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IMS中的業(yè)務交互管理

趙耀 彭晉 魏冰 2008/07/02

1、引言

　　IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是第三代移動網(wǎng)絡的核心網(wǎng)技術。它采用IP傳送技術，同時業(yè)務層面在兼容目前已有的業(yè)務的同時開放了網(wǎng)絡能力接口，為業(yè)務開發(fā)商提供了方便、快捷、經(jīng)濟地提供業(yè)務的途徑。這種開放的全IP的架構使得IMS上的業(yè)務可以變得豐富多彩，同時也使業(yè)務交互問題變得更為明顯。

　　業(yè)務交互指的兩個或者多個業(yè)務在同時執(zhí)行的過程中相互影響甚至干擾。根據(jù)是否違反用戶期望，業(yè)務交互分為業(yè)務協(xié)作和業(yè)務沖突。業(yè)務協(xié)作是用戶期望的交互行為，例如將已有的多個業(yè)務或業(yè)務能力組合成為一個新業(yè)務；業(yè)務沖突是用戶未預期的交互行為。一個業(yè)務沖突的例子是“主叫呼出限制（OCS）”和“被叫呼叫轉移（CFU）”：假設用戶A訂購了OCS業(yè)務并限制撥打用戶B，而用戶C訂購了CFU業(yè)務并設置前轉地址為B，當用戶A呼叫用戶C時，該呼叫被CFU業(yè)務轉移到用戶B，而用戶B在OCS限制的范圍內(nèi)，這便產(chǎn)生了違背用戶意愿的業(yè)務沖突，原本用戶A與B的通話應該被OCS業(yè)務限制的，而現(xiàn)在用戶A卻與B進行通話。

　　業(yè)務協(xié)作有助于方便、快速、經(jīng)濟地提供新業(yè)務，可以提高用戶體驗，而業(yè)務沖突則會影響用戶體驗，甚至影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。由于業(yè)務交互問題的重要性，業(yè)界給予了長期的關注。在IMS發(fā)展部署過程中，這也是亟待解決的重要問題。3GPP定義了SCIM/ServiceBroker（業(yè)務能力交互管理器/業(yè)務代理）實體來處理IMS中的業(yè)務交互問題。目前3GPP對該問題正處于研究之中，相關標準尚未成熟。

2、IMS中的觸發(fā)機制和存在的問題

　　業(yè)務交互問題的已有研究和統(tǒng)計分類表明，多數(shù)業(yè)務交互問題都與業(yè)務觸發(fā)機制相關。例如，共享觸發(fā)類的業(yè)務沖突就是在同一事件點觸發(fā)了多個業(yè)務從而產(chǎn)生沖突。在什么情況下觸發(fā)業(yè)務，選擇哪個業(yè)務來執(zhí)行，就是觸發(fā)機制應當解決的問題，如果不能恰當?shù)亟鉀Q此問題就會導致沖突。

　　3GPP的標準中，業(yè)務觸發(fā)的方式是S-CSCF（服務呼叫會話控制功能）按照iFC（初始過濾準則）的優(yōu)先級依次匹配每一條iFC，匹配成功后觸發(fā)相應的應用服務器（AS）來執(zhí)行業(yè)務。AS可以對請求消息作一定的處理后再返回給S-CSCF，S-CSCF接著匹配下一優(yōu)先級的iFC，觸發(fā)相關的AS，依次進行直到匹配完所有的iFC。iFC中規(guī)定了多個觸發(fā)點（SPT），在匹配過程中S-CSCF檢查當前會話的情況是否滿足觸發(fā)點的要求。目前規(guī)定有5類觸發(fā)點，分別是RequestURI、SIP方法、SIPHeader、會話描述、會話情形（Originating、Terminating Terminating_Unregistered）。

　　為了使S-CSCF按正確的順序處理不同的FC，每個FC都必須分配一個優(yōu)先級，并且在提供給用戶的FC中，不應該有一個優(yōu)先級對應一個以上的FC。如果S-CSCF不能聯(lián)系到AS，那么S-CSCF應該為這個觸發(fā)使用默認的處理方式。默認處理可以是：如果在列表中匹配了一個低優(yōu)先級觸發(fā)項，則繼續(xù)檢驗，放棄與列表中低優(yōu)先級匹配的校驗，并釋放這個對話。這種基于優(yōu)先級限制每個優(yōu)先級只對應一個FC的觸發(fā)方式，可以在一定程度上解決共享觸發(fā)類的業(yè)務沖突問題。

　　這種iFC觸發(fā)機制的功能較為薄弱，它按照靜態(tài)的優(yōu)先級依次觸發(fā)各個AS，因此難以處理多個業(yè)務交互的情況。具體來說，它存在的不足之處如下。

　　靜態(tài)性：iFC機制在初始請求到來的時候，按靜態(tài)配置好的順序觸發(fā)相關AS，而無法根據(jù)業(yè)務的觸發(fā)情況、會話的進展動態(tài)地觸發(fā)AS。

　　使用范圍有限：只能依據(jù)目前的5類觸發(fā)點來判斷是否觸發(fā)一個業(yè)務，然而除此之外尚有許多因素可作為觸發(fā)點，例如：終端能力、用戶偏好、時間因素、前一個業(yè)務執(zhí)行情況等。

　　表達能力有限：iFC只能按照規(guī)定的優(yōu)先級順序觸發(fā)AS，實現(xiàn)簡單的業(yè)務組合，而對于實現(xiàn)復雜的業(yè)務組合則無能為力，例如它無法將Presence業(yè)務和補充業(yè)務有效結合起來，根據(jù)用戶不同Presence狀態(tài)調用不同的補充業(yè)務。

　　缺乏在線規(guī)避業(yè)務沖突的手段：iFC簡單的順序觸發(fā)方式?jīng)]有考慮AS之間的沖突問題，在這種情況下，相互沖突的業(yè)務可以在同一次會話中觸發(fā)，影響用戶體驗。

3、SCIM研究和應用現(xiàn)狀

　　為了有效控制和處理IMS中存在的業(yè)務交互問題，3GPP在IMS體系中引入一個新的網(wǎng)元——SCIM來專門負責協(xié)調業(yè)務運行，有時又稱為ServiceBroker。SCIM最早出現(xiàn)在TS23.218規(guī)范。在規(guī)范中，SCIM作為一種特殊的AS或者作為AS中的特殊功能實體，但是除了此概念以外，缺乏更進一步的定義以及關于SCIM的功能結構和實現(xiàn)方式的說明。

　　由于業(yè)務交互問題本身也較為復雜，業(yè)界缺乏對SCIM的統(tǒng)一認識和理解，所以不同廠商和研究人員從不同的角度對SCIM提出了自己的理解，其中以MichaelPalmeter觀點較有代表性，他把SCIM分為以下5類。

　　AS InternalFunction：SCIM作為AS內(nèi)部的功能，作為requestdispatcher存在。SCIM作為SIP AS的對外訪問入口，根據(jù)收到的SIP請求有選擇地調用各個業(yè)務。這種機制與AS的實現(xiàn)方式相關，是私有的，大部分SIP應用服務器都會提供類似的功能。

　　SIP Broker：主要用于在外部管理SIP應用服務器之間的交互，可能有復雜的路由和排序規(guī)則引擎，其功能類似于S-CSCF的業(yè)務觸發(fā)功能。

　　Service Broker：解決業(yè)務能力的交互問題，業(yè)務能力需要使用WSDL和SOAP抽象并開放出來，SCIM將業(yè)務之間的交互看作是業(yè)務流程組合。

　　Legacy/NGN：解決SIP和傳統(tǒng)信令系統(tǒng)之間的交互。傳統(tǒng)系統(tǒng)接口之間的區(qū)別很大，業(yè)務實現(xiàn)基于網(wǎng)絡設備商的私有平臺，因此這種SCIM估計不會是一種通用的解決方案，這種SCIM除了觸發(fā)和路由機制外還需要有協(xié)議的映射機制。

　　Service-Type Optimized：針對一種特定的服務類型而不是一組特定的實現(xiàn)技術進行了優(yōu)化的SCIM。SCIM負責把特定的服務類型和一系列與其相關的服務組件集成，從而提供可定制的服務，例如，“電話”SCIM將與一些和電話相關的組件集成，這些組件支持媒體類型協(xié)商，用于電話的媒體服務器的控制、呼叫轉移、呼叫等待、呼叫保留等標準過程�！半娫挕盨CIM可以用來專門提供和電話業(yè)務相關的業(yè)務組合能力。

　　3GPP組織對SCIM的功能和控制流程進行了進一步研究，在TR23.810中對ServiceBroker（即SCIM）的功能需求以及部分交互流程的控制方式和改進方式提出了建議。

　　3.1 Service Broker的功能需求

　　從總體上說，Service Broker提供一個可管理、可控制的手段讓多個業(yè)務按照用戶預想的方式執(zhí)行。它掌握用戶的業(yè)務訂購情況，明確這些業(yè)務該按照何種順序被觸發(fā)，并且能夠對存在沖突的業(yè)務進行協(xié)調。

　　對于Service Broker功能上的需求目前達成共識的主要有以下幾點： 　　3.2 ServiceBroker實現(xiàn)方式

　　TR23.810提出了ServiceBroker的3種實現(xiàn)方式，分別是集中控制、分布式控制、混合式控制（如圖1～3所示）。

圖1 集中控制

　　集中控制方式由一個ServiceBroker來協(xié)調控制所有業(yè)務之間的交互，S-CSCF把ServiceBroker視為AS，通過ISC接口與惟一的ServiceBroker聯(lián)系，Service Broker與AS之間的接口仍然是ISC接口，這種方式容易實現(xiàn)，但是Service Broker容易成為網(wǎng)絡中的瓶頸。

圖2 分布式控制

　　分布式控制方式為每一個AS都配置一個ServiceBroker，S-CSCF把每個ServiceBroker都視作AS，通過ISC接口與其交互。S-CSCF將請求觸發(fā)給ServiceBroker，AS執(zhí)行完后，Service Broker可以向S-CSCF發(fā)送sFC（subsequent filter criteria）以指示S-CSCF該如何觸發(fā)接下來的業(yè)務，這樣Service Broker可以根據(jù)沖突關系，動態(tài)地將后續(xù)業(yè)務排除出業(yè)務鏈，這種方式可以解決集中式方式的瓶頸問題，但是實現(xiàn)較為復雜，控制流程也較難設計。

　　混合式控制結合了上述兩種方式，即有的ServiceBroker管理多個AS之間的業(yè)務交互，而有的ServiceBroker只和一個AS交互。在這種模式下，ServiceBroker不但要管理由它控制的AS之間的業(yè)務交互，還要管理屬于不同Service Broker的AS之間的業(yè)務交互。圖3（a）、（b）是兩種可能的實現(xiàn)方式。

圖3 混合控制

　　3.3 交互流程改進

　　影響SCIM實際應用的重要原因之一是SCIM的處理流程并不規(guī)范和統(tǒng)一，這不僅使SCIM對于業(yè)務交互的處理范圍、處理方式都“無章可循”，而且SCIM與網(wǎng)絡中其他實體之間也難以互通。TR23.810中對部分實際遇到的交互問題提出了改進意見，這其中一部分改進可以由SCIM來完成，另一部分可以脫離SCIM，直接改進現(xiàn)網(wǎng)中的設備。

　　3.3.1 請求URI被修改的情況

　　SIP請求中的請求URI實際承擔著兩種角色：一是代表被服務的對象，被叫側S-CSCF根據(jù)請求URI中所指示的共有用戶標識進行iFC觸發(fā)；二是代表著會話的目的地址，S-CSCF根據(jù)請求URI所指示的共有用戶標識來進行路由，然而在業(yè)務觸發(fā)階段，某個AS可能改變了請求消息中的請求URI，結果S-CSCF將消息發(fā)往新的目的地，這導致后續(xù)本該被觸發(fā)的AS無法被正常觸發(fā)。因此，TR23.810建議將請求URI所承擔的這兩種角色分離，S-CSCF根據(jù)當前服務URI進行業(yè)務觸發(fā)，針對目的地URI進行呼叫路由。

　　3.3.2 對沖突業(yè)務劃分等價類

　　在一次會話中觸發(fā)的業(yè)務之間可能存在著沖突，通過在iFC中引入指示業(yè)務之間沖突關系的信息，可以避免互相沖突的業(yè)務被引入到同一個會話中。實現(xiàn)方法是將所有的iFC按照所觸發(fā)的業(yè)務間的相容關系劃分為若干個等價類，每條iFC中有專門的字段指示該iFC所屬的等價類，等價類之間可能存在沖突。S-CSCF在判斷是否觸發(fā)某條iFC之前，需要斷定是否有與該iFC所處等價類相沖突的某條iFC已經(jīng)被執(zhí)行，若已執(zhí)行，則S-CSCF不能觸發(fā)目前的iFC。

　　此外，S-CSCF必須能夠判斷一個業(yè)務的觸發(fā)以及執(zhí)行情況，以便確定沖突的業(yè)務是否已經(jīng)執(zhí)行。如果一個業(yè)務的iFC沒有被匹配，或者iFC匹配了，但是AS返回一個錯誤響應或者沒有返回響應，在這種情況下，S-CSCF視該業(yè)務執(zhí)行失敗。另外，即使S-CSCF觸發(fā)了某個AS，并且AS也將請求消息返回給S-CSCF，也不能表明AS執(zhí)行了該業(yè)務。因為AS是否執(zhí)行還可能取決于與具體業(yè)務相關的用戶數(shù)據(jù)配置情況。為了判斷AS是否成功執(zhí)行了業(yè)務，可以讓S-CSCF在觸發(fā)時添加一個標簽，如果AS成功執(zhí)行，則在返回的請求消息中繼續(xù)保存該標簽，如果AS沒有執(zhí)行，則在返回的請求消息中刪除該標簽，S-CSCF據(jù)此判定AS是否成功執(zhí)行了業(yè)務，并判定下一個不相容的業(yè)務是否可以被觸發(fā)。

　　3.3.3 AS返回錯誤響應情況下的改進

　　當某個AS返回一個錯誤響應的時候，S-CSCF會立刻將響應送回主叫方，而不會繼續(xù)匹配剩下的iFC，后續(xù)原本可以執(zhí)行的AS將由于之前AS的錯誤而失去了執(zhí)行機會。然而在許多情況下，S-CSCF可以在前面的AS返回錯誤響應時，繼續(xù)觸發(fā)后續(xù)AS。為此，可以在iFC中設置某個選項，以決定在先前AS返回錯誤響應時是否還要繼續(xù)觸發(fā)，若要繼續(xù)觸發(fā)，則S-CSCF將根據(jù)原始的請求消息對下一條iFC進行匹配。

　　3.3.4 擴充SPT

　　目前的SPT定義了5個觸發(fā)點類型，然而某些業(yè)務的觸發(fā)需要考察終端的能力，例如CSI業(yè)務，為了解決這種情況下的問題，擴充了一個新的觸發(fā)點類型：終端能力。用戶在注冊過程中將終端能力通知S-CSCF，如果業(yè)務需要，S-CSCF可以檢查終端能力是否匹配。

　　3.3.5 攜帶觸發(fā)的業(yè)務信息

　　在一般情況下，一個AS中可以部署多個業(yè)務。iFC中只標明了應該觸發(fā)的AS的地址，而沒有指出具體業(yè)務名稱。這樣，當請求到達AS的時候，AS并不知道究竟該觸發(fā)哪一個業(yè)務。為此，將iFC中AS地址改為“業(yè)務名稱@AS”的形式，并將它放置于S-CSCF傳給AS消息的Route頭域中，AS根據(jù)業(yè)務名稱來觸發(fā)相應業(yè)務。

　　另外，如果用戶訂閱了一個AS中的多個業(yè)務，并且這些業(yè)務的iFC優(yōu)先級是相鄰的，而S-CSCF針對每一個業(yè)務分別觸發(fā)一次，這樣消息將在S-CSCF與同一個AS之間來回多次，勢必造成不必要的延遲。因此可以考慮將原來各個業(yè)務的iFC歸并為一條，一次性觸發(fā)AS將多個業(yè)務執(zhí)行完畢后返回給S-CSCF。為此，需要iFC添加一個項，指示AS中哪些業(yè)務應該被一次性執(zhí)行以及執(zhí)行順序。

4、結束語

　　業(yè)務交互問題是影響IMS實際部署和運營的一個重要問題。合理有效地解決業(yè)務交互問題，不僅可以快速、經(jīng)濟地提供新業(yè)務，還可以減少業(yè)務之間的沖突，從正反兩方面共同提高用戶滿意度。但是，由于業(yè)務交互問題自身的復雜性，特別是業(yè)務沖突問題目前仍然處于研究階段，離實際應用還有一段距離。目前常采用的沖突檢測和解決方法仍然是通過人工方式識別沖突，然后修改業(yè)務邏輯或部署方式來解決，而業(yè)務協(xié)作方面的研究相對更為成熟，所以如何通過SCIM來組合已有業(yè)務能力，是目前的研究熱點之一。

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