IMS PoC

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本文深入介绍了PoC（Push to Talk Over Cellular）技术的基础知识、应用发展及其与IMS（IP Multimedia Subsystem）的关系。探讨了PoC的技术障碍和应用技术，展示了PoC的典型呼叫流程，并解析了PoC会话建立过程及系统框架。

IMS PoC

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IMS，即IP Multimedia Subsystem，中文意义为IP多媒体子系统，本质上说是一种网络结构。该项技术植根于移动领域，最初是 3GPP为移动网络定义的，而在 NGN的框架下，IMS应同时支持固定接入和移动接入。PoC全称Push to Talk Over Cellular, 中文名称“无线一键通”。它所提供的手机端即时语音通话服务可以理解为是手机上的对讲机功能。

中文名称

IMS/OMA 基础知识

外文名称

IMS/OMA

1 IMS/OMA PoC基础编辑

PoC - Push to Talk over Cellular

1) PoC是一种基于移动网络、采用 VoIP技术的Push to talk业务，其借用了集群系统中的PTT特性。PoC服务定义了一种适合移动设备的半双工VoIP系统，利用了无线数据网络的包交换能力。

2) PTT业务起源于集群通信系统，在模拟/数字集群通信系统（如iDEN和TETRA）上都能够提供PTT业务。基于蜂窝移动通信网络的PTT业务，也称为PoC（PTT Over Cellular）。

PoC系统业务

1) 一对一的对话：允许一个用户立即与从通讯录中选出的在线密友进行联系。

2) 一对多群组通话；

3) 在线提示(Presence)–用户能够知悉群组成员是否开机或可以通话；

4) 即时信息(InstantMessage)–发送文本信息;

5) 用户自主管理群组、好友名单；

PoC与传统通话区别

传统通话服务虽然能满足一般的通话需求，但是在一些特定的场景中，传统通话存在步骤繁琐，通话对象局限等问题。相比之下，PoC具有以下优势：

PoC与传统通话区别

1）联系人状态一目了然

· 可显示联系人状态（在线，离线，正忙）。

· 目标通话对象离线或正忙时，再也不用浪费时间在无聊的通话等待上。

2）通话更便捷

· 即按即说，无需浪费时间在等待接通上

3）群组通话

· 不再局限于一对一通话，多人对话轻松实现

POC系统功能群体

1) POC 客户端：手机（CDMA、GSM/GPRS、UMTS等），个人计算机（PC、PDA等）；

2) POC系统服务器：控制交换机（ControlSwitch：呼叫控制）和用户数据库服务器(ActiveDirectories：保存用户数据，好友名单，群组列表等)；

PoC技术障碍

1) 呼叫延迟：呼叫延迟分为呼叫建立延迟和通话延迟两个部分。在集群网络上，PTT业务的呼叫建立延迟被控制在一秒钟之内，而目前的PoC在呼叫建立环节上一般有3～10秒的延迟。

2) 业务质量：QoS问题是摆在所有VoIP业务面前的一个障碍，尽管非专业用户对业务延迟以及话音质量的要求并不像某些专业机构那样严格，但是这仍然是阻碍PoC业务推广的一个障碍。

3) 业务互通：由于没有能够在推出业务之前就形成统一的业务标准，现有的PoC方案之间的业务互通仍然是一个非常大的问题。

4) 终端环节：PoC业务要求手机具有专用按键以及好的接听系统。但是现有的大部分手机还不能支持该业务。

PoC应用技术

在标准方面，为了解决PoC业务的互通问题，2005年6月，开放移动联盟（OMA）宣布推出OMAPushToTalkOverCellular1.0候选标准（OMAPoC1.0）。

目前，GSM网络上的PTT业务基本采用的都是由诺基亚、爱立信和西门子联合开发的VoIPoverGPRS开放标准，基于3GPP的IMS平台提供PTT业务。CDMA2000PTT方案基本采用的是由Nextel、高通和摩托罗拉联合开发的Qchat标准。Qchat以Nextel、Motoral开发的DirectConnect协议为基础，使用标准的 VoIP技术。各厂商的PoC解决方案大部分都是基于分组交换（PS）域的，通过在GPRS或cdma2000lx核心网上直接增加PoC 服务器，实现PoC业务。

在PTT的基础上，业界提出了Push－to－ALL或Push－to－X的概念。X代表各种应用，既可以是Push－to－View，也可以是Push－to－Share，还可以是Push－to－Voicemail、语音留言……PTT可以做任何事情。

2 PoC应用发展编辑

截止到2006年，全球已有超过百家移动运营商进行测试或开通运营PoC业务，但使用的设备和终端多数是基于私有标准或者行业标准，主要由Ericsson、Motorola、Siemens、Nokia等厂商提供，市场商用情况比较混乱，给互联互通和业务的推广造成了很大的障碍。

在国内，移动运营商提供的PoC业务融合了传统移动语音通信、无线集群通信和短信业务。PoC手机可在界面上设置类似于QQ或MSN的好友列表，可设置多个群组，并能随意修改个人在线或隐身等状态；既能选择某个人单聊，也可实现与三人以上的群组共同对话，还能进行普通语音通信；从而同时满足了用户对群组通信、对讲漫游和实时通信的需求。目前PoC在国内并没有大范围的商用，主要是在集团市场中有所应用，如物流调度、出租车调度、物业管理、公共场所应急服务等等。随着3G的部署，PoC在会话时延、信道容量方面的不足将得到改善，用户的体验将得到提升，业务也必将得到很大的发展。

PoC功能是未来IMS网络的基本业务功能，基于IMS的实现在互联互通实现方面达到了最高的融合境界。目前，各国际标准化组织在3G业务方面的标准化工作纷纷将重点放到了PoC、IM等IMS网络自身能提供的业务系统和平台上，PoC业务的标准化工作得到了很大的长进。今后PoC还可以与基于存储转发的非实时的PTM（Push-To-Multimedia）相结合；PTM是通过按键发送非实时语音消息、MMS等多媒体信息的应用；它的实现同样是使用了基于UDP/IP的实时传输技术。业界预计PoC还会发展为PTC（Push-To-Connect）；PTM将使用基于TCP/IP的可靠的存储转发技术。

在终端方面，PoC业务的实现需要终端的支持。在3G环境下，PoC能力将作为终端的基本功能予以支持。随着终端的丰富，PoC业务必将会在大众市场广泛普及。

3 IMS与POC编辑

IMS基于 SIP的控制业务协议；SIP消息的请求过程和媒体协商过程等是一起进行的，媒体连接建立时间短，符合PoC的业务特性。IMS提供了接入无关性，利用SIP可以对来自不同接入网络的呼叫/会话可以进行统一的处理，容易实现不同网络间的互联互通以及实现更加丰富的业务特性。另外，IMS提供了VHE（虚拟归属环境），通过采用P-CSCF，I-CSCF和S-CSCF分层次的会话控制功能和集中式的HSS数据管理，对用户信令执行归属地控制和业务触发，保障了业务的一致性，可以为PoC用户提供良好的业务体验。

PoC实现不仅是呼叫连接建立和会话信息传送的过程，通常还需要与在席、定位信息提供和群组管理等业务能力向结合，而SIP含有向注册服务器注册的功能，本身就可以提供这些服务和功能，这些都是基于PS的PoC实现无法比拟的：如基于PS方式的群组建立和管理必须由网络管理员实现，群组里的用户无法区分权限；而基于IMS的群组可以由用户发起并建立，同时可以对不同用户设定不同权限；所以使用IMS和SIP实现PoC业务功能是非常合适的。

PoC功能实体与IMS架构的对应关系

PoC功能实体与IMS架构的对应关系如图所示：

4 PoC的典型呼叫流程编辑

摩托罗拉PoC呼叫流程示例

A：C1(Client1)发送SIP邀请给C2(Client2)，消息中包括C2的电话号码；CS(Control Switch)给C1返回SIP常识消息；

B：CS获得C2的状态（在C2注册时登录）及IP地址；

C：CS向C2发出SIP邀请消息；C2返回SIPOK，及CS想C2发送SIPACK消息，同时通知C1C2已经接受呼叫邀请；

D：C1获得控制权进行说话；C1的语音将通过RTP包传送给C2；

E：C1结束说话，C1发送Floor释放消息给CS；CS确认；同时，CS通知C2可以要求通话；

F：C2按PTT键要求通话，向CS申请并获得说话权；

G：语音数据包由C2流向C1；

H：C2说话完毕，如步骤E；

I：C1主动结束通话；相关的消息包括：SIPBye及SIPOK；

OMA的PoC解决方案

OMA是基于互联网工程工作小组(IETF)所定义的会话发起协议(SIP)和实时协议(RTP)的。

A) SIP协议被用来作为“一键通”协议的控制层面，它提供了以下功能：

1) 用户在网络中的注册和认证；

2) 定义、建立和管理谈话进程；

3) 对其他用户在线状态显示的支持；

4) 在用户之间发送警报(消息)。

B) 语音包的传输是通过RTP协议实现的。实时控制协议(RTCP)提供了会议中谈话者的仲裁器，并且对RTP会话质量进行判决。

C) PoC采用AMR编码的IP语音，它对比特和帧误差有较高的容错。为使业务能与空中接口的一个时隙匹配，一个IP分组中有不少压缩的语音分组。语音分组的具体数目取决于所用的IP版本和数据包头压缩。

5 PoC会话建立过程编辑

1) 数据信道的建立：PoC独立于任何特定的数据载体(如GPRS、CDMA等)，网络本身应该提供不同数据网络之间协同工作的机制；

2) 注册：手机如果还没有注册到PoC 服务器，首先就需要做这项工作。注册过程将手机的联系方式细节(如IP地址)提供给PoC 服务器，并且进行网络用户的认证工作。由于无线连接的固有特性，注册过程需要周期性的更新；

3) 预约：一般情况下，用户需要经常尝试去判断联系人的在线状态。这个需求将产生一个包含联系人现在状态的初始回复，并且在其状态发生变化时发送一个联系人状态的更新信息；

4) 邀请/接受谈话：一个谈话进程是从SIP邀请指令的发出开始的。这个邀请将被发送到PoC 服务器，并重新定向到收件人，收件人做出相应的回应。在邀请/接受的过程中，通过SIP消息中的会话描述协议(SDP)，会话参与者交换了传输介质的容量信息。SDP描述了传输介质中物理链路的详细信息以及编码类型和数据速率；

5) 媒介传输：一旦SIP会话建立成功，会话参加者的数据将通过PoC 服务器进行交换。由于PoC是半双工，参与者在发送谈话信号之前必须请求许可，仲裁是通过PoC 服务器完成的。一旦一次讲话数据序列完成，参与者需要放弃控制从而其他用户可以请求讲话。在媒介传输过程中，发送者和接收者信息报告在参与者之间交流。

6) 会话终止：当会话结束以后，会话将终止。