基于公众蜂窝网的PTT业务标准研究

发布: 2010-10-19 14:45 | 作者: 李侠宇 | 来源: | 字体: 小中大

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　　摘要　基于公众蜂窝移动通信网络的PTT业务称为PoC业务。由于PoC业务呼叫建立时间短，能够发起半双工方式的群组呼叫，从而成为备受瞩目的移动通信业务。本文主要介绍了PoC业务标准发展情况，并结合IMS网络结构开展对PoC业务的研究，从而说明PoC业务的网络框架，以及PoC对IMS的需求和IMS对PoC的支持情况。

　　关键词　PTT　PoC　SIP　IMS　OMA

1、引言

　　PTT又称为“一键通”，是一种实现walkie-talkie功能的移动话音业务。其特点是呼叫建立时间短，说话时才占用信道，接听时只监听信道，接收方不需要摘机即可随时接听下行的呼叫信息。

　　基于公众蜂窝移动通信网络的PTT业务称为PoC业务。PoC基于2.5G网络（GSM/GPRS，cdma 1x）或3G网络（WCDMA，cdma2000），它充分利用了GPRS或cdma 1x移动分组网络的特性，通过半双工VoIP技术来实现PTT。同时，PoC还结合了即时消息，Presence等业务属性，成为一种综合了话音和数据的个性化业务。

　　在PoC的国际标准颁布之前，各厂家对PoC自由解释，提出了许多私有的标准，这些方案大部分都是基于分组交换（PS）域的，即面向现有的2.5G网络，通过在GPRS或cdma 1x核心网上直接增加PoC服务器来实现业务功能，这种方式虽然具有体系结构简单的特点，但是在互联互通性、业务功能完备性和安全性能等方面都有很多不足。因此，移动开放联盟（OMA）于2003年4月正式成立了PoC工作组，制定相关的PoC体系结构规范。OMA制定的PoC标准主要是基于3GPP提出的IMS多媒体子系统，目前已经完成了PoC1.0的标准制定工作，并开始制定PoC2.0的业务需求规范，计划在2006年完成PoC2.O的标准制定工作。

　　PoC业务在国内的研究工作也开始的比较早，早在2004年，中国通信标准化协会无线通信技术委员会移动业务工作组就已经开始制定PoC业务的相关行业标准，国内的PoC行业标准主要参照的依据就是OMA PoC1.O规范，目前国内的行标已经完成了《PoC业务总体技术要求》、《PoC业务服务器技术要求》和《PoC业务终端技术要求》三个规范。

2、PoC业务技术要求

　　目前，国际上对于各种移动通信业务规范的制定工作主要由OMA来完成，OMA已经和3GPP，3GPP2等标准组织有了比较明确的分工，OMA不会关注底层承载网络的差异，而主要负责制定基于SIP/IP核心网络的业务标准；3GPP和3GPP2主要负责有关移动通信网络体系演进的研究。OMA的标准体系是基于SIP/IP核心网络，对于未来的3G网络来说，就是基于IMS体系结构。下面介绍一下在OMA PoC1.0规范中定义的PoC业务的业务概念、逻辑功能、业务特性和网络结构。

　　2.1　业务概念和业务特性

　　PoC是一种双向、即时、多方通信方式，允许用户与一个或多个用户进行通信。该业务类似移动对讲业务——用户按键与某个用户通话或广播到一个群组的参与者那里。接收方收听到这个发言声音后，可以没有任何动作，例如不应答这个呼叫，或者在听到发送方声音之前，被通知并且必须接收该呼叫。在该初始语音完成后，其他参与者可以响应该语音消息。PoC通信是半双工的，每次最多只能有一个人发言，其他人接听。PoC的业务特性包括：

　　●PoC群组可以是预先定义的，也可以是临时建立（Ad hoc）方式的，或者类似聊天室的方式，用户自行加入聊天组。

　　●用户通过请求发言权实现发言，发言权的控制有一套严格控制机制。

　　●发言权由PoC业务实体授予，如果在一段时间（业务提供商设置）之后用户没有发言，发言权将会超时而失效。

　　●PoC业务实体可以在其他被叫用户接受会话邀请之前，先给发起用户发送指示，如果没有用户接收到媒体流，PoC参与者可以获得提示。

　　●PoC可以与互联网现有类似语音性质的业务进行交互，如在线游戏，包括音频功能的即时消息等。

　　在PoC体系结构中，对用户的发言权控制是非常重要的概念。发言权控制主要是在用户平面来完成，基于RTP/RTCP，同时OMA又定义了RTCP的一种APP应用，称为TBCP协议，从而实现了PoC媒体流的分发和发言权的控制。对于会话的信令控制主要是应用SIP/SDP，实现SIP注册、路由和安全方面的管理，从而保证PoC会话的完成。

　　2.2　逻辑功能和网络结构

　　PoC业务是一种客户端——服务器类型的业务，主要由PoC服务器和PoC客户端构成，同时与呈现（Presence）业务（Presence业务是一种业务引擎，在PoC业务中并不是必选功能）以及XML文件管理相结合提供业务。PoC业务的实现需要发现／注册、鉴权／授权、安全以及计费等功能支撑。

　　OMA的PoC体系规范中描述了PoC客户端和服务器，以及与某些引擎的接口。在这个结构中实现PoC的主要的功能实体是PoC Client、PoC sever和SIP/IP core。

　　（1）PoC Client

　　PoC客户端驻留在移动终端中并用于接入PoC业务，PoC Client支持会话发起、参与、终结；执行在SIP/IP核心网络中的注册登记；对接入SIP/IP核心网络的PoC用户的鉴权；通过对音频记录和编码，创立、发送和接收Talk burst；支持的Talk burst裁定程序（例如发起请求和相应命令）；合并由管理系统下载的配置数据（例如空中接口激活）。

　　（2）PoC Sever

　　PoC服务器为PoC业务提供应用层的网络功能，PoC服务器可以执行PoC的控制或参与功能，但这两种功能是不同的角色和作用。

　　服务器的控制功能，提供集中的PoC会话操作；提供集中的媒体分发；提供集中的发言权控制功能（包括谈话者的识别）；提供SIP会话操作，如SIP会话的启动、终止等；为群组会话提供策略执行；提供参与者的信息；搜集和提供集中的媒体质量信息；提供集中的计费报告；提供参与者PoC地址的隐私功能；支持用户平面适应程序；支持Talk Burst协议控制协商等功能。

　　服务器的PoC参与功能，提供PoC会话操控；支持用户平面的适应过程；提供SIP会话操纵，如SIP会话启动、终止等，负责代表客户端；提供来话PoC的策略执行（例如接入控制、可用状态等）；提供参与者的计费报告；支持Talk Burst控制协议协商过程：存储PoC客户的应答模式、来话禁止指示、即时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登记器，主要是在PoC客户端和服务器之间路由SIP信令。并提供搜索和地址解析服务；支持SIP压缩；基于用户配置，执行鉴权和授权（对PoC客户端）；维护登录状态；在控制平面提供对标识隐私的支持；提供计费信息；提供合法监听等功能。

　　3GPP定义的IMS和3GPP2定义的MMD能很好满足SIP/IP core的要求，因此，把PoC移动业务的开展建立在IMS体系结构上是一种非常好的实现方式。

3、PoC业务引擎与IMS的关系

　　3.1　业务体系分析

　　业务可以由业务应用拥有多少特征来描述，在OMA中定义各种业务引擎（Service enabler）来驱动每个业务应用的特征。而最终由业务引擎实现相应功能。因此，在OMA中定义的PoC业务准确的来说是一种业务引擎，当真正实现PoC业务的时候还需要其他业务引擎的协助，比如Presence enabler，XDM enabler，DM等。

　　●业务应用：包括一组实施业务的能力特征，如消息处理（发送、接收和存储、前转等），用户文件管理等。

　　●业务引擎：OMA定义的业务引擎是指期望在开发、配置及运营某项业务时，使用的某种技术，通常为之定义了一套或一组规范；目前已发布多项业务引擎标准，如PoC，MMS，WAP，DRM等。

　　随着移动数据市场上业务应用种类的不断增加丰富，业务引擎也在不断发展，相互间的交互通信越来越复杂。在客户端／服务器模式、对等模式等多种业务工作方式之下。业务间的交互需要有一个统一的业务承载平台来完成。以保证业务的开放性与互连性，同时也简化业务间通信的复杂度。IMS的引入正是满足了这种需求。

　　多业务环境中，业务应用在开发、配置与运营时，那些每个业务都需要应用的涉及安全、服务质量、计费、会话管理等机制的公共部分。需要通过使用统一的、支持多业务的业务平台来简化运营商曾经广泛使用的为各种业务网络分别建网的传统模式。运营商如果使用统一的多业务平台，就可以投入更多精力到业务内容层面，满足业务多样化和开放性的要求，建立更有价值的网络环境。统一多业务平台要求承载和控制分离，使网络具有最大程度的可扩展性；使得支持多业务的业务平台，能够更好地满足高层业务对于QoS和安全性等方面的需求；同时具有开放的接口，便于提供第三方的业务引入，使该业务平台具有较好的业务扩展能力。

　　3GPP建议的IMS能够满足统一业务平台的要求，目前3GPP、3GPP2已基本完善了对IMS业务、框架、实体、接口、协议等多个方面的规范工作。IMS是基于SIP的全分布式网络架构，采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载信道，支持用户平面、控制平面与业务应用分离，便于IMS的实现与灵活部署，同时做到与无线接入技术无关。使得所提供的IP多媒体业务能在各种无线接入方式上都得到应用；更重要的是IMS还定义了用作业务控制参考点的ISC应用接口及基于SIP的应用服务器，能够支持业务应用的独立性与可整合性，成为各种运营商都适用的建立业务应用的运行平台。

　　3.2　业务引擎的互联与ISC接口参考点

　　支持业务引擎的IMS应用服务器，如PoC、Presence服务器等，可以实现广泛的增值多媒体服务，用于提供在线状态、消息和会议等服务。终端用户可以拥有多个服务，即每个用户可以使用一个或者多个支持业务引擎的应用服务器；另外，在一个会话过程中也可能需要一个或多个支持业务引擎的应用服务器参与。这意味着，支持业务引擎的应用服务器需要通过业务平台IMS向业务终端提供服务。同时各业务引擎服务器间也要通过业务平台IMS进行互通互联，以便利用IMS提供的诸如呼叫控制、用户交互、终端能力、计费及策略等功能帮助这些服务的进行。这样能够保证终端与支持业务引擎的应用服务器之间以及支持业务引擎的应用服务器彼此间的开放性与互联性，避免了使用私有专用接口。而且基于IMS的各类业务引擎应用服务器也无需定义私有专用接口，只要遵从IMS的ISC应用接口规范，就可以容易地实现各业务引擎之间的互通互联，进而保证整个网络及业务终端在完成业务时的互联互通。

　　OMA中PoC结构里定义的PoC-2接口参考点，是这种IMS与业务引擎PoC应用服务器之间ISC接口的一个实例。

　　PoC服务器负责管理PoC会话的发起、中转、结束以及对PoC会话参与用户的管理等处理工作，它除需要与PoC终端通信外，还要与呈现（Presence）服务器、组管理（XDMS）服务器甚至设备管理（Device management）服务器等交换数据与信令，控制媒体设备服务。这些交互通信，都会涉及PoC-2参考点，依托IMS业务平台来完成，实现PoC会话的发起、中转、结束以及PoC用户管理等工作。

4、IMS对PoC的支持

　　IMS对PoC的支持就是OMA的PoC结构中定义的SIP/IP core对PoC的支持，IMS主要实现了PoC业务的注册和安全、SIP信令路由、SIP信令压缩、地址解析、对标识隐藏的管理以及计费等功能。

　　在IMS的注册中，首先用户建立PDP上下文，通过GPRS请求或者DNS解析过程发现IMS中的P-CSCF，P-CSCF把注册请求转发给I-CSCF，通过I-CSCF问询HSS而找到S-CSCF，在S-CSCF中实现注册过程。在这个过程中PoC用户和S-CSCF通过AKA算法实现双方的认证和鉴权。

　　当用户注册和鉴权成功后，PoC用户可以发起组呼请求。在会话邀请的SIP消息头Contact的Tag中添加’+g.poc.talkburst’或者’+g.poc.groupad’从而标明这是一个PoC群组会话。P-CSCF把呼叫邀请转发给I-CSCF，问询归属的S-CSCF的地址，从而把邀请转发给S-CSCF，S-CSCF通过从HSS下载的iFC（初始过虑规则），根据业务触发点，把会话邀请转交给响应的PoC Sever，PoC Sever进行会话控制，并通过IMS把会话邀请转发给组内其他用户，在经过媒体授权和协商后，组呼可以建立。

　　PoC业务的计费基于IMS的计费框架，可以根据事件计费、组会话计费、发言计费等。另外。PoC业务还应用了IMS中的SIP信令压缩功能，信令压缩是为了节约链路资源，减少延时，在PoC Client和P-CSCF上实现SIP信令的压缩和解压缩。同时IMS还支持对其他用户或部分用户实现用户标识隐藏。另外，在IMS中考虑到PoC会话媒体承载响应时间和媒体QoS平衡，使用了SIP信令的QoS等级。

5、结束语

　　OMA的PoC1.O标准从业务特性、业务需求、业务实现、网络框架、运营需求、协议支持、信令控制、媒体控制等诸多方面都进行定义和要求，是一套比较完善的业务标准，但是它在某些应用情况下还有一定局限性，比如说PoC1.0只定义了语音类PTT业务，而在多媒体方式的PTT业务、紧急调度以及性能要求方面都还存在不足之处。目前OMA已经开始制定PoC2.O标准，就是要解决PoC1.O存在的不足，同时还提供了预占优先、灾难处理、话音箱、语音多播等功能。可以预见，OMA的PoC2.O标准的制定，将对PoC业务的发展有着更加重要的意义。

作者：李侠宇来源：泰尔网