下一代網絡業務交互系統的設計分析

曹 毅，李 旭

(1.總參信息化部駐石家莊地區軍事代表室，河北石家莊 050081;2.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊 050081)

0 引言

下一代網絡采用了控制和業務相分離的水平式分層架構，從而進一步簡化了第三方業務的開發和部署。隨著新業務的大量部署，在下一代網絡中業務之間的特征交互問題將會更加突出。

大多數業務沖突問題都與業務觸發機制相關。首先，IMS采用基于iFC逐次匹配觸發的機制實現了業務與呼叫控制的分離。服務呼叫會話控制功能(Serving-Call/Session Control Function，S-CSCF)按照優先級依次匹配每一條iFC，匹配成功后觸發相應的應用服務器(Application Server，AS)來執行業務。S-CSCF接著匹配下一優先級的iFC，觸發相關的AS，依次進行直到匹配完所有的iFC。這種觸發機制在初始請求到來時，按靜態配置好的順序觸發相關AS。再有，應用服務器都是相互孤立的，彼此并不知道對方的存在，AS之間無法進行交互，不能根據應用服務器的交互結果決定相應的回應。因此，IMS中基于iFC的業務觸發機制是業務沖突產生的根源。

1 業務交互問題現狀

1.1 業務交互的分類

業務交互可以分為2類:① 特征沖突，即違背用戶意愿的業務交互;②特征協作，即用戶期望的特征交互稱為特征協作。特征是指那些業務中不能獨立運行但功能相對完整的功能模塊，或者稱為業務能力。

1.2 Service Broker

為了有效控制和處理IMS網絡架構下的業務沖突檢測與解決問題，3GPP在TR 23.810中引入了Service Broker功能實體。總體來說，Service Broker提供了一個可管理、可控制的手段讓多個業務能夠按照用戶預想的方式執行，根據用戶業務的簽約情況，明確這些業務的觸發順序，并對存在的業務沖突進行協調。從本質上說，服務呼叫/會話控制功能中基于iFC的業務觸發流程就是Service Broker的一種靜態工作形式。

3GPP并沒有對Service Broker進一步定義，也沒有給出具體的功能結構和實現方式的說明。但在設計Service Broker時需注意以下問題:①盡可能減少由于引入Service Broker而對IMS核心網造成的影響;②Service Broker采用靈活的架構以便處理新業務之間的交互問題;③支持不同接入方式的業務之間的交互;④ 支持由用戶配置、控制業務交互方式。

2 Service Broker架構設計

為了解決IMS中的業務交互問題，提出了一種新的Service Broker模型，如圖1所示。主要由服務請求接口、數據處理模塊、業務觸發模塊和兼容類交互管理模塊組成。

服務請求接口采用 SIP協議的ISC接口，負責在S-CSCF和AS之間消息的傳遞。在新的業務提供架構下，S-CSCF與 AS之間的交互由Service Broker進行管理，同時對于二者又都是透明的。因此，沿用傳統IMS體系中的ISC接口，分別為AS和S-CSCF提供相應的數據傳輸功能。S-CSCF將Service Broker當作是一個支持ISC的 AS，將請求消息轉發給 Service Broker，由Service Broker決定進一步調用哪個AS或者其他操作。對于AS相應業務請求后的應答和產生的請求，同樣由業務管理模塊處理(沖突檢測和避免)，然后決定下一步動作。

數據處理模塊提供Service Broker與HSS之間的接口，采用基于Diameter協議的Sh接口，從HSS下載用戶簽約的業務數據，包括iFC，然后處理數據并將處理后的數據轉交給業務觸發模塊和兼容類交互管理模塊。兼容類交互管理模塊負責把從HSS下載的用戶簽約的業務數據，劃分為不同的兼容類，并確定兼容類之間的邏輯交互關系。

圖1 Service Broker系統架構

3 Service Broker系統原理

3.1 Service Broker在網絡架構中的地位

圖2 基于兼容類的業務觸發

為了有效控制和處理IMS網絡架構下的業務沖突檢測與解決問題，3GPP在TR 23.810中引入了Service Broker功能實體。總體來說，Service Broker提供了一個可管理、可控制的手段讓多個業務能夠按照用戶預想的方式執行，根據用戶業務的簽約情況，明確這些業務的觸發順序，并對存在的業務沖突進行協調。從本質上說，服務呼叫/會話控制功能中基于iFC的業務觸發流程就是Service Broker的一種靜態工作形式。

3GPP并沒有對Service Broker進一步定義，也沒有給出具體的功能結構和實現方式的說明。設計Service Broker時需注意以下問題:①盡可能減少由于引入Service Broker而對IMS核心網造成的影響;②Service Broker采用靈活的架構以便處理新業務之間的交互問題;③支持不同接入方式的業務之間的交互;④支持由用戶配置、控制業務交互方式。

3.2 算法設計

為了實現Service Broker的業務交互管理功能，這里引入了兼容類的概念。在一個會話中觸發的多個業務分別屬于3個兼容類:類A、類B和類C，則兼容類之間存在以下關系:

①如果2個類相互兼容，則其中的業務不會沖突，否則會產生業務沖突;

②如果類A和類C兼容，類A和類B不兼容，則類C和類B不兼容。

兼容類信息存儲在HSS中的iFC信息中，可以加載到Service Broker中，指示Service Broker在上一條iFC被成功調用后，如果本條iFC匹配成功，是否可以觸發。不同兼容類之間的交互準則也被提前配置到Service Broker上。兼容類的交互準則以XML文檔的形式存儲在Service Broker中。例如:在用戶文檔中包含4條iFC，份屬于兼容類A，B，C。其中:iFC1，iFC2∈A;iFC3∈B;iFC4∈C。

基于兼容類的業務觸發如圖2所示。

圖2中兼容類A和類B不兼容。兼容類A和類C兼容。本例中類A中的iFC1或iFC2觸發后，類B中的iFC將不被觸發。

3.3 系統流程分析

業務觸發模塊在業務觸發的過程中，結合初始過濾準則的優先級和兼容類完成業務觸發。基于兼容類的業務觸發流程如圖3所示。

圖3 基于兼容類的業務觸發流程

基于兼容類的業務觸發流程如下:① Service Broker收到業務觸發消息后，選取最高優先級iFC進行評估;②如果匹配成功，進行業務觸發，否則轉步驟⑥;③ 業務觸發完成后，判斷該iFC是不是最后一條;如果是最后一條，結束觸發;如果不是，轉步驟④;④ 在剩余iFC中選取最高優先級的iFC，進行兼容性判斷;⑤如果不兼容，轉步驟③;否則轉步驟②;⑥ 判斷iFC是不是最后一條iFC，如果不是，轉步驟①;否則，結束業務觸發。

4 實驗驗證

為了驗證該Service Broker架構檢測解決業務沖突的有效性，按照圖4進行了試驗驗證，將X-Lite軟終端(UE1，UE2)、SCSCF、HSS、AS和Service Broker連接到交換機上。在AS上部署了2個業務:免費電話業務和呼出禁止業務。

圖4 Service Broker驗證平臺

考慮一個用戶文檔，其中包含2條初始過濾準則分別對應免費電話業務和呼出禁止業務。如果該用戶選擇訂閱免費呼叫業務，這時第1條過濾準則匹配成功，然后INVITE消息被路由到相應的AS上，AS把免費呼叫的號碼翻譯成合適的地區號，根據現有的IMS業務觸發流程，當AS產生的INVITE消息返回時，第2條過濾準則將被評估且匹配成功。如果該用戶不允許向目的地發出呼叫，免費呼叫業務將被禁止，違背了用戶意愿。

在基于兼容類的業務提供環境下，2條iFC分別屬于不同的兼容類，并且2個類不兼容，根據iFC的優先級，免費電話業務將被觸發，第2條iFC將不被評估，呼出禁止業務不被觸發。

5 結束語

提出的基于兼容類的Service Broker系統能夠和現有的基于iFC的業務觸發機制結合，有效地解決NGN中的業務交互問題。該Service Broker系統對現有的NGN網絡架構影響很小，不需要現有的NGN網絡架構進行改變，因此便于部署。 ■

［1］3GPP TS 23.218.IP Multimedia(IM)Session Handling;IM Call Model［S］.

［2］3GPP TR 23.810.Study on Architecture Impacts of Service Brokering，［S］.

［3］3GPP TS 29.198 － 16.Service Broker Service Capability Feature(SCF)［S］.

［4］KOIBERG M，MAGILL E H.Managing Feature Interactions between Distributed SIP Call Control Services ［J］.Computer Networks，2007，51(2):536 －557.

［5］ANUPAM V，HULL R.B，KANWAL S S et al.An Introduction to Lucent's Service Enhancement Layer［J］.Bell Labs Technical Journal，2006，10(4):179 －196.

［6］DEVITO N.M，EMERY R T，KOCAN K F，et al.Functionality and Structure of the Service Broker in Advanced Service Architectures［J］.Bell Labs Technical Journal，2005，10(1):17 －30.

［7］KOCAN K F，ROOME W.D，ANUPAM V.Service Capability Interaction Management in IMS Using the Lucent Service Broker Product［J］.Bell Labs Technical Journal，2006，10(4)，217 －232.

［8］KOCAN K F，ROOME W D，ANUPAM V.A Novel Software Approach for Service Brokering in Advanced Service Architectures.［J］.Bell Labs Technical Journal，2006，11(1):5－20.