周 斌

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司江蘇省分公司

0 引言

隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速完善，基于GSMA全球運營商統(tǒng)一公開標準的5G時代基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)——5G消息，將對傳統(tǒng)短彩信進行過渡，最終將5G消息逐步升級為基礎(chǔ)通信能力。簡單來說，其具有如下特點：（1）豐富消息形態(tài)，更具市場競爭力MaaP（Messaging as a Platform）消息形態(tài)豐富，可根據(jù)品牌需要做消息形態(tài)適配，增加商戶與用戶之間的交互性，增強用戶粘度，體驗更靈活便捷。（2）智能交互升級，轉(zhuǎn)化率更高用戶無需在手機上安裝繁多的APP，就可享受到各行各業(yè)的服務(wù)，在消息頁面即可完成交互，Chatbot 協(xié)助提升推送消息轉(zhuǎn)化率。從“通知即結(jié)束”到“通知的商業(yè)轉(zhuǎn)化”。（3）繼承短信優(yōu)勢，直達目標用戶終端，MaaP 消息基于終端覆蓋，推送消息穩(wěn)定精準。相比微信、微博等互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，無須關(guān)注企業(yè)公眾號，為商戶節(jié)省高額的粉絲運營成本。

1 業(yè)務(wù)功能概述

5G消息業(yè)務(wù)分為三大類，第一類是個人消息業(yè)務(wù)，即個人用戶與個人用戶之間交互的消息；第二類是行業(yè)消息業(yè)務(wù)，即行業(yè)客戶與個人用戶之間交互的消息；第三類是增強通話涉及消息業(yè)務(wù)，即與語音業(yè)務(wù)相結(jié)合，實現(xiàn)行業(yè)客戶、個人用戶在呼叫前、呼叫中和呼叫后進行多媒體信息的分享和互動。其中，個人消息業(yè)務(wù)和行業(yè)消息業(yè)務(wù)為必選業(yè)務(wù)，增強通話涉及消息業(yè)務(wù)為可選業(yè)務(wù)。三類消息均支持文本、圖片和音視頻等多種媒體格式。

1.1 個人消息業(yè)務(wù)

個人消息業(yè)務(wù)包括點對點消息、群發(fā)消息、群聊以及文件傳輸。個人消息業(yè)務(wù)可以傳送多種媒體格式的消息，包括文本（含表情）、圖片、音頻、視頻、位置和聯(lián)系人（vCard）、文檔（如PDF）等。點對點消息與群發(fā)消息全部采用獨立消息（Standalone Message），其技術(shù)實現(xiàn)基于Pager Mode和Large Message Mode兩種模式相結(jié)合。群聊消息采用Session Mode方式發(fā)送。

點對點消息是指一個個人用戶向另一個個人用戶（5G消息用戶或未開通5G消息的用戶）發(fā)送的消息，并可向用戶提供消息狀態(tài)報告。點對點消息可在運營商間實現(xiàn)互聯(lián)互通。

群發(fā)消息是指一個個人用戶向多個其他個人用戶同時發(fā)送的消息，用戶一次輸入多個聯(lián)系人號碼或從通訊錄中選擇多個接收者，群發(fā)消息在接收方終端上呈現(xiàn)為點對點消息，且每個接受者收到消息的內(nèi)容相同。群發(fā)消息與點對點消息的可達范圍及消息處理策略相同，可在運營商間實現(xiàn)互聯(lián)互通。

群聊是用戶可以選擇多個具備5G消息能力的聯(lián)系人來創(chuàng)建群，群創(chuàng)建成功后，所有已經(jīng)加入群的個人用戶之間進行的消息交互，用戶發(fā)送的群聊消息將發(fā)送給群內(nèi)所有成員，群成員的回復(fù)也會發(fā)送給群內(nèi)所有成員。群成員可包括不同運營商的5G消息用戶，即可實現(xiàn)運營商間互聯(lián)互通。

文件傳輸包括點對點的文件傳輸和文件群發(fā)。用戶將文件上傳到多媒體內(nèi)容存儲功能模塊后，通過點對點消息或者群發(fā)消息的方式將文件屬性和鏈接發(fā)送給接收方，接收方收到消息后，訪問文件鏈接進行下載。

1.2 行業(yè)消息業(yè)務(wù)

行業(yè)消息是指行業(yè)客戶以Chatbot形式與個人用戶通過5G消息中心、MaaP平臺進行消息交互。行業(yè)客戶的Chatbot通過點對點消息和群發(fā)消息方式向個人用戶發(fā)送，消息內(nèi)容中包含的媒體格式有：文本（含表情）、音頻、視頻、圖片、聯(lián)系人（vCard）、位置和富媒體卡片消息（Rich Card），消息中還可攜帶選項列表（包括“建議回復(fù)”和“建議操作”）。同時，支持個人用戶主動向行業(yè)客戶的Chatbot發(fā)送消息，回復(fù)消息、搜索Chatbot、舉報消息等，消息內(nèi)容包含的媒體格式包括文本、音頻、視頻、圖片、聯(lián)系人vCard和地理位置等。

1.3 增強通話涉及消息

增強通話涉及消息是對當前通話業(yè)務(wù)的增強，在語音通話（VoIMS）或者視頻通話（ViIMS）的通話前、通話中和通話結(jié)束階段，主叫用戶和被叫用戶之間發(fā)送的5G消息。該業(yè)務(wù)支持的消息類型應(yīng)包括文本（含表情）、圖片、位置和重要通話標識等。被叫終端通過專用的業(yè)務(wù)能力標簽來識別所接收的消息是增強通話的通話前5G消息，并通過主叫電話號碼將增強通話的通話前消息和呼叫關(guān)聯(lián)，并具有振鈴界面展示增強通話的通話前消息能力。

2 業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 邏輯架構(gòu)

5G消息系統(tǒng)包括5G消息中心（5GMC）和MaaP平臺，并與用戶數(shù)據(jù)（HSS/UDM）、短信中心（SMSC）、5G消息互通網(wǎng)關(guān)、ENUM/DNS、安全管控系統(tǒng)、計費支撐系統(tǒng)、BSF等對接，其架構(gòu)如圖2所示。

圖2 5G消息系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.2 網(wǎng)元功能

5G消息中心、MaaP平臺均包含若干邏輯功能模塊，具體如下。

2.2.1 5G消息中心

5G消息中心具備5G消息用戶的接入控制、注冊認證、消息的路由尋址、終端配置管理等功能。5G消息中心中的部分功能模塊可以獨立部署，也可內(nèi)置于5G消息中心，如圖1中用虛框表示的群聊功能、IMS接入功能、多媒體內(nèi)容存儲功能和配置服務(wù)器。5G消息中心包含的邏輯功能模塊如下：

圖1 5G消息與傳統(tǒng)短信的優(yōu)劣對比

（1）IMS接入功能：負責(zé)用戶5G消息SIP信令接入和5G消息大文本和群聊MSRP媒體接入和轉(zhuǎn)發(fā)；其內(nèi)部包含標準P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF/AGW邏輯網(wǎng)元完成用戶注冊、鑒權(quán)、消息路由功能，并通過標準iFC方式觸發(fā)到5G消息處理功能模塊完成消息處理。

（2）5G消息處理功能：處理個人消息、行業(yè)消息、增強通話涉及消息的收發(fā)，進行會話管理、消息相關(guān)業(yè)務(wù)功能處理等。

（3）多媒體內(nèi)容存儲功能（Content server）：用于存儲個人用戶發(fā)送的多媒體消息文件。

（4）配置服務(wù)器（DM）：用于存儲用戶業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，如協(xié)議參數(shù)、業(yè)務(wù)參數(shù)等，終端通過訪問配置服務(wù)器獲取相關(guān)數(shù)據(jù)對終端進行業(yè)務(wù)配置。

（5）群聊功能：包含群聊消息功能和群數(shù)據(jù)管理。其中，群聊消息功能實現(xiàn)群聊消息的分發(fā)；群數(shù)據(jù)管理包含創(chuàng)建群、邀請他人加入群、刪除群成員、解散群、轉(zhuǎn)移管理員權(quán)限、設(shè)置群名稱、設(shè)置群頭像等功能，并存儲、管理群聊相關(guān)數(shù)據(jù)信息，如群成員列表、群名稱、群頭像、群成員身份等。

2.2.2 MaaP平臺

MaaP平臺承載在5G消息中心之上，提供Chatbot統(tǒng)一接口，負責(zé)行業(yè)客戶Chatbot和消息的接入管理、鑒權(quán)、行業(yè)消息中多媒體內(nèi)容上傳與存儲等功能。MaaP平臺包含基礎(chǔ)功能和運營管理兩部分，其中，運營管理用于運營商對Chatbot進行開通、權(quán)限配置等管理，基礎(chǔ)功能主要包含如下邏輯功能模塊：

（1）Chatbot目錄：匯總Chatbot數(shù)據(jù)信息，提供匹配、排序等算法服務(wù)，處理來自用戶的Chatbot發(fā)現(xiàn)請求，向用戶返回搜索結(jié)果。

（2）Chatbot信息：存儲Chatbot的相關(guān)信息，包括提供該Chatbot的企業(yè)信息，如名稱、商標、業(yè)務(wù)類型、聯(lián)系方式等，以及Chatbot/應(yīng)用本身的信息，如Chatbot/應(yīng)用用途、開發(fā)方信息等，處理來自用戶的Chatbot信息查詢。

（3）多媒體文件存儲功能：用于存儲Chatbot下發(fā)的多媒體消息文件。

（4）Chatbot能力開放：將5G消息能力進行統(tǒng)一抽象封裝，對Chatbot提供消息接入能力。

2.3 消息接口

5G消息業(yè)務(wù)涉及的接口如圖2中接口1～13，其中：

接口1：支持5G消息的終端與IMS接入功能之間的接口，其中，信令采用SIP協(xié)議，用于實現(xiàn)各類消息交互功能，應(yīng)遵循GSMA對應(yīng)的OMA CPM2.2規(guī)范要求，以及3GPP TS 24.229規(guī)范要求；群聊和Large Message Mode的點對點消息采用MSRP協(xié)議，應(yīng)遵循GSMA對應(yīng)的OMA CPM 2.2規(guī)范要求，以及IETF RFC 4975和IETF RFC 6135規(guī)范要求；

接口2：支持5G消息的終端與5G消息中心多媒體內(nèi)容存儲功能之間的接口，采用HTTP協(xié)議，用于實現(xiàn)消息多媒體內(nèi)容（文件）的網(wǎng)絡(luò)存儲、上傳、下載，在個人消息和行業(yè)消息中的多媒體內(nèi)容均采用HTTP方式實現(xiàn)。該接口應(yīng)滿足應(yīng)遵循GSMA RCC.07 v11.0規(guī)范要求；

接口3：支持5G消息的終端與配置服務(wù)器之間的接口，采用HTTP協(xié)議，用于實現(xiàn)5G消息業(yè)務(wù)終端配置數(shù)據(jù)的下載、更新。該接口應(yīng)滿足應(yīng)遵循GSMA RCC.14 v7.0和GSMA RCC.15 v7.0規(guī)范要求；

接口4：用于IMS接入功能與5G消息處理功能模塊間通信，采用SIP/MSRP協(xié)議；

接口5：5G消息中心與MaaP平臺之間的接口，采用RESTFul API接口連接，為行業(yè)客戶提供行業(yè)消息（可包含普通多媒體消息）的接入和上下行消息能力；

接口6：BSF與5G消息中心和MaaP平臺之間的接口，采用Diameter協(xié)議或SOAP協(xié)議；

接口7：計費系統(tǒng)與5G消息中心和MaaP平臺間接口，話單采用FTP協(xié)議上傳到計費中心；

接口8：安全管控系統(tǒng)與5G消息中心和MaaP平臺之間的通信接口；

接口9：采用Diameter協(xié)議，用于5G消息中心向用戶數(shù)據(jù)管理模塊獲取鑒權(quán)參數(shù)等用戶信息；

接口10：采用DNS協(xié)議，用于5G消息中心與DNS/ENUM服務(wù)器互通；

接口11：5G消息中心與傳統(tǒng)短信中心互通接口，應(yīng)支持MAP協(xié)議或SMPP協(xié)議；

接口12：不同運營商5G消息互通接口，5G消息互通網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持SIP信令和多媒體消息MSRP協(xié)議的互通，HTTP內(nèi)容服務(wù)器互通接口應(yīng)支持HTTP協(xié)議；

接口13：MaaP平臺與行業(yè)客戶Chatbot間接口，采用HTTP/HTTPS協(xié)議通信。

3 業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)

使用5G消息業(yè)務(wù)時，終端可以通過3G/4G/5G或者WLAN接入IMS接入功能模塊，在完成網(wǎng)絡(luò)接入后，首先從配置服務(wù)器（DM）獲取業(yè)務(wù)相關(guān)參數(shù)，此后向獲取的接入點發(fā)起SIP注冊流程，注冊成功后，即可開始5G消息收發(fā)，包括個人消息、行業(yè)消息以及增強通話涉及消息。

3.1 接入控制

3G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)需要對終端提供接入控制，其中包括網(wǎng)絡(luò)選擇，身份認證，授權(quán)，接入控制，策略控制等方面，其中：

（1）5G網(wǎng)絡(luò)中5GC對于支持5G消息的終端執(zhí)行的接入控制應(yīng)遵循行標YD/T 3615-2019《5G移動通信網(wǎng) 核心網(wǎng)總體技術(shù)要求》的要求；

（2）4G網(wǎng)絡(luò)中EPC對于支持5G消息的終端執(zhí)行的接入控制應(yīng)遵循行標YD/T 2620.1-2015《演進的移動分組核心網(wǎng)絡(luò)（EPC）總體技術(shù)要求 第1部分：支持E-UTRAN接入》的要求；

（3）3G網(wǎng)絡(luò)對于支持5G消息的終端執(zhí)行的接入控制應(yīng)遵循行標YD/T 2620.2-2015《演進的移動分組核心網(wǎng)絡(luò)（EPC）總體技術(shù)要求 第2部分：支持CDMA接入》及YD/T 1410-2007《2GHz TD-SCDMA/WCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)核心網(wǎng)設(shè)備技術(shù)要求（第一階段）》的要求；

（4）WLAN接入可通過下列方式實現(xiàn)：

經(jīng)過運營商5G網(wǎng)絡(luò)PS域，接入側(cè)N3IWF對支持5G消息的終端執(zhí)行接入控制，具體要求應(yīng)遵循3GPP TS23.502所定義的流程；

經(jīng)過運營商4G網(wǎng)絡(luò)PS域，接入側(cè)ePDG對支持5G消息的終端執(zhí)行接入控制，具體應(yīng)遵循行標YD/T 3580-2019《基于S2b的非受信的WLAN接入EPC的核心網(wǎng)總體技術(shù)要求》的要求；

不經(jīng)過運營商PS域接入5G消息中心的IMS接入功能模塊，終端和網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)采用TLS安全加密，僅IMS網(wǎng)絡(luò)負責(zé)終端的身份認證和鑒權(quán)。

3.2 配置獲取

終端可根據(jù)IMSI號碼中的移動國家號碼（MCC）和移動網(wǎng)號（MNC）信息，構(gòu)建默認的配置服務(wù)器網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)域名（FQDN），并向配置服務(wù)器發(fā)送HTTP/HTTPS消息進行配置獲取，不同網(wǎng)絡(luò)處理方式如下：

（1）當終端通過5GS網(wǎng)絡(luò)接入時，SMF下發(fā)正確的PDR和FAR，使得UPF能夠在HTTP包頭中插入MSISDN號碼；

（2）當終端通過EPS網(wǎng)絡(luò)接入時，PGW能夠在HTTP包頭中插入MSISDN號碼；

（3）當終端通過3G網(wǎng)絡(luò)接入時，GGSN在HTTP包頭中插入MSISDN號碼；

（4）當終端通過WLAN網(wǎng)絡(luò)接入時，應(yīng)使用HTTPS獲取配置終端通過讀取USIM卡，在消息頭中插入IMSI信息。如果由于未開通5G消息導(dǎo)致在WLAN獲取配置信息失敗時，終端應(yīng)通過運營商PS域再次向網(wǎng)絡(luò)請求獲取配置信息。當終端同時連接到5GS網(wǎng)絡(luò)或者EPS網(wǎng)絡(luò)和WLAN時，終端應(yīng)優(yōu)先通過WLAN連接進行注冊。通過驗證的終端，可以從DM服務(wù)器獲取到各業(yè)務(wù)功能的服務(wù)入口和各業(yè)務(wù)參數(shù)。

對于支持5G消息的終端，其配置管理功能應(yīng)遵循終端相關(guān)標準規(guī)定。終端配置獲取流程相關(guān)示例見圖3。

圖3 終端配置獲取流程

單級部署配置服務(wù)器。當配置服務(wù)器為單級部署時，全國設(shè)置統(tǒng)一DM，終端根據(jù)構(gòu)建的FQDN，查詢DNS獲取配置服務(wù)器IP地址后，發(fā)起配置請求。DM根據(jù)終端請求中得provisioning_version參數(shù)判斷下發(fā)的配置文件格式，若相應(yīng)值＞=5.0則按GSMA RCC.14 v7.0規(guī)范的格式下發(fā)XML配置文件，不帶數(shù)值或者值小于5的則采用UP1.0/CP方式下發(fā)XML配置文件。

二級或多級部署配置服務(wù)器。當配置服務(wù)器為二級部署時，一級DM應(yīng)支持根據(jù)用戶的IMSI歸屬或MSISDN歸屬判斷用戶應(yīng)訪問的二級DM，并通過重定向方式將二級DM地址下發(fā)給終端，終端需要重新攜帶重定向獲得的二級DM地址發(fā)起配置請求。后續(xù)請求均向最后一次成功重定向后的地址發(fā)起。

當配置服務(wù)器為多級部署時，與二級部署相同，采用重定向方式將終端歸屬的DM地址下發(fā)給終端。

一級DM配置服務(wù)器根據(jù)終端請求中得provisioning_version參數(shù)判斷重定向方式，若值＞=5.0則按GSMA RCC.14 v7.0規(guī)范的方式下發(fā)重定向配置，不帶數(shù)值或者值小于5的則采用HTTP 301響應(yīng)進行重定向。

二級DM根據(jù)終端請求中得provisioning_version參數(shù)判斷下發(fā)的配置文件格式，若值＞=5.0則按GSMA RCC.14 v7.0規(guī)范的格式下發(fā)XML配置文件，不帶數(shù)值或者值小于5的則采用UP1.0/CP方式下發(fā)XML配置文件。

3.3 注冊認證

5G消息業(yè)務(wù)的IMS注冊。支持5G消息的終端，從配置服務(wù)器中獲取SIP注冊地址及相關(guān)參數(shù)后，發(fā)起5G消息業(yè)務(wù)SIP注冊流程。對于支持UP 2.4及以上版本終端，在配置文件中LBO_P-CSCF_Address參數(shù)可以允許配置多個SIP注冊地址，默認選擇第一個地址進行注冊，當終端訪問第一個地址不可用，則依次重試使用下面的其他幾個地址訪問接入模塊，直到可用。支持5G消息的終端其注冊要求應(yīng)遵循終端相關(guān)標準規(guī)定。

對于同時支持IMS語音業(yè)務(wù)和5G消息業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，可以配置相同或者不同的DNN/APN，指向同一個或者不同的IMS網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)終端和網(wǎng)絡(luò)配置，可以執(zhí)行單獨的5G消息注冊過程，或者在完成IMS語音業(yè)務(wù)注冊的同時完成5G消息業(yè)務(wù)的注冊。具體的注冊方式有：

（1）到單IMS網(wǎng)絡(luò)的單IMS注冊：終端進行IMS（重）注冊時，同時攜帶IMS語音業(yè)務(wù)和5G消息業(yè)務(wù)的ICSI/IARI，一次IMS注冊完成兩種業(yè)務(wù)的注冊過程。此時IMS語音業(yè)務(wù)和5G消息業(yè)務(wù)應(yīng)使用同一DNN/APN。

（2）到單IMS網(wǎng)絡(luò)的兩次獨立的IMS注冊：終端進行IMS（重）注冊時，需要分別進行兩次獨立的IMS注冊，分別攜帶IMS語音業(yè)務(wù)和5G消息業(yè)務(wù)的ICSI/IARI。如果單IMS網(wǎng)絡(luò)不允許多APN接入，則IMS voice和5G消息業(yè)務(wù)須使用同一DNN/APN，如果單IMS網(wǎng)絡(luò)允許多APN接入，則IMS語音和5G消息業(yè)務(wù)可以使用不同DNN/APN。

（3）分別到兩個獨立的IMS網(wǎng)絡(luò)的IMS注冊：終端通過5G網(wǎng)絡(luò)接入IMS網(wǎng)絡(luò)時，IMS語音業(yè)務(wù)和5G消息業(yè)務(wù)分別由兩個獨立的IMS網(wǎng)絡(luò)提供。獨立的IMS網(wǎng)絡(luò)可以通過使用不同的DNN，或者配置不同的P-CSCF地址等方式實現(xiàn)。終端需要在兩個IMS網(wǎng)絡(luò)分別進行注冊、重注冊和注銷操作。此時IMS語音和5G消息業(yè)務(wù)使用不同DNN/APN。

終端和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持IMS AKA認證，終端和網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)商采用何種認證方式。

終端注冊成功后，應(yīng)支持對此注冊事件進行訂閱。

當終端的注冊時間過期、IP地址發(fā)生變化、TCP連接保活失效或消息發(fā)送失敗等情況時，終端發(fā)起IMS重注冊過程，重注冊流程同注冊流程。

終端和網(wǎng)絡(luò)都支持發(fā)起去注冊過程。當網(wǎng)絡(luò)探測終端當前失去連接達到一定時間后，將代替終端向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起去注冊。網(wǎng)絡(luò)側(cè)向終端發(fā)起的注銷通過注冊訂閱Notify消息通知終端。

5G消息的注冊、重注冊和去注冊、訂閱相關(guān)要求應(yīng)遵循3GPP TS24.229所定義的流程。

5G消息業(yè)務(wù)的SIP注冊流程相關(guān)示例見圖4。

圖4 初始注冊流程圖

基于HTTP協(xié)議的GBA流程是5G消息中與SIP無關(guān)的業(yè)務(wù)流程，終端和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持GBA認證。GBA認證為終端和網(wǎng)絡(luò)提供密鑰共享、相互認證和業(yè)務(wù)保護等機制。

總體而言，使用5G消息業(yè)務(wù)時，終端可以通過3G/4G/5G或者WLAN接入IMS接入功能模塊，在完成網(wǎng)絡(luò)接入后，首先從配置服務(wù)器（DM）獲取業(yè)務(wù)相關(guān)參數(shù)，此后向獲取的接入點發(fā)起SIP注冊流程，注冊成功后，即可開始5G消息收發(fā)，包括個人消息、行業(yè)消息以及增強通話涉及消息。

4 結(jié)束語

5G消息作為5G通信網(wǎng)絡(luò)一個殺手級的通信能力產(chǎn)品，具有運營商網(wǎng)絡(luò)高安全性及公信力，能夠打破熟人社交、無需關(guān)注或加好友即可互相通信，終端默認加載無需安裝APP即可使用業(yè)務(wù)。同時，基于SIM卡鑒權(quán)，使用手機號碼作為用戶標識、實名認證更加安全，采用GSMA全球統(tǒng)一的業(yè)務(wù)和技術(shù)規(guī)范，可支持全球運營商之間的5G消息業(yè)務(wù)互聯(lián)互通，能夠靈活、無縫與通話、QoS、切片等通信能力結(jié)合。作為最先落地的5G應(yīng)用，5G消息將推動行業(yè)消息進入富媒體消息的交互時代。