1 引言
IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)是由3GPP在Release 5版本提出，旨在提供增强型IP服务的全方位框架，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。IMS基于会话初始协议(Session Initiation Protocol，SIP)，支持各种融合业务的公共平台，并且不依赖于任何接入技术。IMS不仅能够满足用户对移动多媒体业务的需求，还能满足终端客户更新颖与多样化的多媒体业务需求。IMS提供了一个完整的架构提供多媒体业务，可以同时支持固定和移动多种接入方式。目前IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的首要方式。
本技术方案描述的IMS域多媒体振铃业务属于主叫定制的业务，业务感受则由被叫用户体验。业务用户可以为某一位或某一组被叫用户设定不同的个性化振铃媒体，如音频、视频、图片、文本和电子名片。当主叫呼叫被叫时，被叫终端振铃过程中，被叫将从网络接收到主叫预设的包含了多种媒体信息的个性化振铃，并将多媒体振铃展现给被叫用户。
2 业务背景描述
随着电信市场竞争的日趋激烈，运营商话音业务利润不断下降，同时传统的话音和短信等业务已经不能满足用户日趋多样化与个性化的要求。面对严峻的市场形势，运营商必须寻找新的业务增长点，开发更多的增值业务。IMS多媒体彩振业务就是在这种大背景下产生的一种新的移动增值业务。
在传统的PSTN(Public Switched Telephone Network)以及移动网络中，一个呼叫的最终目的是让两个用户进行交谈。通常，主叫用户发起呼叫后用户交谈并不会立即开始(甚至可能最终没有开始)，等待时间一般是几秒到几十秒，这完全取决于被叫用户何时应答。在被叫应答之前，被叫的用户终端会播放振铃音。IMS多媒体振铃业务就是个性化振铃音的一个应用实例。
在早期的固话与移动网络时代，被叫用户的振铃音完全是由系统默认设置。随着终端功能的发展，振铃可以由被叫用户设置为手机中存储的音频或视频文件。而多媒体彩振业务的出现，使得使用多媒体振铃业务的主叫用户为被叫设置包括音频、视频、图片、文本以及电子名片在内的多种振铃媒体。
多媒体振铃是一个全新的移动增值业务，它不仅将原本由被叫设置振铃音扩展到由主叫设置，同时也大大地扩展了振铃媒体文件的类型，由原来单一的音、视频文件扩展到图片、文本以及电子名片以及各种媒体文件的组合。多媒体彩振业务能为用户提供更加个性化与多样化的业务体验，相信在不远的将来彩振业务就能得到市场充分的认可，并带来巨大的商业利益。
3 技术实现
3.1 IMS系统组网
IMS网络由业务层、控制层、终端层以及网管计费网元组成，不同层面之间采用开放接口协议，提供以IP为承载的、基于SIP协议的多媒体会话业务的控制能力和业务提供能力，支持1x/HRPD(High Rate Packet Data)，WLAN(Wireless Local Area Networks)，xDSL(Digital Subscribe Line)，LAN(Local Area Network)，光纤接入，支持传统固定电话的接入，并可以与CDMA(Code Division Multiple Access)网络电路域、PSTN/软交换系统以及其它网络互通。IMS网络相对于软交换网络而言增加了一个外置的数据库：归属用户服务器(Home Subscriber Server，HSS)，用于用户鉴权和保存用户业务触发规则。所有业务运行在控制层以上，通过SIP消息与呼叫会话控制功能(Call Session Control Function，CSCF)进行业务控制的交互。
图1所示为IMS网络结构图，介绍了IMS网络中各网元的位置以及其它网元之间的交互，下面按照结构图对每个层面的主要功能实体进行简要的描述。
图1 IMS网络结构图
(2)控制层：IMS控制层主要完成会话控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费、业务触发等功能。IMS控制层得主要功能实体如下：
多媒体彩振业务平台属于IMS网元中的一个SIP AS，位于业务层之上。彩振业务平台通过基于SIP的ISC(Internal Service Control)接口，与S-CSCF进行信令交互。SIP硬终端、SIP软终端、CDMA终端等都可以通过IMS承载层接入IMS网络，使用多媒体彩振业务。
IMS域彩振业务平台按照功能逻辑可划分为4大部分，如图2所示，分别为SIP前台、AS、数据库、Portal。在实际组网中，这些逻辑部分可以实现在一个或多个物理实体上，多个SIP前台与多个AS之间可以交叉相连。各功能实体功能描述如下：
图2 多媒体彩振平台结构图
(2)AS：负责呼叫过程中IMS域彩振业务控制，通过SIP前台与S-CSCF交互。AS与S-CSCF交互以实现对业务的呼叫控制，并执行彩振的业务逻辑。
(3)Portal：Portal是多媒体彩振业务的门户网站，多媒体彩振用户、内容提供商、运营商都可以使用WWW浏览器通过Web接口登录门户网站，并对多媒体彩振业务进行管理与配置。
(4)DB(Data Base)：用户信息数据库(DB)存储用户业务数据，其余网元通过数据库访问接口访问用户信息数据库。
3.3 彩振业务平台详细设计
AS模块和Portal模块是IMS多媒体彩振业务系统中最重要的两个模块。
3.3.1 AS模块
AS模块从功能上主要分为SIP信令处理模块以及振铃选择模块。
(1)SIP信令处理模块：开发语言为Java，选用EB-Xjoin框架。主要功能是按照3.4节的信令流程图完成主叫侧与被叫侧的SIP信令处理。要特别注意AS对于信令的处理使用B2B(Back To Back)方式，即在AS针对主叫、被叫分别维护一个SIP Session。下面分别对主叫、被叫侧的SIP信令处理进行说明。
主叫侧：主要功能是在收到彩振用户的初始INVITE消息后，执行业务逻辑。从INVTIE消息中提取主叫、被叫号码，调用振铃选择模块获取彩振用户设置的多媒体文件，将多媒体文件信息添加到INVITE消息中，发送给被叫。同时需要对主叫侧SIP信令进行转发。
被叫侧：对被叫侧SIP信令进行转发，不执行业务逻辑。
(2)振铃选择模块：开发语言为Java，选用Spring，Hibernate框架，数据库使用Informix。主要功能是根据用户设置的规则，返回对应的多媒体振铃文件。振铃选择模块主要包括振铃规则匹配、振铃文件选择、振铃文件返回三大功能。
3.3.2 Portal模块
Portal模块的开发语言为Java，使用的框架为Spring，Hibernate，Struts，数据库使用Informix。Portal模块主要由用户管理网站、内容提供商管理网站、运营商管理网站构成。
(1)用户管理网站：多媒体彩振用户可以通过Web方式对自己的个性化振铃业务进行配置和管理。
(3)运营商管理功能。
IMS多媒体彩振业务是主叫侧业务，主叫用户终端的INVITE经过主叫侧S-CSCF的IFC(Initial Filter Criteria)评估，触发到多媒体彩振服务器。多媒体彩振服务器根据用户的群组、时间条件设置，通过选铃音算法选择振铃文件，将音、视频文件的URL写入INVITE消息的Alert-Info，将文本、图片、电子名片按照规范编码写入MIME体中。INVITE消息送达被叫后，根据Alert-Info头下载和播放振铃文件，解析MIME中的媒体文件并在客户端呈现。被叫用户摘机后，终端停止播放和呈现振铃文件，并建立通话。具体流程图如图3所示。
图3 多媒体彩振呼叫信令流程图
(1)主叫用户拨打被叫用户，INVITE请求到达主叫S-CSCF。
3.5 SIP信令详解
3.5.1 SIP信令定义
SIP消息携带多媒体文件主要有两种方式：HTTP方式(携带音频、视频文件)和信令方式(携带文本、图片、电子名片文件)。
(1)HTTP方式：将音频、视频文件的URL地址放入INVITE消息中的Alert-Info头域。RFC3261对Alert-Info头域的语法定义如下：
Alert-Info =“Alert-Info” HCOLON alert-param *(COMMA alert-param)。
(2)信令方式：多媒体振铃业务将文本、图片或电子名片以消息体的形式添加到INVITE消息中，并以MIME类型进行标识。
文本：IEFT RFC 1521对文本类型的Content-type的语法定义如下：
图片：IETF RFC 1521对图片类型的 Content-type的语法定义如下：
电子名片：IETF RFC 2425给出的电子名片的Content-type的用法如下：
3.5.2 MIME消息体示例
本节主要给INVITE消息中文本、电子名片的MIME消息体示例：
(1)INVITE消息中文本MIME体示例：
(2)INVITE消息中电子名片MIME体示例：
4 结束语
本文详细介绍了多媒体彩振业务的组网、总体设计和主要信令流程等。通过本文希望能够给从事通信IMS业务开发人员一些参考。
相对于传统的早期媒体彩铃业务，多媒体彩振将个性化服务由被叫扩宽到主叫，同时将传统彩铃音频媒体扩展到音频、视频、文本、电子名片甚至多种多媒体文件的结合。通过多媒体彩振业务，运营商能够为普通用户提供更加个性化的服务，同时还能为企业用户提供企业级的彩振业务，达到扩展市场的目的；通过多媒体彩振业务，用户能够获得更好的业务体验，能够在生活与工作中充分利用多媒体彩振业务。不难看出多媒体彩振业务有很好的应用前景，顺应通信网发展的浪潮，多媒体彩振业务一定能够拥有更广阔的发展空间。
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