IMS即時消息實現(xiàn)技術(shù)

摘要　利用IMS和SIP實現(xiàn)即時消息是一種發(fā)展方向。目前利用IMS實現(xiàn)即時消息有兩種方法，它們各自的特點決定了它們在應(yīng)用場合上各有傾向性。本文從實現(xiàn)機(jī)制入手，對這兩種技術(shù)進(jìn)行了分析比較，特別是比較了它們在消息管理、消息分發(fā)、消息存儲和隱私保護(hù)實現(xiàn)方面的差異，從而指出它們在應(yīng)用上的特點。

1、引言

即時消息是將接收到的發(fā)送者發(fā)來的信息非存儲地轉(zhuǎn)發(fā)給接收者的一種服務(wù)，與電子郵件的消息的不同在于即時消息是直接在接收端與發(fā)送端之間交互的。

SIP（會話啟始協(xié)議）的機(jī)制非常適合實現(xiàn)即時消息�；�于SIP的IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）架構(gòu)為即時消息構(gòu)建了一種很好的實現(xiàn)環(huán)境。在IMS環(huán)境中，即時消息的實現(xiàn)基本上有兩種方法，一種是基于IMS的Message方法，另一種是基于IMS會話機(jī)制實現(xiàn)的方法，它們都是在3GPP TS 22.228定義的IMS能力架構(gòu)下實現(xiàn)的。

在IMS的Message方法機(jī)制下，接收者可以實時或準(zhǔn)實時地接收到消息。而在基于會話的機(jī)制下，用戶接收到的消息一般是準(zhǔn)實時的，接收者和發(fā)送者之間首先必須建立會話連接（這種消息會話成為聊天室），然后才可以進(jìn)行消息的傳送。

OMA、3GPP、IETF 3大標(biāo)準(zhǔn)組織對移動IMS消息業(yè)務(wù)都做了定義，但各自涉及的面不同，OMA主要關(guān)注于業(yè)務(wù)需求方面，3GPP/3GPP2主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)方面，而IETF關(guān)注具體實現(xiàn)的協(xié)議技術(shù)細(xì)節(jié)。

在2007年3月3GPP標(biāo)準(zhǔn)組提交的標(biāo)準(zhǔn)化文檔TS 22.340中，對上述兩種實現(xiàn)方法對網(wǎng)絡(luò)的要求進(jìn)行了明確的規(guī)定。

2、IMS實現(xiàn)即時消息的基礎(chǔ)——SIP

SIP是由IETF提出的IP信令協(xié)議，它的主要目的是為了解決IP網(wǎng)中多媒體會話的信令控制。

SIP用于發(fā)起會話，它能控制有多個參與者參加的多媒體會話的建立、修改和終結(jié)，并能動態(tài)調(diào)整和修改會話屬性，如會話帶寬要求、傳輸?shù)拿襟w類型（如語音、視頻和數(shù)據(jù)等）、媒體的編解碼格式、對組播和單播的支持等。SIP對會話承載的內(nèi)容不做限制，而由SDP（會話描述協(xié)議）控制。

SIP實現(xiàn)使用兩類原語（也稱為事務(wù)）：請求和應(yīng)答。

請求是指從客戶機(jī)發(fā)到服務(wù)器的消息。SIP核心規(guī)范定義了7種SIP請求方法：

●Invite——邀請用戶加入會話；

●Bye——終止兩個用戶之間的會話；

●Options——用于請求向服務(wù)器查詢對方能力；

●Ack——確認(rèn)客戶機(jī)已經(jīng)收到對Invite的最終響應(yīng)；

●Register——提供地址解析的映射，讓服務(wù)器知道其他用戶的位置；

●Info——用于在信令鏈路上傳送應(yīng)用層消息；

●Cancel——用于取消客戶端發(fā)送的前一個請求。

應(yīng)答是指從服務(wù)器發(fā)到客戶機(jī)的應(yīng)答消息。每個消息都有一個代表事務(wù)狀態(tài)的狀態(tài)碼（100～699的整數(shù)）。下面是6類應(yīng)答狀態(tài)碼：

●1XX：臨時響應(yīng)，表示請求消息正在被處理；

●2XX：成功響應(yīng)，表示請求已被成功接受，如OK（200）；

●3XX：重定向響應(yīng)，表示需轉(zhuǎn)發(fā)請求；

●4XX：客戶機(jī)錯誤，表示請求消息中包含語法錯誤，

服務(wù)器無法完成客戶機(jī)請求；

●5XX：服務(wù)器錯誤，表示由于服務(wù)器原因無法完成請求；

●6XX：全局故障，表示所有服務(wù)器均無法完成請求。

消息請求原語是SIP的一種擴(kuò)展，消息內(nèi)容包含在消息請求中一并發(fā)送。消息請求原語繼承了SIP請求的路由特點和安全特點，消息體以多用途互聯(lián)網(wǎng)郵件擴(kuò)展（multipurpose Internet mail extension，MIME）等封裝形式存在。消息請求本身并不創(chuàng)建SIP對話，而采用類似雙向傳呼的機(jī)制發(fā)送相對獨立的即時消息內(nèi)容。

SIP被應(yīng)用到多媒體消息傳送業(yè)務(wù)環(huán)境的主要原因有：

●SIP以文本形式表示消息，消息的詞法和語法分析比較簡單；

●SIP消息的請求過程和媒體協(xié)商過程等是一起進(jìn)行的，媒體連接建立時間短；

●SIP只要對頭域進(jìn)行簡單擴(kuò)展就能很方便地支持各種補(bǔ)充業(yè)務(wù)或創(chuàng)新業(yè)務(wù)；

●SIP支持許多種地址描述和尋址，很容易與其他協(xié)議適應(yīng)并協(xié)作提供業(yè)務(wù)；

●SIP含有向注冊服務(wù)器注冊的功能，本身就可以提供眾多與消息相關(guān)的服務(wù)和實現(xiàn)用戶定位功能，非常適合即時通信類業(yè)務(wù)能力的提供，例如XDM、在席、即時消息和PoC（一鍵通）等；

●SIP的動態(tài)注冊機(jī)制、名字映射和重定向服務(wù)很好地支持了用戶端的移動性和多方通話，適合FMC業(yè)務(wù)的提供；

●SIP控制模型為分布式服務(wù)模型，具有分布式的組播功能。

3、通過IMS實現(xiàn)即時消息

IMS是基于IP網(wǎng)絡(luò)，利用SIP實現(xiàn)來開發(fā)消息服務(wù)能力的。SIP的首要特征是能迅速和高效地建立實時會話，因此可以提供與固網(wǎng)上聊天室和即時消息服務(wù)同樣的客戶體驗。這種業(yè)務(wù)特性體現(xiàn)在消息可以馬上發(fā)送，而且與用戶的位置、在席等呈現(xiàn)信息可以有效地聯(lián)系起來。

3.1　基于會話的實現(xiàn)技術(shù)

會話是有明確的起始點和結(jié)束點的。SIP控制和管理會話的原語通常是Invite、Cancel、Bye等，在SIP實現(xiàn)中，即時消息會話是一個由Invite開始，以Bye結(jié)束的會話。

基于會話的即時消息的實現(xiàn)流程如圖1所示（以點到點消息為例）。

圖1　基于會話消息發(fā)送流程

從圖1可以看出，基于會話的即時消息實現(xiàn)流程首先是Invite會話建立的普通流程（這個流程和通常SIP會話建立的路程是一致的，所以這里省略了，不詳細(xì)論述），從而建立一個消息會話。Invite消息中帶有發(fā)送端可接收消息的最大字節(jié)數(shù)，響應(yīng)消息（200 OK）將附帶接收端可接收消息的最大字節(jié)數(shù)，在兩端的點到點連接建立以后，消息就在會話路徑上進(jìn)行傳送。接收端接收消息后，會給發(fā)送端發(fā)送ACK消息。

會話方式需要在建立了會話的路徑上傳送消息。由于即時消息攜帶的媒體數(shù)據(jù)量是很大的，所以如果傳送路徑上沒有擁塞控制就很容易引起網(wǎng)絡(luò)擁塞；另外，由于消息在已建立的對話路徑中傳送，消息端點和信令端點是一樣的，大大限制了即時消息的使用范圍。

在基于會話的消息實現(xiàn)中，可以方便地實現(xiàn)多方消息共享。這時會話可以比喻為聊天室，由MRFC/MRFP（多媒體資源功能控制器／多媒體資源功能處理器）或AS（應(yīng)用服務(wù)器）控制媒體資源，并承擔(dān)消息傳送中介的身份。聊天室的建立可以由用戶或服務(wù)提供商發(fā)起。參與聊天的人可以進(jìn)入聊天室，參與討論或離開聊天室。相對于消息傳送，聊天室顯得更加“永久”，并不因為某些人的離開而關(guān)閉；另外，聊天室可以進(jìn)一步被劃分為私有和公開聊天室。通常，參加聊天室的用戶將收到其他參加者傳送的所有信息，當(dāng)然，用戶也可以發(fā)送私有消息給聊天室里的某些人。在這種實現(xiàn)方式下，群發(fā)一條消息可以很方便地實現(xiàn)，發(fā)送者不需要一一指定接收者。

目前，對MRFC和MRFP之間的相互操作和業(yè)務(wù)流程還沒有標(biāo)準(zhǔn)化。在由MRFC／MRFP建立連接的場景下，往往需要同時引入IMS AS協(xié)同工作，以實現(xiàn)對會話群組的各個客戶的有效管理。

在基于會話的消息實現(xiàn)中，由于要先建立會話，消息傳送有一定的延時，但由于SIP建立會話的時間很短，還是可以給用戶提供良好的準(zhǔn)實時體驗。如果接收者沒有加入到會話群組（聊天室）中，那么它是無法收到消息的。

3.2　基于Message方法的實現(xiàn)技術(shù)

IMS的Message方法是SIP針對消息傳送的擴(kuò)展，克服了會話機(jī)制中消息端點和信令端點一致帶來的帶寬不足的問題，該方法采用了一種類似動態(tài)路由的方式，突破了基于會話方式的限制，實現(xiàn)起來更為簡單有效。

基于Message方法的即時消息實現(xiàn)如圖2所示（以點到點消息為例）。

圖2　基于Message方法的消息發(fā)送流程

從圖2可以看出，基于Message方法的即時消息實現(xiàn)流程不需要建立會話的過程，消息直接在Message請求中攜帶。接收端接收消息后，同樣會給發(fā)送端發(fā)送ACK消息。消息請求會攜帶消息大小限制和消息有效期限等信息。如果消息大小超過了限制，消息將被拒絕，發(fā)送端也會得到通知。

基于Message傳送機(jī)制的實現(xiàn)不需要用戶首先加入到會話中，也不需要其他的準(zhǔn)備工作，消息雙方隨時可以接收和發(fā)送消息。一般來說，發(fā)送者在發(fā)送消息前會設(shè)法通過接收者的在席信息了解接收者是否可達(dá)，如果接收者并不在線，發(fā)送的消息則可能被丟棄或者延時送達(dá)。在消息的傳送過程中接收端網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)設(shè)定的消息過濾規(guī)則對消息進(jìn)行過濾，例如，如果接收者設(shè)定了不接收來自該發(fā)送者的任何消息，則該消息也是無法到達(dá)接收者的。

3.3　兩種實現(xiàn)技術(shù)的比較

（1）消息內(nèi)容

在基于會話的實現(xiàn)技術(shù)和基于Message方法的實現(xiàn)技術(shù)中，傳送的消息均可以是多種媒體類型，多媒體消息采用MIME編碼。在基于會話的實現(xiàn)方式下，建立會話連接時需要預(yù)先定義媒體形式。

（2）消息管理

在基于會話的實現(xiàn)方式下，連接的建立有明確的發(fā)起者，可以預(yù)先定義管理員，控制消息的存取、發(fā)送和呈現(xiàn)特性。

（3）消息分發(fā)

在基于會話的實現(xiàn)方式下，連接是事先建立的，消息將沿著指定的線路傳送�；�于Message方法的實現(xiàn)方式類似一種動態(tài)路由方式，雖然消息也直接發(fā)送到接收者，但消息路徑可以靈活改變，同時還可以設(shè)置暫時存儲在接收端網(wǎng)絡(luò)里。

（4）消息存儲

在基于會話的實現(xiàn)方式下，消息存儲分為公共存儲和個人存儲，用戶可對個人存儲環(huán)境下的消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、提取、刪除、查看等操作，但對公共存儲的消息只能查看和提取，不能刪除。在基于Message機(jī)制的實現(xiàn)方式下，只有公共存儲方式，用戶可以對消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、提取、刪除、查看等操作。

（5）用戶隱私保護(hù)

在兩種實現(xiàn)方式下，消息接收者均可以查看對方的公共標(biāo)識，如果發(fā)送者不想公開自己的公共標(biāo)識，則可以設(shè)置隱藏。在基于會話的實現(xiàn)方式下輸入提示（如“正在輸入”）是一種附加功能，但發(fā)送者還可以使用匿名發(fā)送和接收消息，這時用戶也可以隱藏自己的輸入提示。

（6）其他

從其他方面來看，兩種實現(xiàn)方式的要求和功能基本是一致的。如終端要求支持SIP客戶端，支持一定的顏色、文本大小的顯示能力，支持多媒體消息，支持常見的內(nèi)容編碼模式，具備一定的媒體存儲能力，支持安全、保密機(jī)制。服務(wù)提供商可以根據(jù)業(yè)務(wù)策略和用戶要求定義過濾規(guī)則，用戶可以對消息處理規(guī)則做定義和修改，如對方不在線時的處理，消息的最大尺寸，是否接收特定消息和消息的優(yōu)先級等。在基于Message方法的實現(xiàn)方式下，終端還需要支持SIP的Message方法擴(kuò)展。

目前互聯(lián)網(wǎng)上提供的即時消息業(yè)務(wù)普遍基于私有協(xié)議，互聯(lián)互通很困難，而且沒有考慮到無線環(huán)境和為運營商提供良好的運營支撐環(huán)境，例如計費環(huán)境等。采用IMS SIP實現(xiàn)后采用基于會話和基于Message方法的消息業(yè)務(wù)可以很方便地進(jìn)行互聯(lián)互通。以后即時消息的標(biāo)準(zhǔn)化工作將致力于IMS消息和現(xiàn)有非IMS消息互通方面的研究，并將加強(qiáng)對業(yè)務(wù)支撐環(huán)境建設(shè)方面要求的闡述。對運營商來說，以后將可以實現(xiàn)在聊天室的入口處推送廣告，并對進(jìn)入聊天室的聊天者收取“門票”。另外，即時消息的安全性和QoS等問題，也是下一步研究關(guān)注的熱點。

綜上所述，基于會話實現(xiàn)的優(yōu)勢是：

●用戶可以不斷加入、離開聊天室；

●可以通過消息發(fā)送列表群發(fā)消息：

●可以邀請別人進(jìn)入聊天室或進(jìn)行聊天室的其他相關(guān)操作；

●可以有效地利用IMS的組管理特性；

●對方的動作可以有所提示（如“正在輸入”）；

●擴(kuò)展性強(qiáng)：可以將簡單的即時消息和其他由SIP發(fā)起的會話相聯(lián)系，提供增值服務(wù)。

基于Message方法實現(xiàn)的優(yōu)勢是：

●不需要預(yù)先建立會話；

●可以與在席服務(wù)很好地結(jié)合；

●可以實現(xiàn)更快捷的消息傳送。

4、結(jié)語

從上面的分析可以看出，利用SIP實現(xiàn)即時消息的傳送充分利用了IMS的業(yè)務(wù)能力，也符合網(wǎng)絡(luò)向融合方向發(fā)展，也符合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)控制和承載分離的發(fā)展方向�；�于消息機(jī)制的實現(xiàn)直接利用SIP的Message方法，實現(xiàn)較為簡單直接，適合點到點即時消息的傳送；基于會話實現(xiàn)較為復(fù)雜，但功能較為強(qiáng)大，容易擴(kuò)展和與SIP實現(xiàn)的其他服務(wù)相結(jié)合，開發(fā)多種增值服務(wù)，適合多方的、附帶多種并發(fā)業(yè)務(wù)的即時消息的傳送。由于用戶的需求往往是動態(tài)和多方面的，所以兩種實現(xiàn)方式的有效結(jié)合更為大家所看好，如采用Message方法來完成發(fā)送消息給某個人，采用會話實現(xiàn)來擴(kuò)展對話，建立聊天群組等。