CN103338213B - 本地设备与ims网络互通的方法、系统及接入网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种本地设备与IMS网络互通的方法、系统及接入网关。该方法为：在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段；协同融合接入网关为本地设备生成IMS网络主机标识和主机名后并将二者的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器；IMS用户查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入SIP会话请求中的主机标识字段；协同融合接入网关根据主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议、数据协议的适配和转发。所述协同融合接入网关包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块。本发明实现了IMS用户与指定本地设备间的通信，应用前景广阔。

Description

本地设备与IMS网络互通的方法、系统及接入网关

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是一种本地设备与IMS网络互通方法、系统及接入网关。

背景技术

因特网多媒体子系统（IMS）是由第三代合作伙伴计划（3GPP）制定的位于核心网分组交换（PS）域之上的标准体系，IMS网络的设计目标是独立于底层接入方式，使得用户终端可以通过任意提供IP接入的底层承载网享受到IMS网络所提供的丰富可用的多媒体业务，并可以保证用户终端所需的服务质量。IMS网络实现了控制与承载相分离的思想，提供了一个公共共享的业务控制层，使得网络融合和业务融合成为可能，使得IMS用户能够在单个通信会话期间将多个基于IP的多媒体业务如语音、视频、文字等整合成通信的一部分，多个标准组织都认为未来异构网络融合会形成以IMS为控制核心的分层网络结构。

会话初始协议（SIP）是一种基于文本的应用层协议，是IMS最核心的控制协议，能够建立、修改和终止多媒体会话，并且可以按照一定的标准规范对SIP协议进行扩展，使得SIP协议的多媒体会话控制功能更加丰富。IMS标识体系能够实现对用户的统一寻址和认证，IMS网络中签约用户的身份采用Email形式如username@realm，每个IMS用户都有一个私有用户标识IMPI，IMPI只用于注册时标明用户签约关系，不能用于IMS网络路由，IMPI作为用户的核心信息不能对外发布；每个IMS用户可以有多个对应于同一个IMPI的公有用户标识IMPU作为对外的联系方式，IMPU可以采用SIP URI或者Tel URL的格式，但是Tel URL需要转换成SIP URI的形式才能进行全局路由，每个IMPU对应着一份业务签约信息，表明该IMPU可以获得的IMS业务能力，并且多个IMPI可以共享同一个IMPU，被共享的IMPU可以同时被多个设备使用。当通信对端发起到一个共享IMPU的呼叫时，IMS核心网需要知道该把这个呼叫请求路由到哪一个设备上，为了解决这个问题，IMS标准引入了全球可路由的用户代理统一资源标识符（GRUU）的概念，GRUU可以全球唯一的标识一个用户设备UE。

虽然IMS标准提出GRUU的概念来解决共享IMPU的路由问题，但是在IMS标准中GRUU的对应关系只保存在IMS用户的归属呼叫会话控制功能（CSCF）实体中，归属用户服务器（HSS）和通信对端均不知晓该项信息，只能由IMS用户归属CSCF根据对端会话请求中的业务信息判断将请求路由到哪个设备，而通信对端无法指定该会话请求的目的终端。在IMS标准中，只有具备SIP能力且能接入IP承载网的IMS签约用户才能使用IMS的多媒体业务，这一条件限制了当前许多UE获得IMS业务的能力。现实情况是现网中存在着大量的普通手机和固话设备，特别是在智能家庭网络应用中存在大量低处理能力的终端如传感器、RFID设备以及无法接入IP网络的监控设备等等，IMS用户与这些设备实现泛在通信还存在着很大的技术困难。

河海大学物联网工程研究院针对家庭网络与IMS网络融合提出通用OSGi/SIP通信服务系统框架，通过SIP桥接使得家庭网络内的设备可以与IMS网终端通信，在该网络架构中家庭网关内部设备共享一个IMPU，IMS用户通过SIP协议中的SUBSCRIBE和NOTIFY实现与网关内部设备的通信，当家庭网关收到IMS用户的会话请求时根据EVENT事件决定触发哪个内部设备。

中国发明专利“用于针对本地网络中的设备实现多媒体服务的方法和装置”（申请号：200980160878.9，申请日：2009.08.11，公开日：2012.05.23）公开了一种本地网络的家庭网关的方法和装置，它将内部设备与家庭网关的一个共享IMPU建立关联，将内部设备的本地标识与IMPU一起注册到IMS会话控制节点中，当IMS用户发起到该共享IMPU的呼叫时，IMS会话控制节点对与该IMPU关联的每个设备分别生成不同的呼叫请求，这些内部设备同时振铃。

以上方法都是开发一种可以接入IMS网络的家庭网关，使得内部设备可以通过家庭网关实现与IMS用户的通信，存在的共同问题是在多个家庭网络内部设备共享一个IMPU的情况下，家庭网关或IMS会话控制节点只能根据该共享IMPU发起到具备相同业务能力的某一个或多个设备的呼叫请求，会话处理过程复杂，外部IMS用户无法指定希望与之建立IMS会话的内部设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种本地设备与IMS网络互通的方法、系统及协同融合接入网关，使得外部IMS网络用户可以与指定的本地设备通过协同融合接入网关建立IMS网络会话。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种本地设备与IMS网络互通的方法，包括以下步骤：

第1步，在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名；

第2步，协同融合接入网关收到本地设备的注册请求后，为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名；

第3步，协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识之间的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器中；

第4步，IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段；

第5步，协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发。

一种本地设备与IMS网络互通的系统，包括协同融合接入网关、DNS服务器、外部IMS用户、CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器，其中：

协同融合接入网关，负责将本地设备接入IMS网络，根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址；DNS服务器，对本地设备主机名和主机标识映射关系进行存储、查询和更新；外部IMS用户，支持包含所述主机标识字段的SIP协议；CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器对IMS会话请求进行认证、鉴权和路由；

在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名；协同融合接入网关收到本地设备的注册请求后，为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名；协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识之间的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器中；IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段；协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发。

一种本地设备与IMS网络互通的协同融合接入网关，包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块，其中：

底层接口管理模块，是本地设备与协同融合接入网关的通信接口，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备数据和信令的传输；

本地注册管理模块，从本地会话管理模块获取本地认证信息，负责对本地设备的注册请求进行本地认证和鉴权，向标识映射管理模块提供本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，对SIP信令管理模块和本地设备之间的信令进行转发；

本地会话管理模块，负责读取IMS网络 SIM卡中的信息，并且存储本地会话策略库和安全认证信息，根据当前协同融合接入网关所处状态选择与本地设备进行关联的IMPU，对会话请求进行处理并管理其它各模块；

数据收发模块，根据所述本地会话管理模块的控制信息负责本地设备和外部IMS用户间的媒体数据的格式转换和收发；

SIP信令管理模块，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备与IMS网络互通信令的协议转换和收发，并且将本地设备主机名和主机标识的映射信息注册到IMS网络DNS服务器中，对SIP信令中的主机标识字段进行解析，通过查询标识映射管理模块得到对应本地设备的本地节点名和节点标识，与数据收发模块集成；

标识映射管理模块，根据本地注册管理模块提供的本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，负责本地设备的IMS网络主机名和主机标识的生成、以及五元映射向量映射关系的存储、更新和查询。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）外部IMS网络用户可以与指定的本地设备通过协同融合接入网关建立IMS网络会话；（2）会话处理过程简单方便，易于部署；（3）拓展了IMS网络的应用范围。

附图说明

图1是本发明本地设备与IMS网络互通的方法流程图。

图2是本发明协同融合接入网关的结构示意图。

图3是本发明实施例1中协同融合接入网关的具体结构示意图。

图4是本发明实施例2中本地设备进行注册的流程图。

图5是本发明实施例2中本地设备主机标识映射关系的示意图。

图6是本发明实施例3中本地设备主动发起到IMS用户的会话流程图。

图7是本发明实施例4中IMS用户主动发起到本地设备的会话流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明本地设备与IMS网络互通的方法、系统及协同融合接入网关，按照本发明方法实现本地设备与IMS网络互通的系统，包括协同融合接入网关、DNS服务器、外部IMS用户、CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器，该系统中的协同融合接入网关包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块，本发明的方法、系统及协调融合接入网关，使得外部IMS网络用户可以与指定的本地设备通过协同融合接入网关建立IMS网络会话。

（一）、结合图1，本发明本地设备与IMS网络互通的方法，包括以下步骤：

第1步，在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名，具体为：

在基于文本的SIP协议中添加一个IMS网络主机标识头域，头域的内容包括本地设备的主机名和主机标识，其中主机名与IMS公有用户标识IMPU形式相同，主机标识为固定长度的二进制比特串，所述主机标识字段格式为:

Host-Identity:Host-Name=“Hostname@realm”;

Host-Identifier=“xxx”

所述本地设备的主机名不是IMPU，在IMS网络的呼叫会话控制功能CSCF实体和归属用户服务器HSS中没有保存本地设备主机名和主机标识的映射关系，呼叫会话控制功能CSCF实体和归属用户服务器HSS不对SIP协议中的主机标识字段进行解析。

第2步，协同融合接入网关收到本地设备的注册请求后，为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名，具体步骤如下：

步骤2.1，本地设备在开机或从外地迁移到本地网络后进行注册，注册请求消息中携带有本地设备的本地节点名、节点标识以及所支持的业务能力信息，协同融合接入网关对本地设备的注册请求进行认证和鉴权；

步骤2.2，对于通过本地注册的本地设备，协同融合接入网关解析出注册请求消息中的本地节点名和节点标识，将本地设备的本地节点名添加到协同融合接入网关中一个IMPU前面作为本地设备的IMS网络主机名，建立本地设备本地身份与协同融合接入网关中该IMPU的映射关联；

步骤2.3，协同融合接入网关根据本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及已建立映射关联的协同融合接入网关IMPU进行hash散列，得到本地设备的主机标识；

步骤2.4，协同融合接入网关为本地设备生成并保存一个五元映射向量，所述五元映射向量格式为“本地节点名，本地节点标识，主机名，主机标识，关联IMPU”；

步骤2.5，协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识映射关系注册到IMS网络的DNS服务器中，在DNS服务器中增加新的储存项，格式为“主机名，主机标识”。

第3步，协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识之间的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器中。

第4步，IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段，具体为：

外部IMS用户在发起到本地设备的IMS会话请求前，首先根据本地设备的主机名向DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，然后将本地设备的主机名和主机标识填入到SIP会话请求中的主机标识字段；所述SIP会话请求中的from头域内容即源IMS身份为外部IMS用户的IMPU，SIP会话请求中的to头域内容即目的IMS身份为协同融合接入网关中与被叫本地设备关联的IMPU。

第5步，协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发，具体为：

步骤5.1，协同融合接入网关接收到IMS用户的SIP会话请求后，首先判断是否接受该会话请求：若拒绝则本次会话到此结束；若接受则解析出被叫IMPU以及主机标识字段中本地设备的主机名和主机标识，并进入下一步；

步骤5.2，将被叫IMPU、本地设备主机名以及主机标识三者一同与本地存储的五元映射向量进行比对：若解析出的本地设备的主机名、主机标识或关联IMPU中的任何一个与所述五元映射向量不同，则协同融合接入网关拒绝该会话请求；若三者比对完全相同，则协同融合接入网关提取出五元映射向量中的本地设备的本地节点名和节点标识，将外部IMS用户的会话请求进行协议转换并转发给指定的内部设备，并进入下一步；

步骤5.3，协同融合接入网关在完成对本地设备的寻址后，继续负责对外部IMS用户和本地设备之间进行信令协议的适配和转发，以及数据协议的适配和转发。

（二）、本发明本地设备与IMS网络互通的系统，包括协同融合接入网关、DNS服务器、外部IMS用户、CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器，其中：

协同融合接入网关，负责将本地设备接入IMS网络，根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址；DNS服务器，对本地设备主机名和主机标识映射关系进行存储、查询和更新；外部IMS用户，支持包含所述主机标识字段的SIP协议；CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器对IMS会话请求进行认证、鉴权和路由；

在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名；协同融合接入网关收到本地设备的注册请求后，为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名；协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识之间的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器中；IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段；协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发。

CSCF实体、HSS服务器和家庭网关应用服务器对IMS会话请求进行认证、鉴权和路由。CSCF实体负责执行，HSS服务器和家庭网关应用服务器存储有IMS用户的签约信息、密钥以及会话处理策略，CSCF实体从以上两个服务器中下载会话处理策略和鉴权向量，执行认证和会话管理功能。CSCF实体根据会话请求中的源和目的地址负责路由。

（三）、结合图2，本发明本地设备与IMS网络互通的协同融合接入网关，包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块：

底层接口管理模块，是本地设备与协同融合接入网关的通信接口，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备数据和信令的传输；

本地注册管理模块，从本地会话管理模块获取本地认证信息，负责对本地设备的注册请求进行本地认证和鉴权，向标识映射管理模块提供本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，对SIP信令管理模块和本地设备之间的信令进行转发；

本地会话管理模块，负责读取IMS网络 SIM卡中的信息，并且存储本地会话策略库和安全认证信息，根据当前协同融合接入网关所处状态选择与本地设备进行关联的IMPU，对会话请求进行处理并管理其它各模块；

数据收发模块，根据所述本地会话管理模块的控制信息负责本地设备和外部IMS用户间的媒体数据的格式转换和收发；

SIP信令管理模块，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备与IMS网络互通信令的协议转换和收发，并且将本地设备主机名和主机标识的映射信息注册到IMS网络DNS服务器中，对SIP信令中的主机标识字段进行解析，通过查询标识映射管理模块得到对应本地设备的本地节点名和节点标识，与数据收发模块集成；

标识映射管理模块，根据本地注册管理模块提供的本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，负责本地设备的IMS网络主机名和主机标识的生成、以及五元映射向量映射关系的存储、更新和查询。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

结合图3本发明协同融合接入网关的详细结构示意图，对协同融合接入网关各部分的功能和特征做出进一步说明。

本发明协同融合接入网关包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块，具体如下：

（1）底层接口管理模块包括与本地设备直接相连的符合特定技术规范的各类接口如WiFi接口、RFID接口等，各个接口可以将本地设备的数据通过内部接口传递到数据收发模块和本地注册管理模块以及转发数据到本地设备；还包括接口控制模块，可以根据本地会话管理模块的控制信息控制所述各个接口与其他模块之间数据通道的通断。

（2）数据收发模块可以根据本地会话管理模块的控制信息，负责本地设备与外部IMS用户之间媒体协议的转换和数据的收发。

（3）本地会话管理模块包括SIM读取模块，可以读取SIM卡中的协同融合网关的IMPI、IMPU以及认证算法和密钥信息，用于协同融合接入网关到IMS网络的注册和会话；还包括本地会话策略库，使得用户可以根据自身需要配置协同融合接入网关的用法，并且保存有本地认证和鉴权信息；还包括本地会话控制模块，与本地会话策略库协同工作，负责对本地设备的注册和会话请求以及外部IMS设备的会话请求做出认证和判决，发送控制信息控制其他模块的工作。

（4）本地注册管理模块，在收到本地设备的注册请求后，提取出请求中的本地设备的节点名、节点标识和业务能力信息，其中业务能力信息包括本地设备支持的媒体类型和媒体格式，本地注册管理模块与本地会话管理模块配合对注册请求进行本地认证和鉴权，通过后为本地设备选择一个可关联的共享IMPU，提供本地设备的节点名、节点标识、关联的共享IMPU以及注册时间信息到所述标识映射管理模块生成本地设备的主机标识和主机名。

（5）SIP信令管理模块包括SIP信令转换模块， SIP信令转换模块可以负责各种信令格式之间的转换而不局限于SIP信令，可以对SIP协议中的主机标识字段进行解析，查询标识映射管理模块得到本地设备主机标识与本地标识以及共享IMPU的映射关系；还包括SIP信令收发模块，一方面将IMS网络发来并经SIP信令转换模块转换后的信令发往本地设备，一方面将本地设备发来并经SIP信令转换模块转换后的信令发往IMS网络，还负责将本地设备的主机名和主机标识映射关系注册到IMS网络的DNS服务器。

（6）标识映射管理模块包括主机标识生成模块，将本地设备的本地节点名添加到与之关联的共享IMPU前构成主机名，将本地设备的本地节点名、节点标识、共享IMPU以及注册时间信息进行hash散列得到主机标识，生成关于本地设备的五元映射向量并保存到本地标识映射存储模块；还包括本地标识映射存储模块，负责本地设备的五元映射关系的存储、查询和更新。

实施例2

结合图4~5，本发明中本地设备的注册流程，步骤如图4中①~④所示：

步骤①，本地设备为一监控设备，本地节点名为Camera1，节点标识为序号3，开机后发起到所述协同融合接入网关的注册请求，请求消息中携带节点名、节点标识及业务能力信息。

步骤②，协同融合接入网关接收到本地设备Camera1的注册请求，开始如下处理流程：

21)首先根据本地会话策略对其进行认证和鉴权，若不通过则直接返回失败响应，拒绝为本地设备Camera1提供服务；若通过，则转到执行下一流程22)；

22)协同融合接入网关选择一个共享IMPU如Gateway1@realm1与本地设备Camera1关联，以后本地设备Camera1将通过协同融合接入网关以IMS网络身份Gateway1@realm1实现与IMS网络的互通；

23)协同融合接入网关将本地设备Camera1的节点名添加到共享IMPU的前面，由此构成本地设备Camera1的主机名Camera1_Gateway1@realm1，将本地设备的节点名Camera1、节点标识3、共享IMPU Gateway1@realm1以及注册时间信息进行hash散列得到一固定长度的二进制比特串作为主机标识，本实施例中我们假设采用一种面向IPv6的主机标识生成机制，所述主机标识长度为128位并且使用保留的IPv6前缀“1010”作为主机标识前缀，据此可假设生成的本地设备Camera1的主机标识为“1010xxx01”；

24)协同融合接入网关为本地设备Camera1生成一个五元映射向量以保存其不同身份标识间的映射关系，如图5所示，格式为“本地节点名，本地节点标识，主机名，主机标识，关联IMPU”，所述五元映射向量保存在本地标识映射存储模块中，并由标识映射管理模块负责更新和查询；

25)协同融合接入网关将注册成功或失败的响应消息返回给本地设备Camera1。

步骤③，协同融合接入网关将本地设备Camera1的主机名和主机标识的映射关系注册到IMS网络的DNS服务器中，其格式为“主机名，主机标识”，所述DNS服务器可以是增设新映射项的传统设备也可以是专用DNS服务器。

步骤④，DNS服务器将注册成功或失败的响应消息返回给协同融合接入网关，若是失败响应则由协同融合接入网关重新发送注册请求。

实施例3

结合图6，本地设备主动发起到外部IMS网络用户的IMS网络会话流程，步骤如图6中①~⑧所示：

步骤①，假设图6中本地设备Camera1是已经成功注册的视频监控设备，协同融合接入网关为其生成的五元映射向量如图5所示，本地设备Camera1发现一个异常情况，于是触发了一个到协同融合接入网关的会话请求。

步骤②，协同融合接入网关收到本地设备Camera1的会话请求，根据本地会话控制策略决定发起到外部IMS用户的IMS会话请求，协同融合接入网关提取出本地设备Camera1的本地节点名Camera1和节点标识3，查询标识映射管理模块中存储的对应五元映射向量得到关联的共享IMPU即Gateway1@realm1，协同融合接入网关以所述共享IMPU Gateway1@realm1的IMS用户身份根据协议转换规则生成发向外部IMS用户的会话请求，会话请求中的主机标识字段内容为查询得到的本地设备的主机名“Camera1_Gateway1@realm1”和主机标识“1010xxx01”。

步骤③~④，协同融合接入网关和外部IMS用户服务的IMS CSCF实体可能是不相同的，这并不影响图6所示会话流程；IMS CSCF实体收到协同融合接入网关的会话请求后不需要对主机标识字段进行解析，如果CSCF实体已经下载了相关的初始业务过滤准则iFCs则可以直接做出响应，或者CSCF实体需要向HSS请求下载相关的iFCs，或者CSCF实体需要向家庭网关AS请求下载相关的iFCs，或者需要HSS和家庭网关AS同时参与对协同融合接入网关会话请求进行处理，具体情况视运营商策略和当前状态而定。

步骤⑤，IMS CSCF实体通过对协同融合接入网关会话请求的认证和鉴权并将其路由至外部IMS用户。

步骤⑥~⑧，外部IMS用户收到协同融合接入网关的会话请求后可以解析出主机标识字段中的内容，决定接受并返回一个成功确认的响应消息给本地设备Camera1，随后可能还会有一系列的QoS协商流程，在此不再赘述；外部IMS用户在返回给协同融合接入网关的响应消息后将解析出的本地设备Camera1的主机名和主机标识添加进SIP消息中的主机标识字段，协同融合接入网关根据外部IMS用户返回的SIP消息中的主机标识字段查询得到本地设备Camera1的本地节点名和节点标识，然后将该SIP消息转发给本地设备Camera1；当本地设备Camera1与外部IMS用户间的媒体协商完成且承载通道建立后，双方可以协同融合接入网关为中介进行基于IMS的会话，由协同融合接入网关负责信令和媒体格式的转换。

实施例4

结合图7，外部IMS用户主动发起到本地设备的IMS会话流程，步骤如图7中①~⑩所示：

步骤①~②，假设外部IMS用户希望查看家中老人或孩子的当前监控视频，所述IMS用户知晓负责该项监控的本地设备的本地节点名为Camera2，本地设备的主机名为Camera2_Gateway1@realm1，且知晓可以通过所述协同融合接入网关的一个共享IMPUGateway1@realm1与本地设备Camera2建立会话，但问题是还有一个内部监控设备Camera1与所述协同融合接入网关的共享IMPU Gateway1@realm1相关联，为了将会话请求准确的发送到指定的本地设备Camera2，IMS用户首先向DNS查询主机名为Camera2_Gateway1@realm1所对应的主机标识得到“1010xxx00”；

步骤③，IMS用户根据查询得到的本地设备Camera2的主机名和主机标识，构造发送到协同融合接入网关的SIP会话请求，如图7所示为IMS用户SIP会话请求中的关键头域，源IMS用户身份为From头域中的IMS用户的IMPU IMPU_A@realm2，目的IMS用户身份为To头域中协同融合接入网关的共享IMPU Gateway1@realm1，主机标识字段中为本地设备Camera2的主机名和主机标识，以指定将本会话请求发送到本地设备Camera2；

步骤④~⑥，应注意到为所述协同融合接入网关和所述外部IMS用户服务的IMSCSCF实体在IMS网络中可能是不相同的，但其对IMS的会话请求处理过程基本相同，这并不影响图7所示会话流程。IMS CSCF实体收到IMS用户的会话请求后不需要对主机标识字段进行解析而只需要按照IMS标准对该会话请求进行认证和鉴权，如果CSCF实体已经下载了相关的初始业务过滤准则iFCs则可以直接做出响应，或者CSCF实体需要向HSS请求下载相关的iFCs，或者CSCF实体需要向家庭网关AS请求下载相关的iFCs，或者需要HSS和家庭网关AS同时参与对IMS用户会话请求进行处理，具体哪一种情况视运营商策略和当前状态而定；为协同融合接入网关和外部IMS用户服务的IMS CSCF实体均需要对IMS用户的会话请求进行认证和鉴权，通过后最终由为协同融合接入网关服务的IMS CSCF实体根据目的IMS用户身份Gateway1@realm1将该会话请求路由到协同融合接入网关；

步骤⑦，协同融合接入网关收到IMS用户的SIP会话请求后，其详细处理过程包括：

71)首先由SIP信令管理模块解析出会话请求中的目的共享IMPU Gateway1@realm1、主机标识字段中的本地设备的主机名Camera2_Gateway1@realm1和主机标识“1010xxx00”以及所请求的会话业务类型；

72)协同融合接入网关根据本地会话策略以及当前状态决定接受IMS用户的视频会话请求，并指示SIP信令管理模块将IMS用户的会话请求进行协议转换后转发给本地设备Camera2；

73)SIP信令管理模块向标识映射管理模块发起查询请求，查询内容为与共享IMPUGateway1@realm1、本地设备的主机名Camera2_Gateway1@realm1和主机标识“1010xxx00”完全匹配的五元映射向量中保存的本地设备Camera2的本地节点名和节点标识，若查询无果则根据本地会话策略生成会话拒绝响应并跳到步骤9，在本实施例中根据如图5所示的五元映射向量查询得到本地设备Camera2的本地节点名“Camera2”和本地节点标识“7”；

74)SIP信令管理模块根据查询得到的本地设备Camera2的本地节点名和节点标识，将IMS用户的SIP会话请求转换成本地信令转发到本地设备Camera2；

步骤⑧~⑩，本地设备Camera2收到经协同融合接入网关转发的外部IMS用户的会话请求后决定接受该会话，并返回一个确认响应经协同融合接入网关转发给IMS用户，随后可能还会有一系列的QoS协商流程，在此不再赘述；当本地设备Camera2与外部IMS用户间的媒体协商完成且承载通道建立后，双方可以协同融合接入网关为中介进行基于IMS的会话，由协同融合接入网关负责信令和媒体格式的转换。

当本地设备和外部IMS用户经由所述协同融合接入网关实现最初的信令的交互后，协同融合接入网关可以对会话设置一个简单的标识，使得后续本地设备和外部IMS用户间的会话不须查询标识映射管理模块即可根据会话标识直接经协同融合接入网关转发到相应设备。

综上所述，应用本发明本地设备与IMS网络互通方法、系统及协同融合接入网关，可使本地设备在无法直接使用IMS网络的情况下，以一种简单方便、易于部署和可扩展的方式实现与外部IMS网络用户的泛在互通，同时IMS网络用户也能建立到指定本地设备的IMS会话，拓展了IMS网络的应用范围。

Claims (5)

1.一种本地设备与IMS网络互通的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步，在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名；所述在SIP协议中增加一个IMS网络主机标识字段，具体为：

在基于文本的SIP协议中添加一个IMS网络主机标识头域，头域的内容包括本地设备的主机名和主机标识，其中主机名与IMS公有用户标识IMPU形式相同，主机标识为固定长度的二进制比特串；

所述本地设备的主机名不是IMPU，在IMS网络的呼叫会话控制功能CSCF实体和归属用户服务器HSS中没有保存本地设备主机名和主机标识的映射关系，呼叫会话控制功能CSCF实体和归属用户服务器HSS不对SIP协议中的主机标识字段进行解析；

第2步，协同融合接入网关收到本地设备的注册请求后，为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名；

第3步，协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识之间的映射关系注册到IMS网络中的DNS服务器中；

第4步，IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段；

第5步，协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发。

2.根据权利要求1所述本地设备与IMS网络互通的方法，其特征在于，第2步中所述为本地设备生成全局唯一的IMS网络主机标识和主机名，具体步骤如下：

步骤2.1，本地设备在开机或从外地迁移到本地网络后进行注册，注册请求消息中携带有本地设备的本地节点名、节点标识以及所支持的业务能力信息，协同融合接入网关对本地设备的注册请求进行认证和鉴权；

步骤2.2，对于通过本地注册的本地设备，协同融合接入网关解析出注册请求消息中的本地节点名和节点标识，将本地设备的本地节点名添加到协同融合接入网关中一个IMPU前面作为本地设备的IMS网络主机名，建立本地设备的本地身份与协同融合接入网关中该IMPU的映射关联；

步骤2.3，协同融合接入网关根据本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及已建立映射关联的协同融合接入网关IMPU进行hash散列，得到本地设备的主机标识；

步骤2.4，协同融合接入网关为本地设备生成并保存一个五元映射向量，所述五元映射向量格式为“本地节点名，本地节点标识，主机名，主机标识，关联IMPU”；

步骤2.5，协同融合接入网关将本地设备的主机名和主机标识映射关系注册到IMS网络的DNS服务器中，在DNS服务器中增加新的储存项，格式为“主机名，主机标识”。

3.根据权利要求1所述本地设备与IMS网络互通的方法，其特征在于，第4步所述IMS用户根据本地设备的主机名，通过DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，并将本地设备的主机名和主机标识写入到SIP会话请求中的主机标识字段，具体为：

外部IMS用户在发起到本地设备的IMS会话请求前，首先根据本地设备的主机名向DNS服务器查询得到本地设备的主机标识，然后将本地设备的主机名和主机标识填入到SIP会话请求中的主机标识字段；所述SIP会话请求中的from头域内容为外部IMS用户的IMPU，SIP会话请求中的to头域内容为协同融合接入网关中与被叫本地设备关联的IMPU。

4.根据权利要求2所述本地设备与IMS网络互通的方法，其特征在于，第5步中所述协同融合接入网关根据SIP会话请求中的主机标识字段对本地设备进行寻址，实现本地设备与IMS用户之间信令协议的适配和转发，以及本地设备与IMS用户之间数据协议的适配和转发，具体为：

步骤5.1，协同融合接入网关接收到IMS用户的SIP会话请求后，首先判断是否接受该会话请求：若拒绝则本次会话到此结束；若接受则解析出被叫IMPU以及主机标识字段中本地设备的主机名和主机标识，并进入下一步；

步骤5.2，将被叫IMPU、本地设备主机名以及主机标识三者一同与步骤2.4中本地存储的五元映射向量进行比对：若解析出的本地设备的主机名、主机标识或关联IMPU中的任何一个与所述五元映射向量不同，则协同融合接入网关拒绝该会话请求；若三者比对完全相同，则协同融合接入网关提取出五元映射向量中的本地设备的本地节点名和节点标识，将外部IMS用户的会话请求进行协议转换并转发给指定的内部设备，并进入下一步；

步骤5.3，协同融合接入网关在完成对本地设备的寻址后，继续负责对外部IMS用户和本地设备之间进行信令协议的适配和转发，以及数据协议的适配和转发。

5.一种本地设备与IMS网络互通的协同融合接入网关，其特征在于，包括底层接口管理模块、本地注册管理模块、本地会话管理模块、数据收发模块、SIP信令管理模块和标识映射管理模块，其中：

底层接口管理模块，是本地设备与协同融合接入网关的通信接口，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备数据和信令的传输；

本地注册管理模块，从本地会话管理模块获取本地认证信息，负责对本地设备的注册请求进行本地认证和鉴权，向标识映射管理模块提供本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，对SIP信令管理模块和本地设备之间的信令进行转发；

本地会话管理模块，负责读取IMS网络SIM卡中的信息，并且存储本地会话策略库和安全认证信息，根据当前协同融合接入网关所处状态选择与本地设备进行关联的IMPU，对会话请求进行处理并管理其它各模块；

数据收发模块，根据所述本地会话管理模块的控制信息负责本地设备和外部IMS用户间的媒体数据的格式转换和收发；

SIP信令管理模块，根据本地会话管理模块的控制信息负责本地设备与IMS网络互通信令的协议转换和收发，并且将本地设备主机名和主机标识的映射信息注册到IMS网络DNS服务器中，对SIP信令中的主机标识字段进行解析，所述主机标识字段包括本地设备的IMS网络主机标识和主机名，通过查询标识映射管理模块得到对应本地设备的本地节点名和节点标识，与数据收发模块集成；

标识映射管理模块，根据本地注册管理模块提供的本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及关联IMPU信息，负责本地设备的IMS网络主机名和主机标识的生成、以及五元映射向量映射关系的存储、更新和查询，协同融合接入网关为本地设备生成并保存一个五元映射向量，所述五元映射向量格式为“本地节点名，本地节点标识，主机名，主机标识，关联IMPU”；所述本地设备的主机名不是IMPU，将本地设备的本地节点名添加到协同融合接入网关中一个IMPU前面作为本地设备的IMS网络主机名，建立本地设备本地身份与协同融合接入网关中该IMPU的映射关联；协同融合接入网关根据本地设备的本地节点名、节点标识、注册时间以及已建立映射关联的协同融合接入网关IMPU进行hash散列，得到本地设备的主机标识。