CN102065099B - 信令与承载分离的通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信令与承载分离的通信系统，该系统包括：若干即时消息服务器，用于系统中即时通讯的会话初始化协议信令的协商；若干消息会话中继协议服务器，用于基于大消息传送模式及会话模式的消息的收发及管理。本发明的系统可实现业务信令与业务承载数据的分离，便于系统的升级、开发及维护，且可实现硬件资源的优化及合理利用。
Description
技术领域
本发明涉及IMS技术领域，尤其涉及一种信令与承载分离的通信系统。
背景技术
随着用户对全新多媒体，业务需求的日渐旺盛以及固定、移动网络融合趋势不断得到认可，IP多媒体子系统(IP MultimediaSubsystem，IMS)作为下一代网络演进的关键技术，正席卷全球电信行业。IMS是支持固定、移动网络以及互联网融合的未来网络架构，是网络IP化转型中的制高点。IMS技术的广泛应用被视为推进全业务战略过程中的重要举措。即时消息(Instant Message，IM)系统作为IMS网络体系下的基本业务，提供即时消息(1对1即时消息、1对多即时消息、群组会话、聊天室、系统消息、离线消息、定时消息)、文件传送(在线文件传送、离线文件传送)、用户的隐私策略管理、查询历史会话、与短/彩信互通、消息内容(包括敏感词)过滤等功能。
IM的业务处理主要包含两部分内容：一部分是即时通讯过程中的信令协商，主要包含通讯端口、通讯IP地址、以及通讯编码方式等要素的协商；另一部分则是业务承载数据，即真实消息内容的传递。
第三代合作伙伴计划(3GPP)和移动开放联盟(OMA)标准组将即时消息系统的技术架构中将业务信令和业务承载合在一起，通过IM-2接口负责会话初始化协议(Session Initial Protocol，SIP)信令的协商，IM-7接口为业务承载消息会话中继协议(Message Session RelayProtocol，MSRP)消息的传输。这样的方式存在如下缺陷：
(1)系统维护升级不方便。即时消息系统中多样化的业务形态(包括：1-1或者1-N的大消息传输、1-1/1-N的大文件传输、1-1SessionMode多人会话、聊天室等业务)主要通过业务信令进行逻辑控制，增加新的业务时，主要需要调整及更新业务信令模块。而业务承载模块相对稳定。信令和承载合设在一起时，任何业务需求的变化都需要对整个即时消息系统进行升级维护和改造，不利于系统的升级和维护。
(2)由于系统对于业务信令的处理能力比较大，而业务承载的处理能力相对低一些，如果将二者合设在一起，服务器的部署通常基于业务逻辑中处理能力较低的模块配置，这样不利于系统资源的最大化利用。
(3)即时消息系统和IMS网络体系架构中信令和承载分离的思路不一致。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是：如何实现业务信令与业务承载数据的分离，以便于系统的升级、开发及维护，以及如何实现硬件资源的优化及合理利用。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种信令与承载分离的通信系统，该系统包括：若干即时消息服务器，用于系统中即时通讯的会话初始化协议信令的协商；若干消息会话中继协议服务器，用于基于大消息传送模式及会话模式的消息的收发及管理。
其中，所述即时消息服务器与所述消息会话中继协议服务器之间通过采用TCI/IP协议的接口通讯。
其中，一个所述即时消息服务器对应一个或多个所述消息会话中继协议服务器；一个所述消息会话中继协议服务器对应一个或多个即时消息服务器。
其中于，所述即时消息服务器进一步包括：协议层，用于处理即时消息相关的协议的解析和组装；业务逻辑层，用于处理系统的各种业务逻辑；呼叫流程层，用于控制系统中的呼叫流程。
其中，所述业务逻辑层进一步包括：XML文档管理模块，用于处理XML配置访问协议请求；会话初始化协议模块，用于处理即时消息业务的会话初始化协议信令流程；消息会话中继协议服务器接口，用于与所述消息回话中继协议服务器之间的接口交互，以及所述消息回话中继协议服务器的选择；通用模块，用于提供由各模块开发调用的公共应用程序编程接口。
其中，所述业务逻辑层还包括：计费模块，用于完成系统的计费；网络管理模块，用于作为简单网络管理协议的客户端，完成网络管理所需的配置、故障、性能、安全管理功能；第一互联模块，用于完成与短信网关之间的互联互通；第二互联模块，用于完成于彩信网关之间的互联互通；能力开放模块，用于与第三方系统互通；业务管理模块，用于通过与数据业务管理系统相连，实现业务管理及互通功能；消息会话中继协议服务器模块，用于与用户设备进行消息会话中继协议通信。
其中，所述呼叫流程包括会话初始化协议流程的控制以及XML配置访问协议流程。
其中，所述呼叫流程层进一步包括：会话初始化协议状态机，用于处理会话初始化协议相关的业务流程：XML配置访问协议状态机，用于处理XCAP相关的业务流程。
其中，所述消息会话中继协议服务器进一步包括：协议栈模块，用于消息会话中继协议消息的解析与组装；消息队列，用于收发消息会话中继协议消息；会话管理模块，用于处理消息会话中继协议会话；业务逻辑模块，用于处理消息会话中继协议相关的业务逻辑；存储模块，用于存储消息，包括历史消息、离线消息以及定时消息；元数据模块，用于生成历史消息的元数据；即时消息服务器接口，用于与所述即时消息服务器通讯；消息递送报告模块，用于发送所述大消息传送模式以及会话模式消息的递送报告。
(三)有益效果
本发明的系统采用信令和承载分离的方案，具有如下优势：
1、升级方便，便于即时消息新业务功能的开发和维护，由于主要需要调整及更新业务信令模块IM Server，而业务承载模块MSRPServer相对稳定，这样对于大部分业务逻辑变化的系统升级时，只需要单独升级IM Server即可。IM Server网元少且集中设置，升级的工作量相对少，这样将有助于提高升级和系统运维的效率。
2、由于系统对于业务信令的处理能力比较大，容量大，但业务承载的处理能力相对低一些，容量也比较低，同样的业务量，IM Server比MSRP Server所需的服务器数量相对少。分开部署两个服务，有助于合理利用系统的硬件资源。
3、将信令和承载分之后，与IMS整个网络体系架构中信令和承载分离的思路一致，从而保证网络层和应用层采用同样的体系架构，网络结构更优化。
附图说明
图1为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统结构框图；
图2为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统中IM Server的结构框图；
图3为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统中IM Server与MSRP Server的关系图；
图4为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统中MSRP Server的结构框图；
图5为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统中IM Server与MSRP Server之间的交互方式示意图；
图6为依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统中MSRP Server需要处理的消息示意图。
具体实施方式
本发明提出的信令与承载分离的通信系统尤指即时消息系统，结合附图和实施例说明如下。
本发明对3GPP/OMA所定义的即时消息系统架构进行了优化，主要阐述了即时消息系统在IMS网络体系下的业务信令和业务承载分离解决方案。业务信令主要负责IM系统中各种即时通讯的SIP信令协商，业务承载主要负责MSRP承载数据的传输。
如图1所示，依照本发明一种实施方式的信令与承载分离的通信系统包括：
即时消息服务器(IM Server)，用于系统中即时通讯的SIP信令的协商；以及消息会话中继协议服务器(MSRP Server)，用于基于大消息传送模式(Large Message Mode)及会话模式(Session Mode)的消息的收发及管理。二者之间通过自定义的通讯协议互通。优选地，通过采用TCI/IP协议的接口通讯。一套IM系统可以部署为多个IMServer，一个IM Server可以对应多个MSRP Server，一个MSRP Server可以为多个IM Server服务。一个客户端可以连接一个或多个MSRPServer。
IM Server采用模块化结构，各模块之间的通信按标准接口进行。各模块业务数据和系统运行数据均可配置，配置数据与处理程序应有相对的独立性，配置数据的任何变更都不会引起运行版本程序的变更。配置数据能动态加载，加载过程不需模块重新编译重启服务，实时生效，降低运营成本，为新一代的精益运营提供良好的支持。如图2所示，IM Server主要包括三层：协议层(Protocol Layer)、业务逻辑层(Service Logic Layer)、以及呼叫流程层(Call Flow Layer)。
Protocol Layer，用于处理IM相关的各种协议的解析和组装；
Service Logic Layer，用于处理IM系统的各种业务逻辑；
Call Flow Layer，用于控制IM系统中的呼叫流程，包括SIP流程的控制以及XML配置访问协议(XML Configuration Access Protocol，XCAP)流程的控制。
其中，Protocol Layer主要处理的协议包括：
SIP Stack(SIP栈)：负责SIP消息的解析和组装，支持的SIP请求包括：INVITE，ACK，BYE，SUBSCRIBE，NOTIFY，PUBLISH，MESSAGE，REFER等。
SDP Stack：负责会话描述协议(SDP)消息的解析和组装。
XCAP Stack：负责XCAP消息的解析和组装。
SNMP Stack：负责简单网络管理协议(Simple NetworkManagement Protocol，SNMP)消息的解析和组装。
Diameter Stack(Ro/Rf)：负责Diameter消息的解析，需要支持的接口有与OCS(在线计费系统)的Ro接口，以及与CCF(客户服务框架)之间的Rf接口。
SMPP Stack：负责短消息点对点协议(short message peer to peer，SMPP)消息的解析与组装。
CMPP Stack：负责中国移动点对点协议(China Mobile Peer toPeer，CMPP)消息的解析与组装。
SOAP Stack：负责简单对象访问协议(Simple Object AccessProtocol，SOAP)消息的解析和组装。
Service Logic Layer进一步包括：IM XML文档管理模块(XMLDocument Management Server，XDMS)、SIP模块(SIP Module)、消息会话中继协议服务器接口(MSRP Server Interface)、以及通用模块(Utilities)。
XDMS负责处理各种XCAP请求，主要包括下面几部分：
XCAP Message Queue：XCAP消息队列。
XCAP消息分配(XCAP Msg Dispatch)：负责将各种XCAP请求根据AUID(Application Unique Identity，应用唯一标识)分发给不同的XDMS来处理。
会话历史代理(Conversaion History Agent)：管理(增加/删除/修改)IM会话历史记录。
搁置消息代理(Deferred Message Agent)：管理(增加/删除/修改)离线IM消息。
定时消息代理(Timed Message Agent)：管理(增加/删除/修改)定时消息。
IM配置代理(IM Setting Agent)：管理IM业务相关的个人配置。
GM业务代理(GM Service Agent)：充当与群组管理(GroupManagement，GM)业务平台的接口模块，充当GM客户端，利用XCAP请求从GM提取群组信息或者个人信息等。
SIP Module用于处理IM业务的各种SIP信令流程，主要包括下面几部分：
SIP Message Queue：SIP消息队列，负责管理各SIP模块收发的各种SIP消息。
SIP事件处理器(SIP Event Handler)：负责预处理SIP的各种事件请求，并将其分发给各自的事件处理模块。
SIP会话管理(SIP Session Management)：负责IM系统所涉及到的SIP会话的管理。
消息递送报告模块(Message Delivery Report Module)：负责消息递送状态的发送(Page Mode，通过IMDN(Instant MessageDisposition Notification，即时消息处理通知)发送)。
Presence Server代理(Presence Server Agent)：负责与PresenceServer(PS)互连，充当Presence客户端，从PS上订阅用户的状态。
IM初始参与功能模块(IM Originating Participant Function(OPF)Module)：处理呼叫发起方的各种IM业务逻辑。包括：
(1)从IM XDMS上读取主叫用户IM配置相关的数据，根据这些主叫方的配置数据来处理相应的业务逻辑。
(2)处理客户端通过SIP PUBLISH消息发出的IM配置请求，通过IM XDMS中IM Setting Module来更新主叫方的IM相关数据的配置。
(3)对来自客户端各种SIP消息的路由转发。
(4)通过MSRP Server Interface与MSRP Server上的OPF通讯，为主叫端协商MSRP传输模式。
IM终止参与功能模块(IM Terminating Participant Function(TPF)Module)：处理呼叫被叫方的各种SIP业务逻辑：
(1)从IM XDMS上读取被叫用户IM配置相关的数据，根据这些被叫方的配置数据来处理相应的业务逻辑。
(2)从GM XDMS上读取被叫方的访问策略(Access Policy)，据被叫用户的访问规则(Access Rule)来决定消息的转发。
(3)将SIP请求或者响应转发给被叫方。
(4)通过MSRP Server Interface与MSRP Server TPF通讯，为被叫端协商MSRP传输模式。
控制功能模块(Controlling Function(CF)Module)：负责处理IM的多人会话业务逻辑，主要功能如下：
(1)页面模式(Page Mode)的多人会话逻辑。
(2)Session Mode的多人回话逻辑。
(3)从GM Server上读取群组信息。
(4)会议(Conference)状态事件的管理(SUBSCRIBE/NOTIFY)。
(5)多人会话群组的管理。
(6)多人会话状态的管理。
(7)临时群组会话的的管理。
(8)预定义多人会话的管理。
(9)处理客户端增加或删除用户的请求(SIP REFER)的业务逻辑。
会话历史消息模块(Conversation History Message Module)：负责历史消息的管理(Page Mode)。
搁置消息处理(Deferred Message Handling)：负责处理离线消息的业务逻辑(Page Mode)：
定时消息处理模块(Timed Message Handling Module)：负责定时消息的业务逻辑(Page Mode)：
注册模块(Registration Module)：负责SIP请求在IM系统上的第三方注册，注销逻辑。
MSRP Server Interface用于与MSRP Server之间的接口交互，以及MSRP Server的选择。IM Server与MSRP Server之间的关系如图3所示。
MSRP Server Interface主要包括两部分：
接口(Interface)模块，主要负责和MSRP Server之间的通讯。
MSRP服务器管理器(MSRP Server Manager)：管理所有的MSRPServer，为IM Server选择合适的MSRP Server。
Utilities用于提供一些其他模块开发能够直接诶调用的公共应用程序编程接口(API)，包括：
记录器：负责生成和管理各种Log文件，
系统日志：包括管理员对系统所做的操作，比如导出系统的数据、增加新的管理员等。
用户日志：包括用户操作行为日志。
XML解析器(XML Parser)：负责解析/组装XML文件或者文本。
呼叫详细记录生成器(CDR Generator)：负责生成话单文件。
Socket：负责UDP/TCP的Socket相关的处理。
报警(Alarm)：负责根据系统的负载情况生成不同级别的报警提示。
过载控制(Overload Control)：负责检测和管理系统的过量负载状态，主要应对一些特殊的系统超负荷情况。不同级别的负载情况将实施不同级别的控制策略。
数据库代理(DBProxy)：对应用模块提供统一的数据库读写接口。
Service Logic Layer还包括一下其他模块：
计费模块(Billing Module)，用于完成系统的计费；
网络管理模块(Network Management Module)，用于作为SNMP客户端，与移动网络管理系统互通，完成网络管理所需的配置、故障、性能、安全管理等功能；
第一互联模块(IM-SMS Module)，用于完成与短信网关之间的互联互通；
第二互联模块(IM-MMS Module)，用于完成于彩信网关之间的互联互通；
能力开放模块(IM-Capabilities Module)，用于与企业即时通信管理平台或第三方系统互通；
业务管理模块(IM-BUSSINESS Module)，用于通过SOAP协议与数据业务管理系统相连，实现IMS客户开户、业务受理、业务变更、客户服务功以及和即时通信管理平台互通等功能；
MSRP Server模块，用于与用户设备(UE)进行MSRP通信。
Call Flow Layer进一步包括：
SIP状态机-负责SIP相关的业务流程：
(1)Page Mode
(2)Large Message Mode
(3)Session Mode
(4)第三方注册
(5)与PS状态订阅流程
XCAP状态机-负责XCAP相关的业务流程：
(1)获取用户个人设置
(2)获取群组相关信息，如群组成员列表
(3)处理历史消息的XCAP请求
(4)处理离线消息的XCAP请求
(5)处理定时消息的XCAP请求
如4所示，MSRP Server进一步包括：
协议栈模块(MSRP Stack)，用于MSRP消息的解析与组装；
消息队列(MSRP Message Queue)，用于收发MSRP消息；
会话管理模块(MSRP Session Management)，用于处理MSRP会话；
业务逻辑模块(MSRP Business Logic Module)，用于处理消息会话中继协议相关的业务逻辑；
存储模块(MSRP Storage Agent)，用于存储消息，包括历史消息、离线消息以及定时消息；
元数据模块(Meta-data Module)，用于生成历史消息的Meta-data；
IM Server接口(IM Server Interface)，用于与IM Server通讯；
消息递送报告模块(Message Delivery Report Module)，用于发送Large Mode和Session Mode消息的递送报告，通过MSRP Report发送。
IM Server与MSRP Server的交互方式如图5所示，整个通讯模式采用Command/Notify的模式：
所有的MSRP的连接请求通过Command来实现启动关闭，MSRPServer的连接不会自动启动，所有由IM Server发起的命令包括：
·启动/停止一个呼叫
·启动/停止一个MSRP会话
·增加一个MSRP会话的Channel
MSRP Server通过Notify给IM核心网回复一些处理结果，包括：
·连接断开
·连接错误
·错误的命令
·数据读写错误
MSRP Server上所处理的主要消息如图6所示：
MSRP Server与IM Server之间的接口采用TCP/IP协议，IM Server发送Command给MSRP Server后，启动一个系统定时等待MSRP Server的回应(Notify)，如果超时的时候MSRP Server还没有回应，IM Server需要重新选择MSRP Server。
当IM Server需要请求MSRP Server建立MSRP Session连接的时候，通过发送Command消息给MSRP Server来指示其触发相应的业务逻辑。
Command消息包含两部分，消息头和消息体，格式如下：
消息头
/r/n/r/n
消息体/r/n
消息头分为两部分，第一行为消息起始行，格式如下：
COMMAND MSRP_Server_URI[:Port]PGM/1.0
其他行为COMMAND消息的各种属性，采用属性-值对(Attribue-Value Pair，AVP)的模式，每个属性之间用“；”隔开。消息头所包括的属性如下所示：
TID(Transaction ID)：Command的事务标识，10位数字串(digitsstring)，例如：0000001234。
MCT(MSRP Command Type，MSRP命令类型)：Command类型。
2 digitis string：
01-启动呼叫
02-停止呼叫
03-启动MSRP Session
04-停止MSRP Session
05-增加一个Channel
06-删除一个Channel
07-开始存储延迟消息
08-结束存储延迟消息
09-提取延迟消息
10-开始存储定时消息
11-结束存储定时消息
12-触发某个定时消息
13-开始存储历史消息
14-结束存储历史消息
CID(Call ID，呼叫标识)：SIP呼叫标识。
CHM(Conversation History Message，会话历史消息)Flag：要不要存储历史消息。1 digit string，0＝True，1＝False。
MSID(MSRP Session ID，MSRP会话标识)：MSRP会话标识。
LPT(Local Party Type，本地节点类型)：1 digit string：
1-OPF
TPF
CF
LPCA(Local Party Connection Attribute，本地节点连接属性)：1digit string，本地MSRP节点连接属性
1-主动&被动(Active&Passive)
2-Active
3-Passive
LPMURI(Local Party MSRP URI)：本地的MSRP URI
CT(Channel Type，通道类型)：1digit string：
1-UE
2-OPF
3-CF
4-TPF
CCA(Channel Connection Attribute，通道连接属性)：1digit string，Channel的连接属性：
1-Active & Passive
2-Active
3-Passive
CMURI(Channel MSRP URI)：Channel的MSRP URI。
CL(Content Length)：Command消息体的长度。
消息体主要包含IM Server发送Command之前的整个SIP消息。如果SIP消息已经在以前的Command消息发送给MSRP Server，消息体可以为空。
MSRP Server收到来自IM Server的Command之后，回送Notify消息给IM Server汇报命令的执行结果。
NOTIFY消息的格式和COMMAND消息类似。
NOTIFY消息消息包含两部分，消息头和消息体，格式如下：
消息头
/r/n/r/n
消息体/r/n
消息头分为两部分，第一行为消息起始行，格式如下：
NOTIFY IM_Server_URI[:Port]PGM/1.0
其他行为NOTIFY消息的各种属性，采用AVP的模式，每个属性之间用“；”隔开，消息头所包括的属性如下所示：
TID：Command的事务标识。10 digits string，例如：0000001234。
MCT：Command类型，2 digitis string。
RC(Result Code，结果编码)：Command消息执行的结果编码：
00-成功
01-连接失败
02-TCP未连接
03-错误形式的命令
04-数据读写错误
RD(Result Description)：执行结果描述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种信令与承载分离的通信系统，其特征在于，该系统包括：
若干即时消息服务器，用于系统中即时通讯的会话初始化协议信令的协商；
若干消息会话中继协议服务器，用于基于大消息传送模式及会话模式的消息的收发及管理；
所述消息会话中继协议服务器进一步包括：
协议栈模块，用于消息会话中继协议消息的解析与组装；
消息队列，用于收发消息会话中继协议消息；
会话管理模块，用于处理消息会话中继协议会话；
业务逻辑模块，用于处理消息会话中继协议相关的业务逻辑；
存储模块，用于存储消息，包括历史消息、离线消息以及定时消息；
元数据模块，用于生成历史消息的元数据；
即时消息服务器接口，用于与所述即时消息服务器通讯；
消息递送报告模块，用于发送所述大消息传送模式以及会话模式消息的递送报告；
其中，
即时消息服务器与消息会话中继协议服务器交互的通讯模式采用Command/Notify模式，所有的消息会话中继协议的连接请求通过Command来实现启动关闭，消息会话中继协议服务器通过Notify给即时消息服务器回复处理结果。
2.如权利要求1所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，一个所述即时消息服务器对应一个或多个所述消息会话中继协议服务器；一个所述消息会话中继协议服务器对应一个或多个即时消息服务器。
3.如权利要求1所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于， 所述即时消息服务器与所述消息会话中继协议服务器之间通过采用TCI/IP协议的接口通讯。
4.如权利要求1所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，所述即时消息服务器进一步包括：
协议层，用于处理即时消息相关的协议的解析和组装；
业务逻辑层，用于处理系统的各种业务逻辑；
呼叫流程层，用于控制系统中的呼叫流程。
5.如权利要求4所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，所述业务逻辑层进一步包括：
XML文档管理模块，用于处理XML配置访问协议请求；
会话初始化协议模块，用于处理即时消息业务的会话初始化协议信令流程；
消息会话中继协议服务器接口，用于与所述消息会话中继协议服务器之间的接口交互，以及所述消息会话中继协议服务器的选择；
通用模块，用于提供由各模块开发调用的公共应用程序编程接口。
6.如权利要求5所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，所述业务逻辑层还包括：
计费模块，用于完成系统的计费；
网络管理模块，用于作为简单网络管理协议的客户端，完成网络管理所需的配置、故障、性能、安全管理功能；
第一互联模块，用于完成与短信网关之间的互联互通；
第二互联模块，用于完成于彩信网关之间的互联互通；
能力开放模块，用于与第三方系统互通；
业务管理模块，用于通过与数据业务管理系统相连，实现业务管理及互通功能；
消息会话中继协议服务器模块，用于与用户设备进行消息会话中 继协议通信。
7.如权利要求4所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，所述呼叫流程包括会话初始化协议流程的控制以及XML配置访问协议流程。
8.如权利要求7所述的信令与承载分离的通信系统，其特征在于，所述呼叫流程层进一步包括：
会话初始化协议状态机，用于处理会话初始化协议相关的业务流程：
XML配置访问协议状态机，用于处理XCAP相关的业务流程。
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