Web与IMS业务融合技术探讨

本文最初发表在《信息安全与通信保密》2011年第6期。

0 引言
近年来，互联网业务对于传统电信业务的冲击越来越明显，融合互联网与电信网的业务成为运营商实现业务转型的重要途径[1]。业务融合的好处是显而易见的。对于电信运营商而言，它意味着：1) 运营商可以方便地采用互联网技术，开展更多的高附加值业务[2]；2) 运营商不再仅仅作为互联网流量的管道，而是向互联网服务提供商（Service Provider，SP）提供丰富的服务，从而在产业链中占据更有利的地位。对于SP而言，业务融合意味着：1) SP能够方便的租用电信基础设施的呼叫会话控制、媒体资源处理等能力，无需自行架设相应设施，从而显著降低系统建设成本，缩短业务部署周期；2) SP的业务能够更方便地扩展到电话、移动终端等非计算机终端；3) SP能够调用运营商的传送控制能力，对IP承载网资源进行控制，从而为用户提供更好的服务质量。对于用户而言，业务融合能带来更多的新业务与更好的使用体验。
随着电信网从PSTN向软交换、IP多媒体子系统[3]（IP Multimedia Subsystem，IMS）持续演进，互联网与电信网采用了统一的IP承载网络技术，这为业务融合提供了基础。Web应用与服务是互联网业务提供的主流技术；在电信网领域，IMS正在成为主流。因此Web与IMS业务的融合技术成为当前业界的研究热点之一。本文首先对Web与IMS业务融合进行概述，总结了两种融合技术方案，并对这两种方案的适用场景、优缺点等进行了分析比较。
1 Web与IMS业务融合概述
Web应用与Web服务是互联网业务最主要的形式，用户通过浏览器或其他Web客户端使用这些业务。有的SP还提供互联网上的话音、视频、会议等实时业务，这些业务往往与Web应用/服务关联，便于用户通过浏览器或Web客户端来使用。
运营商的业务提供平台通过IMS网络，在IP承载网的基础上增加了呼叫会话控制、媒体资源处理、媒体/信令网关、传送资源控制等能力，能够提供丰富的增值通信业务，提高服务质量，并实现不同终端之间的业务互通[4]。对于SP而言，要自行实现这些能力要么需要较高的成本，要么缺乏可行的手段。因此，业务融合的实质就是将IMS网络的上述能力以易用的方式暴露给互联网业务，使其能够方便地调用。由于Web服务具有良好的互操作性，并且在互联网上广泛使用，因此将IMS网络的能力封装为Web服务，是合乎逻辑的技术途径选择。





图1 Web与IMS业务融合的两种场景

Web与IMS业务的融合包括两种场景（如图 1所示）：
1) 运营商内部的业务融合：即运营商自身提供Web应用或Web服务，为用户提供增值业务；这些增值业务能够与IMS业务实现互操作，从而调用IMS网络的能力。
2) 运营商与SP之间的业务融合：即SP的Web应用或Web服务取得运营商的授权，能够与IMS业务实现互操作，从而调用IMS网络的能力。
2 业务融合方案
2.1 方案1：IMS网络通过集成应用服务器对外提供服务
本方案采用集成了Web应用/服务与SIP应用两部分能力的应用服务器，为IMS网络提供增值业务，系统架构如图 2所示。其中，Web应用/服务与SIP应用之间可以通过内部协议进行交互，实现互操作，使得Web应用/服务能够调用SIP应用的功能；SIP应用通过SIP、Diameter等协议与下层的IMS网络交互，并调用IMS网络的能力。因此，集成应用服务器上的Web应用/服务也能够调用IMS网络的能力，从而实现了Web与IMS的业务融合。
为了便于SP使用运营商提供的Web服务，以及对SP进行控制管理，运营商还需要部署访问控制与服务总线功能。SP的Web应用/服务在取得授权之后，能够使用运营商的Web服务，并通过服务总线进行服务发现、服务合成等操作。SP的Web应用/服务能够通过调用运营商的Web服务，来实现对IMS网络能力的调用。





图2 业务融合方案1的系统架构

2.2 方案2：IMS网络通过Parlay X网关对外提供服务
本方案采用SIP应用服务器为IMS网络提供增值通信业务，并通过Parlay X网关[5]向IMS网络之外的应用提供服务，系统架构如图 3所示。Parlay X网关通过SIP协议与IMS网络交互；对于IMS网络而言，它的地位类似于SIP应用服务器。因此，Parlay X网关能够与IMS网络进行协作，还可以通过IMS网络，与提供增值通信业务的SIP应用服务器进行协作，从而能够将IMS网络的能力与SIP应用的功能封装为Web服务，提供给Web应用/服务调用[6]。
Parlay X网关还具有服务注册与发现、服务管理、访问控制等功能。SP的Web应用/服务在取得授权之后，能够使用Parlay X网关提供的Web服务与其他功能；并通过Parlay X Web服务调用IMS网络的能力。





图3 业务融合方案2的系统架构
3 讨论
3.1 适用的业务融合场景
方案1采用的集成应用服务器本身就具有Web容器，运营商可以直接使用该应用服务器实现Web应用/服务，因此方案1支持运营商内部的业务融合（场景1）。通过访问控制、服务总线等功能，方案1也支持运营商与SP之间的业务融合（场景2）。
在方案2中，Web应用/服务需要由独立的Web服务器来提供。该方案并没有对于Web应用/服务的部署位置作出限制，既支持运营商网络内部的Web应用/服务，也支持运营商网络外部的Web应用/服务。因此，方案2对两种业务融合场景也都支持。
因此，两种方案适用于相同的业务融合场景。
3.2 支持的Web服务模型
当前主流的Web服务模型有两种：1) 基于SOAP的传统Web服务模型，2) REST Web服务模型。REST（Representational State Transfer，具象状态转移）是HTTP协议的主要设计者之一R. T. Fielding提出的一种软件架构风格[7]。REST Web服务被认为是基于SOAP的传统Web服务的轻量级替代者，它不需要SOAP协议，而是通过HTTP URI定位所需操作的资源，通过显式地使用HTTP的GET、POST、PUT、DELETE等方法，指明对资源进行哪种操作。因此，REST Web服务具有简单易用的特点，被多家互联网巨头（如Google、Amazon等）广泛采用，成为当前互联网上最主要的Web服务模型。
方案1对于Web服务模型没有作出限制，因此既支持基于SOAP的传统Web服务，也支持REST Web服务。方案2采用Parlay X网关技术，由于Parlay X Web服务是基于SOAP的，因而只支持传统Web服务。因此方案1在Web服务模型支持方面具有优势。
事实上，“简单易用、轻量级”是近年来业务提供技术发展的趋势。从OSA/Parlay到Parlay X是一种简化，最近爱立信又提出了称为“Parlay REST”的更轻量级的业务提供技术[8]。从这一角度来看，方案1可能更符合技术发展的趋势。
3.3 通信效率
图 4 (a)与(b)分别示意了两种方案中从Web应用/服务到IMS网络的交互环节。可以看出，由于方案1中运营商的Web服务与SIP应用服务器集成度更高，因此交互环节较少，具有更高的通信效率。这一点对于运营商内部的业务融合体现得尤为明显。因此，方案1在通信效率方面具有优势。



[align=center] (a) 方案1的交互环节[/align]




(b) 方案2的交互环节

图4 两种方案的交互环节比较

3.4 可实现性
目前有不少商业或开源的Java应用服务器既集成了支持IMS架构的SIP应用服务器（支持JAIN SLEE或SIP Servlet），也集成了HTTP服务器与Web容器（如HTTP Servlet或JSP容器），例如IBM WebSphere、Oracle WebLogic、RedHat Mobicents、Sun Sailfin等。这些应用服务器对于两种Web服务都能较好地支持，因而可以在同一个平台上较为方便的集成基于SIP应用与Web应用/服务。此外，服务总线等技术也已经比较成熟。所以方案1在可实现性方面没有较大的障碍。
另一方面，Parlay X已经成为业界广泛认可的技术规范，多家设备商已经推出了相关产品。所以方案2也具有较好的可实现性。因此，两种方案的可实现性基本相当。
4 结语
Web与IMS业务的融合可能促成运营商、SP与用户“三赢”，电信承载网络的IP化为业务融合提供了便利，因此业务融合技术成为研究热点。业务融合具有运营商内部、运营商与SP之间两种场景。有两种方案可以实现业务融合，一种是采用集成SIP应用与Web应用/服务的应用服务器，另一种是采用“SIP应用服务器 + Parlay X网关”的方式。两种方案在适用场景、可实现性方面相当，但前一种方案在Web服务模型支持与通信效率方面具有优势。
本文的研究工作部分受到国家自然科学基金的支持（基金号：61001084），在此表示感谢！
参考文献
[1] 蒋林涛. 电信转型和下一代网的若干问题研究[J]. 电信技术, 2006(2):20-24.
[2] 吴楠, 文运平, 朱斌. 基于融合网络的业务与计费运营模式研究[J]. 通信技术, 2010(4):141-143.
[3] Poikselka M, Mayer G. The IMS: IP Multimedia Concepts and Services[M]. 3rd Edition. Chichester, United Kingdom: John Wiley & Sons, 2006.
[4] 曾曦. 基于IMS架构的PSTN/ISDN仿真实现[J]. 信息安全与通信保密, 2009(3):47-49.
[5] ETSI OSA. Parlay X 3.0 Specifications[DB/OL]. (公告日期2007-12-1) [下载日期2008-11-23]. http://docbox.etsi.org/tispan/Open/OSA/ParlayX30.html.
[6] 陈霄, 汪学明. 下一代网络开放业务接口的研究[J]. 通信技术, 2010(12):109-111.
[7] Fielding R T. Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures[D]. Irvine, United States:Univ. of California, Irvine, 2000.
[8] 爱立信(中国)通信有限公司. 电信API：轻量级模式、重量级功能[J]. 电信网技术, 2010(6):76-78.