IMS网络业务触发体系架构的研究
2019-09-10马文学王龙龙戎烁孙玮
马文学 王龙龙 戎烁 孙玮
摘要：对IP多媒体系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）网络业务触发体系架构进行了研究，提出了一种IMS业务触发机制，主要包括初始过滤准则iFC的初始创建、下载以及触发的详细流程，并结合实际应用在搭建的真实环境中进行了测试。测试表明，该业务触发机制能够保证终端用户在发起IMS基本呼叫时，可以正常触发业务应用服务器AS进行业务逻辑处理。
关键词：IMS；初始过滤准则；业务触发
中图分类号：TN915文献标志码：A文章编号：1008-1739（2019）15-69-3
0引言
IMS是一种全新的多媒体业务形式，能够满足当前终端客户更新颖、更多样化媒体业务的需求[1]。IMS在充分借鉴软交换承载与控制分离的基础上，使业务与控制做到了真正意义上的分离。在IMS网络中，用户使用归属网络的S-CSCF来进行业务的触发操作，通过初始过滤准则分析判断触发对应的业务应用服务器进行业务的逻辑处理。这种控制方式使得IMS控制层与业务层进行了完全分离。因此，进一步研究IMS的业务触发方式具有很重要的应用价值。
1 IMS网络业务触发体系架构
IMS提供统一的业务触发机制，由IMS网络的S-CSCF来实现。S-CSCF需要根据iFC进行业务的触发，而业务的逻辑处理需要采用应用服务器来实现，从而解除了网络的控制部分和业务提供部分的相互制约。对于终端用户，无论采用什么方式接入到IMS核心网，都可以使用IMS中定义的触发机制实现业务的触发功能。
1.1业务触发框架
根据3GPP标准，IMS的业务触发框架主要由服务呼叫会话控制功能实体CSCF、归属用户服务器HSS和应用服务器AS构成。其中，核心网网元S-CSCF负责执行业务的触发功能，是业务触发框架的核心组件；HSS是一个存储终端配置信息的数据库；应用服务器AS用来实现不同业务的逻辑处理。IMS的业务触发框架如图1所示。
从图1可以看到，IMS核心网系统接收到终端用户发送过来的SIP消息初始会话请求，核心网S-CSCF通过获取业务点触发器（SPT）与S-CSCF通过Diameter消息从HSS下载获得的iFC相比较，如果二者匹配则转发到对应的应用服务器进行业务逻辑处理[2]。
1.2业务触发机制流程
IMS业务触发机制主要通过iFC来实现，存储在归属用户服务器HSS中，是终端用户属性的一部分。在终端用户注册时或者未注册终端用户发起或接收会话时被下载到核心网S-CSCF上。终端用户发出的业务请求通过Mw接口到达核心网S-CSCF后，S-CSCF通过分析SIP呼叫信令，判断消息类型[3-4]。
2 IMS网络业务触发过程
2.1下载用户数据配置
当用户向IMS网络发起注册并申请服务，IMS网络会为该用户分配一个包含用户基本信息和签约相关业务的用户配置。在用户发起注册的时候，IMS网络的S-CSCF发送SAR到HSS下载该用户的配置信息，该配置信息至少包括一个私有用户标识和业务配置[5-6]。
2.2触发AS应用服务器
如图2所示，假设AS为用户提供一种增值业务。当用户发送INVITE呼叫请求到IMS网络的S-CSCF时，处理步骤如下：
①用户发起Invite呼叫请求到IMS网络的S-CSCF；
②S-CSCF接收到该请求后，创建呼叫包，并评估SPT，检查是否与AS的iFC匹配，如果发现二者一致，则将该请求转发到AS应用服务器上；
③AS应用服务器根据业务权限配置执行相应的业务逻辑，并将呼叫请求转发回该S-CSCF；
④S-CSCF接收到AS的呼叫请求后，继续评估SPT，并检查是否与对应的AS的iFC相匹配，如果发现二者一致，则将该请求转发到对应的AS应用服务器上；
⑤AS应用服务器根据业务权限配置执行相应的业务逻辑，并将呼叫请求转发回S-CSCF；
⑥S-CSCF接收到AS的呼叫请求后，继续评估SPT，并檢查是否与对应的AS的iFC相匹配，如果没有匹配一致的，则将该请求根据路由决策进行转发。
2.2.1注册流程
S-CSCF发起注册请求，从HSS下载与终端用户相关的业务数据，并对终端用户进行鉴权处理，直到最终注册成功。注册流程如图3所示。
2.2.2呼叫流程
UE发起会话请求到IMS网络的S-CSCF，S-CSCF根据配置获取该终端用户的业务点触发器实例，并检查在注册时下载到S-CSCF中的初始过滤准则iFC，如果有多个过滤准则和该终端用户相关，则将这些相关的过滤准则组成一个集合，然后根据优先级一次将其和到来的SIP请求中的业务点触发器实例进行比较。如果iFC匹配成功后，则将该请求转发到对应的应用服务器AS上；如果匹配失败，则根据基本呼叫机制对该消息进行转发，呼叫流程如图4所示。
3应用实例
根据以上提供的IMS业务体系架构和初始过滤准则的深入研究，开发了IMS网络测试环境，通过添加用户配置信息，使其可以正常触发业务应用服务器AS，实现相关业务逻辑处理。
3.1注册过程的触发
首先完成用户在AS上的注册，注册应用服务器为sip： as@as.aricentims.com，IMS网络的S-CSCF向应用服务器AS发起第三方注册，其注册消息如下：
REGISTER sip：as@as.aricentims.com SIP/2.0
Via：SIP/2.0/UDP 18.18.18.162：12004；branch=z9hG4bKGYv KUUrfbTR001499001H0300
Contact：
CSeq：602 REGISTER
Call-ID：M-b617d20cddde8365133d717a287a3f43
Max-Forwards：70
To：
Expires：600000
From：
Content-Type：multipart/mixed；boundary="boundary1"
P-Asserted-Service：urn：urn-7：REGISTER
Content-Length：2546
3.2呼叫过程的触发
注册成功之后，用户发起呼叫到IMS网络的S-CSCF，S-CSCF根据触发条件选择需要触发的应用服务器AS，业务应用服务器为sip：as@as.aricentims.com，其呼叫消息如下：
INVITE sip：1001@ims.mnc654.mcc987.3gppnetwork.org SIP/2.0
Via：SIP/2.0/UDP 18.18.18.162：12007；branch=z9hG4bKINV 026682AS002668001002or100
Via：SIP/2.0/UDP 18.18.18.163：11006；branch=z9hG4bKT1R befoScB2BP000000000000
Route：
Route：
Record-Route：
Record-Route：
Contact：
CSeq： 26682 INVITE
Call-ID：AriB2BUA-85595995-1491-95b4-4161-3440beaf 8da8
Max-Forwards：67
To：
Allow：INVITE，ACK，CANCEL，BYE，MESSAGE， OPTIONS， NOTIFY， PRACK，UPDATE， REFER
Supported： 100rel
From：
Content-Type： application/sdp
P-Asserted-Identity：
P-Asserted-Identity：
P-Charging-Vector：
cid-value=b4pswvkxy9L33eSwT7k7TsbVJA7yYb； orig-ioi=epc.mnc654.mcc987.3gppnetwork.org
P-Served-User：
Privacy： none
User-Agent： IM-client/OMA1.0 Boghe-Win32/v2.0.153.836 Content-Length：461
4结束语
本文对IMS网络业务触发体系架构进行了深入的研究，通过测试表明，该业务触发机制能够保证终端用户在发起IMS基本呼叫时，可以实现业务逻辑的处理。
参考文献
[1]毕厚杰，李秀川.IMS与下一代网络[M].北京：人民邮电出版社，2006.
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