5G消息业务功能的技术实现

5G消息业务功能的技术实现

作者：周斌（1967—），江苏南京人，男，高级工程师，研究方向：通信网络和互联网与信息系统。单位：中国联合网络通信集团有限公司江苏省分公司

摘 要：从5G消息业务功能分类出发，描述了其业务系统架构，包括逻辑架构、网元功能和消息接口。最后详细分析了业务功能自接入控制、配置获取到注册认证的技术实现流程。5G消息开始推动电信运营商富媒体消息的交互时代。

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引言

随着 5G 网络建设的快速完善，基于 GSMA 全球运营商统一公开标准的 5G 时代基础通信业务——5G消息，将对传统短彩信进行过渡，最终将 5G消息逐步升级为基础通信能力。简单来说，其具有如下特点：（1）丰富消息形态，更具市场竞争力 MaaP（Messaging as a Platform）消息形态丰富，可根据品牌需要做消息形态适配，增加商户与用户之间的交互性，增强用户粘度，体验更灵活便捷。（2）智能交互升级，转化率更高用户无需在手机上安装繁多的 APP，就可享受到各行各业的服务，在消息页面即可完成交互，Chatbot 协助提升推送消息转化率。从“通知即结束”到“通知的商业转化”。（3）继承短信优势，直达目标用户终端，MaaP 消息基于终端覆盖，推送消息稳定精准。相比微信、微博等互联网产品，无须关注企业公众号，为商户节省高额的粉丝运营成本。

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业务功能概述

5G消息业务分为三大类，第一类是个人消息业务，即个人用户与个人用户之间交互的消息；第二类是行业消息业务，即行业客户与个人用户之间交互的消息；第三类是增强通话涉及消息业务，即与语音业务相结合，实现行业客户、个人用户在呼叫前、呼叫中和呼叫后进行多媒体信息的分享和互动。其中5g 服务器，个人消息业务和行业消息业务为必选业务，增强通话涉及消息业务为可选业务。三类消息均支持文本、图片和音视频等多种媒体格式。

1.1 个人消息业务

个人消息业务包括点对点消息、群发消息、群聊以及文件传输。个人消息业务可以传送多种媒体格式的消息，包括文本（含表情）、图片、音频、视频、位置和联系人（vCard）、文档（如 PDF）等。点对点消息与群发消息全部采用独立消息（Standalone Message）， 其 技 术 实 现 基 于 Pager Mode 和Large Message Mode 两种模式相结合。群聊消息采用 SessionMode 方式发送。

点对点消息是指一个个人用户向另一个个人用户（5G消息用户或未开通5G消息的用户）发送的消息，并可向用户提供消息状态报告。点对点消息可在运营商间实现互联互通。

群发消息是指一个个人用户向多个其他个人用户同时发送的消息，用户一次输入多个联系人号码或从通讯录中选择多个接收者，群发消息在接收方终端上呈现为点对点消息，且每个接受者收到消息的内容相同。群发消息与点对点消息的可达范围及消息处理策略相同，可在运营商间实现互联互通。

群聊是用户可以选择多个具备 5G消息能力的联系人来创建群，群创建成功后，所有已经加入群的个人用户之间进行的消息交互，用户发送的群聊消息将发送给群内所有成员，群成员的回复也会发送给群内所有成员。群成员可包括不同运营商的 5G消息用户，即可实现运营商间互联互通。

文件传输包括点对点的文件传输和文件群发。用户将文件上传到多媒体内容存储功能模块后，通过点对点消息或者群发消息的方式将文件属性和链接发送给接收方，接收方收到消息后，访问文件链接进行下载。

1.3 增强通话涉及消息

增强通话涉及消息是对当前通话业务的增强，在语音通话（VoIMS）或者视频通话（ViIMS）的通话前、通话中和通话结束阶段，主叫用户和被叫用户之间发送的 5G消息。该业务支持的消息类型应包括文本（含表情）、图片、位置和重要通话标识等。被叫终端通过专用的业务能力标签来识别所接收的消息是增强通话的通话前 5G消息，并通过主叫电话号码将增强通话的通话前消息和呼叫关联，并具有振铃界面展示增强通话的通话前消息能力。

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业务系统架构

2.1 逻辑架构

5G消息系统包括 5G消息中心（5GMC）和 MaaP 平台，并与用户数据（HSS/UDM）、短信中心（SMSC）、5G消息互通网关、ENUM/DNS、安全管控系统、计费支撑系统、BSF等对接，其架构如图 2 所示。

2.2 网元功能

5G消息中心、MaaP 平台均包含若干逻辑功能模块，具体如下。

2.2.1 5G消息中心

5G消息中心具备5G消息用户的接入控制、注册认证、消息的路由寻址、终端配置管理等功能。5G消息中心中的部分功能模块可以独立部署，也可内置于5G消息中心，如图 1中用虚框表示的群聊功能、IMS 接入功能、多媒体内容存储功能和配置服务器。5G消息中心包含的逻辑功能模块如下：

（1）IMS 接入功能：负责用户 5G消息 SIP 信令接入和5G消息大文本和群聊 MSRP 媒体接入和转发；其内部包含标准 P-CSCF/I-CSCF/S-CSCF/AGW 逻辑网元完成用户注册、鉴权、消息路由功能，并通过标准 iFC 方式触发到 5G消息处理功能模块完成消息处理。

（2）5G消息处理功能：处理个人消息、行业消息、增强通话涉及消息的收发，进行会话管理、消息相关业务功能处理等。

（3）多媒体内容存储功能（Content server）：用于存储个人用户发送的多媒体消息文件。

（4）配置服务器（DM）：用于存储用户业务相关数据，如协议参数、业务参数等，终端通过访问配置服务器获取相关数据对终端进行业务配置。

（5）群聊功能：包含群聊消息功能和群数据管理。其中，群聊消息功能实现群聊消息的分发；群数据管理包含创建群、邀请他人加入群、删除群成员、解散群、转移管理员权限、设置群名称、设置群头像等功能，并存储、管理群聊相关数据信息，如群成员列表、群名称、群头像、群成员身份等。

2.2.2 MaaP 平台

MaaP 平台承载在 5G消息中心之上，提供 Chatbot 统一接口，负责行业客户Chatbot 和消息的接入管理、鉴权、行业消息中多媒体内容上传与存储等功能。MaaP 平台包含基础功能和运营管理两部分，其中，运营管理用于运营商对 Chatbot 进行开通、权限配置等管理，基础功能主要包含如下逻辑功能模块：

（1）Chatbot 目录：汇总 Chatbot 数据信息，提供匹配、排序等算法服务，处理来自用户的 Chatbot 发现请求，向用户返回搜索结果。

（2）Chatbot 信息：存储 Chatbot 的相关信息，包括提供该Chatbot的企业信息，如名称、商标、业务类型、联系方式等，以及 Chatbot/ 应用本身的信息，如Chatbot/ 应用用途、开发方信息等，处理来自用户的 Chatbot 信息查询。

（3）多媒体文件存储功能：用于存储 Chatbot 下发的多媒体消息文件。

（4）Chatbot能力开放：将5G消息能力进行统一抽象封装， 对 Chatbot 提供消息接入能力。

接口 5：5G消息中心与 MaaP 平台之间的接口，采用RESTFul API 接口连接，为行业客户提供行业消息（可包含普通多媒体消息）的接入和上下行消息能力；

接口 6：BSF 与 5G消息中心和 MaaP 平台之间的接口，采用 Diameter 协议或 SOAP 协议；

接口 7：计费系统与 5G消息中心和 MaaP 平台间接口，话单采用 FTP 协议上传到计费中心；

接口 8：安全管控系统与 5G消息中心和 MaaP 平台之间的通信接口；

接口 9：采用 Diameter 协议，用于 5G消息中心向用户数据管理模块获取鉴权参数等用户信息；

接 口 10：采用 DNS 协 议， 用 于 5G消息中心与 DNS/ENUM 服务器互通；

接口 11：5G消息中心与传统短信中心互通接口，应支持MAP 协议或 SMPP 协议；

接口 12：不同运营商 5G消息互通接口，5G消息互通网关应支持 SIP 信令和多媒体消息 MSRP 协议的互通，HTTP 内容服务器互通接口应支持 HTTP 协议；

接口 13：MaaP 平台与行业客户 Chatbot 间接口，采用HTTP/HTTPS 协议通信。

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业务功能实现

使用5G消息业务时， 终端可以通过3G/4G/5G 或 者WLAN 接入 IMS 接入功能模块，在完成网络接入后，首先从配置服务器（DM）获取业务相关参数，此后向获取的接入点发起 SIP 注册流程，注册成功后，即可开始 5G消息收发，包括个人消息、行业消息以及增强通话涉及消息。

分：支持E-UTRAN接入》的要求；

（3）3G 网络对于支持 5G消息的终端执行的接入控制应遵循行标 YD/T 2620.2-2015《演进的移动分组核心网络（EPC）总体技术要求 第 2 部分：支持 CDMA 接入》及 YD/T 1410-2007《2GHz TD-SCDMA/WCDMA 数字蜂窝移动通信网核心网设备技术要求（第一阶段）》的要求；

（4）WLAN 接入可通过下列方式实现：经过运营商 5G网络 PS 域，接入侧 N3IWF 对支持5G消息的终端执行接入控制，具体要求应遵循 3GPP TS23.502 所定义的流程；

经过运营商4G网络PS域，接入侧 ePDG 对支持 5G消息的终端执行接入控制，具体应遵循行标 YD/T 3580-2019《基于S2b 的非受信的 WLAN 接入 EPC 的核心网总体技术要求》的要求；

不经过运营商 PS 域接入5G消息中心的 IMS 接入功能模块，终端和网络之间应采用 TLS 安全加密，仅 IMS 网络负责终端的身份认证和鉴权。

3.2 配置获取

终端可根据 IMSI 号码中的移动国家号码（MCC）和移动网号（MNC）信息，构建默认的配置服务器网站网络域名（FQDN），并向配置服务器发送 HTTP/HTTPS 消息进行配置获取，不同网络处理方式如下：

（1）当终端通过 5GS 网络接入时，SMF 下发正确的PDR和FAR，使得UPF能够在HTTP包头中插入MSISDN号码；

（2）当终端通过 EPS 网络接入时，PGW 能够在 HTTP包头中插入 MSISDN 号码；

（3）当终端通过 3G 网络接入时，GGSN 在 HTTP 包头中插入 MSISDN 号码；

（4）当终端通过 WLAN 网络接入时，应使用 HTTPS 获取配置终端通过读取 USIM 卡，在消息头中插入 IMSI 信息。如果由于未开通 5G消息导致在 WLAN 获取配置信息失败时，终端应通过运营商 PS 域再次向网络请求获取配置信息。当终端同时连接到 5GS 网络或者 EPS 网络和 WLAN 时，终端应优先通过 WLAN 连接进行注册。通过验证的终端，可以从 DM服务器获取到各业务功能的服务入口和各业务参数。

对于支持5G消息的终端，其配置管理功能应遵循终端相关标准规定。终端配置获取流程相关示例见图 3。

单级部署配置服务器。当配置服务器为单级部署时，全国设置统一 DM，终端根据构建的 FQDN，查询 DNS 获取配置服务器 IP 地址后，发起配置请求。DM 根据终端请求中得provisioning_version 参数判断下发的配置文件格式，若相应值>=5.0则按GSMA RCC.14 v7.0规范的格式下发XML配置文件，不带数值或者值小于 5 的则采用 UP1.0/CP 方式下发 XML 配置文件。

二级或多级部署配置服务器。当配置服务器为二级部署时，一级 DM 应支持根据用户的 IMSI 归属或 MSISDN 归属判断用户应访问的二级 DM，并通过重定向方式将二级 DM 地址 下发给终端，终端需要重新携带重定向获得的二级 DM 地址 发起配置请求。后续请求均向最后一次成功重定向后的地址 发起。

当配置服务器为多级部署时，与二级部署相同，采用重 定向方式将终端归属的 DM 地址下发给终端。

一 级 DM 配置服务器根据终端请求中得 provisioning_ version 参数判断重定向方式，若值 >=5.0 则按 GSMA RCC.14 v7.0 规范的方式下发重定向配置，不带数值或者值小于 5 的则 采用 HTTP 301 响应进行重定向。

二级 DM 根据终端请求中得 provisioning_version 参数判断 下发的配置文件格式，若值 >=5.0 则按 GSMA RCC.14 v7.0 规 范的格式下发 XML 配置文件，不带数值或者值小于 5 的则采 用 UP1.0/CP 方式下发 XML 配置文件。

3.3 注册认证

5G消息业务的 IMS 注册。支持5G消息的终端，从配置服务器中获取 SIP 注册地址及相关参数后，发起5G消息业务 SIP 注册流程。对于支持 UP 2.4 及以上版本终端，在配置文件 中LBO_P-CSCF_Address参数可以允许配置多个SIP注册地址， 默认选择第一个地址进行注册，当终端访问第一个地址不可 用，则依次重试使用下面的其他几个地址访问接入模块，直到可用。支持 5G消息的终端其注册要求应遵循终端相关标准 规定。

对于同时支持 IMS 语音业务和5G消息业务的网络，可以配置相同或者不同的 DNN/APN，指向同一个或者不同的 IMS 网络。根据终端和网络配置，可以执行单独的5G消息注册过程，或者在完成 IMS 语音业务注册的同时完成 5G消息业务的注册。具体的注册方式有：

（1）到单 IMS 网络的单 IMS 注册：终端进行 IMS（重） 注册时， 同时携带 IMS 语音业务和5G消息业务的 ICSI/ IARI，一次 IMS 注册完成两种业务的注册过程。此时 IMS 语 音业务和5G消息业务应使用同一 DNN/APN。

（2）到单 IMS 网络的两次独立的 IMS 注册：终端进行 IMS（重）注册时，需要分别进行两次独立的 IMS 注册，分别 携带 IMS 语音业务和 5G消息业务的 ICSI/IARI。如果单 IMS 网络不允许多 APN 接入，则 IMS voice 和 5G消息业务须使用 同一 DNN/APN，如果单 IMS 网络允许多 APN 接入，则 IMS 语音和 5G消息业务可以使用不同 DNN/APN。

语音和 5G消息业务使用不同 DNN/APN。

终端和网络应支持 IMS AKA 认证，终端和网络可以协商采用何种认证方式。

终端注册成功后，应支持对此注册事件进行订阅。

当终端的注册时间过期、IP 地址发生变化、TCP 连接保 活失效或消息发送失败等情况时，终端发起 IMS 重注册过程， 重注册流程同注册流程。

终端和网络都支持发起去注册过程。当网络探测终端当 前失去连接达到一定时间后，将代替终端向网络侧发起去注 册。网络侧向终端发起的注销通过注册订阅 Notify 消息通知终端。

5G消息的注册、重注册和去注册、订阅相关要求应遵循 3GPP TS24.229 所定义的流程。

5G消息业务的 SIP 注册流程相关示例见图 4。

基于 HTTP 协议的 GBA 流程是5G消息中与 SIP 无关的业务流程，终端和网络应支持 GBA 认证。GBA 认证为终端和网络提供密钥共享、相互认证和业务保护等机制。

总体而言，使用5G消息业务时，终端可以通过 3G/4G/5G 或者 WLAN 接入 IMS 接入功能模块，在完成网络接入后，首先从配置服务器（DM）获取业务相关参数，此后向获取的接入点发起 SIP 注册流程，注册成功后，即可开始5G消息收发， 包括个人消息、行业消息以及增强通话涉及消息。

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结束语

5G消息作为5G通信网络一个杀手级的通信能力产品， 具有运营商网络高安全性及公信力，能够打破熟人社交、无需关注或加好友即可互相通信，终端默认加载无需安装 APP 即可使用业务。同时，基于 SIM 卡鉴权，使用手机号码作为用户标识、实名认证更加安全，采用 GSMA 全球统一的业务和技术规范，可支持全球运营商之间的5G消息业务互联互通， 能够灵活、无缝与通话、QoS、切片等通信能力结合。作为最先落地的5G应用，5G消息将推动行业消息进入富媒体消息的交互时代。

传播有价值的5G消息！

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（编辑：源码网）

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