SIP应用服务器提供融合业务研究

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SIP应用服务器提供融合业务研究
来源:《中国多媒体通信》                  浏览:750 次
文/中国电信广州研究院   张鹏生 黄丽
摘  要:本文首先分析了基于SIP的应用服务器实现业务的机理,并比较了与智能网实现方式的差异。进而描述了通过SIP应用服务器同时为IMS网络和软交换网络提供业务时应注意的问题。
关键词:SIP  应用服务器  IMS  软交换
一、  概述
网络融合是目前业界最大的热点,包括ITU、ETSI在内的多个国际标准组织都致力于该方面的标准制定工作。国际上定义的网络融合的范围非常广泛,目前达成共识的目标主要包括终端融合、会话控制层融合、业务层面融合、支撑系统融合等内容。局限于每个运营商的网络条件、不同的业务切入点,以及融合本身技术带来的困难(技术成熟度、复杂度等),每个运营商都不可能一步达到融合的终极目标。而且,如同NGN的概念一样,“融合”也应当属于一定时期内的长久概念,不同的阶段都可以赋予它不同的含义。
对于会话控制层的融合,业界目前倾向通过IMS系统作为解决方案来满足运营需求。在中国,两大固网运营商根据本身网络实际情况以及长远网络技术发展目标,都已经部署了软交换网络,并开始利用基于SIP协议的应用服务器来提供增值业务。虽然同样基于SIP协议,但软交换网络与IMS网络的SIP协议以及SIP实体的行为存在很大不同。因此,如何定位IMS网络与软交换网络的关系,是运营商需要解答的一个问题。由于IMS网络的业务定位(或用户类型定位)以及技术成熟度等因素,要求已经部署了软交换网络的运营商将软交换网络的核心控制设备全部摒弃或规模升级到IMS Core,并不是一个现实目标。因此,软交换与IMS网络在一定时期内将不可避免的共存,只是两个网络覆盖的用户或角色将会不同,例如IMS网络覆盖SIP宽带终端,软交换网络覆盖大量的PSTN、IAD用户。
虽然短期内核心控制层面未实现融合(特指具有软交换与IMS),但是在下一代目标网络架构中,业务层已经独立于网络(控制层/承载层),体现了业务与网络无关的特征。因此,从业务层入手解决融合问题是运营商比较便捷的方式之一。而SIP应用服务器能够同时为软交换和IMS网络服务的特性,使其成为运营商实施网络融合的首选方案。
软交换网络中的主要用户为PSTN用户,语音业务是这类用户最基本的通信需求,因此软交换网络对SIP协议的需求相对稳定;而IMS网络的技术需求目前还处于不断的变化中,适配IMS网络的SIP能力集也随之变化。因此,提供融合业务的SIP应用服务器需兼容这两个网络的行为规则以及不同SIP能力的适配。目前提供融合业务的业务平台主要包括2种方式:
(1)SIP应用服务器:业务逻辑在该设备上提供
(2)OSA业务能力服务器:通过开放的第三方接口,调用第三方提供的业务逻辑。
无论哪种方式,业务平台与控制层设备之间都采用SIP协议。为说明方便,下文都以SIP应用服务器代表业务平台。
本文将对同时为软交换和IMS网络服务的SIP应用服务器涉及到的关键技术进行分析。另外,由于当前网络上仍存在很多增值业务通过智能网方式提供,文章也会对SIP应用服务器与智能网平台的实现异同进行简单对比。
二、  智能网(INAP)的实现特点
PSTN网络中的很多增值业务通过智能网提供,其核心网元包括SCP(业务控制点)、SSP(业务交换点)、独立IP设备,其中SSP涵盖SSF(业务交换功能)、CCF(业务控制功能)功能。
在智能网中,业务逻辑存储在SCP,SCP根据业务逻辑需要,通过INAP操作告知SSP应采取的行为和动作(例如连接到独立IP,或根据被叫号码进行路由等),同时要求SSP对检测到的特定事件进行上报。
从呼叫角度看,SCP只负责业务本身的逻辑控制,并不具体负责会话状态维护,会话状态机的维护交由SSP负责。因此,SSP具备两种角色,一方面通过INAP操作与SCP进行交互,另一方面维持呼叫状态机。
在整个INAP操作中,SCP与SSP是一种紧耦合关系,SCP是整个业务的大脑,通过一系列指令告知SSP如何动作,虽然SCP并不具体参与呼叫控制,但它的行为抉择却可影响整个呼叫进程。
从制定规范的角度,规范一个智能业务至少应考虑两方面内容:
(1)SCP与SSP之间的INAP规程
(2)由于业务逻辑而导致的不同呼叫流程
PSTN网络中的不同呼叫流程主要体现在不同的补充业务上,由于SCP并不直接参与呼叫控制,因此SSP并不需要将所有消息都送往SCP,只需将某些特定消息或参数送给SCP;而SSP也只需根据INAP操作中的指示,生成特殊的IAM或其他消息。考虑到PSTN网络中呼叫流程的特点,智能网在定义每个智能业务时,其重点放在每个业务所涉及到的INAP操作上。
三、  基于SIP的业务平台实现业务的特点
1.SIP会话特点
能力协商在SIP会话中的作用非常重要。
由于布放时间及满足业务的对象不同,已部署在网络中数量众多的UA设备,其SIP能力不可能做到相同。因此,为保证网络上不同能力的UA进行保证基本会话,发起SIP会话方的UA设备在发起会话前将罗列自己所支持的能力集(只在特定业务情况下,才会指明要求对端必须支持某一能力集;在此情况下,如果对端不支持该能力集,本次会话将会失败),当请求到达被叫侧后,被叫侧将综合考虑以下因素:
● 本端UA能力;
● 对端UA能力;
● 业务需求。
如果三者都匹配,本次呼叫达到完美匹配;否则,类似(但不同于)原有ISUP、BICC信令中的“降质”,会话以非最大能力进行交互。具体来讲,会话双方可根据协商能力决定本次会话具有以下特征:
● 是否启动临时响应消息可靠传送(例如对表征振铃行为的180消息可靠传送);
● 是否启动Precondition(QoS需求,保证端到端质量);
● 是否建立Early media(被叫侧提供回铃音或其他音资源);
● 是否允许会话建立后的属性修改(从语音变为视频);
● 应用上决定会话协商通过哪些操作完成(例如能力协商可通过INVITE—200、INVITE—180、INVITE—183、INVITE---18*---UPDATE 、200—ACK等不同的操作完成)。
不同能力特性的是否涵盖都会对会话流程产生不同影响。因此,在基于SIP的网络中,同一终端发起的呼叫,由于被叫能力或默认操作不同,即使都是一个基本呼叫,呼叫流程也可能产生不同,且不谈复杂的增值业务(但实际上,增值业务的流程也不超出这些基本元素流程,也是这些流程的组合)。
相对而言,PSTN网络中的终端能力比较单一,与之适配的ISUP本身也属于封闭协议,因此在PSTN网络中:基本呼叫流程是确定的,不同的呼叫流程可细化归结到由于不同补充业务所致。这是PSTN网络与SIP网络的一个差异。
2.SIP应用服务器的角色和特点
从智能网角度看,SIP应用服务器在实现业务时,是将SSP与SCP的功能糅合在一起,SSP与SCP之间原有的控制接口并未开放,对外表现的都是业务平台经过业务逻辑控制后的呼叫流程。
同智能网相同,在SIP应用服务器实现的每个业务的业务逻辑中,也会存在事件检测、根据不同检测事件启动不同业务逻辑的操作,但由于这些内容都成为内部接口(业务逻辑本身定义),因此运营商在制定“基于SIP协议的业务平台实现的业务规范”时,可只考虑每个业务的呼叫流程(这是与“基于智能网实现的业务规范”的差异)。
虽然SIP应用服务器提供的业务也存在与媒体资源交互的场景,但如何控制媒体资源属于通用接口规范定义的内容(例如应用服务器控制媒体资源服务器的接口规范),也无须在每个业务规范中考虑。每个业务规范只需考虑根据业务逻辑如何在媒体资源和真正用户间完成媒体切换的工作。
根据不同业务需求,SIP应用服务器的角色主要分为两大类:
场景一:SIP应用服务器作为主叫UA或被叫UA
场景二:SIP应用服务器处于中间位置,位于主叫用户与被叫用户之间
(1)场景一
在场景一时,SIP应用服务器主要提供网络传真、语音信箱等业务。应用服务器根据对端UA的能力,完成会话协商。
(2)场景二
在场景二时,应用服务器启动的逻辑功能可能是Proxy或B2BUA。
当应用服务器作为Proxy角色实现业务时,应用服务器只需根据请求消息完成业务触发,然后将后续请求或响应消息转发给主叫侧或被叫侧。
当应用服务器作为B2BUA角色实现业务时,也可细分为两种业务特征:
● 转发请求消息,或根据业务需要增加了一些表征业务的头消息。这些业务可包括通过应用服务器实现的PSTN补充业务。
● 具有第三方控(3PCC)特征的业务。应用服务器充当第三者,与主叫侧和被叫侧分别进行能力协商,然后通过修改Session功能最终完成主叫侧与被叫侧的桥接功能。
四、  同时为IMS与软交换网络服务时需注意的问题
1.考虑点一:Precondition特性的差异
3GPP建议IMS网络采用Precondition机制,而当前的软交换网络中则无该特性。由于该特性并不会为软交换网络带来增值,相反,该特性的增加,一方面会使业务流程复杂化,另外也需要软交换设备的升级支持。因此,Precondition特性在软交换网络中应该不会是一个必选要求。
为两个网络提供业务的SIP应用服务器需能兼容两个网络对该特性的取舍。
(1)当SIP应用服务器处于场景一时,可要求应用服务器具备Precondition能力,并根据对端UA能力的协商结果完成不同的业务流程。(例如,为IMS网络用户服务时,将包括Precondition特性;为软交换网络的用户服务时,将不会包括Precondition特性)
(2)当SIP应用服务器处于场景二,且启动Proxy逻辑功能时,无论主被叫是否启动Precondition对业务平台的业务逻辑都没有影响。
(3)当SIP应用服务器处于场景二,且启动B2BUA时,
● 如果应用服务器只完成消息转发,或根据业务需要增加一些表征业务的头消息时,无论主被叫是否启动Precondition,对业务平台的业务逻辑都没有影响。除非业务逻辑上需区分播放语音通知的183消息和完成Precondition功能的183消息。
● 对于点击拨号业务(具备3PCC 特征),考虑到被连接的两个用户可能分别位于IMS和软交换网络中,而SIP应用服务器在桥接“非Precondition”和“Precondition”的协商时存在一定的困难(流程也较为复杂),因此建议实现该业务的平台暂不考虑Precondition特性,即业务平台初始发出的呼叫中不带有Precondition能力。
● 对于UPT业务(具备部分3PCC特征),由于多个被叫用户也可能分别位于软交换和IMS网络中,因此业务平台也可暂不考虑Precondition特性(向被叫转发的请求消息中不带有Precondition能力)。
[注:对于UPT、点击拨号业务,如果不启用Precondition,会造成以下情形:IMS域中的两个用户在基本呼叫时启用了Precondition特性;而在进行业务平台提供的业务后,没有启动Precondition特性。]
2.考虑点二:业务触发机制的差异
无论IMS网络还是软交换网络,在控制设备与应用器接口上传送的信息将包括以下内容:
(1)通过信令指示,告知应用服务器应当触发何种业务。例如,通过特殊字段,或在被叫号码前加插特殊接入号。
(2)当用户属性涉及多个时,控制设备需向一个或多个应用服务器触发多次。AS触发完业务后,需再次回到当前控制设备。
(3)考虑到应用服务器实现业务时可能采用B2BUA模式,由控制设备----〉应用服务器的呼叫和由应用服务器----〉控制设备的呼叫将为两个完全不同的呼叫,而应用上又需要控制设备将这两个呼叫关联,便于控制设备回到已建立的业务状态机中并判断出已经触发过哪个业务或哪个iFC。因此,控制设备在向应用服务器发送初始请求时,需携带特殊参数或特殊域(作为“应用标示”,完成“绑定呼叫”的功能),应用服务器处理完后业务必须仍然将此参数携带给控制设备。
软交换网络:
软交换网络中的很多业务通过特殊接入号完成业务触发,软交换将特殊接入号加插在被叫号码前,发往应用服务器。应用服务器根据接入号的指示完成业务触发。应用服务器回寻软交换的方法可参照本节下文的描述。软交换网络通过特殊头域满足“应用标示绑定呼叫”的需求。
IMS网络:
区别于软交换网络,IMS通过iFC机制完成相关业务的触发。
当IMS用户完成注册后,S-CSCF将该用户的属性数据从HSS下载到本地。用户属性数据中并没有指明用户签约了哪些业务,只是罗列了几个具有优先级别应用服务器的地址,要求S-CSCF按照顺序向这几个应用服务器触发业务。当然,并不是每次呼叫都需要向所有应用服务器触发业务,在iFC的数据中还详细描述了触发条件。这些条件包括:SIP初始消息的Request-URI、SIP Method、SIP消息头、SDP内容以及当前的会话情形(起始、终止等)这5个元素,触发条件可以是5个元素中的任何一个,也可以是几个元素的组合。
因此,S-CSCF只需根据iFC中的定义,将呼叫送往特定应用服务器,S-CSCF本身并不知晓当前触发何种业务(无须像软交换一样加插接入号)。在送往AS的消息中,S-CSCF增加了Route域,通过该域强制AS触发完业务后仍将请求返回到本S-CSCF,同时在该域中还会增加一个称之为Original dialog identifier的参数,S-CSCF通过该参数关联上下两个呼叫。因此,在IMS网络中通过一个Route域可满足该接口上的第(2)、(3)点需求。
注:实际网络部署中,有可能出现一个应用服务器提供多个业务的情况。当这多个业务通过不同的iFC定义时,理论上应当存在一种手段告知应用服务器应当触发哪个业务,而目前的IMS规范中并没有明确指明该应用的解决方法,各个运营商可选择自己的方案,例如可定义不同的AS名字等。
提供融合业务的应用服务器应分别适配两个网络的不同触发机制。
3.考虑点三:应用服务器回寻控制设备的方法差异
对用户发起的呼叫(呼叫由S-CSCF/软交换发往AS),无论是软交换网络还是IMS网络都需要AS进行以下操作:AS根据S-CSCF/软交换发送的请求触发完业务后,将呼叫返回给当前的S-CSCF/软交换。
两个网络的实现并不相同:
(1)IMS网络采用应用层(应用层在这里是一个相对概念)的强制路由策略,通过SIP消息中的特殊头域指明路径。具体做法包括以下内容:S-CSCF向业务平台发送初始请求前,在请求消息中增加Route域,该域中同时包括AS和S-CSCF地址。当AS处理完业务后,会根据Route域中的信息将呼叫请求返回S-CSCF。在IMS域中,AS只需根据应用层的SIP消息作下一跳选路的工作。
(2)软交换网络则是根据初始请求消息中的3层IP地址中的信息,再加上一定的本地策略,当触发完业务后,进行消息回送(在软交换网络中,需应用服务器具备区分话务来源的功能)。
提供融合业务的应用服务器需支持这两种方式。
五、  结束语
本文只是笼统的分析了利用SIP应用服务器为IMS和软交换网络提供融合业务需考虑的问题,运营商在实际开放业务时,需根据业务需求细化具体的信令流程。
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