专利名称：Ip多媒体子系统接入方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及IP多媒体子系统接入方法和设备并且更具体地但并非必需地涉及适合于从家庭或小型办公室接入IP多媒体子系统的这种设备方法和设备。
背景技术：
IP多媒体(IPMM)业务提供同一会话中的语音、视频、消息传送、数据等等的动态组合。通过增加基本应用和有可能组合的媒体的数量，提供给终端用户的业务数量将增多，并且个人间的通信体验将变得丰富。这将产生新一代个人化丰富的多媒体通信业务，包括所谓的“组合IP多媒体”业务，下面将更具体地加以考虑。
IP多媒体子系统(IMS)是由第三代伙伴计划(3GPP)规定的技术，用来在3G移动通信网络(3GPP TS 23.228和TS 24.229版本5和版本6)上提供IP多媒体业务。IMS通过业务的综合和交互来提供关键特征以丰富终端用户个人到个人的通信体验。IMS允许在基于IP的网络上的新的丰富的个人到个人(客户机到客户机)以及个人到内容(客户机到服务器)通信。IMS使用会话启动协议(SIP)来建立和控制用户终端(或者用户终端和web服务器)之间的呼叫或会话。由SIP信令承载的会话描述协议(SDP)用于描述和协商会话的多媒体成分。诸如实时传输协议和实时传输控制协议(RTP/RTCP)、消息会话转接协议(MSRP)、超文本传输协议(HTTP)的其它协议被用于媒体传输和控制。IMS要求的接入网络通常为2G/3G通用分组无线电业务(GPRS)/分组交换(PS)网络，但该接入网络可能是某种其它的接入网络比如固定带宽或WiFi。图1示意性示出了在GPRS/PS接入网络的情况中IMS如何适合移动网络结构。
欧洲电信标准组织(ETSI)的TISPAN工作组当前正工作在用于基于IMS的固定网络的下一代网络(NGN)的建议。作为这个计划的一部分，将考虑所谓的家庭IMS网关(HIG)，该网关将允许非IMS终端接入IMS业务。期望HIG将找到在家庭和小型办公室环境中的应用，在这样的环境下用户可能希望使用多个非IMS使能终端接入IMS业务，所述终端可能是或可能不是SIP终端。非IMS而是SIP使能终端的例子为SIP电话和PC，而不具有SIP功能性的非IMS终端的例子为传统电话，包括DECT电话。HIG将包括SIP网关目的是处理互用性问题(例如SIP和用户设备要求的其它信令协议之间的转换)。
当前用于HIG的建议某种程度上与3GPP技术规范33.203中规定的对于IMS的当前接入安全性要求有冲突。这些要求规定接入IMS的每个终端具有到IMS SIM(ISIM)应用的接入。ISIM存储订户身份信息，以及被要求来认证订户到网络运营商和授权接入到网络使能业务所需的其它信息。ISIM应用被提供在通用集成电路卡(类似于今天的GSM SIM卡)上。当然，非IMS终端比如传统设备将不具有必要的UICC读卡器或IMS功能性。
对于允许非IMS终端接 IMS业务的问题并且满足接入安全性要求的一种解决方案是分配每个非IMS终端一个具有ISIM应用的UICC。当用户希望使用终端来接 IMS业务时，他或她必须然后插入到HIG这个与特定非IMS终端相关联的UICC。这个解决方案在灵活性、方便性和成本方面具有明显的不足。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种便于由非IMS使能终端接入到IP多媒体子系统IMS业务的方法，该方法包括向家庭IMS网关注册非IMS使能终端；以及响应于所述注册，代表家庭IMS网关和IMS之间的所述终端使用从存在于家庭IMS网关处的UMTS集成电路卡的通用SIM应用获得的信息执行IMS注册。
本发明的实施例有效地将IMS注册授权给家庭IMS网关。因此不需要希望使用IMS业务的每个终端接入存储ISIM应用的UICC卡。
优选地，家庭IMS网关包括SIP背对背(Back-to-Back)用户代理，该代理具有到UICC上的所述ISIM的接口。在其中所述非IMS使能终端为SIP终端的情况下，该终端到家庭IMS网关的注册包括执行终端和SIP背对背用户代理之间的SIP注册。该终端可以通知SIP背对背用户代理与终端相关联的公共用户身份。可选地，该终端可以提供由SIP背对背用户代理映射到预存储公共用户身份的本地身份。所述IMS注册包括执行背对背用户代理和IMS网络之间的SIP注册，包括向IMS网络通知与所述终端相关联的公共用户身份。
在非IMS终端不是SIP终端的情况中，使用家庭IMS网关注册终端的步骤可以在终端到网关的初始连接之后被执行，例如包括检测回路的创建。对于已经连接的终端来说，注册可以在HIG一上电时发生。网关可以在其中预存储缺省的公共用户身份，该身份被分配给非SIP终端并且当向IMS注册时被使用。更优选地，注册由具有到UICC上的所述ISIM的接口的SIP网关执行。SIP网关执行SIP和由这些非SIP终端使用的协议之间的协议转换。
根据本发明的第二方面，提供了一种操作家庭IP多媒体子系统网关以便于由非IMS使能终端接入到IP多媒体子系统IMS业务的方法，该方法包括向家庭IMS网关注册非IMS使能终端；以及响应于所述注册，从存在于家庭IMS网关处的UMTS集成电路卡的通用SIM应用获得信息并且使用IMS这个信息代表所述终端执行IMS注册。
根据本发明的第三方面，提供了一种家庭IP多媒体子系统网关，该网关被安排来便于由非IMS使能终端接入到IP多媒体子系统IMS业务，该设备包括至少一个接口，用于将网关耦合到所述非IMS使能终端；UICC读卡器，用于从UICC卡读取ISIM应用数据；第一处理装置，用于向所述网关注册非IMS使能终端；以及第二处理装置，用于向IMS注册向网关注册的非IMS使能终端。
用于将网关耦合到所述非IMS使能终端的接口可以例如是线路接口，用于将网关耦合到传统设备比如黑色电话(blackphone)或DECT电话、或者LAN或者WLAN接口。
第一和第二处理装置可以包括用于实现SIP网关的装置，该网关执行由IMS使用的会话启动协议SIP和由非IMS使能终端使用的协议之间的协议转换。对于非SIP终端来说，SIP网关可以向IMS注册与ISIM的私有用户身份相关联的缺省的公共用户身份。
第一和第二处理装置可以包括SIP背对背用户代理，该代理在到SIP终端的方向上当作SIP服务器并且在到IMS的方向上当作SIP客户机。SIP背对背用户代理可以向IMS注册与ISIM的私有用户身份相关联的个人的公共用户身份。
图1示意性示出了在3G网络内的IMS结构；图2示意性示出了服务于IMS和非IMS用户设备终端的家庭IMS网关；图3示意性示出了家庭IMS网关的结构；图4示意性示出了公共和私有用户身份的分配的例子；图5是示出了通过图3的网关与SIP使能用户设备的IMS注册相关联的信令的信令图；图6是示出了通过图3的网关与传统用户设备的IMS注册相关联的信令的信令图；图7是示出了与由图3的网关后面的用户设备发起的IMS会话的建立相关联的信令的信令图；以及图8是示出了与由图3的网关后面的用户设备终接的IMS会话的建立相关联的信令的信令图。
具体实施例如前所述，建议引入一个所谓的家庭IMS网关(HIG)至图1中普通的IMS结构。图2示例了位于家中或小型商业区域并且服务于许多终端包含传统设备和SIP使能终端的HIG(图中被称作“家用网关”)。图3具体示例了HIG的功能结构，以及到各种外部用户终端的接口。特别地，广域网(WAN)/局域网(LAN)接口被用于将HIG连接至IMS。
各种不是SIP终端的传统终端通过连接到SIP网关的线路接口被连接到HIP。传统终端的例子是DETC电话和常规电话(“黑色电话”)。HIG包含会话启动协议(SIP)网关(依据3GPP TS 24.229和IETF RTC3261实现)。SIP网关允许在不同的客户机终端信令协议和IMS使用的SIP协议之间互通。例如，SIP网关可以提供由黑色电话使用的基于ISDN的信令协议与SIP之间的转换。SIP网关被耦合到WAN/LAN接口。
IMS使能的SIP终端，比如桌上型电脑和膝上型电脑PC和SIP电话，被附加到局域网(LAN)和/或无线局域网(WALN)，HIG通过LAN/WLAN接口连接到所述LAN/WLAN。网络地址转换/防火墙层用于提供在HIG中的地址映射。NAT/FW层被耦合到WAN/LAN接口。这些终端各具有它们自己的存储各自的ISIM应用的UICC。
尚未接入到ISIM应用的非IMS使能的SIP终端也通过HIG的LAN/WAN和LAN/WAN接口附加到HIG。对于这些终端，接入IMS业务通过具有NAT/FW实体的SIP背对背用户代理(B2BUA)得到促进。SIP B2BUA担当一个面向用户设备的SIP服务器和一个面向IMS的SIP客户机。
SIP B2BUA和SIP网关都有到存储在UICC上的ISIM应用的接口。这个UICC可以是从HIG硬件可移动的或者可以是对于HIG永久固定的。对于通过HIG连接到IMS的所有非ISIM终端来说，ISIM应用是可用的并且有效的。已经接入它们自身的ISIM应用的终端并不当然地使用HIG中的ISIM，并且仅使用如上所述的HIG的NAT/FW功能。应当指出，在随后的讨论中，所有的ISIM应用，即可用于HIG和那些可用于用户设备终端的ISIM应用，由IMS与单个订购相关联。
在进一步考虑HIG的操作之前，首先引入私有和公共用户身份的概念。这些对于IMS的操作是固有的，并且在3GPP TS 23.228 6.7.0中加以讨论。私有用户身份是“被绑定”到ISIM的身份并且由IMS使用到认证和授权订户。私有用户身份通常不会被公开给第三方，并且有点类似于GSM网络中使用的国际移动订户身份(IMSI)。另一方面，公共用户身份用于识别订户和/或他们的用户设备，用于参与IMS业务的目的，有些类似于电子邮件地址或电话号码。公共用户身份例如用于识别IMS业务会话请求的目的地。订户可以具有与单个私有用户身份相关联的若干个公共用户身份，同时与给定订购相关联的不同私有用户身份可以共享一个共同的公共用户身份。在IMS注册期间并且假定成功认证，IMS将被告知与订户相关联的公共用户身份。
图4示例了可能使用图3的HIG实现的公共和私有用户身份的映射。在这个例子中，有两个连接到相同IMS订购的私有用户身份“234150123456@operator.net”是某些SIP使能的用户设备终端中的ISM中的私有用户身份，并且“234150654321@operator.net”是HIG中ISIM中的私有用户身份。
缺省公共用户身份与订户相关联并且可以被视作一个组身份，该身份识别通过HIG接入IMS并且拥有所述订购的家庭或小型办公室。缺省公共用户身份被存储在HIG，在SIP B2BUA中仅与HIG内的ISM的私有用户身份234150654321@operator.net相关联。当那些用户使用缺省公共用户身份时，应该可由其它第三方IMS用户可获得至少所有的非SIP使能的终端，即那些不能通知HIG相关联的公共用户身份的终端。在图4的例子中，缺省公共用户身份是smith@operator.net。这个缺省公共用户身份可以与为E.164数字形式的隐式的公共身份相关联，在这个例子中为“+44113111123456”。在网络中配置隐式的线路身份，并且B2BUA下载这个身份作为注册过程的一部分。
用户(例如家庭成员)Alice Smith希望在两个终端上可连接，分配私有用户身份234150123456@operator.net的用户设备终端和被连接到HIG的SIP使能的非IMS家庭PC。因此在IMS网络中，Alice的公共用户身份“alice.smith@operator.net”必须与两个私有用户身份相关联。Alice拥有另一个公共用户身份“alice@operator.net”，该身份她仅发给亲近的家人和朋友。她希望仅在她的用户设备终端中可以以这个个人身份可获得。这个身份因此仅与私有用户身份234150123456@operator.net相关联。
Alice的丈夫Bob希望仅通过他的非IMS但SIP使能的膝上型电脑可获得。Bob的公共用户身份“bob.smith@operator.net”因此在IMS网络中仅与HIG中ISIM的私有用户身份234150654321@operator.net相关联。
Bob和Alice的终端中的SIP用户代理(UA)在IMS网络中通过HIG中的SIP B2BUA注册与私有用户身份相关联的他们的个人身份。如前所述，缺省公共用户身份也与私有用户身份相关联，它也在IMS网络中被注册。缺省身份可以在个人身份注册之前或之后被注册。
图5示出了与使用HIG的B2BUA和使用B2BUA和IMS之间的连续授权过程来注册一对SIP使能的但非IMS终端UA1和UA2相关联的信令。图中示出了IMS网络的代理呼叫状态控制功能(P-CSCF)和服务呼叫状态控制功能(S-CSCF)节点，以及家庭订户子系统(HSS)，该子系统属于网络运营商并且包含订购和接入数据。信令程序基于3GPP TS24.229和TS24.228。
1.UA1使用“To”报头利用HIG的SIP B2BUA注册，所述报头包括与ISIM的订购相关联的本地用户名(“bob”)。
2.B2BUA任选地询问用户。订户可以本地配置是否本地用户应当被询问并且设置口令为本地用户使用。
3.如果被询问的话，则UA1重新发送注册消息。该消息然后包含“授权”报头，该报头包括被包括在用户名参数中的被询问用户的身份(bob)。
4.SIP B2BUA使用P-CSCF建立(典型地到端口5061的)TCP连接。
5.SIP B2BUA使用TLS握手建立TLS连接。该TLS握手可以重新开始已存在的TLS会话。3GPP中当前规定的IPsec不是任选项，因为它不能经过NAT。因此TLS用于这个例子。
6.B2BUA使用存储在HIG ISIM中的私有用户身份(234150654321@operator.net)作为用户名。Contact(联系)报头包含B2BUA的IP地址(或域名)。典型地，这个IP地址使用动态主机控制协议(DHCP)被分配。P-CSCF的地址或名字也使用DHCP来被分配。在这个To报头中的所选公共用户身份是从UA1或被映射的名字(即，bob.smith@operator.net)发送的To报头中的值，其中由UA1使用的本地用户名由HIG映射到公共用户身份。该订户可以本地配置任何这样的映射。
7.P-CSCF在排除了某些报头(Proxy-Require(代理请求)和Security-Client(安全客户机))和某些报头信息(例如来自Require(请求)报头的sec-agree)之后发送请求到S-CSCF。
8.S-CSCF从HSS请求认证向量，其中客户机必须被认证并且在S-CSCF中没有存在(这个订购的)任何认证向量。典型地，订购上下文在S-CSCF中为每个订购而被创建，并且在用于那个订购的初始注册之后，该上下文的标记从“非认证”转换为“已认证”状态。
9.HSS返回一个或若干个认证向量给S-CSCF。
10.在需要客户机认证的情况下，S-CSCF使用包括RAND和AUTN的SIP 401消息来询问B2BUA/ISIM。
11.在将401消息发送到B2BUA之前，P-CSCF将某些报头加到401消息上。
12.B2BUA如果被401询问的话则计算RES并且验证AUTN。B2BUA然后发送新的REGISTER(注册)，其包括具有一个授权报头，该报头包括RES在哪里被用作共享密钥的摘要。
13.在排除了某些报头(Proxy-Require、Security-Verify(安全性验证)和Security-Client)和某些报头信息(例如来自Require(请求)报头的sec-agree)之后，P-CSCF发送请求给S-CSCF。S-CSCF使用通过XRES计算的摘要基于来自B2BUA的RES验证所述摘要。这仅在B2BUA已经被询问的情况下是必要的。
14.S-CSCF使用包括Path、Service-Route和P-Associated-URI(路径、业务路由和P相关URI)报头的SIP 200消息作出响应。
15.B2BUA存储Service-Route和P-Associated-URI(业务路由和P相关URI)报头的内容并且然后在发送200消息到UA1之前移除Path、Service-Route和P-Associated-URI(路径、业务路由和P相关URI)报头。
这完成了对于UA1的注册过程。
16.UA2使用To报头注册到SIP B2BUA，所述报头包括与ISIM的订购相关联的本地用户名(“alice”)。
17.B2BUA任选地询问用户。
18.UA2如果被询问的话则重新发送注册消息。该消息然后包含授权报头，该报头包括被包括在用户名参数中的被询问的用户的身份(alice)。
19.B2BUA使用存储在ISIM中的私有用户身份(234150654321@operator.net)作为用户名。在To报头中的所选公共用户身份是被映射的名字(alice.smith@operator.net)。
20.在排除了某些报头(Proxy-Require、Security-Verify和Security-Client)和某些报头信息(例如来自Require报头的sec-agree)之后，P-CSCF发送请求给S-CSCF。
21.由于S-CSCF已经认证了私有用户身份(有业务上下文)，所以没有必要再次这么做。
22.S-CSCF使用包括Path、Service-Route和P-Associated-URI(路径、业务路由和P相关URI)报头的SIP 200消息作出响应。
23.B2BUA存储Service-Route和P-Associated-URI(业务路由和P相关URI)报头的内容并且然后在发送200消息到UA1之前移除Path、Service-Route和P-Associated-URI(路径、业务路由和P相关URI)报头。
终端UA2现在使用IMS注册。
图6示出了与传统电话或“黑色电话”的注册相关联的信令。因为黑色电话不是一种SIP终端，所以该终端使用HIG的注册由SIP网关在HIG的上电(或者黑色电话到HIG的连接)之后被实现。对于在REGISTER(注册)消息的To报头中的公共用户身份，HIG选择缺省公共用户身份，即smith@operator.net(图6)。
再次考虑SIP使能终端的情况，图7示出了与IMS会话建立相关联的信令，其中该会话在HIG之后的UA1发起。信令步骤如下1.UA1发送SIP INVITE(SIP邀请)给B2BUA。
2.B2BUA使用100Trying(尝试)作出响应。
3.B2BUA将某些报头加到INVITE消息中。From报头被转换成等于用户的个人身份的公共用户身份。P-Preferred-Identity(P优选身份)报头也包含个人身份。P-Access-Network-Info(P接入网络信息)包含接入名字。在某些情况下，这不为应用所知，在这种情况下其有可能被添加到接入网络的某处或者由订户所配置。电话号码可以基于存储在ISIM上的线路身份被添加。B2BUA改变Contact(联系)报头并且发送INVITE到P-CSCF。
4.100Trying。
5.P-CSCF移除P-Preferred-Identity并且代替地插入包含P-Preferred-Identity内容的P-Asserted-Identity，如果这从网络的观点看被授权的话。P-CSCF然后发送INVITE给S-CSCF。
6.100Trying。
7.在INVITE从网络发出之前，S-CSCF移除P-Access-Network-Info。
8.100Trying。
9.另一方发送180Ringing(振铃)。
10.另一方发送200 OK。
11.UA1使用ACK确认200 OK。
图8示出了与IMS会话的建立相关联的信令，其中UA1终止该会话。信令步骤如下1.远端UA发送SIP INVITE给S-CSCF。
2.S-CSCF使用100Trying作出响应。
3.S-CSCF挑选在注册中存储的联系地址并且将其作为Request-URI(请求URI)插入。S-CSCF将初始Request-URI插入到P-Called-Party-ID(P-被叫方-ID)报头并且发送INVITE到P-CSCF。
4.P-CSCF使用100Trying作出响应。
5.P-CSCF移除P-Charging-Vector(P装载向量)并且发送INVITE给B2BUA。
6.B2BUA使用100Trying作出响应。
7.B2BUA移除P-Asserted-Identity(P声明身份)(有可能是在From报头中的内容由P-Asserted-Identity中的内容所替代)。移除Record-Route(记录路由)报头。有可能是B2BUA使用P-Called-Party-ID的内容来替代To内容。B2BUA使用在所接收请求中的Request-URI来发现先前注册的家庭用户。Request-URI被本地存储的联系地址替换。B2BUA发送INVITE给UA1。
8.UA1使用100Trying作出响应。
9.UA1使用180Trying作出响应。
10.远端UA通过S-CSCF和P-CSCF发送ACK给UA1。
许多重大优点来自于上面所描述的过程的实现。特别地，对于若干用户仅需要一个ISIM。这降低了成本并且增加了系统的灵活性，同时仍然利用了由UICC提供的增加的安全性。其他优点在于·不拥有ISIM的终端利用了来自HIG的被保护通道并且使用NAT的范围保护以及HIG中的防火墙。
·运营商不必提供和维护任何口令。本地口令有待订户来规定。
·当映射由非IMS SIP中的PC使用的本地个人身份到IMS网络中的特定公共用户身份时，还有可能使用个人身份。
本领域的技术人员应当理解可以对上面所描述的实施例作出各种修改而不背离本发明的范围。
权利要求
1.一种便于非IMS使能终端接入IP多媒体子系统IMS业务的方法，该方法包括使用家庭IMS网关注册非IMS使能终端；以及响应于所述注册，代表家庭IMS网关和IMS之间的所述终端使用从存在于家庭IMS网关处的UMTS集成电路卡的通用SIM应用获得的信息执行IMS注册。
2.根据权利要求1的方法，所述家庭IMS网关包括SIP背对背用户代理，该代理具有到UICC上的所述ISIM的接口。
3.根据权利要求2的方法，其中在其中所述非IMS使能终端为SIP终端的情况下，该终端到家庭IMS网关的注册包括执行终端和SIP背对背用户代理之间的SIP注册。
4.根据权利要求3的方法，其中该终端通知SIP背对背用户代理与终端相关联的公共用户身份。
5.根据权利要求3的方法，其中该终端提供由SIP背对背用户代理映射到预存储公共用户身份的本地身份。
6.根据权利要求2至5的任何一项的方法，其中所述IMS注册包括执行背对背用户代理和IMS网络之间的SIP注册，包括通知与所述终端相关联的公共用户身份的IMS网络。
7.根据权利要求1的方法，其中非IMS终端不是SIP终端，并且使用家庭IMS网关注册终端的步骤包括检测在终端的终端输入线上的回路。
8.根据权利要求1或7的方法，其中网关在其中预存储缺省的公共用户身份，该身份被分配给非SIP终端并且当使用IMS注册时被使用。
9.根据权利要求1、7或8的任何一项的方法，其中使用家庭IMS网关注册终端由具有到UICC上的所述ISIM的接口的SIP网关执行。
10.一种操作家庭IP多媒体子系统网关以便于非IMS使能终端接入到IP多媒体子系统IMS业务的方法，该方法包括使用家庭IMS网关注册非IMS使能终端；以及响应于所述注册，从存在于家庭IMS网关处的UMTS集成电路卡的通用SIM应用获得信息并且使用IMS这个信息代表所述终端执行IMS注册。
11.一种家庭IP多媒体子系统网关，被安排来便于非IMS使能终端接入到IP多媒体子系统IMS业务，该设备包括至少一个接口，用于将网关耦合到所述非IMS使能终端；UICC读卡器，用于从UICC卡读取ISIM应用数据；第一处理装置，用于使用所述网关注册非IMS使能终端；以及第二处理装置，用于使用IMS注册非IMS使能终端，该终端被使用网关注册。
12.根据权利要求11的网关，其中用于将网关耦合到所述非IMS使能终端的接口是线路接口，该线路接口用于将网关耦合到传统设备或LAN或WLAN接口。
13.根据权利要求11或12的网关，第一和第二处理装置包括用于实现SIP网关的装置，该网关执行IMS使用的会话启动协议SIP和非IMS使能终端使用的协议之间的协议转换。
14.根据权利要求11或12的网关，第一和第二处理装置包括用于实现SIP背对背用户代理的装置，该装置在到SIP终端的方向上用作SIP服务器并且在到IMS的方向上用作SIP客户机。
全文摘要
一种便于非IMS使能终端接入IP多媒体子系统IMS业务的方法。该方法包括使用家庭IMS网关注册非IMS使能终端，并且响应于所述注册，代表家庭IMS网关和IMS之间的所述终端使用从存在于家庭IMS网关处的UMTS集成电路卡的通用SIM应用获得的信息执行IMS注册。
文档编号H04Q7/24GK101091374SQ200580044954
公开日2007年12月19日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月27日
发明者H·林格伦 申请人:艾利森电话股份有限公司