CN1801998A - 从多媒体子系统域到电路子系统域的会话切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SIP在应用层实现会话切换的方法及实现该方法的系统。所述方法包括：1)移动终端在IMS网络通过一切换应用服务器与另一终端建立会话；2)所述移动终端向所述切换应用服务器发起切换到CS域的请求；3)通过一媒体网关控制服务器在所述CS域建立与所述移动终端之间的CS域呼叫，并将所述CS域呼叫与所述切换应用服务器相连，将所述移动终端从所述IMS网络切换到CS域。本发明通过引入切换处理应用服务器逻辑实体，由于切换是作为一个业务在应用服务器上实现所以除了对终端有扩展要求外，对现有的网络没有任何影响。本发明通过应用服务器的控制，能够保证切换时延，同时通过对新的接入网络进行媒体重协商，可以在新的接入网络应用新的QoS机制。

Description

从多媒体子系统域到电路子系统域的会话切换方法

技术领域

本发明涉及一种会话切换方法，尤其涉及一种在应用层将媒体流从IP多媒体子系统(IMS)域切换到电路子系统(CS)域的方法。

背景技术

无线技术中的切换概念是指移动用户终端处于会话状态下，从一个无线覆盖区漫游到另外一个无线覆盖区，原无线覆盖区的信号衰减到无法提供业务承载而新无线覆盖区信号强度足以支持该业务承载时，需要保持其正在进行的会话控制及用户面媒体流的连续性，将会话切换到新的无线覆盖区。

会话发起协议(SIP)已经在广泛应用于多媒体会话的建立。例如IP多媒体子系统(IMS)网络是3GPP R5和R6以SIP架构为基础，采用3G/2G GPRS、WLAN等多种接入技术的业务网络。由于SIP协议天然支持终端的移动性，因此SIP会话的切换是SIP网络需要考虑的问题。

由于语音业务的重要性，运营商在部署2G和3G网络的时候，都优先部署CS网络。因此，CS网络域覆盖更加广泛。IMS支持语音业务后，一种应用场景就是如何保证IMS网络语音会话从IMS域切换到CS域。按照目前的规范，IMS网络语音会话从IMS域切换到CS域需要上述终端断开IMS会话连接，然后在CS域以新建立会话的方式实现切换。这种硬切换具有的缺点是：切换时延比较长，语音质量不能得到保障；会话重新建立过程容易掉话。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于SIP协议的会话切换方法。

根据本发明的一种基于SIP协议的从多媒体子系统域到电路子系统域的会话切换方法包括：1)移动终端在IMS网络通过一切换应用服务器与另一终端建立会话；2)所述移动终端向所述切换应用服务器发起切换到电路子系统域的请求；3)通过一媒体网关控制服务器在所述CS域建立与所述移动终端之间的CS域呼叫，并将所述CS域呼叫与所述切换应用服务器相连，将所述移动终端从所述IMS网络切换到CS域。

根据本发明，所述当前网络与所述下一网络可以是IMS网络或NGN网络，所述移动终端和所述另一终端支持多IP地址；所述移动终端是主叫方或被叫方。

本发明通过引入切换处理应用服务器逻辑实体，由于切换是作为一个业务在应用服务器上实现，所以除了对终端有扩展要求外，对现有的网络没有任何影响。本发明通过应用服务器的控制，其媒体流的切换是基于标准的媒体重协商流程或者是CS的切换流程，能够保证切换时延。同时通过对新的接入网络进行媒体重协商，可以在新的接入网络应用新的QoS机制。

附图简要说明

图1是现有技术的用于本发明的系统示意图；

图2是本发明的IMS语音会话切换到电路域的方法的应用示意图；

图3是本发明的移动终端在IMS网络中请求切换的实现流程示意图；

图4是本发明的切换服务器在IMS网络中进行切换处理的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施方案进行详细说明。

图1是用于本发明的支持基于SIP协议的会话切换的无线通信系统示意图。如图1所示，该系统包括移动终端(UE1)10，业务支持网络20，业务应用服务器30，切换应用服务器40和位置服务器50。

其中，移动终端UE1包括但不限于2G、3G各种SIP终端。除了常规的移动终端功能外，为实现本发明，移动终端UE1还包括以下部分：

切换触发条件检测单元1001：它可通过不断检测接收无线信号的质量指标(例如信号强度)。当该指标低于预定的切换门限时，自动搜索是否存在与当前支持网络同种类型的无线网络覆盖区。如果不存在，继续搜索是否存在其他类型的无线网络覆盖区，然后选择新的无线接入网络。可以优先选择同种类型的接入网络，在无法找到同种类型网络的前提下，可根据预先配置的优先级顺序(一般根据接入费用从低到高设定)选择其他可以使用的接入网络。

切换请求单元1002：如果移动终端UE1如前文所述，在其进行语音相关的IMS会话时，检查到需要将会话切换到CS域。一般来说，CS域的覆盖比分组接入域覆盖的广泛。如果移动终端UE1按照上述切换触发检测条件检测到CS域可用后，则向CS域发起位置更新请求，然后切换请求单元1002通过SIP信令(可能需要扩展SIP信令)向IMS网络发起切换请求。

切换处理单元1003：用于在会话切换过程中支持切换中信令面的特殊处理，如省去振铃过程(即省略SIP协议中的180临时应答消息)等。

业务支持网络20用来传输SIP信令，其为业务触发的网络系统。对于下一代网络(NGN)来说，业务支持网络20即为呼叫服务器(Call Server)。对于IMS系统来说，业务支持网络20是具有呼叫状态控制功能(CSCF)实体的系统。

业务应用服务器(AS)30是用于处理应用业务的逻辑实体。在本发明中，可以是除切换应用服务器之外的所有应用服务器，也可以是包含切换应用服务器功能的应用服务器。在NGN网络中，其可以被集成在业务支持网络中；在IMS网络中，其一般独立存在。需要说明，在本发明中，业务应用服务器是一个通称的概念，泛指除切换应用服务器之外的其他AS。

切换应用服务器(HO-AS)40是专门用来控制会话切换的应用服务器。其功能和具体操作将在下文中说明。该切换应用服务器40可以单独存在，也可以集成在业务支持网络20或者业务应用服务器30中。切换应用服务器可看作是一种特殊的业务应用服务器。

位置服务器50是用于保存用户位置信息和签约信息的逻辑实体，对于IMS来说，指的是归属用户服务器(HSS)。位置服务器是SIP协议中的概念，在切换过程没有使用。但是在NGN和IMS中实现不同。这里列出的目的是给出网络实体的对应关系，以及系统结构的对照，便于对两种网络进行统一描述。

下面以IMS网络为例，结合图2-图4说明本发明的基于SIP协议的会话切换方法。

根据本发明的方法，运营商在用户签约时，为用户分配一个CS域专用的移动用户ISDN(MSISDN)号码，该MSISDN号码作为CS呼叫使用，该号码在IMS不能被ENUM协议解析。其中，ENUM为Internet工程任务组(IETF)的电话号码映射组定义的一个公知的协议，可参考RFC2916，在这里不在赘述。

如图2和图3所示，处于IMS接入网络的服务区内的移动终端UE1首先使用公有用户标识(Public User Identity)和私有用户标识(Private User Identity)在IMS网络上注册，并通过第三方注册(协议术语，是指服务呼叫状态控制功能单元(S-CSCF)在用户注册时，同时将用户注册到应用服务器)而注册到切换应用服务器40上。此后，UE1以主叫方式或被叫方式和另一被叫IMS网络终端70(UE2)建立会话(步骤101)。

需要说明，本发明是将切换作为一个业务配置在用户的业务触发过滤规则(该规则参见3GPP 23.218)中。如果移动终端UE1是归属域内的已签约应用层切换业务的用户时(即运营商根据用户的业务需求，已配置了用户的业务数据)，移动终端UE1所属的IMS归属网络的S-CSCF根据业务触发初始过滤规则(iFC)将会话触发到切换应用服务器40上处理(步骤102)。

对于主叫业务，上述触发过滤规则中设置最高优先级，对于被叫业务，则在上述触发过滤规则中置最低优先级。这种设置是考虑到主叫业务要保证切换应用服务器首先被触发，而被叫业务要保证切换应用服务器最后一个被触发，这样可以有效地控制切换而不影响用户的业务。切换应用服务器40可以通过S-CSCF对注册消息进行第三方注册，或者通过订阅S-CSCF注册事件获取用户注册信息。

在会话初始建立的时候，会话被触发到切换应用服务器40。切换应用服务器40通过背靠背用户代理(B2BUA)方式从信令上将上述会话分成两段Leg1和Leg2(步骤103)。其中Leg1位于移动终端UE1和切换应用服务器40之间，用于控制移动终端UE1的信令和/或媒体切换。Leg2位于切换应用服务器40和另一终端之间，用于控制和被叫网络会话终端的信令和/或媒体切换。

上述结合图3所描述的步骤101-103是UE1为主叫方建立会话过程的行为。对于UE1作为被叫方的情况，则是在步骤102/103处理之后，UE1才处理会话建立。

正处于IMS会话中的移动终端UE1检测切换触发条件，即，移动终端UE1通过切换触发条件检测单元1001不断检测所接收的无线信号的质量(步骤104)，并判断所述接收的无线信号的质量指标是否低于切换门限(步骤105)。如果判断的结果是质量指标低于切换门限，则移动终端UE1自动搜索是否存在同种类型的无线网络覆盖区(步骤106)。

如果存在同种类型的无线网络覆盖区，则选择该同种类型的无线网络。否则，移动终端UE1继续搜索是否存在其它类型的无线网络覆盖区(步骤107)，例如WLAN等，这些网络应当是移动终端所支持的并且允许接入的各种接入网络。如果存在，则选择该无线网络。

移动终端UE1在选择了新的无线接入网络后，进一步判断所选择的目标网络是否为CS域，即进一步判断是否按照上述切换触发检测条件选择了CS域，并且当前会话包含语言业务(步骤108，步骤109)，同时保持与原接入网络的连接。

如果上述判断的结果是选择了CS域作为目标切换网络，则移动终端UE1首先在CS域发起位置更新请求，即，注册到CS网络，然后移动终端UE1在IMS网络通过扩展的SIP消息向切换应用服务器40发起切换请求(步骤110)。该扩展的SIP消息例如可以是在REFER等消息头域中增加相关参数的方式，或者新增一个SIP消息，消息中携带与切换相关的信息。这是非标准信息，只要遵从SIP协议扩展要求即可。切换应用服务器40根据该切换请求进行切换处理(步骤111)。

参考图4，切换应用服务器40在接收到上述切换请求后(步骤201)，首先根据当前会话建立时所协商的在SIP协议中的媒体能力，将用户的MSISDN号码作为被叫，通过媒体网关控制服务器(MGCF)90建立会话腿Leg3。上述会话腿Leg3位于IMS网络的切换服务器40和MGCF90之间(步骤202)。MGCF90通过CS域建立MGCF到UE1之间电路域呼叫和Leg3相连。在建立会话腿Leg3时，不影响原来的会话腿Leg1。

在上述会话建立过程中，如果会话腿Leg3协商的媒体能力和会话腿Leg2相比发生变化，则在对会话腿Leg3进行媒体能力协商的同时，也对会话腿Leg2进行媒体能力重协商(步骤203)。媒体能力的协商和重协商的方法均采用公知的技术，本说明书中不再赘述。在会话腿Leg3和Leg2媒体能力达成一致后，切换应用服务器将会话腿Leg1的媒体连接转移到会话腿Leg3(步骤204)。同时将会话腿Leg1和会话腿Leg2的SIP信令关联转移到会话腿Leg3和会话腿Leg2的关联。然后释放会话腿Leg1，也就是，通过电路域的呼叫和Leg3替代了原来的Leg1(步骤205)。这样就建立了新的连接，并完成了切换过程，这样，可通过MGCF 90完成终端10在CS网络80与被叫IMS网络的终端(UE2)70之间的通讯。

在上述会话腿Leg3的建立过程中，切换应用服务器40要省略180振铃过程(即180临时应答消息)。这是因为切换过程是平滑进行的，终端用户不应当感觉到切换过程。

在MGCF在处理Leg3对应的媒体和CS域的媒体流互通时，如果两侧的媒体编码格式不一致，则MGCF需要控制IP多媒体媒体网关(IM-MGW：IPMultimedia-Media Gateway))(图中未显示)对媒体流进行编码格式转换。如果媒体流不匹配(例如IMS媒体流支持音频和视频，而CS域媒体流只支持音频)，MGCF需要重协商Leg3的媒体资源，使双方协商一致。

回到图3。在步骤120判断切换完毕后，在原来的无线接入网(即IMS网络)注销移动终端UE1(步骤130)。

根据本发明的另一个实施方案，在媒体资源充足，即媒体资源处理器(MRFP)上媒体资源丰富，可以提供两个终端媒体连接的转换点的情况下，还可以参照3GPPS CS域的切换方法，实现媒体流的切换。

在该实施方案中，具体流程与前文所描述的实施方案的类似。不同点在于，切换应用服务器40在处理移动终端UE1与UE2建立的会话时，在如前一实施方案那样通过B2BUA方式从信令上将会话分成两段Leg1和Leg2的同时，可控制媒体资源控制器(MRFC)(图中未显示)将MRFP的两个IP端点插入媒体流中，将媒体流分成与会话腿Leg1和Leg2分别对应的两段。其中与Leg1对应的媒体流为移动终端UE1到MRFP，与Leg2对应的媒体流为MRFP到与移动终端UE1会话的另一终端UE2。

另外，UE1在选择将CS域作为目标切换网络后，切换应用服务器40和MGCF90通过会话腿Leg3在MRFP(图中未显示)和MGCF90控制的IM-MGW之间建立媒体连接。MGCF90和UE1之间在CS域通过相关的呼叫信令建立电路域的媒体连接。在建立Leg3时，不需要重协商会话腿Leg2的媒体能力。而是将原来的会话腿Leg1对应的UE1和MRFP之间的媒体连接替换为会话腿Leg3对应的MGCF90和MRPF之间的媒体连接。媒体流的切换方法通过修改MRFP上IP端点的拓扑关系，将会话腿Legl对应的媒体流切换到会话腿Leg3对应的媒体流，如果二者媒体流的编码格式不一致，则切换后会导致会话腿Leg3的媒体能力和会话腿Leg2的媒体能力不一致。在这种情况下，MRFP需要将媒体流从一种编码格式转换成另外一种编码格式以进行媒体互通。如果媒体流不匹配(例如IMS媒体流支持音频和视频，而CS域媒体流只支持音频，Leg3的媒体流就不需要视频流了)，MRFP需要屏蔽不匹配的媒体流。当然，MRFP的媒体流控制也可以如前一方案放在IM-MGW上处理。本实施方案中，切换完成后的操作也与前一实施方案类似，不再赘述。

当然，本领域的普通技术人员应该认识到，在对会话腿Leg2进行媒体能力重协商的过程当中，既可以保持会话腿Leg2原有的媒体能力，也可以是改变会话腿Leg2的媒体能力，这可以根据需要而设定。

虽然以上对发明的说明是参照其具体的实施例来进行的，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的实质精神和范围内，各种改进、添加和替换都是可能的，并且都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。

Claims (10)

1.从多媒体子系统(IMS)域到电路子系统域的会话切换的方法，包括：

1)移动终端在IMS网络通过一切换应用服务器与另一终端建立会话；

2)所述移动终端向所述切换应用服务器发起切换到电路子系统域的请求；

3)通过一媒体网关控制服务器在所述电路子系统域建立与所述移动终端之间的电路子系统域呼叫，并将所述电路子系统域呼叫与所述切换应用服务器相连，将所述移动终端从所述IMS网络切换到电路子系统域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

1-1)在所述移动终端与所述另一终端的所述会话建立时，所述当前网络利用服务呼叫状态控制功能，根据触发过滤规则将所述会话触发到所述切换应用服务器上；

1-2)所述切换应用服务器通过背靠背用户代理方式将所述会话分为所述移动终端与所述切换应用服务器之间的第一会话腿和所述切换应用服务器与所述另一终端之间的第二会话腿。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)还包括：

1-3)所述切换应用服务器控制一媒体资源功能控制器，将媒体资源功能处理器的两个IP端点插入到所述会话的媒体流中，将媒体流分成所述移动终端与所述媒体资源功能处理器之间的媒体流和所述媒体资源功能处理器与所述另一终端之间的媒体流。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述移动终端为主叫业务时，在所述触发过滤规则中的优先级最高，在所述移动终端为被叫业务时，在所述触发过滤规则中的优先级最低。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括：

3-1)所述切换应用服务器接收切换请求；

3-2)所述切换应用服务器将所述移动用户的ISDN号码作为被叫，在一媒体网关控制服务器和所述切换应用服务器之间建立第三会话腿；

3-3)所述媒体网关控制服务器在所述电路子系统域建立所述媒体网关控制服务器到所述移动用户终端的电路子系统域呼叫；

3-4)所述媒体网关控制服务器将所述电路子系统域呼叫与所述第三会话腿连接；

3-5)所述移动终端从所述IP多媒体子系统网络注销。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括：

3-1)所述切换应用服务器接收切换请求；

3-2)所述切换应用服务器将所述移动用户的ISDN号码作为被叫，在一媒体网关控制服务器和所述切换应用服务器之间建立第三会话腿；

3-3)所述媒体网关控制服务器在所述电路子系统域建立所述媒体网关控制服务器到所述移动用户终端的电路子系统域呼叫；

3-4)所述媒体网关控制服务器将所述电路子系统域呼叫与所述第三会话腿连接；

3-5)所述移动终端从所述IP多媒体子系统网络注销。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤3-2)中还包括一媒体重协商的过程，所述媒体重协商的过程为：

所述切换应用服务器控制所述媒体资源功能控制器将媒体资源功能处理器的两个IP端点插入到媒体流中，保持所述第二终端的媒体流属性不变，通过插入编解码资源的方式和修改拓扑进行切换，或者重协商所述第二终端的媒体流，然后修改所述媒体端点拓扑关系进行切换。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤3-2)中还包括一媒体重协商的过程，所述媒体重协商的过程为：

所述切换应用服务器控制所述媒体资源功能控制器将媒体资源功能处理器的两个IP端点插入到媒体流中，保持所述第二终端的媒体流属性不变，通过插入编解码资源的方式和修改拓扑进行切换，或者重协商所述第二终端的媒体流，然后修改所述媒体端点拓扑关系进行切换。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2)还包括：

2-1)所述移动终端不断检测所接收的无线信号的质量，并判断所述接收的无线信号的质量指标是否低于预定切换门限；

2-2)当在所述步骤2-1)中判断的结果是低于所述预定切换门限，并存在电路子系统域，则选择所述电路子系统域作为目标切换网络；

2-3)所述移动终端在所述电路子系统域发起位置更新请求，然后向所述切换应用服务器发出切换到所述电路子系统域的请求。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电路子系统域为2G或3G网络，所述移动终端和所述另一终端支持多IP地址，所述移动终端是主叫方或被叫方。

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