软交换中的分组协议

软交换中的分组协议

软交换是下一代网络(NGN)的核心，是电路交换网与IP网的协调中心，它通过对媒体网关的控制，实现不同网络之间的业务层融合。在通信系统中，控制通过协商实现，因此必须有相应的协议。在NGN体系结构中，软交换是控制中心，它支持H．248／ MeGaCo、SIP、MGCP、H.323等多秤协议。　　 1 MGCP协议　　 1.1 MGCP基本概念　　MGCP协议与 H．223和SIP不同，H.323和SIP提出两套IP电话体系结构，二者完全独立，不能互相兼容，只能互通。MGCP不涉及IP电话的体系结构，只涉及网关分解问题，因而不仅可用于 H．323 IP电话系统，也可用于SIP IP电话系统。　　 网关可分解成媒体网关(MG)和媒体网关控制器(MGC)，MG在 MGC(或软交换)的控制下，实现跨网媒体业务。从逻辑上看很简单，网关由 MG和MGC组成。从物理上看就不那么简单了，到目前为止，网关的分解还没有确定的方式，可根据不同的需求进行分解。　　 MGCP协议是 1999年由Internet工程任务组(IETF)制定的媒体网关控制协议，MGCP协议定义的连接模型包括端点(endpoint)和连接(connection)两个主要概念。端点是数据源或数据宿，可以是物理端点，也可以是虚拟端点。端点类型包括数字通道、模拟线、录音服务器接入点及交互式话音响应接入点。端点标识由端点所在网关域名和网关中的本地名两部分组成。连接可以是点到点连接或多点连接。点到点连接是两个互相发送数据的端点之间的一种关联，该关联在两个端点都建立起来后，就可开始传送数据。多点连接是多个端点之间的联。连接可建在不同类型的承载网络上。　　 呼叫代理可要求端点在检测到某些事件(如摘机、挂机、拍叉或拨号)发生时，向其发出通知，也可请求将某些信号(如拨号音、回铃音、忙音等)加到端点上。事件和信号组合成包，每个包由某一特定端点支持。每个事件(含信号)可用"包名／事件名"表示，每类端点有特定的包，每个包包含有规律的事件和信号，包名和事件名均用数字字母串表示。　　 1．2 协议结构及命令　　MGCP采用文本协议，协议消息分为命令和响应，每个命令需要接收方回送响应，采用三次握手方式证实。命令消息由命令行和若干参数行组成，响应消息带有 3位数字的响应码。 MGCP采用媒体描述协议(SDP)向网关描述连接参数。为了减小信令传送时延，MGCP采用用户数据报协议(UDP)传送。　　 协议命令包括：　　(l)端点配置命令(EndpointConfiguration)，从呼叫代理到网关；　　(2)通知请求命令(NotificationRequest)，从呼叫代理到网关；　　(3)通知命令(Notify)，从网关到呼叫代理；　　(4)创建连接命令(CreateConnection)，从呼叫代理到网关，呼叫代理用该命令将某端点与指定的IP地址和UDP端口关联，另外还向远端端点发送创建连接命令，建立两个端点间的连接；　　(5)修改连接命令(ModifyConnection)，从呼叫代理到网关，修改以前建立连接的参数；　　(6)删除连接命令(DeleteConnection)，从呼叫代理到网关(也可从网关到呼叫代理)，删除以前建立的连接；　　(7)审计端点命令(AuditEndpoint)，从呼叫代理到网关；　　(8)审计连接命令(AuditConnection)，从呼叫代理到网关；　　(9)重启动进行中命令(RestartInprogress)，从网关到呼叫代理。　　 2 H.248协议　　 2．1 定义　　H．248协议是 2000年由 ITU-T第 16工作组提出的媒体网关控制协议，它是在早期的 MGCP协议基础上改进而成。H.248／ MeGaCo协议是用于连接MGC与MG的网关控制协议，应用于媒体网关与软交换之间及软交换与 H．248／ MeGaCo终端之间，是软交换应支持的重要协议。H.248协议定义的连接模型包括终端(termination)和上下文(context)两个主要概念。终端是 MG中的逻辑实体，能发送和接收一种或多种媒体，在任何时候，一个终端属于且只能属于一个上下文，可以表示时隙、模拟线和RTP(real time protocol)流等。终端类型主要有半永久性终端(TDM信道或模拟线等)和临时性终端(如RTP流，用于承载语音、数据和视频信号或各种混合信号)。用属性、事件、信号、统计表示终端特性，为了解决屏蔽终端多样性问题，在协议中引入了包(package)概念，将终端的各种特性参数组合成包。一个上下文是一些终端间的联系，它描述终端之间的拓扑关系及媒体混合／交换的参数。朗讯公司(Lucent)在MGCP协议中首次提出 context概念，使协议具有更好的灵活性和可扩展性，H.248／MeGaCo协议延用了这个概念，它可用 Add命令创建，用Subtract或 Move命令删除。　　 2.2 主要功能　　H.248协议是由MGC控制 MG的协议，也称MeGaCo。 H.248中引入了cnntext概念，增加了许多package的定义，从而将MGCP大大推进一步。可以说H.248建议已取代 MGCP，成为 MGC与 MG之间的协议标准。　　将网关分解成MG和 MGC是研制大型电信级IP电话网关的需要。 MGC的功能是：(l)处理与网守间的H.225 RAS消息；(2)处理 No．7信令(可选)；(3)处理H．323信令(可选)。MG的功能是：(l)IP网的终结点接口；(2)电路交换网终结点接口；(3)处理 H．323信令(在某类分解中)；(4)处理带有RAS(registeration admission status)功能的电路交换信令(在某类分解中)；(5)处理媒体流。　　 2.3 协议消息及命令　　 消息是协议发送的信息单元，一个消息包含一个消息头和版本号，消息头包含发送者的ID。消息中的事务彼此无关，可以独立处理。协议消息的编码格式为文本格式和二进制格式。MGC必须支持这两种格式，MG可以支持其中任一种格式。当MG发起呼叫时，MGC建立一个新的上下文，并使用Add命令将 R7rP流和模拟线这两个终端分别添加到上下文中，当 MG结束呼叫后，MGC使用Subtract命令将终端从上下文中删除，释放资源。用Modify命令可以修改终端的属性和信号参数。H.248还定义了：(l)Move命令，将一个终端从一个上下文移到另一个上下文；(2)AuditValue命令，返回终端特性的当前状态；(3)AuditCapabilities命令，返回终端特性的能力集；(4)Notify命令，允许 MG将检测到的事件通知 MGC；(5)ServiceChange命令，允许 MG通知MGC一个或多个终端将要脱离或加入业务，也可以用于MG注册到 MGC表示可用性，以及MGC的挂起和MGC的主、备转换通知等。　　 H．248与MGCP在协议概念和结构上有很多相似之处，但也有不同。H.248／MeGaCo协议简单、功能强大，且扩展性很好，允许在呼叫控制层建立多个分区网关；MGCP是H．248／ MeGaCo以前的版本，它的灵活性和扩展性不如H.248／ MeGaCo。H．248支持多媒体，MGCP不支持多媒体。应用于多方会议时，H.248比 MGCP容易实现。 MGCP基于UDP传输，H.248基于传输控制协议(TCP)、UDP等。H.248的消息编码基于文本和二进制，MGCP的消息编码基于文本。　　 3 H.323协议　　 3.1 H．323的基本概念　　H．323协议的提出是专为多媒体会议系统，不是为IP电话，但IP电话(特别是通过网关通话的电话)可采用 H．323协议，因此 H．323协议被借用作为IP电话标准。IP电话还采用其它建议，其中包括H.225、H.245、H.235、H.450、H.341等，但H．323协议是总体技术要求，通常把这种方式的IP电话称为H．323 IP电话。　　 H．323主要用于VoIP／FoIP（IP电话/IP传真)、桌面会议电视系统、协同工作及远程教学／医疗系统。　　 3.2 H.323体系结构　　H.323协议主要包括终端、网关、多点控制单元(MCU)、网守(gatekeep)。终端发起或接受呼叫，实现媒体流承载和传输功能，如 NetMeeting、视频会议终端、IP电话机。网关是异种网络互通设备，完成信令消息格式、内容转换、通信协议流程转换及媒体流格式转换，如IP电话网关、H.323／H．320会议电视网关。 MCU可实现多点会议管理和控制、与会终端管理、媒体流控制(如混音和多画面)，它包括多点控制(MC)和多点处理(MP)两部分。网守是系统看门人，主要完成接入认证、地址解析、带宽管理、记费管理、区域管理和呼叫管理。　　 4 SIP协议　　 4.1 SIP基本概念　　 SIP(session initiation protocol)协议是应用层控制协议，与 H．323协议并列。SIP协议的出发点是以现有的Internet为基础构架IP电话业务网，因此SIP的设计思想与 H．323完全不同，它是分散式协议，将网络设备的复杂性推向网络边缘。与以H.323协议为基础的IP电话不同，SIP协议需要智能化终端。若用户终端是非智能化终端，也可使用SIP协议作为呼叫信令，但将大大削弱SIP协议特有的优势，因此SIP协议更适用于智能用户终端。另外，可在用户电话机前添加前置机，取代网关设备，但这样增加了用户购买前置机的开销。　　 4．2 SIP的特点　　SIP协议具有简单、扩展性好及与Internet应用紧密结合的特点。简单是指仅用 3条消息(INVITE、BYE和ACK)和 4个头(To、Form、Call-ID和CSeq)就能实现简单的Internet电话。扩展性好是指网络服务器具有Stateful与Stateless相结合的特点。与现有Internet应用紧密结合主要是指SIP协议可以与Web和E-mail业务紧密结合，目前IETF的PINT工作组正在制定的点击拨号(click-to-dial)和点击传真(click-to-fax)协议就是以SIP为基础的。　　 4．3 SIP协议的基本功能　　SIP系统主要由用户代理和网络服务器两部分组成。用户代理包括用户代理客户机(UAC)和用户代理服务器(UAS)，用户代理客户机用于发起呼叫，用户代理服务器用于响应呼叫。用户代理客户机和用户代理服务器构成用户端必备的应用程序，由它完成呼叫的发起和接收。SIP协议用于创建、修改和终结多媒体会话和呼叫，多媒体会话包括Internet多媒体会议、远程教育和Internet电话等。　　 5 小结　　MGCP的侧重点是简单性和可靠性，只限于将媒体流控制和呼叫处理等智能工作卸载到软交换上，使媒体网关成为简单的设备，简化了本地接入设备的设计，只负担必要的接入硬件和MGCP用户侧功能的成本，将网管和互操作成本转移到网络上。MGCP是软交换、媒体网关、信令网关的关键协议，它使IP电话网能接入PSTN，实现端到端电话业务。　　 Lucent提出了媒体设备控制协(MDCP)，将以上协议合并成 MeGaCo协议(又称作H.248)。MeGaCo既适应面向连接的媒体(TDM和 ATM)，又适应面向无连接的媒体(IP)，是全套的多种媒体网关控制标准。　　MGCP协议在描述能力上的欠缺，使它无法应用于大型网关，H.248协议则是大型网关很好的选择。与 MGCP用户相比，H248／MeGaCo用户对传输协议有更多的选择，能提供更多的应用层支持，管理也更简单。　　 作为多媒体组网标准，H．323的应用比较广泛，它是IP网关／终端在分组网上传送话音和多媒体业务使用的核心协议，包括点到点、点到多点会议、呼叫控制、多媒体管理、带宽管理、LAN与其它网络的接口等。ITU的 H.323协议族定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323标准为局域网、广域网、Intranet和Internet上的多媒体提供技术保障。　　 H．323的控制协议非常复杂，不支持多点发送(multicast)协议，不支持呼叫转移，建立呼叫的时间较长，H.323协议中的长途呼叫建立时间等问题还有待解决，H.323没有关于网络节点(NNI)接口的定义，没有拥塞控制机制。　　 SIP主要为Internet网的多媒体会议电视服务，用于建立、更改和终止Internet主机间的会晤(session)。它以Internet协议(HTTP)为基础，遵循Internet的设计原则，增加新业务很容易，扩展协议不会引起互操作问题。SIP是应用层协议，可以用UDP或TCP作为传输协议。SIP协议简单，是模块式结构，不受基础协议和结构的限制，可用于建立端点或服务器上呼叫，也可运行在媒体网关控制器、网关、数据库等其它设备之间，SIP也没有NNI接口。