[发明专利]互联网协议多媒体子系统网络、数据传输方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种互联网协议多媒体子系统网络、数据传输方法和装置。

背景技术

IMS(Internet Protocol Media Subsystem，IP(Internet Protocol，互联网协议)多媒体子系统)是一种全新的多媒体业务形式，已被公认为是下一代网络(Next Generation Network，NGN)的核心技术。IMS基于SIP(Session InitiationProtocol，会话初始化协议)协议支持各种固定接入和移动接入，基于ALL-IP实现移动与固网融合，是实现语音、数据和视频等多媒体全业务融合的重要方式。IMS支持丰富的接入终端和接入网络，IMS终端与IMS核心网之间可能会历经非常复杂的接入路径，中间网元如防火墙(Firewall，FW)、网络地址转换(Network Address Translation，NAT)设备、应用代理(Proxy)服务器和业务监控网关等设备会对承载IMS业务的报文(SIP/RTP(Real-time TransportProtocol，实时传输协议)报文)进行处理和控制，可能导致IMS终端无法正常接入或通信。

目前，主要采用基于隧道封装的机制，实现IMS业务的安全接入。如图1所示，在IMS核心网的入口处部署STG(Security Tunnel Gateway，安全隧道网关)，在IMS终端集成SSL隧道客户端。IMS终端启动时，通过SSL隧道客户端与STG建立SSL隧道，将SIP/RTP报文按照图2所示的过程进行SSL隧道封装后，将封装结果(可称为SSL隧道报文)通过SSL隧道传输到STG。上述SSL隧道报文通过网络发送到STG后，STG按照图2的逆过程(即隧道解封装)从SSL隧道报文中还原出SIP/RTP报文，并转发给媒体服务器。反过来，媒体服务器返回的报文也经过同样的过程发送给IMS终端，由IMS终端进行还原。从而，通过SSL隧道封装将IMS业务的上万个端口统一聚合到一个标准的HTTPS(443)端口，轻松穿越FW、NAT及Proxy等中间网元设备，并支持SIP/RTP报文的加密，实现通信数据的端口聚合、数据加密、信息完整性保护等功能。SIP/RTP报文除了可基于SSL隧道封装外，也可基于HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议)隧道或UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)隧道封装。

具体地，如图2所示，对RTP报文进行SSL隧道封装的过程如下：

步骤S202：以20ms的采样周期(即每秒50个的采样速率)对IMS业务的媒体数据(如语音、视频等数据)进行采集、编码；

步骤S204：将媒体数据通过虚拟协议栈封装为RTP报文；

步骤S206：在RTP报文的头部加入隧道协议头(Encapsulate Header，图2中缩写为Enc Hdr，还可缩写为Enc Header)；

步骤S208：添加摘要信息和分组长度补齐信息(摘要信息和分组长度补齐信息在图2中用HMAC-Tail表示)，并对整个报文进行SSL加密，然后，在加密后的报文的头部增加SSL协议头(SSL Header，图2中缩写为SSL Hdr)，形成一个SSL Record(SSL记录或SSL记录单元)；

步骤S210：为了在网络中传输，最终还需要将SSL Record封装成TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)报文(即上述的SSL隧道报文)，通过网络传输到STG。

在上述的SSL隧道封装过程中，由于每个RTP报文形成一个SSL Record，在每个RTP报文之外增加了大量附加信息，导致最终发送的SSL隧道报文的长度比RTP报文的长度大得多，从而使得单包的带宽急剧增加。

以媒体数据的音频编码格式为G.729为例，RTP报文长度的计算公式是：IP(20)+UDP(8)+RTP(12)+Payload(20)＝60个字节，其中，IP表示IP头，UDP表示UDP头，RTP表示RTP头，Payload表示负载(即IMS业务的媒体数据)。从而，在每秒50个报文(即RTP报文的打包时长为20ms)时，计算得到带宽为60*8*(1s/20ms)＝24kbps。