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IMS业务触发的研究

作　者: 荀兆勇
导　师: 廖建新
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 应用触发框架 业务触发数据 业务触发算法 业务逻辑触发 信令性能 会话建立时延 过滤准则 会话初始协议 IP多媒体子系统
分类号: TN919.8
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着移动通信网络的演进,对通信网络所提供服务的要求越来越高。IP(InternetProtocol)多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem,IMS)使得第三代(3G)移动网络成为可以提供全业务的融合网络,IMS成为研究的热点。IMS中可提供业务的多样性和业务的服务质量是IMS网络成功与否的关键,而要保证业务的服务质量,必须保证IMS网络业务的快速有效触发。业务触发主要包括应用/业务触发框架(Application TriggeringArchitecture,ATA)、业务触发数据(Service Triggering Data,STD)、业务触发算法(ServiceTriggering Algorithm,STA)和业务触发协议(Service Triggering Protocol,STP)等内容。本文对IMS的业务触发进行研究,主要涉及如下几个方面:1、应用触发框架方面,主要是对现有应用触发框架进行了增强,并提出了一种新的应用触发框架以解决现有框架中存在的问题;2、业务触发数据方面,主要是对现有3GPP(3rd Generation Partnership Project)规范中的业务触发数据进行研究,分析其存在的问题并提出了一种基于业务键的触发数据;3、业务触发算法方面,主要是性能方面的研究,分析了现有3GPP业务触发算法的性能问题,并提出了几种优化的业务触发算法以提高IMS触发系统的性能。4、业务逻辑触发(Service Logic Triggering,SLT)方面,分析了现有3GPP规范中尚未标准化的部分,提出了一种SIP应用服务器业务逻辑触发机制,并研究了该机制下整个IMS业务触发的性能。本文对研究过程中取得的主要创新成果进行了详细阐述。这些创新工作简要归纳如下:1)IMS应用触发框架方面:在现有3GPP应用触发框架中,3GPP只定义并实现了初始过滤准则(initial Filter Criteria,iFC),虽然也定义了后续过滤准则(subsequentFilter Criteria,sFC),但并未给出sFC的具体实现方式。为了解决这个问题,增强现有3GPP应用触发框架,提出了一种基于SIP(Session Initiation Protocol)头的sFC的实现方式,该实现方式可以有效控制后续SIP消息的触发,增加了后续SIP消息路由的灵活性;针对提出的sFC实现方式,通过分析发现基于iFC+sFC的业务触发缺乏足够的灵活性,且存在不必要的业务触发而造成S-CSCF(ServingCall Session Control Function)和应用服务器(Application Server,AS)不得不处理额外的SIP消息,所以不可避免地引入了额外的网络处理时延的问题。为了解决这些问题,提出了一种基于呼叫状态的应用触发框架(Call-state based ATA,CATA)。在举例说明了CATA下的业务触发后,分析、讨论了iFC、sFC和cFC(call-state based Filter Criteria)之间的关系。2)IMS业务触发数据方面:分析了现有3GPP业务触发数据中存在的问题,提出了一种基于SIP头的业务键(Service Key)的实现方式,具有如下优点:a)S-CSCF和应用服务器可以更加简洁地完成业务/业务逻辑的触发,提高了业务触发性能;b)解决了初始过滤准则的冲突问题,使多个应用服务器之间的iFC互不干扰,防止了由于新业务的部署而引发新旧业务之间的iFC冲突;c)使S-CSCF一次触发多个业务成为可能。3)IMS业务触发算法方面:研究了现有3GPP提出的基于iFC的业务触发算法的性能,提出了三种业务触发算法以提高现有业务触发的性能:a)在本文提出的sFC实现方式的基础上,提出了一种新的基于iFC+sFC的动态业务触发算法(NewDynamic STA based on iFC and sFC,NDSTA),通过性能分析发现,NDSTA可以有效降低S-CSCF和应用服务器的信令流量负载,进而增加了整个系统的吞吐量,减少了会话建立时延。b)提出了一种基于组的业务触发算法(Group basedSTA,GSTA),S-CSCF通过一次触发一组应用服务器/业务的方式,减少了业务触发的次数,进而减少了S-CSCF的信令流量负载,提高了S-CSCF的吞吐量和性能。c)在CATA下,提出了一种基于呼叫状态的业务触发算法(Call-state basedSTA,CSTA),通过性能分析发现CSTA是一种灵活有效的业务触发算法。同时基于应用服务器/业务分组的技术、sFC都可以与CSTA有效结合进一步提高系统性能,提高IMS网络的服务质量。4)IMS业务逻辑触发机制方面:提出了业务逻辑触发的概念,提出了一种SIP应用服务器业务逻辑触发机制,详细定义了业务逻辑触发数据,给出了业务逻辑触发算法(Service Logic Triggering Algorithm,SLTA)。对基于SLTA的多业务逻辑环境下业务触发和无SLTA的原3GPP业务触发的性能对比分析表明,基于SLTA的业务触发可以有效提高触发效率,在降低S-CSCF吞吐量的同时,提高了系统性能。同时该业务逻辑触发机制完善了IMS网络中的业务触发机制。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
目录  11-14
第一章 传统通信网络中的业务提供和触发  14-32
  1.1 引言  14-15
  1.2 传统通信网络中的业务提供  15-22
    1.2.1 基于交换机的业务提供  15
    1.2.2 基于智能网技术的业务提供  15-21
    1.2.3 基于软交换技术的业务提供  21-22
  1.3 传统通信网络中的业务触发  22-25
    1.3.1 固定智能网  22
    1.3.2 移动智能网  22-25
    1.3.3 无线智能网  25
    1.3.4 软交换网络  25
  1.4 业务触发总结及问题分析  25-30
    1.4.1 应用/业务触发框架  26-27
    1.4.2 业务触发数据  27
    1.4.3 问题分析  27-30
  1.5 本章小结  30
  参考文献  30-32
第二章 IMS网络中的业务提供  32-45
  2.1 引言  32
  2.2 IMS功能架构  32-39
    2.2.1 IMS呼叫控制功能  34-36
    2.2.2 HSS  36-37
    2.2.3 IMS与现存网络的互通节点  37-38
    2.2.4 IMS多方会话功能单元  38-39
  2.3 IMS业务提供框架  39-41
    2.3.1 IMS支持的业务平台  40-41
    2.3.2 IMS业务平台的业务提供过程  41
  2.4 IMS业务控制框架  41-42
  2.5 IMS基本会话管理过程  42-43
  2.6 本章小结  43
  参考文献  43-45
第三章 IMS中应用触发框架的研究  45-60
  3.1 引言  45-46
  3.2 3GPP业务触发  46-49
    3.2.1 3GPP应用触发框架  46-47
    3.2.2 链式业务触发  47
    3.2.3 基于iFC的业务触发实例  47-49
  3.3 3GPP应用触发框架增强  49-54
    3.3.1 一种sFC实现方案  50-52
    3.3.2 基于iFC+sFC的业务触发示例  52-54
  3.4 一种基于呼叫状态的业务触发  54-58
    3.4.1 基于呼叫状态的应用触发框架  54
    3.4.2 基于呼叫状态的过滤准则  54-57
    3.4.3 基于呼叫状态的业务触发示例  57-58
  3.5 iFC、sFC与cFC的关系  58-59
  3.6 本章小结  59
  参考文献  59-60
第四章 IMS中业务触发数据的研究  60-71
  4.1 引言  60
  4.2 3GPP业务/业务逻辑相关触发数据  60-66
    4.2.1 业务触发数据  60-65
    4.2.2 业务逻辑触发数据  65-66
  4.3 现有业务触发数据问题分析  66-67
    4.3.1 性能问题  66
    4.3.2 iFC冲突问题  66
    4.3.3 应用服务器中多业务触发问题  66-67
  4.4 基于业务键的业务触发  67-69
    4.4.1 业务键的实现  67
    4.4.2 业务键的产生、添加  67-68
    4.4.3 基于业务键的业务触发流程  68-69
  4.5 本章小结  69-70
  参考文献  70-71
第五章 IMS中业务触发性能的研究  71-109
  5.1 引言  71-72
  5.2 相关工作  72-73
  5.3 现有3GPP应用触发框架性能分析  73-84
    5.3.1 基于iFC的业务触发  73-75
    5.3.2 现有业务触发算法问题分析  75-76
    5.3.3 性能评估方法及分析模型  76-78
    5.3.4 分析场景及结果分析  78-84
    5.3.5 小结  84
  5.4 基于iFC和sFC的动态业务触发算法  84-91
    5.4.1 NDSTA  85-87
    5.4.2 性能分析  87-90
    5.4.3 小结  90-91
  5.5 基于组的业务触发算法  91-99
    5.5.1 基于分组的相关规则  91-92
    5.5.2 GSTA  92-93
    5.5.3 性能分析  93-99
    5.5.4 小结  99
  5.6 基于呼叫状态的业务触发算法  99-107
    5.6.1 CSTA  100-101
    5.6.2 性能分析  101-106
    5.6.3 应用服务器/业务分组思想在CSTA中的应用  106
    5.6.4 小结  106-107
  5.7 本章小结  107
  参考文献  107-109
第六章 IMS中SIP应用服务器业务逻辑触发机制的研究  109-122
  6.1 引言  109
  6.2 研究业务逻辑触发机制的必要性  109-110
    6.2.1 IMS业务触发机制完整性的需要  109-110
    6.2.2 多业务逻辑执行环境的需要  110
  6.3 业务逻辑触发机制  110-116
    6.3.1 业务逻辑触发模型  110-111
    6.3.2 业务逻辑触发数据  111-113
    6.3.3 业务逻辑触发算法  113-114
    6.3.4 基于SLTA的业务触发示例  114-116
  6.4 基于多业务逻辑环境触发的性能分析  116-120
    6.4.1 性能模型  116-119
    6.4.2 结果分析  119-120
  6.5 本章小结  120
  参考文献  120-122
结束语  122-124
攻读博士学位期间发表或待发表的论文  124-126
攻读博士学位期间申请的专利  126-128
致谢  128

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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