3g视频业务平台的关键问题研究

视频业务平台的关键问题研究张涛北京邮电大学网络技术研究院，北京(100876)E-mail:[e-mail]摘要：本文通过阐述3G电路域视频通话特征的阐述，引入3G视频业务平台关键的设计问题。这些设计要点包括业务平台与3G网络互通性、业务平台呼叫方案、业务平台的架构和信令配合过程。本文对这些问题一一阐述并给出解决方案。关键词：3G；3G-324M协议；视频互联网关；视频业务平台中图分类号：TP302.10.引言2009年1月7号，中国工信部分别为中国电信、中国移动和中国联通发布3G牌照，3G的网络的商用在中国正在上演。多媒体增值业务相对传统增值业务主要是在语音数据的基础上增加了视频方面的应用，也是3G网络提供的区别于2G/2.5G提供的标志性业务。丰富多彩3G视频业务的提供依托强大能力的业务平台，本文的主要内容就是揭示在构建业务平台时需要解决的关键问题，并给出可行的解决方案。1.背景知识电信增值服务的提供有赖于基础电信网络的能力，同样的3G视频业务的提供有赖于3G网络（电路域）网元的配合。本节主要阐述3G视频增值业务提供所需要的背景知识。1.13G-324M协议国际电联标准化组织先后推出了一系列与多媒体通信相关的协议，规范视频服务的提供与实现。比如基于ISDN网络的H.320系统、基于局域网的H.323系统、基于PSTN网络的H.324系统等等。3G-324M[1][2]是H.324的标准的移动部分扩展，用于移动网络窄带视频传输。图13G-324M协议3G-324M协议包含一整套的视频处理解决方案（如图1）。3G-324M标准在技术上指作为强制视频编码标准，把MPEG-4作为视频编码推荐标准。AMR是音频编码强制标准。H.223制定了多路音频和视频信号在单个移动通讯信道的多路复用的标准，level2（H.223附录B制定）被指定为强制的多路复用协议层，它可以提供增强的容错控制。H.245制定了在各个阶段的消息控制交换标准。3GPP最初将3G-324M定义为Release99的一部分。2002年8月，3GPP批准了3G-324M在CDMA2000的使用。2003年，TD-SCDMA成为3GPP标准，它采纳3G-324M，并作为正式的3G标准开始在中国运作。3G-324M协议还包括如下呼叫建立的规范：3GPPTS24.008：移动射频接口第三层规范；3GPPTS27.001：针对移动站(MS)的一般性终端适配功能(TAF)；3GPPTS29.007：公共陆地移动网络(PLMN)和集成服务数字网络(ISDN)或公用交换。电话网络(PSTN)之间互连的一般要求；3GPPTS23.108：移动射频接口第三层规范核心网络协议。1.23G电路域网元3GPP标准在R99版本定义了基于WCDMA无线技术的接入网和TDM电路/IP分组交换的核心网。R99网络在技术上主要通过WCDMA无线接入网提供高宽带和有服务质量保证的移动数据服务。移动核心网由电路域（CircuitSwitchDomain）和分组域（PacketSwitchDomain）组成。CS（电路交换）域有两个基础网络功能单元，它们可以物理合并。这两个功能单元是服务移动交换中心/访问地址寄存器（MSC/VLR）和网关移动交换中心（GMSC）。服务移动交换中心/访问地址寄存器功能单元负责电路交换连接管理、移动性管理（MM），如地址更新、地址登记、呼叫和安全事务等功能。GMSC功能单元负责和其他网络的输入/输出连接。R4标准与R99相比，MSC演化成MSCServer和媒体网关（MGW）。MSCServer完成原来MSC实体中移动性管理和呼叫控制等控制相关的功能。MGW的主要功能是完成实际交换和网络协作。1.3典型视频通话信令流程典型视频电话的信令流程如图2所示。这个信令流程是运行在3G网络R4版本上。可以看到MSC被分割成MSCServer和MGW，这有利于呼叫控制和呼叫承载相分离[3]；MSCServer实现呼叫控制的接续，而MGW完成媒体处理和承载。MSCServer和MGW之间采用H.248（又称网关控制协议）进行交换。从图2可以看出，视频电话的流程与GSM的心灵流程是非常类似的。一个重要的不同是在IAM-ACM-ANM后，3G视频通话需要进行H.245媒体协商[4]。而在3G视频网络中，64Kb的Channel需要被语音和视频复用，需要有一个会话建立的过程，包括确定主从关系，协商终端能力，交换复用表，打开逻辑通道。而在会话结束的时候，需要结束会话。协商过程-1UEA1Setup(BC)4PRN5PRN_ACK7IAM11Call_Proceeding10Setup(BC)12Altering13ACM14Altering15Connect16ANM18Connect19Connect_ACK视频通话过程21H.245协商过程-224Disconnect23REL22Disconnect28Release25RLC26Release27ReleaseComplete29ReleaseCompleteH.248过程H.248过程17ConnectAck图2可视电话信令流程图2.关键问题研究2.13G网络与视频业务平台的互通3G移动网络（电路域）提供3G-324M可视电话，实现了3G移动终端之间的点对点的视频通信。移动网络MSCServer之间的信令是ISUP/BICC，移动网络MGW之间的信令是3G-324M。而在视频业务平台中，主要采用H.323或者SIP进行信令的传输和媒体的承载。图3互通域的位置中国科技论文在线移动网络和视频业务平台在视频通信的会话和传输协议等方面都不同，如何实现两张异构网络的互通，是视频业务平台设计与实现必须解决的第一个问题。一般而言，视频平台必须包含这样互通域，实现移动网络CS域和IP网的互通。这个网关被称之为视频互联网关[5]（VideoInterconnectingGateway）。视频互联网关用于连接3G网络CS域和IP（H.323/IMS）网络，提供两张网之间不同协议的转换功能（3G-324M协议与H.323/SIP协议），以及不同的音、视频编码转换功能，实现移动固网之间的互通。视频网关VIG由信令网关和媒体网关两部分组成。„信令网关（SG）的作用是完成两个不同网络之间用于控制的信息的相互转换，以实现一个网络中的控制信息能够在另一个网络中延续传输。信令网关是在两个网络的边界接收和发送信令的代理，是两个网络间的信令关口，对信令消息进行翻译、中继或终结处理。„媒体网关（MG）作为承载层设备，主要完成媒体流转换和承载通道的适配。媒体网关其中的一个主要功能是不同传输之间的转换和译码技术。媒体流功能例如回波消除，DTMF，语音和视频发送者也位于媒体网关中。媒体网关需要支持电路域3G-324M语音视频媒体与IP域RTP媒体流的相互转换，包括编码，解码，速率转换等。图4VIG中协议映射一般VIG包括3G移动终端与SIP/H.323终端之间点对点视频电话业务的互通和可视电话会议业务的互通，如图4所示。视频互联网关（VIG）可作为3G网络电路域的独立实体部署，也可以作为视频增值服务的能力子集部署。一般而言，所有3G视频增值服务平台必须具备VIG的能力，这样可以直接的接入3G网络电路域，而无需改变移动运营商核心网络的基本结构。2.2业务平台呼叫方案3G视频业务平台如何接入移动运营商核心网络，业务平台如何配合核心网，实现呼叫接续和媒体交互就是本节要解决的问题。本文给出一种简单的方案，即采用业务结点方案实现3G视频业务平台的呼叫接入[6]。视频业务平台叠加在移动交换网络上提供视频业务的功能，它具有业务控制、业务交换功能并提供特殊媒体资源功能。基于业务结点方案实现视频业务平台的发端和终端呼叫，即有突出的优点如下：对网元设备要求不高，端局的MSCServer无需升级为SSP。协议信令单一，仅采用ISUP协议即可实现。现有VASRC平台的信令网关无需增加新功能模块，业务能够快速的开发和部署。电信语音业务分为发端呼叫和终端呼叫，发端呼叫是主叫作为业务用户发起的呼叫，采用接入码方式实现业务触发，比如IVVR等都属于这种业务触发方式。该方式类似于固网上依靠字冠分析触发增值业务，需要预先在交换设备上做好接入码的路由数据，当主叫用户拨打携带有业务接入码时，交换设备根据路由数据对业务接入码进行分析，将呼叫路由至业务系统，进而触发业务的发端呼叫，业务系统根据呼入用户的不同业务属性，进行后续呼叫接续和处理。图5我们将以IVVR业务的为例阐述以接入码方式实现的发端呼叫流程。假设主叫为IVVR业务用户，主叫用户的主号码为A，O-MSCServer为始发MSC，O-MGW为终接媒体汇接网关。业务系统与交换网络中MSCServer通过ISUP协议进行交互。图5接入码方式实现发话端呼叫信令流程发端呼叫实现过程描述如下（下面IVVR业务系统是部署IVVR的3G视频业务平台）：(1)主叫用户拨打接入码，呼叫被送至O-MSCServer。(2)O-MSCServer对接入码进行分析，将呼叫路由至IVVR业务系统，发送IAM消息。(3)业务系统转发ACM消息给O-MSCServer。(4)业务系统转发ANM消息给O-MSC。(5)IAM-ACM-ANM后，从3G-324M手机到O-MGW到IVVR业务系统之间进行H.245中国科技论文在线协商。(6)主被叫用户开始通话，通话结束后进行H.245协商的后两步。(7)主叫挂机，O-MSC向IVVR业务系统发送REL消息，业务系统收到后发送的RLC消息。终端呼叫是被叫作为业务用户的呼叫。应用场景比如说视频信箱业务，当非业务用户呼叫业务用户，并且业务用户遇忙或者无应答时触发业务。业务触发的过程是：先在业务用户归属HLR中为所有被叫设置特定条件（遇忙、无应答等）下的呼叫转移，呼叫前转数据为业务接入码+被叫用户MSISDN。呼转数据设置成功后，当主叫拨打被叫用户的接入码和号码标志后，MSC向归属HLR中索取路由信息，HLR返回设置的前转信息，MSC将呼叫路由到业务系统，进而触发特定业务的终端呼叫，业务系统根据呼入用户的不同业务属性，进行后续呼叫接续和处理。图6为基于业务结点的条件呼叫前转方案实现业务的终端呼叫流程。我们以视频信箱业务为例。其中被叫用户B是业务用户，并在HRL中设置遇忙呼转。视频信箱业务系统与交换网络中MSCServer通过ISUP协议进行交互。BSRI(B)O-MSCVIDEOSERVICEPLATFORMO-MGW主叫用户SRI-ACK(MSRN)H.245媒体协商H.245媒体协商视频会话RELRLCHLR-BT-MSCIAMIAMANMH.245媒体协商ACMACMT-MGWANMH.245媒体协商H.245媒体协商H.245媒体协商RELRLC图6遇忙条件前转方式实现终端呼叫信令流程终端呼叫实现过程描述如下：(1)主叫A用户拨打被叫业务用户B，入呼叫到达O-MSCServer。(2)O-MSCServer向B的归属HLR发出路由信息查询。HLR返回B的路由信息，即T-MSCServer的路由。(3)O-MSCServer向T-MSCServer发出IAM消息，其中主叫是用户A，被叫是用户B。(4)T-MSCServer向用户B所在小区寻呼，发现B正在通话，就向业务平台发送IAM消息。