；

③归属用户服务器（HSS，Home Subscriber Server）在归属网络中用于保存IMS用户的签约信息，包括标识、路由信息及初始过滤准则（iFC，initial Filter Criteria）等；

④业务呼叫控制器(S-CSCF，Service-Call Session Control Function)，从HSS下载IMS用户签约多媒体彩铃业务的iFC，实现业务触发；

⑤业务管理平台完成业务管理和维护的各项操作。

2 基于IMS的多媒体彩铃业务流程

2.1 SIP协议中多媒体彩铃的产生

以SIP作为控制协议的网络中，媒体会话的建立通常首先是一个SIP对话的建立过程，通常情况下，SIP中的媒体对话在SIP 200或ACK消息携带SDP answer时建立。但在这种情况下，媒体会话直到被叫用户摘机后才能建立起来，只能传送通话时的常规媒体，无法传送彩铃类的早期媒体。要传送多媒体彩铃，必须在SIP对话尚未完全建立之时，即所谓的SIP早期对话状态，完成媒体会话的建立。SIP协议支持以下三种方法实现在早期对话状态下建立媒体会话。

方法1 通过基本SIP头域Alert-Info和Call-Info携带多媒体彩铃url，用户终端通过对头域的解析根据url指示通过下载方式实现早期媒体的播放；

方法2 通过媒体协商在同一个会话的不同时间段里分别传送早期媒体和常规媒体。在被叫摘机之前，这个会话用于传送多媒体彩铃，在被叫摘机之后，这个会话又用于正常会话，称为网关（Gateway）模式；

方法3 通过媒体协商分别建立两个会话，其中包含一个专门用于多媒体彩铃的会话，称为早期会话（Early-session）。但在被叫摘机后，早期会话会自动终止，用户终端会立即切换到正常会话，称为应用服务器（Application Server）模式。

2.2 多媒体彩铃的业务信令流程设计

根据SIP协议所支持的三种早期媒体提供方法，现设计了三种IMS多媒体彩铃提供的实现方案。

（1）下载模式

[4]。通过在被叫振铃时回复的180消息中添加Alert-Info/Call-Info头域携带多媒体彩铃文件地址。主叫收到该180 消息后，根据Alert-Info/Call-Info头域的指示连接文件服务器，将多媒体彩铃文件下载到本地进行播放。其业务信令流程如图2所示。

（2）网关模式

参考文献[5]。该方式下，主被叫首先通过媒体协商为多媒体彩铃建立一个早期会话，即建立主叫到MRFC/MRFP的会话通道，在该通道中传送多媒体彩铃。被叫摘机后，结束该会话，通过UPDATA消息与主叫重新进行媒体协商，建立主被叫间的会话通道开始通话。其业务信令流程如图3所示。

图2 下载模式信令流程

图3 网关模式信令流程

关键点说明：多媒体彩铃 AS收到被叫返回的 180 Ringing消息后，启动多媒体彩铃业务逻辑，在MRFP上为多媒体彩铃播放预留资源，将180 Ringing中的SDP answer（SDP UE2）截取下来，替换为（SDP MRFP），然后将该消息发送到主叫，主叫连接MRFP播放多媒体彩铃。

被叫摘机后，发送200 OK响应消息到多媒体彩铃AS；多媒体彩铃AS收到200 OK响应后，指示MRFP停止播放多媒体彩铃，并发送UPDATE消息到主叫，携带被叫的SDP描述（SDP UE2），主叫据此连接被叫，呼叫建立。

（3）应用服务器模式

参考文献[6]。该方式下，主被叫通过媒体协商分别建立两个会话，除正常会话外，还包含一个专门用于多媒体彩铃的早期会话。首先在早期会话中进行多媒体彩铃的传送，被叫摘机后，早期会话自动终止，用户终端立即切换到正常会话。其业务信令流程如图4所示。

图4 应用服务器模式信令流程

关键点说明：多媒体彩铃AS收到180 Ringing后，启动多媒体彩铃业务逻辑，在MRFP上为多媒体彩铃播放预留资源，同时获得MRFP播放多媒体彩铃的SDP offer（Early SDP MRFP），并将此做为多媒体彩铃SDP添加到180 Ringing响应中。主叫收到该180消息后，根据Early SDP MRFP进行多媒体彩铃的 SDP协商，协商成功后多媒体彩铃 AS指示MRFP播放彩铃。

被叫摘机后，发送200 OK响应消息到多媒体彩铃AS，该200 OK消息中携带正常通话的SDP answer（SDP UE2）。多媒体彩铃AS收到200 OK后，指示MRFP停止播放多媒体彩铃，被叫则根据其中的SDP UE2完成正常通话的SDP协商，协商成功后通话建立。

2.3 三种信令流程的对比分析

方案 1在实现上最为简单，但是需要终端支持下载和Alert-Info/Call-Info头域的解析，下载过程受网络带宽和终端能力的限制过大，有可能会导致下载失败，业务特征丢失的情况出现，因此用于音频和视频类彩铃的提供并不合适，较适用于图片或名片类彩铃的提供。

方案2和方案3均为通过信令层面的媒体协商实现多媒体彩铃，不同在于是否将传送多媒体彩铃的会话与正常会话区别开来[7]。具体到协议上看，两种做法都利用了200之前的SIP消息，比如1xx、PRACK、UPDATE等，来传送SDP offer/answer，但是这些SDP offer/answer在SIP消息中的标明类型和处理指示是不同的。方案2只有一个会话，用于建立或修改会话的SDP offer/answer 在SIP消息中的处理指示都是“Content-Disposition∶ session”。方案3专门建立了早期会话，在一个SIP消息中同时携带处理指示分别为“Content-Disposition∶ session”和“Content-Disposition∶ early-session”的两个SDP消息，各自独立地用于正常会话的协商和早期会话的协商。对于方案 2，如果多媒体彩铃和通话媒体的参数不同，需要重新进行媒体传输参数的协商，这需要一定的时间，可能会带来媒体删剪的问题。而方案3中同时会存在两个会话，分别用于传送多媒体彩铃和通话媒体，在被叫摘机之后，终端可以迅速从早期会话切换到正常会话，不会带来媒体删剪的问题。因此，在部署业务时，可同时具备两种业务逻辑，在客户端支持early-session的情况下采用服务器模式进行多媒体彩铃协商。如果不支持，则采用网关模式实现。

3 结语

随着 IMS网络的引入，具有更为丰富媒体形式的多媒体彩铃势必会在未来的业务发展中成为极具吸引力和商业价值的增值业务之一。这里通过对SIP协议的研究设计并实现了了三种多媒体彩铃提供方案，充分利用了SIP协议在多媒体彩铃提供方面的能力，为多媒体彩铃业务在IMS网络中的实现提供了全面的基础技术方案。基于这里方案对比分析的结论，业务提供商在业务开发中只要根据需求对三种方案进行选择组合，就可以可以支撑多种形式的多媒体彩铃业务，使得该增值业务在IMS网络中的部署、开发和扩展具备了良好的可行性、灵活性和可扩展性。

参考文献

[1] 王跃.FMC,全业务竞争下的杀手锏[J].通信技术,2009,42(04):61-62.

[2] 陈由甲，蔡坚勇.IMS与传统PSTN网络的互通问题研究[J].通信技术,2010,43(10):75-77.

[3] 李斌.IMS中SIP会话建立时延的改进机制研究[J].通信技术,2009,42(04):209-211.

[4] RFC 3261-2002.SIP: Session Initiation Protocol[S].

[5] RFC 3960-2004.Early Media and Ringing Tone Generation in the Session Initiation Protocol (SIP) [S].

[6] RFC 3959-2004.The Early Session Disposition Type for the Session Initiation Protocol (SIP)[S].

[7] 荀兆勇，廖建新，曹予基.基于IMS的早期媒体类业务[J].计算机工程, 2008,41(09):13-15,35.