基于公眾蜂窩網(wǎng)的PTT業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)研究

　　摘要　基于公眾蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的PTT業(yè)務(wù)稱為PoC業(yè)務(wù)。由于PoC業(yè)務(wù)呼叫建立時間短，能夠發(fā)起半雙工方式的群組呼叫，從而成為備受矚目的移動通信業(yè)務(wù)。本文主要介紹了PoC業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況，并結(jié)合IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開展對PoC業(yè)務(wù)的研究，從而說明PoC業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)框架，以及PoC對IMS的需求和IMS對PoC的支持情況。

　　關(guān)鍵詞　PTT　PoC　SIP　IMS　OMA

1、引言

　　PTT又稱為“一鍵通”，是一種實現(xiàn)walkie-talkie功能的移動話音業(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。

　　基于公眾蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的PTT業(yè)務(wù)稱為PoC業(yè)務(wù)。PoC基于2.5G網(wǎng)絡(luò)（GSM/GPRS，cdma 1x）或3G網(wǎng)絡(luò)（WCDMA，cdma2000），它充分利用了GPRS或cdma 1x移動分組網(wǎng)絡(luò)的特性，通過半雙工VoIP技術(shù)來實現(xiàn)PTT。同時，PoC還結(jié)合了即時消息，Presence等業(yè)務(wù)屬性，成為一種綜合了話音和數(shù)據(jù)的個性化業(yè)務(wù)。

　　在PoC的國際標(biāo)準(zhǔn)頒布之前，各廠家對PoC自由解釋，提出了許多私有的標(biāo)準(zhǔn)，這些方案大部分都是基于分組交換（PS）域的，即面向現(xiàn)有的2.5G網(wǎng)絡(luò)，通過在GPRS或cdma 1x核心網(wǎng)上直接增加PoC服務(wù)器來實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能，這種方式雖然具有體系結(jié)構(gòu)簡單的特點，但是在互聯(lián)互通性、業(yè)務(wù)功能完備性和安全性能等方面都有很多不足。因此，移動開放聯(lián)盟（OMA）于2003年4月正式成立了PoC工作組，制定相關(guān)的PoC體系結(jié)構(gòu)規(guī)范。OMA制定的PoC標(biāo)準(zhǔn)主要是基于3GPP提出的IMS多媒體子系統(tǒng)，目前已經(jīng)完成了PoC1.0的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并開始制定PoC2.0的業(yè)務(wù)需求規(guī)范，計劃在2006年完成PoC2.O的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

　　PoC業(yè)務(wù)在國內(nèi)的研究工作也開始的比較早，早在2004年，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會無線通信技術(shù)委員會移動業(yè)務(wù)工作組就已經(jīng)開始制定PoC業(yè)務(wù)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的PoC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要參照的依據(jù)就是OMA PoC1.O規(guī)范，目前國內(nèi)的行標(biāo)已經(jīng)完成了《PoC業(yè)務(wù)總體技術(shù)要求》、《PoC業(yè)務(wù)服務(wù)器技術(shù)要求》和《PoC業(yè)務(wù)終端技術(shù)要求》三個規(guī)范。

2、PoC業(yè)務(wù)技術(shù)要求

　　目前，國際上對于各種移動通信業(yè)務(wù)規(guī)范的制定工作主要由OMA來完成，OMA已經(jīng)和3GPP，3GPP2等標(biāo)準(zhǔn)組織有了比較明確的分工，OMA不會關(guān)注底層承載網(wǎng)絡(luò)的差異，而主要負(fù)責(zé)制定基于SIP/IP核心網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)；3GPP和3GPP2主要負(fù)責(zé)有關(guān)移動通信網(wǎng)絡(luò)體系演進的研究。OMA的標(biāo)準(zhǔn)體系是基于SIP/IP核心網(wǎng)絡(luò)，對于未來的3G網(wǎng)絡(luò)來說，就是基于IMS體系結(jié)構(gòu)。下面介紹一下在OMA PoC1.0規(guī)范中定義的PoC業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)概念、邏輯功能、業(yè)務(wù)特性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　2.1　業(yè)務(wù)概念和業(yè)務(wù)特性

　　PoC是一種雙向、即時、多方通信方式，允許用戶與一個或多個用戶進行通信。該業(yè)務(wù)類似移動對講業(yè)務(wù)——用戶按鍵與某個用戶通話或廣播到一個群組的參與者那里。接收方收聽到這個發(fā)言聲音后，可以沒有任何動作，例如不應(yīng)答這個呼叫，或者在聽到發(fā)送方聲音之前，被通知并且必須接收該呼叫。在該初始語音完成后，其他參與者可以響應(yīng)該語音消息。PoC通信是半雙工的，每次最多只能有一個人發(fā)言，其他人接聽。PoC的業(yè)務(wù)特性包括：

　　●PoC群組可以是預(yù)先定義的，也可以是臨時建立（Ad hoc）方式的，或者類似聊天室的方式，用戶自行加入聊天組。

　　●用戶通過請求發(fā)言權(quán)實現(xiàn)發(fā)言，發(fā)言權(quán)的控制有一套嚴(yán)格控制機制。

　　●發(fā)言權(quán)由PoC業(yè)務(wù)實體授予，如果在一段時間（業(yè)務(wù)提供商設(shè)置）之后用戶沒有發(fā)言，發(fā)言權(quán)將會超時而失效。

　　●PoC業(yè)務(wù)實體可以在其他被叫用戶接受會話邀請之前，先給發(fā)起用戶發(fā)送指示，如果沒有用戶接收到媒體流，PoC參與者可以獲得提示。

　　●PoC可以與互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有類似語音性質(zhì)的業(yè)務(wù)進行交互，如在線游戲，包括音頻功能的即時消息等。

　　在PoC體系結(jié)構(gòu)中，對用戶的發(fā)言權(quán)控制是非常重要的概念。發(fā)言權(quán)控制主要是在用戶平面來完成，基于RTP/RTCP，同時OMA又定義了RTCP的一種APP應(yīng)用，稱為TBCP協(xié)議，從而實現(xiàn)了PoC媒體流的分發(fā)和發(fā)言權(quán)的控制。對于會話的信令控制主要是應(yīng)用SIP/SDP，實現(xiàn)SIP注冊、路由和安全方面的管理，從而保證PoC會話的完成。

　　2.2　邏輯功能和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　PoC業(yè)務(wù)是一種客戶端——服務(wù)器類型的業(yè)務(wù)，主要由PoC服務(wù)器和PoC客戶端構(gòu)成，同時與呈現(xiàn)（Presence）業(yè)務(wù)（Presence業(yè)務(wù)是一種業(yè)務(wù)引擎，在PoC業(yè)務(wù)中并不是必選功能）以及XML文件管理相結(jié)合提供業(yè)務(wù)。PoC業(yè)務(wù)的實現(xiàn)需要發(fā)現(xiàn)／注冊、鑒權(quán)／授權(quán)、安全以及計費等功能支撐。

　　OMA的PoC體系規(guī)范中描述了PoC客戶端和服務(wù)器，以及與某些引擎的接口。在這個結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)PoC的主要的功能實體是PoC Client、PoC sever和SIP/IP core。

　　（1）PoC Client

　　PoC客戶端駐留在移動終端中并用于接入PoC業(yè)務(wù)，PoC Client支持會話發(fā)起、參與、終結(jié)；執(zhí)行在SIP/IP核心網(wǎng)絡(luò)中的注冊登記；對接入SIP/IP核心網(wǎng)絡(luò)的PoC用戶的鑒權(quán)；通過對音頻記錄和編碼，創(chuàng)立、發(fā)送和接收Talk burst；支持的Talk burst裁定程序（例如發(fā)起請求和相應(yīng)命令）；合并由管理系統(tǒng)下載的配置數(shù)據(jù)（例如空中接口激活）。

　�。�2）PoC Sever

　　PoC服務(wù)器為PoC業(yè)務(wù)提供應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)功能，PoC服務(wù)器可以執(zhí)行PoC的控制或參與功能，但這兩種功能是不同的角色和作用。

　　服務(wù)器的控制功能，提供集中的PoC會話操作；提供集中的媒體分發(fā)；提供集中的發(fā)言權(quán)控制功能（包括談話者的識別）；提供SIP會話操作，如SIP會話的啟動、終止等；為群組會話提供策略執(zhí)行；提供參與者的信息；搜集和提供集中的媒體質(zhì)量信息；提供集中的計費報告；提供參與者PoC地址的隱私功能；支持用戶平面適應(yīng)程序；支持Talk Burst協(xié)議控制協(xié)商等功能。

　　服務(wù)器的PoC參與功能，提供PoC會話操控；支持用戶平面的適應(yīng)過程；提供SIP會話操縱，如SIP會話啟動、終止等，負(fù)責(zé)代表客戶端；提供來話PoC的策略執(zhí)行（例如接入控制、可用狀態(tài)等）；提供參與者的計費報告；支持Talk Burst控制協(xié)議協(xié)商過程：存儲PoC客戶的應(yīng)答模式、來話禁止指示、即時通知禁止指示等信息等功能。

　�。�3）SIP/IP core

　　SIP/IP核心包括若干SIP代理和SIP登記器，主要是在PoC客戶端和服務(wù)器之間路由SIP信令。并提供搜索和地址解析服務(wù)；支持SIP壓縮；基于用戶配置，執(zhí)行鑒權(quán)和授權(quán)（對PoC客戶端）；維護登錄狀態(tài)；在控制平面提供對標(biāo)識隱私的支持；提供計費信息；提供合法監(jiān)聽等功能。

　　3GPP定義的IMS和3GPP2定義的MMD能很好滿足SIP/IP core的要求，因此，把PoC移動業(yè)務(wù)的開展建立在IMS體系結(jié)構(gòu)上是一種非常好的實現(xiàn)方式。

3、PoC業(yè)務(wù)引擎與IMS的關(guān)系

　　3.1　業(yè)務(wù)體系分析

　　業(yè)務(wù)可以由業(yè)務(wù)應(yīng)用擁有多少特征來描述，在OMA中定義各種業(yè)務(wù)引擎（Service enabler）來驅(qū)動每個業(yè)務(wù)應(yīng)用的特征。而最終由業(yè)務(wù)引擎實現(xiàn)相應(yīng)功能。因此，在OMA中定義的PoC業(yè)務(wù)準(zhǔn)確的來說是一種業(yè)務(wù)引擎，當(dāng)真正實現(xiàn)PoC業(yè)務(wù)的時候還需要其他業(yè)務(wù)引擎的協(xié)助，比如Presence enabler，XDM enabler，DM等。

　　●業(yè)務(wù)應(yīng)用：包括一組實施業(yè)務(wù)的能力特征，如消息處理（發(fā)送、接收和存儲、前轉(zhuǎn)等），用戶文件管理等。

　　●業(yè)務(wù)引擎：OMA定義的業(yè)務(wù)引擎是指期望在開發(fā)、配置及運營某項業(yè)務(wù)時，使用的某種技術(shù)，通常為之定義了一套或一組規(guī)范；目前已發(fā)布多項業(yè)務(wù)引擎標(biāo)準(zhǔn)，如PoC，MMS，WAP，DRM等。

　　隨著移動數(shù)據(jù)市場上業(yè)務(wù)應(yīng)用種類的不斷增加豐富，業(yè)務(wù)引擎也在不斷發(fā)展，相互間的交互通信越來越復(fù)雜。在客戶端／服務(wù)器模式、對等模式等多種業(yè)務(wù)工作方式之下。業(yè)務(wù)間的交互需要有一個統(tǒng)一的業(yè)務(wù)承載平臺來完成。以保證業(yè)務(wù)的開放性與互連性，同時也簡化業(yè)務(wù)間通信的復(fù)雜度。IMS的引入正是滿足了這種需求。

　　多業(yè)務(wù)環(huán)境中，業(yè)務(wù)應(yīng)用在開發(fā)、配置與運營時，那些每個業(yè)務(wù)都需要應(yīng)用的涉及安全、服務(wù)質(zhì)量、計費、會話管理等機制的公共部分。需要通過使用統(tǒng)一的、支持多業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)平臺來簡化運營商曾經(jīng)廣泛使用的為各種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)分別建網(wǎng)的傳統(tǒng)模式。運營商如果使用統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)平臺，就可以投入更多精力到業(yè)務(wù)內(nèi)容層面，滿足業(yè)務(wù)多樣化和開放性的要求，建立更有價值的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。統(tǒng)一多業(yè)務(wù)平臺要求承載和控制分離，使網(wǎng)絡(luò)具有最大程度的可擴展性；使得支持多業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)平臺，能夠更好地滿足高層業(yè)務(wù)對于QoS和安全性等方面的需求；同時具有開放的接口，便于提供第三方的業(yè)務(wù)引入，使該業(yè)務(wù)平臺具有較好的業(yè)務(wù)擴展能力。

　　3GPP建議的IMS能夠滿足統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺的要求，目前3GPP、3GPP2已基本完善了對IMS業(yè)務(wù)、框架、實體、接口、協(xié)議等多個方面的規(guī)范工作。IMS是基于SIP的全分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用分組域為其上層控制信令和媒體傳輸?shù)某休d信道，支持用戶平面、控制平面與業(yè)務(wù)應(yīng)用分離，便于IMS的實現(xiàn)與靈活部署，同時做到與無線接入技術(shù)無關(guān)。使得所提供的IP多媒體業(yè)務(wù)能在各種無線接入方式上都得到應(yīng)用；更重要的是IMS還定義了用作業(yè)務(wù)控制參考點的ISC應(yīng)用接口及基于SIP的應(yīng)用服務(wù)器，能夠支持業(yè)務(wù)應(yīng)用的獨立性與可整合性，成為各種運營商都適用的建立業(yè)務(wù)應(yīng)用的運行平臺。

　　3.2　業(yè)務(wù)引擎的互聯(lián)與ISC接口參考點

　　支持業(yè)務(wù)引擎的IMS應(yīng)用服務(wù)器，如PoC、Presence服務(wù)器等，可以實現(xiàn)廣泛的增值多媒體服務(wù)，用于提供在線狀態(tài)、消息和會議等服務(wù)。終端用戶可以擁有多個服務(wù)，即每個用戶可以使用一個或者多個支持業(yè)務(wù)引擎的應(yīng)用服務(wù)器；另外，在一個會話過程中也可能需要一個或多個支持業(yè)務(wù)引擎的應(yīng)用服務(wù)器參與。這意味著，支持業(yè)務(wù)引擎的應(yīng)用服務(wù)器需要通過業(yè)務(wù)平臺IMS向業(yè)務(wù)終端提供服務(wù)。同時各業(yè)務(wù)引擎服務(wù)器間也要通過業(yè)務(wù)平臺IMS進行互通互聯(lián)，以便利用IMS提供的諸如呼叫控制、用戶交互、終端能力、計費及策略等功能幫助這些服務(wù)的進行。這樣能夠保證終端與支持業(yè)務(wù)引擎的應(yīng)用服務(wù)器之間以及支持業(yè)務(wù)引擎的應(yīng)用服務(wù)器彼此間的開放性與互聯(lián)性，避免了使用私有專用接口。而且基于IMS的各類業(yè)務(wù)引擎應(yīng)用服務(wù)器也無需定義私有專用接口，只要遵從IMS的ISC應(yīng)用接口規(guī)范，就可以容易地實現(xiàn)各業(yè)務(wù)引擎之間的互通互聯(lián)，進而保證整個網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)終端在完成業(yè)務(wù)時的互聯(lián)互通。

　　OMA中PoC結(jié)構(gòu)里定義的PoC-2接口參考點，是這種IMS與業(yè)務(wù)引擎PoC應(yīng)用服務(wù)器之間ISC接口的一個實例。

　　PoC服務(wù)器負(fù)責(zé)管理PoC會話的發(fā)起、中轉(zhuǎn)、結(jié)束以及對PoC會話參與用戶的管理等處理工作，它除需要與PoC終端通信外，還要與呈現(xiàn)（Presence）服務(wù)器、組管理（XDMS）服務(wù)器甚至設(shè)備管理（Device management）服務(wù)器等交換數(shù)據(jù)與信令，控制媒體設(shè)備服務(wù)。這些交互通信，都會涉及PoC-2參考點，依托IMS業(yè)務(wù)平臺來完成，實現(xiàn)PoC會話的發(fā)起、中轉(zhuǎn)、結(jié)束以及PoC用戶管理等工作。

4、IMS對PoC的支持

　　IMS對PoC的支持就是OMA的PoC結(jié)構(gòu)中定義的SIP/IP core對PoC的支持，IMS主要實現(xiàn)了PoC業(yè)務(wù)的注冊和安全、SIP信令路由、SIP信令壓縮、地址解析、對標(biāo)識隱藏的管理以及計費等功能。

　　在IMS的注冊中，首先用戶建立PDP上下文，通過GPRS請求或者DNS解析過程發(fā)現(xiàn)IMS中的P-CSCF，P-CSCF把注冊請求轉(zhuǎn)發(fā)給I-CSCF，通過I-CSCF問詢HSS而找到S-CSCF，在S-CSCF中實現(xiàn)注冊過程。在這個過程中PoC用戶和S-CSCF通過AKA算法實現(xiàn)雙方的認(rèn)證和鑒權(quán)。

　　當(dāng)用戶注冊和鑒權(quán)成功后，PoC用戶可以發(fā)起組呼請求。在會話邀請的SIP消息頭Contact的Tag中添加’+g.poc.talkburst’或者’+g.poc.groupad’從而標(biāo)明這是一個PoC群組會話。P-CSCF把呼叫邀請轉(zhuǎn)發(fā)給I-CSCF，問詢歸屬的S-CSCF的地址，從而把邀請轉(zhuǎn)發(fā)給S-CSCF，S-CSCF通過從HSS下載的iFC（初始過慮規(guī)則），根據(jù)業(yè)務(wù)觸發(fā)點，把會話邀請轉(zhuǎn)交給響應(yīng)的PoC Sever，PoC Sever進行會話控制，并通過IMS把會話邀請轉(zhuǎn)發(fā)給組內(nèi)其他用戶，在經(jīng)過媒體授權(quán)和協(xié)商后，組呼可以建立。

　　PoC業(yè)務(wù)的計費基于IMS的計費框架，可以根據(jù)事件計費、組會話計費、發(fā)言計費等。另外。PoC業(yè)務(wù)還應(yīng)用了IMS中的SIP信令壓縮功能，信令壓縮是為了節(jié)約鏈路資源，減少延時，在PoC Client和P-CSCF上實現(xiàn)SIP信令的壓縮和解壓縮。同時IMS還支持對其他用戶或部分用戶實現(xiàn)用戶標(biāo)識隱藏。另外，在IMS中考慮到PoC會話媒體承載響應(yīng)時間和媒體QoS平衡，使用了SIP信令的QoS等級。

5、結(jié)束語

　　OMA的PoC1.O標(biāo)準(zhǔn)從業(yè)務(wù)特性、業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)框架、運營需求、協(xié)議支持、信令控制、媒體控制等諸多方面都進行定義和要求，是一套比較完善的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，但是它在某些應(yīng)用情況下還有一定局限性，比如說PoC1.0只定義了語音類PTT業(yè)務(wù)，而在多媒體方式的PTT業(yè)務(wù)、緊急調(diào)度以及性能要求方面都還存在不足之處。目前OMA已經(jīng)開始制定PoC2.O標(biāo)準(zhǔn)，就是要解決PoC1.O存在的不足，同時還提供了預(yù)占優(yōu)先、災(zāi)難處理、話音箱、語音多播等功能。可以預(yù)見，OMA的PoC2.O標(biāo)準(zhǔn)的制定，將對PoC業(yè)務(wù)的發(fā)展有著更加重要的意義。