IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）的無線一鍵通業(yè)務(wù)

1、引言

隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的進行，移動運營商對于新業(yè)務(wù)的需求也日益迫切�，F(xiàn)有的GSM/GPRS和cdma 1x網(wǎng)絡(luò)的運營經(jīng)驗已證明：2G/2.5G的移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠滿足用戶對于窄帶業(yè)務(wù)的需求。而3G網(wǎng)絡(luò)要想吸引用戶，就必須提供能夠充分利用3G網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)勢，有足夠吸引力的寬帶業(yè)務(wù)。在這種情況下，PTT（Push to Talk）業(yè)務(wù)自然引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

PoC（Push to Talk over Cellular）是蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)中的一種增值業(yè)務(wù)，其特點是呼叫建立時間短，說話時才占用信道，接聽時只需監(jiān)聽信道，接收方不需要摘機即可隨時接聽下行的呼叫信息。

本文討論的PoC業(yè)務(wù)基于2.5G及3G網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的在集群通信專業(yè)網(wǎng)中實現(xiàn)無線對講有所不同，但在功能上兩者有很多相似之處。PoC技術(shù)融合了手機和對講機的功能，是一種半雙工的通信方式，在支持PoC業(yè)務(wù)的用戶終端上用戶僅僅按一個鍵就可以和別的用戶進行一對一（或一對多）的即時通話，呼叫連接幾乎是即時接通，接聽者不需要額外的接續(xù)操作，從而更便于交流。由于PoC技術(shù)的應(yīng)用是基于IP網(wǎng)絡(luò)的，成本遠遠低于普通的手機語音業(yè)務(wù)，其潛在的營業(yè)收入和新利潤增長點也是這一技術(shù)越來越得到運營商和設(shè)備提供商青睞的重要原因。

2、PoC基于PS域的方案

基于PS域的PoC方案的特點是面向現(xiàn)有的2.5G網(wǎng)絡(luò)（GPRS或cdma 1x），為了盡可能提高QoS，一般都采用一些私有的優(yōu)化技術(shù)（如通信模式，編解碼技術(shù)等），互聯(lián)互通性很差，但體系結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)難度低，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造小，部署方便，成本低，便于建設(shè)實驗網(wǎng)和小規(guī)模的商用網(wǎng)。這種特點雖然不足以支持大規(guī)模的PTT/POC網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，但在PoC的發(fā)展初期仍對運營商有很強的吸引力。

3、基于IMS域的方案

基于IMS域的方案的主要標準包括由Ericsson、Motorola、Siemens和Nokia聯(lián)合制訂的工業(yè)標準POCv1.0和OMA PoC工作組正在制訂的PoC國際規(guī)范。

基于IMS域的PoC方案的特點是互聯(lián)互通性很好，體系結(jié)構(gòu)龐大而嚴謹，技術(shù)難度高，需要增加IMS域?qū)嶓w，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造大（各大運營商現(xiàn)有的或擬建的3G網(wǎng)絡(luò)大都是R99的，至多是R4的，都不包含R5的IMS域），部署難度大，成本高，是最終大規(guī)模商用網(wǎng)的最佳選擇。目前該方案還不很成熟，但由于得到了各大廠商的強烈支持，因此發(fā)展很迅速。各大運營商對此十分重視，對相關(guān)規(guī)范保持密切的跟蹤。

OMA提出的PoC體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　PoC體系結(jié)構(gòu)

PoC所使用的接入網(wǎng)（Access Network）既包括無線接入網(wǎng)又包含提供IP連接和IP移動性的節(jié)點。PoC使用基于IMS能力的SIP/IP核心網(wǎng)來提供尋址，選路，漫游等功能。

圖1中各實體的功能如下。

PoC客戶端：位于移動終端上，用以接入和使用PoC業(yè)務(wù)。

PoC服務(wù)器：實現(xiàn)了PoC業(yè)務(wù)應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)功能，包括以下方面：

●提供PoC會話（Session）處理；

●提供媒體的分發(fā)（Media Distribution）；

●提供包括成員鑒權(quán)在內(nèi)的呼叫權(quán)控制（Floor-control）；

●提供SIP會話處理，如SIP會話的發(fā)起和結(jié)束等；

●提供群組會話中的策略強制執(zhí)行（Policy EnForcement）；

●提供PoC來話的策略處理，如接入控制，可及狀態(tài)（Availability Status）等；

●提供成員信息，如用戶的ID/綽號；

●收集和提供媒體質(zhì)量信息；

●提供計費報告；

●群組和列表服務(wù)器（GLMS）。

PoC用戶使用GLMS來管理群組和列表，如地址本和黑白名單。GLMS有如下功能：

●提供列表管理操作，如群組和列表的創(chuàng)建，修改，讀取和刪除；

●提供群組和列表的存儲；

●SIP/IP核心。

基于3GPP和3GPP2的IMS的能力，主要包括一些的SIP代理（Proxy）和SIP登記服務(wù)器（Registrars）。SIP/IP核心有以下功能；

●負責(zé)PoC客戶端和服務(wù)器之間SIP信令的路由；

●提供地址解析與尋址功能；

●支持SIP壓縮；

●根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)Profile對PoC客戶端進行鑒權(quán)和授權(quán)；

●保持登記狀態(tài)；

●提供計費信息。

4、典型業(yè)務(wù)流程

PoC業(yè)務(wù)典型流程如圖2。圖2以采用預(yù)先媒體處理技術(shù)的一對一即時通信為例，具體描述了通信過程中的SIP信令及語音、控制流。圖2假設(shè)用戶終端均采用自動應(yīng)答模式。為了簡化流程，略去了所有SIP100 Trying響應(yīng)消息。

圖2　PoC業(yè)務(wù)典型流程

在一對一應(yīng)答通話信令流程中，首先用戶A從通信錄選中需要通話的用戶B，并按下終端上的PoC通話功能鍵。這將觸發(fā)終端A向其歸屬網(wǎng)絡(luò)的PoC服務(wù)器A發(fā)送一條SIP邀（SIP Invite）請求（步驟1）。然后，服務(wù)器A產(chǎn)生新的SIP請求并發(fā)往用戶B（步驟2）。這條請求（步驟2）被用戶B歸屬網(wǎng)絡(luò)的PoC服務(wù)器B截取，并被用來查詢用戶A是包括在用戶B的拒絕通話列表還是自動應(yīng)答列表中。這里我們假設(shè)是在自動應(yīng)答列表中，這樣，在PoC服務(wù)器B向終端B發(fā)送SIP Invite請求（步驟3）的同時，對應(yīng)于消息步驟2，將回送SIP會話處理響應(yīng)（步驟4）至服務(wù)器A。當服務(wù)器A接收到這條消息時就表明了用戶B愿意進行呼叫連接，于是它將發(fā)送SIP 202接受響應(yīng)（步驟5），并向用戶A分配通話信道（步驟6）。

當終端同時接受到步驟5和步驟6兩條消息之后，它將對用戶A發(fā)出可以開始通話的提示音。這里可以注意到用戶A在通話信道仍沒有端到端地建立完成時就開始講話了，這就是被稱為預(yù)先媒體處理的通信模式。這樣PoC服務(wù)器就必須對話音流進行緩存，直到會話信道建立完成（步驟10、步驟15和步驟16）。當終端A收到SIP通報（SIP Notify）消息（步驟11）表明通話信道已經(jīng)建立完成。與此同時終端B收到SIP Invite請求（步驟3）并被通知用戶A將即刻開始講話。由于采用自動應(yīng)答模式，對應(yīng)于請求步驟3，終端B將回送消息步驟9表示默許。

當用戶A停止講話并釋放終端上的PoC功能鍵，通話權(quán)也隨之釋放（步驟19、步驟22）。消息步驟20、步驟22表明通話權(quán)處于空閑狀態(tài)。在圖2中，用戶B隨后也按下了終端上的PoC通話功能鍵并開始通話，直到釋放PoC功能鍵后通話權(quán)重新回歸空閑狀態(tài)（步驟31、步驟35）。如果用戶之間沒有進一步的通話需求，并不需要手動結(jié)束通話連接。在超過一段特定的時間間隔后，PoC服務(wù)器將自動發(fā)送結(jié)束通話的SIP BYE請求消息（步驟36、步驟39）。

5、開展PoC業(yè)務(wù)面臨的挑戰(zhàn)

雖然PTT業(yè)務(wù)在北美取得了成功，但是PoC業(yè)務(wù)能否很好地開展仍然面臨著許多挑戰(zhàn)。由于PTT業(yè)務(wù)起源于集群系統(tǒng)，未來的PoC業(yè)務(wù)必將會被人們拿來與集群系統(tǒng)上的PTT業(yè)務(wù)相比較。相比于傳統(tǒng)集群系統(tǒng)的PTT業(yè)務(wù)，目前的PoC業(yè)務(wù)主要存在以下幾個方面的問題：

（1）呼叫延遲。與基于專業(yè)集群系統(tǒng)的PTT業(yè)務(wù)相比，PoC呼叫的建立時間較長。

（2）通話質(zhì)量。PoC采用VoIP技術(shù)，雖然目前PoC的服務(wù)質(zhì)量已經(jīng)有很大的提高，但還是不能完全保證通話質(zhì)量，其中包括通話時延和話音質(zhì)量。在網(wǎng)內(nèi)用戶使用較多的情況下，這個問題將會更加突出。另外，在跨運營商互通時，性能和質(zhì)量也將大幅下降。

（3）互連互通。和傳統(tǒng)集群系統(tǒng)相比，PoC優(yōu)勢在于其廣闊的覆蓋率，但是目前由于OMA的規(guī)范還沒有最終確定，因此廠商的實現(xiàn)方案還不能很好地互連互通。不過這個問題在OMA規(guī)范發(fā)布以后應(yīng)該會得到解決。另外，運營商都想通過PoC業(yè)務(wù)降低轉(zhuǎn)網(wǎng)率，留住客戶，這對于互連互通必然也是一個挑戰(zhàn)。

6、結(jié)束語

POC是一個新興的業(yè)務(wù)，現(xiàn)在其技術(shù)還不夠成熟，相應(yīng)的規(guī)范還在制訂過程中，但是，其獨特的業(yè)務(wù)屬性和良好的市場前景使業(yè)界對其寄予厚望。國內(nèi)外各大蜂窩移動通信運營商都已開始建設(shè)POC實驗網(wǎng)，北美的少數(shù)運營商已經(jīng)投入商用，其中積累的經(jīng)驗更堅定了人們對它的信心。

目前國內(nèi)的GPRS網(wǎng)絡(luò)的帶寬和QoS還不能滿足POC業(yè)務(wù)大規(guī)模商用的要求，cdma 1x網(wǎng)絡(luò)能否滿足也尚待考證。但可以肯定的是未來的3G網(wǎng)絡(luò)將完全能夠滿足上述要求，屆時POC業(yè)務(wù)將大有用武之地。