IMS網絡中多媒體彩鈴業務的研究與實現

趙 飛，趙化明

（①中國電信股份有限公司上海研究院，上海 200135；②中國電信集團公司，北京 100033）

0 引言

彩鈴業務是一項由被叫用戶定制，為主叫用戶提供一段悅耳的音樂來替代普通回鈴音的業務。彩鈴業務已被認可為目前最受用戶歡迎和有良好經濟效益的一種電信增值業務。隨著技術的發展，固定移動融合的IP多媒體子系統IMS架構成為電信網演進的目標[1]。IMS最初驅動力即是發展多媒體業務[2]，并基于這一需求對會話初始協議SIP進行了許多有益的擴展[3]，實現了IMS對于多種媒體形式的支持。網絡能力的提升推動了多媒體業務的發展，彩鈴業務的內容類型也由傳統的音頻擴展到視頻、圖片、電子名片、網頁等，成為多媒體彩鈴。這里對IMS網絡中多媒體彩鈴業務進行了闡述，包括系統設計和信令流程，并對技術實現進行了分析。

1 基于IMS的多媒體彩鈴業務架構

為實現IMS網絡中的多媒體彩鈴業務，需要建立專門的業務平臺，根據業務邏輯對呼叫進行控制，并根據用戶設置的業務信息實現多媒體彩鈴在終端的播放。基于IMS的多媒體彩鈴業務架構如圖1所示。

圖1 基于IMS的多媒體彩鈴業務架構

①應用服務器（AS，Application Server）的主要功能是存儲相關業務信息數據（彩鈴群組設置、播放規則等），執行多媒體彩鈴業務邏輯，根據一定策略正確地選擇所要播放的媒體文件，指示媒體服務器向主叫用戶播放指定的彩鈴文件，完成業務控制；

②媒體文件服務器或媒體資源控制器 (MRFC，Media Resource Function Controller)/媒體資源處理器（MRFP，Media Resource Function Processor）用于存儲多媒體彩鈴文件，并根據AS與主叫協商的媒體播放策略，采用服務器/客戶端流媒體方式或 MRFC/MRFP放音方式對主叫用戶播放彩鈴文件；

③歸屬用戶服務器（HSS，Home Subscriber Server）在歸屬網絡中用于保存IMS用戶的簽約信息，包括標識、路由信息及初始過濾準則（iFC，initial Filter Criteria）等；

④業務呼叫控制器(S-CSCF，Service-Call Session Control Function)，從HSS下載IMS用戶簽約多媒體彩鈴業務的iFC，實現業務觸發；

⑤業務管理平臺完成業務管理和維護的各項操作。

2 基于IMS的多媒體彩鈴業務流程

2.1 SIP協議中多媒體彩鈴的產生

以SIP作為控制協議的網絡中，媒體會話的建立通常首先是一個SIP對話的建立過程，通常情況下，SIP中的媒體對話在SIP 200或ACK消息攜帶SDP answer時建立。但在這種情況下，媒體會話直到被叫用戶摘機后才能建立起來，只能傳送通話時的常規媒體，無法傳送彩鈴類的早期媒體。要傳送多媒體彩鈴，必須在SIP對話尚未完全建立之時，即所謂的SIP早期對話狀態，完成媒體會話的建立。SIP協議支持以下三種方法實現在早期對話狀態下建立媒體會話。

方法1 通過基本SIP頭域Alert-Info和Call-Info攜帶多媒體彩鈴url，用戶終端通過對頭域的解析根據url指示通過下載方式實現早期媒體的播放；

方法2 通過媒體協商在同一個會話的不同時間段里分別傳送早期媒體和常規媒體。在被叫摘機之前，這個會話用于傳送多媒體彩鈴，在被叫摘機之后，這個會話又用于正常會話，稱為網關（Gateway）模式；

方法3 通過媒體協商分別建立兩個會話，其中包含一個專門用于多媒體彩鈴的會話，稱為早期會話（Early-session）。但在被叫摘機后，早期會話會自動終止，用戶終端會立即切換到正常會話，稱為應用服務器（Application Server）模式。

2.2 多媒體彩鈴的業務信令流程設計

根據SIP協議所支持的三種早期媒體提供方法，現設計了三種IMS多媒體彩鈴提供的實現方案。

（1）下載模式

[4]。通過在被叫振鈴時回復的180消息中添加Alert-Info/Call-Info頭域攜帶多媒體彩鈴文件地址。主叫收到該180 消息后，根據Alert-Info/Call-Info頭域的指示連接文件服務器，將多媒體彩鈴文件下載到本地進行播放。其業務信令流程如圖2所示。

（2）網關模式

參考文獻[5]。該方式下，主被叫首先通過媒體協商為多媒體彩鈴建立一個早期會話，即建立主叫到MRFC/MRFP的會話通道，在該通道中傳送多媒體彩鈴。被叫摘機后，結束該會話，通過UPDATA消息與主叫重新進行媒體協商，建立主被叫間的會話通道開始通話。其業務信令流程如圖3所示。

圖2 下載模式信令流程

圖3 網關模式信令流程

關鍵點說明：多媒體彩鈴 AS收到被叫返回的 180 Ringing消息后，啟動多媒體彩鈴業務邏輯，在MRFP上為多媒體彩鈴播放預留資源，將180 Ringing中的SDP answer（SDP UE2）截取下來，替換為（SDP MRFP），然后將該消息發送到主叫，主叫連接MRFP播放多媒體彩鈴。

被叫摘機后，發送200 OK響應消息到多媒體彩鈴AS；多媒體彩鈴AS收到200 OK響應后，指示MRFP停止播放多媒體彩鈴，并發送UPDATE消息到主叫，攜帶被叫的SDP描述（SDP UE2），主叫據此連接被叫，呼叫建立。

（3）應用服務器模式

參考文獻[6]。該方式下，主被叫通過媒體協商分別建立兩個會話，除正常會話外，還包含一個專門用于多媒體彩鈴的早期會話。首先在早期會話中進行多媒體彩鈴的傳送，被叫摘機后，早期會話自動終止，用戶終端立即切換到正常會話。其業務信令流程如圖4所示。

圖4 應用服務器模式信令流程

關鍵點說明：多媒體彩鈴AS收到180 Ringing后，啟動多媒體彩鈴業務邏輯，在MRFP上為多媒體彩鈴播放預留資源，同時獲得MRFP播放多媒體彩鈴的SDP offer（Early SDP MRFP），并將此做為多媒體彩鈴SDP添加到180 Ringing響應中。主叫收到該180消息后，根據Early SDP MRFP進行多媒體彩鈴的 SDP協商，協商成功后多媒體彩鈴 AS指示MRFP播放彩鈴。

被叫摘機后，發送200 OK響應消息到多媒體彩鈴AS，該200 OK消息中攜帶正常通話的SDP answer（SDP UE2）。多媒體彩鈴AS收到200 OK后，指示MRFP停止播放多媒體彩鈴，被叫則根據其中的SDP UE2完成正常通話的SDP協商，協商成功后通話建立。

2.3 三種信令流程的對比分析

方案 1在實現上最為簡單，但是需要終端支持下載和Alert-Info/Call-Info頭域的解析，下載過程受網絡帶寬和終端能力的限制過大，有可能會導致下載失敗，業務特征丟失的情況出現，因此用于音頻和視頻類彩鈴的提供并不合適，較適用于圖片或名片類彩鈴的提供。

方案2和方案3均為通過信令層面的媒體協商實現多媒體彩鈴，不同在于是否將傳送多媒體彩鈴的會話與正常會話區別開來[7]。具體到協議上看，兩種做法都利用了200之前的SIP消息，比如1xx、PRACK、UPDATE等，來傳送SDP offer/answer，但是這些SDP offer/answer在SIP消息中的標明類型和處理指示是不同的。方案2只有一個會話，用于建立或修改會話的SDP offer/answer 在SIP消息中的處理指示都是“Content-Disposition∶ session”。方案3專門建立了早期會話，在一個SIP消息中同時攜帶處理指示分別為“Content-Disposition∶ session”和“Content-Disposition∶ early-session”的兩個SDP消息，各自獨立地用于正常會話的協商和早期會話的協商。對于方案 2，如果多媒體彩鈴和通話媒體的參數不同，需要重新進行媒體傳輸參數的協商，這需要一定的時間，可能會帶來媒體刪剪的問題。而方案3中同時會存在兩個會話，分別用于傳送多媒體彩鈴和通話媒體，在被叫摘機之后，終端可以迅速從早期會話切換到正常會話，不會帶來媒體刪剪的問題。因此，在部署業務時，可同時具備兩種業務邏輯，在客戶端支持early-session的情況下采用服務器模式進行多媒體彩鈴協商。如果不支持，則采用網關模式實現。

3 結語

隨著 IMS網絡的引入，具有更為豐富媒體形式的多媒體彩鈴勢必會在未來的業務發展中成為極具吸引力和商業價值的增值業務之一。這里通過對SIP協議的研究設計并實現了了三種多媒體彩鈴提供方案，充分利用了SIP協議在多媒體彩鈴提供方面的能力，為多媒體彩鈴業務在IMS網絡中的實現提供了全面的基礎技術方案。基于這里方案對比分析的結論，業務提供商在業務開發中只要根據需求對三種方案進行選擇組合，就可以可以支撐多種形式的多媒體彩鈴業務，使得該增值業務在IMS網絡中的部署、開發和擴展具備了良好的可行性、靈活性和可擴展性。

參考文獻

[1] 王躍.FMC,全業務競爭下的殺手锏[J].通信技術,2009,42(04):61-62.

[2] 陳由甲，蔡堅勇.IMS與傳統PSTN網絡的互通問題研究[J].通信技術,2010,43(10):75-77.

[3] 李斌.IMS中SIP會話建立時延的改進機制研究[J].通信技術,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的早期媒體類業務[J].計算機工程, 2008,41(09):13-15,35.