2、基于IMS的分组域可视电话

分组域可视电话的业务功能与电路域的基本相同。分组域可视电话业务实现的难点是：分组域服务质量的保证；呼叫控制与承载分离的控制。

2.1　分组域可视电话实现的难点

（1）服务质量

服务质量体现于多个层面。在传送层上服务质量主要体现在时延、抖动、误码率以及倒换时间等；在承载层上服务质量体现在IP包的时延、抖动、丢包率等；在业务层上服务质量针对不同业务有不同的体现：电话业务体现在接通率以及话音质量；VoD体现在图像质量；浏览业务体现在相应的速度等。传送层服务质量取决于器件、传输距离以及设备等，当前已经基本被认可。业务层的服务质量一部分取决于业务控制节点，另外一部分取决于承载层的服务质量。

（2）呼叫控制与承载分离的控制

分组域可视电话业务系统在技术上由控制平面和用户平面构成，控制平面负责为用户建立理可视电话呼叫，并对呼叫进行管理。而用户平面则负责传输可视电话终端之间的视频和音频信息等。

◆控制平面在传输层使用UDP或TCP协议作为传输协议。

◆用户平面在传输层使用UDP协议作为传输协议。

控制平面在应用层使用SIP协议作为控制协议，SIP协议以其简单性和可扩展性，应用越来越广泛。在控制平面上主要传输对传输速率要求较低但对丢包有严格要求的控制流信息。

用户平面则在UDP之上使用RTP协议作为视频和音频的传输协议，RTP协议不采用复杂的传输控制手段和纠错机制，而是采用尽量少的控制与鉴别功能，能满足实时通信的要求。在用户平面上要求满足以下两种传输需求：

◆对传输速率要求较低但对时延和抖动有严格要求的音频流信息。

◆对传输速率要求较高且对时延和抖动要求较高的视频流信息。

分组域可视电话业务系统的协议结构如图5所示。

 
图5　分组域可视电话协议结构

2.2　基于IMS的可视电话系统的实现

下面介绍基于SIP的IMS可视电话业务实现方法。

（1）IMS的QoS机制

IMS是提供实时和非实时的IP多媒体业务的通用体系结构，由于不限定下层接入技术等特点，它在固定、移动网络融合的过程中受到广泛关注。为了保证移动域IMS的QoS，RFC3312定义了在SIP会话建立过程中进行QoS资源预留的机制。

◆媒体协商和前提

媒体协商和对前提的处理是IMS中两个密切相关的概念。在IMS中，两个UE之间是通过媒体协商就会话中使用的媒体组合以及使用哪种编码方式达成一致。为了两个UE之间能相互协商，人们使用了SDP提供/应答机制，该机制允许UE推迟SIP会话建立的完成，直到双方都成功完成资源预留。这里对所有连接到IMS的UE都强制要求支持SIP和SDP的扩展。

在一般情况下，SIP仅交换一次提供/应答之后就开始建立媒体连接了。但在IMS中，由于双方的UE都必须准备接收所选择的任何编码类型，所以如果在第一次SDP应答中对任何媒体包提供一种以上的编码方案，那么就会产生第二次提供/应答的交互，为每种媒体流选择唯一的编码方案。否则需要在空中接口上按照较高带宽的编码方案预留资源，对于无线资源将是一种浪费。

◆IMS中的资源预留与SDP前提/应答机制

建立媒体PDP上下文的过程称为资源预留。对于双方的UE而言，建立PDP上下文的执行过程是相互独立的。这意味着在资源被成功预留之前，根本无法保证所协商的媒体会话是否可以建立起来。因此，在确认本地和主叫侧的资源预留都已成功之前，被叫侧不应振铃。

为了做到这一点，双方的UE在SDP提供/应答的协商过程中彼此交换前提（precondition）。这些前提主要用于指示：当主叫UE处的资源预留成功后，要把一个SIP UPDATE请求发往被叫UE；被叫UE在未收到来自对方的SIP UPDATE请求同时自己也未成功地完成资源预留之前不应振铃。此外，前提还指示当某个特定的媒体流无法成功进行资源预留时应该如何处理。

◆IMS会话建立中的QoS资源预留实例

QoS资源预留的完成过程如下：

第一次SDP提供/应答交互：主叫UE在发往被叫UE的第一个INVITE请求中提供了媒体类型，并用前提特定的指示对消息进行了扩展。被叫用户在支持前提机制的情况下对收到的第一个SDP提供给出了一个183（会话进行中）答复，答复中包含了自身的前提。

第二次SDP提供/应答的交互（开始资源预留）：第二次SDP提供包含在主叫终端发送的PRACK请求中，用来声明最终选择的媒体类型和编码方案。在明确了双方媒体流QoS要求以及媒体流编码方案的前提下，主叫UE开始进行资源预留。这里要注意的是，当遇到商定的媒体和编码的QoS要求不同的情况时，主叫UE需要对预留的资源进行变更。第二次SDP应答包含在被叫UE已回送的200（ok）中，此时被叫UE已开始进行资源预留了。

资源预留成功完成：主被叫的UE都开始进行资源预留以后，任何一方的UE都可能比对方先完成资源预留。无论哪种情况，被叫终端都必须在确定双方都完成资源预留的前提下才能向主叫发送振铃消息，即被叫方在完成资源预留的同时还要等待接收主叫方的确认消息。

主叫方一旦完成资源预留，就会发送一个SIPUPDATE请求给被叫方进行确认，请求中包含了第三次SDP提供，对预留资源的情况加以说明。被叫方完成了资源预留后，又收到主叫方发来的UPDATE请求，此时被叫UE可以确定双方都已成功完成资源预留，因此被叫终端发出了包含第三次SDP应答信息的200（ok）响应。

由此可见，所有资源预留状态都已经达到了所要求的状态，对前提的协商已经完成。一旦双方都预留了资源，两个UE之间就可以进行媒体交换了。此时被叫方确认双方都已经预留了足够的资源收发音频流，于是立即开始振铃，同时对INVITE请求发出180（振铃）响应。

（2）简化IMS分组可视电话系统结构

图6以CDMA分组承载网为例，介绍一种简化的IMS分组域可视电话业务系统结构。

图6　一种简化的CDMA分组域IMS可视电话系统结构

其中，各网络单元的功能如下：

◆AAA：负责对用户进行鉴权，并负责将用户的QoS信息通过PDSN授权给无线接入网。AAA同时负责对用户进行分组承载层的计费。

◆I-CSCF：负责为用户确定S-CSCF，转发SIP请求及响应消息。在用户与其他网络的可视电话进行互通时，I-CSCF确定对方用户的I-CSCF或确定所应使用的互通网关。

◆P-CSCF：P-CSCF是终端在可视电话系统中的第一个接触点，其地址通过P-CSCF发现机制获得。在用户注册时，P-CSCF根据用户的归属域选择I/S-CSCF并转发SIP消息，P-CSCF会保存注册用户的相关信息（如公共用户识别符、UE地址、路径信息等），其中的路径信息用于该用户后续发起呼叫时直接使用转发SIP消息。P-CSCF具有计费功能。完成SIP消息压缩解压缩功能。

◆S-CSCF：负责记录用户的呼叫状态，完成呼叫控制功能。

◆PDSN：负责为用户终端建立分组数据会话。

◆RAN：负责为用户提供无线传输承载。

◆MS：移动终端包含视频和音频编解码器负责多媒体信息的处理，同时具有SIP用户代理功能以与其他用户进行通信。

◆HSS：为S-CSCF提供可视电话业务层面的鉴权矢量，并提供业务层面的授权和计费等功能。根据网络的实际情况，HSS和AAA可考虑合设。

◆互通网关：在用户与其他网络的可视电话进行互通时，用于处理相关的会话控制信息和进行媒体及协议的转换等。