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IMS中的業(yè)務(wù)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(luò)的核心網(wǎng)技術(shù)。它采用IP傳送技術(shù)，同時(shí)業(yè)務(wù)層面在兼容目前已有的業(yè)務(wù)的同時(shí)開放了網(wǎng)絡(luò)能力接口，為業(yè)務(wù)開發(fā)商提供了方便、快捷、經(jīng)濟(jì)地提供業(yè)務(wù)的途徑。這種開放的全I(xiàn)P的架構(gòu)使得IMS上的業(yè)務(wù)可以變得豐富多彩，同時(shí)也使業(yè)務(wù)交互問題變得更為明顯。

　　業(yè)務(wù)交互指的兩個(gè)或者多個(gè)業(yè)務(wù)在同時(shí)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(wù)交互分為業(yè)務(wù)協(xié)作和業(yè)務(wù)沖突。業(yè)務(wù)協(xié)作是用戶期望的交互行為，例如將已有的多個(gè)業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)能力組合成為一個(gè)新業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)沖突是用戶未預(yù)期的交互行為。一個(gè)業(yè)務(wù)沖突的例子是“主叫呼出限制（OCS）”和“被叫呼叫轉(zhuǎn)移（CFU）”：假設(shè)用戶A訂購了OCS業(yè)務(wù)并限制撥打用戶B，而用戶C訂購了CFU業(yè)務(wù)并設(shè)置前轉(zhuǎn)地址為B，當(dāng)用戶A呼叫用戶C時(shí)，該呼叫被CFU業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)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(wù)沖突，原本用戶A與B的通話應(yīng)該被OCS業(yè)務(wù)限制的，而現(xiàn)在用戶A卻與B進(jìn)行通話。

　　業(yè)務(wù)協(xié)作有助于方便、快速、經(jīng)濟(jì)地提供新業(yè)務(wù)，可以提高用戶體驗(yàn)，而業(yè)務(wù)沖突則會影響用戶體驗(yàn)，甚至影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。由于業(yè)務(wù)交互問題的重要性，業(yè)界給予了長期的關(guān)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(wù)能力交互管理器/業(yè)務(wù)代理）實(shí)體來處理IMS中的業(yè)務(wù)交互問題。目前3GPP對該問題正處于研究之中，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟。

2、IMS中的觸發(fā)機(jī)制和存在的問題

　　業(yè)務(wù)交互問題的已有研究和統(tǒng)計(jì)分類表明，多數(shù)業(yè)務(wù)交互問題都與業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制相關(guān)。例如，共享觸發(fā)類的業(yè)務(wù)沖突就是在同一事件點(diǎn)觸發(fā)了多個(gè)業(yè)務(wù)從而產(chǎn)生沖突。在什么情況下觸發(fā)業(yè)務(wù)，選擇哪個(gè)業(yè)務(wù)來執(zhí)行，就是觸發(fā)機(jī)制應(yīng)當(dāng)解決的問題，如果不能恰當(dāng)?shù)亟鉀Q此問題就會導(dǎo)致沖突。

　　3GPP的標(biāo)準(zhǔn)中，業(yè)務(wù)觸發(fā)的方式是S-CSCF（服務(wù)呼叫會話控制功能）按照iFC（初始過濾準(zhǔn)則）的優(yōu)先級依次匹配每一條iFC，匹配成功后觸發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器（AS）來執(zhí)行業(yè)務(wù)。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(guān)的AS，依次進(jìn)行直到匹配完所有的iFC。iFC中規(guī)定了多個(gè)觸發(fā)點(diǎn)（SPT），在匹配過程中S-CSCF檢查當(dāng)前會話的情況是否滿足觸發(fā)點(diǎn)的要求。目前規(guī)定有5類觸發(fā)點(diǎn)，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(gè)FC都必須分配一個(gè)優(yōu)先級，并且在提供給用戶的FC中，不應(yīng)該有一個(gè)優(yōu)先級對應(yīng)一個(gè)以上的FC。如果S-CSCF不能聯(lián)系到AS，那么S-CSCF應(yīng)該為這個(gè)觸發(fā)使用默認(rèn)的處理方式。默認(rèn)處理可以是：如果在列表中匹配了一個(gè)低優(yōu)先級觸發(fā)項(xiàng)，則繼續(xù)檢驗(yàn)，放棄與列表中低優(yōu)先級匹配的校驗(yàn)，并釋放這個(gè)對話。這種基于優(yōu)先級限制每個(gè)優(yōu)先級只對應(yīng)一個(gè)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(wù)沖突問題。

　　這種iFC觸發(fā)機(jī)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(gè)AS，因此難以處理多個(gè)業(yè)務(wù)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(jī)制在初始請求到來的時(shí)候，按靜態(tài)配置好的順序觸發(fā)相關(guān)AS，而無法根據(jù)業(yè)務(wù)的觸發(fā)情況、會話的進(jìn)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(diǎn)來判斷是否觸發(fā)一個(gè)業(yè)務(wù)，然而除此之外尚有許多因素可作為觸發(fā)點(diǎn)，例如：終端能力、用戶偏好、時(shí)間因素、前一個(gè)業(yè)務(wù)執(zhí)行情況等。

　　表達(dá)能力有限：iFC只能按照規(guī)定的優(yōu)先級順序觸發(fā)AS，實(shí)現(xiàn)簡單的業(yè)務(wù)組合，而對于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)組合則無能為力，例如它無法將Presence業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)有效結(jié)合起來，根據(jù)用戶不同Presence狀態(tài)調(diào)用不同的補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

　　缺乏在線規(guī)避業(yè)務(wù)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(wù)可以在同一次會話中觸發(fā)，影響用戶體驗(yàn)。

3、SCIM研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

　　為了有效控制和處理IMS中存在的業(yè)務(wù)交互問題，3GPP在IMS體系中引入一個(gè)新的網(wǎng)元——SCIM來專門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)運(yùn)行，有時(shí)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(shí)體，但是除了此概念以外，缺乏更進(jìn)一步的定義以及關(guān)于SCIM的功能結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式的說明。

　　由于業(yè)務(wù)交互問題本身也較為復(fù)雜，業(yè)界缺乏對SCIM的統(tǒng)一認(rèn)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(diǎn)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(diào)用各個(gè)業(yè)務(wù)。這種機(jī)制與AS的實(shí)現(xiàn)方式相關(guān)，是私有的，大部分SIP應(yīng)用服務(wù)器都會提供類似的功能。

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

　　Service Broker：解決業(yè)務(wù)能力的交互問題，業(yè)務(wù)能力需要使用WSDL和SOAP抽象并開放出來，SCIM將業(yè)務(wù)之間的交互看作是業(yè)務(wù)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(wù)實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商的私有平臺，因此這種SCIM估計(jì)不會是一種通用的解決方案，這種SCIM除了觸發(fā)和路由機(jī)制外還需要有協(xié)議的映射機(jī)制。

　　Service-Type Optimized：針對一種特定的服務(wù)類型而不是一組特定的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化的SCIM。SCIM負(fù)責(zé)把特定的服務(wù)類型和一系列與其相關(guān)的服務(wù)組件集成，從而提供可定制的服務(wù)，例如，“電話”SCIM將與一些和電話相關(guān)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(wù)器的控制、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、呼叫保留等標(biāo)準(zhǔn)過程�！半娫挕盨CIM可以用來專門提供和電話業(yè)務(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)組合能力。

　　3GPP組織對SCIM的功能和控制流程進(jìn)行了進(jìn)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(jìn)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(gè)可管理、可控制的手段讓多個(gè)業(yè)務(wù)按照用戶預(yù)想的方式執(zhí)行。它掌握用戶的業(yè)務(wù)訂購情況，明確這些業(yè)務(wù)該按照何種順序被觸發(fā)，并且能夠?qū)Υ嬖跊_突的業(yè)務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)。

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

　　TR23.810提出了ServiceBroker的3種實(shí)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(gè)ServiceBroker來協(xié)調(diào)控制所有業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)，但是Service Broker容易成為網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸。

圖2 分布式控制

　　分布式控制方式為每一個(gè)AS都配置一個(gè)ServiceBroker，S-CSCF把每個(gè)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(wù)，這樣Service Broker可以根據(jù)沖突關(guān)系，動態(tài)地將后續(xù)業(yè)務(wù)排除出業(yè)務(wù)鏈，這種方式可以解決集中式方式的瓶頸問題，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，控制流程也較難設(shè)計(jì)。

　　混合式控制結(jié)合了上述兩種方式，即有的ServiceBroker管理多個(gè)AS之間的業(yè)務(wù)交互，而有的ServiceBroker只和一個(gè)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(wù)交互，還要管理屬于不同Service Broker的AS之間的業(yè)務(wù)交互。圖3（a）、（b）是兩種可能的實(shí)現(xiàn)方式。

圖3 混合控制

　　3.3 交互流程改進(jìn)

　　影響SCIM實(shí)際應(yīng)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(wù)交互的處理范圍、處理方式都“無章可循”，而且SCIM與網(wǎng)絡(luò)中其他實(shí)體之間也難以互通。TR23.810中對部分實(shí)際遇到的交互問題提出了改進(jìn)意見，這其中一部分改進(jìn)可以由SCIM來完成，另一部分可以脫離SCIM，直接改進(jìn)現(xiàn)網(wǎng)中的設(shè)備。

　　3.3.1 請求URI被修改的情況

　　SIP請求中的請求URI實(shí)際承擔(dān)著兩種角色：一是代表被服務(wù)的對象，被叫側(cè)S-CSCF根據(jù)請求URI中所指示的共有用戶標(biāo)識進(jìn)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(biāo)識來進(jìn)行路由，然而在業(yè)務(wù)觸發(fā)階段，某個(gè)AS可能改變了請求消息中的請求URI，結(jié)果S-CSCF將消息發(fā)往新的目的地，這導(dǎo)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(dān)的這兩種角色分離，S-CSCF根據(jù)當(dāng)前服務(wù)URI進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，針對目的地URI進(jìn)行呼叫路由。

　　3.3.2 對沖突業(yè)務(wù)劃分等價(jià)類

　　在一次會話中觸發(fā)的業(yè)務(wù)之間可能存在著沖突，通過在iFC中引入指示業(yè)務(wù)之間沖突關(guān)系的信息，可以避免互相沖突的業(yè)務(wù)被引入到同一個(gè)會話中。實(shí)現(xiàn)方法是將所有的iFC按照所觸發(fā)的業(yè)務(wù)間的相容關(guān)系劃分為若干個(gè)等價(jià)類，每條iFC中有專門的字段指示該iFC所屬的等價(jià)類，等價(jià)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(jià)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(gè)業(yè)務(wù)的觸發(fā)以及執(zhí)行情況，以便確定沖突的業(yè)務(wù)是否已經(jīng)執(zhí)行。如果一個(gè)業(yè)務(wù)的iFC沒有被匹配，或者iFC匹配了，但是AS返回一個(gè)錯(cuò)誤響應(yīng)或者沒有返回響應(yīng)，在這種情況下，S-CSCF視該業(yè)務(wù)執(zhí)行失敗。另外，即使S-CSCF觸發(fā)了某個(gè)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(wù)。因?yàn)锳S是否執(zhí)行還可能取決于與具體業(yè)務(wù)相關(guān)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(wù)，可以讓S-CSCF在觸發(fā)時(shí)添加一個(gè)標(biāo)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(biāo)簽，如果AS沒有執(zhí)行，則在返回的請求消息中刪除該標(biāo)簽，S-CSCF據(jù)此判定AS是否成功執(zhí)行了業(yè)務(wù)，并判定下一個(gè)不相容的業(yè)務(wù)是否可以被觸發(fā)。

　　3.3.3 AS返回錯(cuò)誤響應(yīng)情況下的改進(jìn)

　　當(dāng)某個(gè)AS返回一個(gè)錯(cuò)誤響應(yīng)的時(shí)候，S-CSCF會立刻將響應(yīng)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(cuò)誤而失去了執(zhí)行機(jī)會。然而在許多情況下，S-CSCF可以在前面的AS返回錯(cuò)誤響應(yīng)時(shí)，繼續(xù)觸發(fā)后續(xù)AS。為此，可以在iFC中設(shè)置某個(gè)選項(xiàng)，以決定在先前AS返回錯(cuò)誤響應(yīng)時(shí)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(jìn)行匹配。

　　3.3.4 擴(kuò)充SPT

　　目前的SPT定義了5個(gè)觸發(fā)點(diǎn)類型，然而某些業(yè)務(wù)的觸發(fā)需要考察終端的能力，例如CSI業(yè)務(wù)，為了解決這種情況下的問題，擴(kuò)充了一個(gè)新的觸發(fā)點(diǎn)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(wù)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(wù)信息

　　在一般情況下，一個(gè)AS中可以部署多個(gè)業(yè)務(wù)。iFC中只標(biāo)明了應(yīng)該觸發(fā)的AS的地址，而沒有指出具體業(yè)務(wù)名稱。這樣，當(dāng)請求到達(dá)AS的時(shí)候，AS并不知道究竟該觸發(fā)哪一個(gè)業(yè)務(wù)。為此，將iFC中AS地址改為“業(yè)務(wù)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(wù)名稱來觸發(fā)相應(yīng)業(yè)務(wù)。

　　另外，如果用戶訂閱了一個(gè)AS中的多個(gè)業(yè)務(wù)，并且這些業(yè)務(wù)的iFC優(yōu)先級是相鄰的，而S-CSCF針對每一個(gè)業(yè)務(wù)分別觸發(fā)一次，這樣消息將在S-CSCF與同一個(gè)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(gè)業(yè)務(wù)的iFC歸并為一條，一次性觸發(fā)AS將多個(gè)業(yè)務(wù)執(zhí)行完畢后返回給S-CSCF。為此，需要iFC添加一個(gè)項(xiàng)，指示AS中哪些業(yè)務(wù)應(yīng)該被一次性執(zhí)行以及執(zhí)行順序。

4、結(jié)束語

　　業(yè)務(wù)交互問題是影響IMS實(shí)際部署和運(yùn)營的一個(gè)重要問題。合理有效地解決業(yè)務(wù)交互問題，不僅可以快速、經(jīng)濟(jì)地提供新業(yè)務(wù)，還可以減少業(yè)務(wù)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(wù)交互問題自身的復(fù)雜性，特別是業(yè)務(wù)沖突問題目前仍然處于研究階段，離實(shí)際應(yīng)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(wù)邏輯或部署方式來解決，而業(yè)務(wù)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(wù)能力，是目前的研究熱點(diǎn)之一。

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