SIP接入网关语音业务配置策略

商 琦

(苏州工业园区服务外包职业学院 信息工程学院，江苏 苏州 215123)

IMS作为下一代网络NGN中的核心层设备，融合了移动网与固网的语音、数据与视频等业务[1-2]，其网络架构如图1所示，IMS核心层设备通过承载网络，与各种接入层设备互联互通，常见的接入方式有SIP接入网关、4G/5G无线和WiMAX等。

图1 下一代网络NGN的IMS网络架构示意图

SIP接入网关位于整个NGN网络的接入层，解决了宽带接入“最后一公里”难题，通过与其相连接的传统固话、IP电话或者其他支持SIP协议的终端，SIP接入网关提供的各种语音业务与终端用户的联系最为密切。因此，SIP接入网关的语音业务配置能力直接影响到终端用户的业务配置体验。

1 SIP接入网关语音业务配置存在的问题

SIP接入网关进行语音业务配置是进行语音业务的前提，其配置策略的原则应当尽可能满足终端用户业务配置的便捷性、灵活性和鲁棒性[3-6]。传统的SIP接入网关语音业务配置策略普遍存在以下问题：

1) 语音业务配置权限在IMS核心网侧，由IMS设备对SIP接入网关的语音业务进行开启或关闭，SIP接入网关没有权限对语音业务进行配置。这种配置策略限制了终端用户的个性化定制需求，也不利于语音业务配置的便捷性和灵活性。一旦用户需要定制某项语音配置，则不得不通知核心网侧修改业务配置才可实现，费时费力。

2) 语音业务配置权限在IMS核心网侧，但IMS设备向SIP接入网关发起配置通知，SIP接入网关收到配置通知后在本地进行语音业务配置。这种配置策略虽然在SIP接入网关侧，但由于触发配置通知需要额外的信令交互，加重了网络负担；同时，网络拥塞或信令不可达等客观原因[7]，可能会导致配置通知不能及时下发给SIP接入网关，进而影响业务配置，稳定性和鲁棒性较差。

2 解决方案

2.1 语音业务配置权限前移的构想

针对传统语音业务配置权限设置在IMS核心网侧导致业务配置的便捷性、灵活性和鲁棒性较差等问题，提出一种将语音业务配置权限前移至SIP接入网关侧的构想，即把原先由核心网侧配置语音业务的权限下放到接入网关侧，从而使得语音业务配置过程不再依赖核心网侧设备，配置过程更加灵活与便捷。

在NGN网络架构中，SIP接入网关的语音控制流与媒体流的分离，使得呼叫控制模块可以在传统半呼叫模型的基础上，加载各种业务配置号码表，与终端用户按键操作匹配，从而完成语音业务配置过程。

2.2 半呼叫模型的设计

SIP接入网关的半呼叫模型的实质，就是把呼叫控制模块BCM，从逻辑层面划分为发端半呼叫控制模块O_BCM和终端半呼叫控制模块T_BCM，发端半呼叫和终端半呼叫共同构成一个完整的SIP基本呼叫，两者的结合就可以对实际呼叫进行抽象，从而完成逻辑模型的建立[7]。

呼叫控制模块BCM的核心是建立在高度抽象的逻辑模型基础上的基本呼叫控制器，该控制器是由从各种语音业务实例中抽象出来的公共特性所构成的，它既不关心实际的物理传输媒体，也不关心具体的补充业务或智能业务的实现过程，因此，它能够不受系统的承载层或补充业务层变动的影响而保持稳定。

为全面描述基本呼叫处理过程，需要从两个不同的维度去理解半呼叫模型：

1) 半呼叫模型是呼叫处理的控制过程描述，不涉及媒体流的处理。因此，从逻辑控制面，发端半呼叫和终端半呼叫构成的半呼叫模型不仅简化了基本呼叫控制的过程，而且有利于多方业务或智能业务对于呼叫控制模块的复用与叠加。

2) 半呼叫模型使用了有限状态机技术，从“时间”维度描述了发端半呼叫和终端半呼叫的呼叫状态迁移过程，以及上层业务与状态迁移的交互作用[8]。

2.3 半呼叫号码表的构建

号码表DigitMap是终端用户拨号规则的抽象集合，该集合由若干子项构成，每个子项能够与某些特定的号码完全匹配以完成特定的业务。

号码表DigitMap语法规则如下：

DigitMap = DigitMap子项1| DigitMap子项2|……| DigitMap子项N

其中，子项与子项之间用“|”间隔，每个子项由且仅由*，#，0-9，x，x.，T等字符组成，每个字符含义如表1所示。

表1 号码表DigitMap每个子项中的字符含义

例如，将DigitMap设置为*1#x#|*1#xT|*8#x.#|*8#x.T，那么该号码表共有4个子项，分别为*1#x#、*1#xT、*8#x.#和*8#x.T，以第一个子项*1#x#为例，当终端用户依次输入*、1、#、0-9数字按键中的任意一个、#，则与*1#x#完全匹配。

在SIP接入网关本地预先设置语音业务配置号码表VS_DigitMap和基本呼叫号码表CC_DigitMap。

VS_DigitMap用于语音业务配置，每个子项分别映射特定的语音业务配置，不同的语音业务与相应的接入码一一对应，如表2所示。

表2 不同语音业务及对应的接入码举例

VS_DigitMap = *1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT，以第一个子项*1#x#为例说明：

*1#：SIP呼叫等待业务接入码。

x：SIP呼叫等待业务配置值，1表示开启，0表示关闭。

#：子项末尾的#表示加速收号，表明终端用户按完#键立即进行匹配。

CC_DigitMap= x.#|x.T，用于兼容语音业务配置与语音呼叫，当终端用户按键与VS_DigitMap匹配失败，CC_DigitMap进行二次匹配以确定是否进行呼出。

在O_BCM模块加载语音业务配置号码表VS_DigitMap，在T_BCM模块加载基本呼叫号码表CC_DigitMap，具体设置如表3所示。

表3 VS_DigitMap和CC_DigitMap号码表的加载模块和用途

3 SIP接入网关语音业务配置流程

3.1 语音业务配置流程

SIP接入网关的语音业务配置流程如图2所示。

图2 SIP接入网关的语音业务配置流程图

Step1：O_BCM模块加载VS_DigitMap：*1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT。

T_BCM模块加载CC_DigitMap：x.#|x.T。

Step2：O_BCM模块收到终端用户按键，与VS_DigitMap号码表进行匹配。

如果匹配成功，表明SIP接入网关的语音业务配置成功，流程结束。

如果匹配不成功，O_BCM模块把携带有终端用户按键的消息发送给T_BCM进行二次匹配，进入Step3。

Step3：T_BCM模块收到O_BCM模块发送的消息后，解析得到终端用户按键信息，与CC_DigitMap号码表进行匹配。

如果匹配成功，表明该终端用户按键将作为被叫号码呼出；

如果匹配不成功，该终端用户按键不能被呼出，提示终端用户重新输入按键，结束本次流程。

3.2 实验结果

SIP呼叫等待业务和SIP振铃业务配置为例进行实验数据验证，见表4。

表4 SIP呼叫等待业务和SIP振铃业务配置实验数据

当终端用户依次按键*1#1#或*1#0#，O_BCM模块将*1#1#或*1#0#按键串与VS_DigitMap号码表*1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT进行逐项匹配，与其第一个子项*1#x#完全匹配，开启或关闭SIP呼叫等待业务，业务配置成功，流程结束。

当终端用户依次按键*1#*或*2#1#，O_BCM模块将*1#*或*2#1#按键串与VS_DigitMap号码表*1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT进行逐项匹配，发现匹配失败，O_BCM模块向T_BCM模块发送携带有*1#*或*2#1#按键串的消息；T_BCM模块收到消息后解析得到终端用户按键*1#*或*2#1#，与CC_DigitMap也不匹配，提示终端用户重新进行按键配置。

当终端用户依次按键*8#0#或*8#1#，O_BCM模块将*8#0#或*8#1#按键串与VS_DigitMap号码表*1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT进行逐项匹配，与其第三个子项*8#x#完全匹配，配置振铃铃音0或1，业务配置成功，流程结束。

当终端用户依次按键*8#*或*9#1#，O_BCM模块将*8#*或*9#1#按键串与VS_DigitMap号码表*1#x#|*1#xT|*8#x#|*8#xT进行逐项匹配，发现匹配失败，O_BCM模块向T_BCM模块发送携带有*8#*或*9#1#按键串的消息；T_BCM模块收到消息后解析得到终端用户按键*8#*或*9#1#，与CC_DigitMap也不匹配，提示终端用户重新进行按键配置。

4 结论

针对传统的SIP语音业务配置缺乏便捷性、灵活性和鲁棒性的问题，对其进行改进并提出一种SIP接入网关语音业务配置策略，即把原先由IMS核心网侧配置语音业务的权限前移到SIP接入网关侧。同时，在半呼叫模型引入呼叫控制过程的基础上，加载不同的预配置号码表VS_DigitMap和CC_DigitMap并进行按键匹配，从而完成了语音业务配置，既克服了传统语音业务配置问题，又很好地兼容了语音业务配置和语音呼出，灵活性得到极大的改善。

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