軟交換中的分組協(xié)議

在通信系統(tǒng)中，控制通過(guò)協(xié)商實(shí)現(xiàn)，因此必須有相應(yīng)的協(xié)議。在NGN體系結(jié)構(gòu)中，軟交換是控制中心，它支持H．248／ MeGaCo、SIP、MGCP、H.323等多秤協(xié)議。 　　

1 MGCP協(xié)議

1.1 MGCP基本概念 　　

　　MGCP協(xié)議與 H．223和SIP不同，H.323和SIP提出兩套IP電話體系結(jié)構(gòu)，二者完全獨(dú)立，不能互相兼容，只能互通。MGCP不涉及IP電話的體系結(jié)構(gòu)，只涉及網(wǎng)關(guān)分解問(wèn)題，因而不僅可用于 H．323 IP電話系統(tǒng)，也可用于SIP IP電話系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)可分解成媒體網(wǎng)關(guān)(MG)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)，MG在 MGC(或軟交換)的控制下，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)媒體業(yè)務(wù)。從邏輯上看很簡(jiǎn)單，網(wǎng)關(guān)由 MG和MGC組成。從物理上看就不那么簡(jiǎn)單了，到目前為止，網(wǎng)關(guān)的分解還沒(méi)有確定的方式，可根據(jù)不同的需求進(jìn)行分解。 　　

　　MGCP協(xié)議是 1999年由Internet工程任務(wù)組(IETF)制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，MGCP協(xié)議定義的連接模型包括端點(diǎn)(endpoint)和連接(connection)兩個(gè)主要概念。端點(diǎn)是數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)宿，可以是物理端點(diǎn)，也可以是虛擬端點(diǎn)。端點(diǎn)類型包括數(shù)字通道、模擬線、錄音服務(wù)器接入點(diǎn)及交互式話音響應(yīng)接入點(diǎn)。端點(diǎn)標(biāo)識(shí)由端點(diǎn)所在網(wǎng)關(guān)域名和網(wǎng)關(guān)中的本地名兩部分組成。連接可以是點(diǎn)到點(diǎn)連接或多點(diǎn)連接。點(diǎn)到點(diǎn)連接是兩個(gè)互相發(fā)送數(shù)據(jù)的端點(diǎn)之間的一種關(guān)聯(lián)，該關(guān)聯(lián)在兩個(gè)端點(diǎn)都建立起來(lái)后，就可開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。多點(diǎn)連接是多個(gè)端點(diǎn)之間的聯(lián)。連接可建在不同類型的承載網(wǎng)絡(luò)上。呼叫代理可要求端點(diǎn)在檢測(cè)到某些事件(如摘機(jī)、掛機(jī)、拍叉或撥號(hào))發(fā)生時(shí)，向其發(fā)出通知，也可請(qǐng)求將某些信號(hào)(如撥號(hào)音、回鈴音、忙音等)加到端點(diǎn)上。事件和信號(hào)組合成包，每個(gè)包由某一特定端點(diǎn)支持。每個(gè)事件(含信號(hào))可用“包名／事件名”表示，每類端點(diǎn)有特定的包，每個(gè)包包含有規(guī)律的事件和信號(hào)，包名和事件名均用數(shù)字字母串表示。

1．2 協(xié)議結(jié)構(gòu)及命令 　

　　MGCP采用文本協(xié)議，協(xié)議消息分為命令和響應(yīng)，每個(gè)命令需要接收方回送響應(yīng)，采用三次握手方式證實(shí)。命令消息由命令行和若干參數(shù)行組成，響應(yīng)消息帶有 3位數(shù)字的響應(yīng)碼。MGCP采用媒體描述協(xié)議(SDP)向網(wǎng)關(guān)描述連接參數(shù)。為了減小信令傳送時(shí)延，MGCP采用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)傳送。協(xié)議命令包括：

(l)端點(diǎn)配置命令(EndpointConfiguration)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

(2)通知請(qǐng)求命令(NotificationRequest)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

(3)通知命令(Notify)，從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理；

(4)創(chuàng)建連接命令(CreateConnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)，呼叫代理用該命令將某端點(diǎn)與指定的IP地址和UDP端口關(guān)聯(lián)，另外還向遠(yuǎn)端端點(diǎn)發(fā)送創(chuàng)建連接命令，建立兩個(gè)端點(diǎn)間的連接；

(5)修改連接命令(ModifyConnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)，修改以前建立連接的參數(shù)；

(6)刪除連接命令(DeleteConnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)(也可從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理)，刪除以前建立的連接；

(7)審計(jì)端點(diǎn)命令(AuditEndpoint)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

(8)審計(jì)連接命令(AuditConnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

(9)重啟動(dòng)進(jìn)行中命令(RestartInprogress)，從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理。

2 H.248協(xié)議

2．1 定義 H．248協(xié)議是 2000年由 ITU-T第 16工作組提出的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，它是在早期的 MGCP協(xié)議基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。H.248／ MeGaCo協(xié)議是用于連接MGC與MG的網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，應(yīng)用于媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換之間及軟交換與 H．248／ MeGaCo終端之間，是軟交換應(yīng)支持的重要協(xié)議。H.248協(xié)議定義的連接模型包括終端(termination)和上下文(context)兩個(gè)主要概念。終端是 MG中的邏輯實(shí)體，能發(fā)送和接收一種或多種媒體，在任何時(shí)候，一個(gè)終端屬于且只能屬于一個(gè)上下文，可以表示時(shí)隙、模擬線和RTP(real time protocol)流等。終端類型主要有半永久性終端(TDM信道或模擬線等)和臨時(shí)性終端(如RTP流，用于承載語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)或各種混合信號(hào))。用屬性、事件、信號(hào)、統(tǒng)計(jì)表示終端特性，為了解決屏蔽終端多樣性問(wèn)題，在協(xié)議中引入了包(package)概念，將終端的各種特性參數(shù)組合成包。一個(gè)上下文是一些終端間的聯(lián)系，它描述終端之間的拓?fù)潢P(guān)系及媒體混合／交換的參數(shù)。朗訊公司(Lucent)在MGCP協(xié)議中首次提出 context概念，使協(xié)議具有更好的靈活性和可擴(kuò)展性，H.248／MeGaCo協(xié)議延用了這個(gè)概念，它可用 Add命令創(chuàng)建，用Subtract或 Move命令刪除。

2.2 主要功能

　　H.248協(xié)議是由MGC控制 MG的協(xié)議，也稱MeGaCo。 H.248中引入了cnntext概念，增加了許多package的定義，從而將MGCP大大推進(jìn)一步。可以說(shuō)H.248建議已取代 MGCP，成為 MGC與 MG之間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

　　將網(wǎng)關(guān)分解成MG和 MGC是研制大型電信級(jí)IP電話網(wǎng)關(guān)的需要。 MGC的功能是：(l)處理與網(wǎng)守間的H.225 RAS消息；(2)處理 No．7信令(可選)；(3)處理H．323信令(可選)。MG的功能是：(l)IP網(wǎng)的終結(jié)點(diǎn)接口；(2)電路交換網(wǎng)終結(jié)點(diǎn)接口；(3)處理 H．323信令(在某類分解中)；(4)處理帶有RAS(registeration admission status)功能的電路交換信令(在某類分解中)；(5)處理媒體流。

2.3 協(xié)議消息及命令

　　消息是協(xié)議發(fā)送的信息單元，一個(gè)消息包含一個(gè)消息頭和版本號(hào)，消息頭包含發(fā)送者的ID。消息中的事務(wù)彼此無(wú)關(guān)，可以獨(dú)立處理。協(xié)議消息的編碼格式為文本格式和二進(jìn)制格式。MGC必須支持這兩種格式，MG可以支持其中任一種格式。當(dāng)MG發(fā)起呼叫時(shí)，MGC建立一個(gè)新的上下文，并使用Add命令將 R7rP流和模擬線這兩個(gè)終端分別添加到上下文中，當(dāng) MG結(jié)束呼叫后，MGC使用Subtract命令將終端從上下文中刪除，釋放資源。用Modify命令可以修改終端的屬性和信號(hào)參數(shù)。H.248還定義了：(l)Move命令，將一個(gè)終端從一個(gè)上下文移到另一個(gè)上下文；(2)AuditValue命令，返回終端特性的當(dāng)前狀態(tài)；(3)AuditCapabilities命令，返回終端特性的能力集；(4)Notify命令，允許 MG將檢測(cè)到的事件通知 MGC；(5)ServiceChange命令，允許 MG通知MGC一個(gè)或多個(gè)終端將要脫離或加入業(yè)務(wù)，也可以用于MG注冊(cè)到 MGC表示可用性，以及MGC的掛起和MGC的主、備轉(zhuǎn)換通知等。

　　H．248與MGCP在協(xié)議概念和結(jié)構(gòu)上有很多相似之處，但也有不同。H.248／MeGaCo協(xié)議簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，且擴(kuò)展性很好，允許在呼叫控制層建立多個(gè)分區(qū)網(wǎng)關(guān)；MGCP是H．248／ MeGaCo以前的版本，它的靈活性和擴(kuò)展性不如H.248／ MeGaCo。H．248支持多媒體，MGCP不支持多媒體。應(yīng)用于多方會(huì)議時(shí)，H.248比 MGCP容易實(shí)現(xiàn)。MGCP基于UDP傳輸，H.248基于傳輸控制協(xié)議(TCP)、UDP等。H.248的消息編碼基于文本和二進(jìn)制，MGCP的消息編碼基于文本。

3 H.323協(xié)議

3.1 H．323的基本概念

　　H．323協(xié)議的提出是專為多媒體會(huì)議系統(tǒng)，不是為IP電話，但I(xiàn)P電話(特別是通過(guò)網(wǎng)關(guān)通話的電話)可采用 H．323協(xié)議，因此 H．323協(xié)議被借用作為IP電話標(biāo)準(zhǔn)。IP電話還采用其它建議，其中包括H.225、H.245、H.235、H.450、H.341等，但H．323協(xié)議是總體技術(shù)要求，通常把這種方式的IP電話稱為H．323 IP電話。

　　H．323主要用于VoIP／FoIP（IP電話/IP傳真)、桌面會(huì)議電視系統(tǒng)、協(xié)同工作及遠(yuǎn)程教學(xué)／醫(yī)療系統(tǒng)。

3.2 H.323體系結(jié)構(gòu)

　　H.323協(xié)議主要包括終端、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元(MCU)、網(wǎng)守(gatekeep)。終端發(fā)起或接受呼叫，實(shí)現(xiàn)媒體流承載和傳輸功能，如 NetMeeting、視頻會(huì)議終端、IP電話機(jī)。網(wǎng)關(guān)是異種網(wǎng)絡(luò)互通設(shè)備，完成信令消息格式、內(nèi)容轉(zhuǎn)換、通信協(xié)議流程轉(zhuǎn)換及媒體流格式轉(zhuǎn)換，如IP電話網(wǎng)關(guān)、H.323／H．320會(huì)議電視網(wǎng)關(guān)。 MCU可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)會(huì)議管理和控制、與會(huì)終端管理、媒體流控制(如混音和多畫面)，它包括多點(diǎn)控制(MC)和多點(diǎn)處理(MP)兩部分。網(wǎng)守是系統(tǒng)看門人，主要完成接入認(rèn)證、地址解析、帶寬管理、記費(fèi)管理、區(qū)域管理和呼叫管理。

4 SIP協(xié)議

4.1 SIP基本概念

　　SIP(session initiation protocol)協(xié)議是應(yīng)用層控制協(xié)議，與 H．323協(xié)議并列。SIP協(xié)議的出發(fā)點(diǎn)是以現(xiàn)有的Internet為基礎(chǔ)構(gòu)架IP電話業(yè)務(wù)網(wǎng)，因此SIP的設(shè)計(jì)思想與 H．323完全不同，它是分散式協(xié)議，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性推向網(wǎng)絡(luò)邊緣。與以H.323協(xié)議為基礎(chǔ)的IP電話不同，SIP協(xié)議需要智能化終端。若用戶終端是非智能化終端，也可使用SIP協(xié)議作為呼叫信令，但將大大削弱SIP協(xié)議特有的優(yōu)勢(shì)，因此SIP協(xié)議更適用于智能用戶終端。另外，可在用戶電話機(jī)前添加前置機(jī)，取代網(wǎng)關(guān)設(shè)備，但這樣增加了用戶購(gòu)買前置機(jī)的開(kāi)銷。

4．2 SIP的特點(diǎn)

　　SIP協(xié)議具有簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性好及與Internet應(yīng)用緊密結(jié)合的特點(diǎn)。簡(jiǎn)單是指僅用 3條消息(INVITE、BYE和ACK)和 4個(gè)頭(To、Form、Call-ID和CSeq)就能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的Internet電話。擴(kuò)展性好是指網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有Stateful與Stateless相結(jié)合的特點(diǎn)。與現(xiàn)有Internet應(yīng)用緊密結(jié)合主要是指SIP協(xié)議可以與Web和E-mail業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，目前IETF的PINT工作組正在制定的點(diǎn)擊撥號(hào)(click-to-dial)和點(diǎn)擊傳真(click-to-fax)協(xié)議就是以SIP為基礎(chǔ)的。

4．3 SIP協(xié)議的基本功能

　　SIP系統(tǒng)主要由用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩部分組成。用戶代理包括用戶代理客戶機(jī)(UAC)和用戶代理服務(wù)器(UAS)，用戶代理客戶機(jī)用于發(fā)起呼叫，用戶代理服務(wù)器用于響應(yīng)呼叫。用戶代理客戶機(jī)和用戶代理服務(wù)器構(gòu)成用戶端必備的應(yīng)用程序，由它完成呼叫的發(fā)起和接收。SIP協(xié)議用于創(chuàng)建、修改和終結(jié)多媒體會(huì)話和呼叫，多媒體會(huì)話包括Internet多媒體會(huì)議、遠(yuǎn)程教育和Internet電話等。
5 小結(jié)

　　MGCP的側(cè)重點(diǎn)是簡(jiǎn)單性和可靠性，只限于將媒體流控制和呼叫處理等智能工作卸載到軟交換上，使媒體網(wǎng)關(guān)成為簡(jiǎn)單的設(shè)備，簡(jiǎn)化了本地接入設(shè)備的設(shè)計(jì)，只負(fù)擔(dān)必要的接入硬件和MGCP用戶側(cè)功能的成本，將網(wǎng)管和互操作成本轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)上。MGCP是軟交換、媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)的關(guān)鍵協(xié)議，它使IP電話網(wǎng)能接入PSTN，實(shí)現(xiàn)端到端電話業(yè)務(wù)。

　　Lucent提出了媒體設(shè)備控制協(xié)(MDCP)，將以上協(xié)議合并成 MeGaCo協(xié)議(又稱作H.248)。MeGaCo既適應(yīng)面向連接的媒體(TDM和 ATM)，又適應(yīng)面向無(wú)連接的媒體(IP)，是全套的多種媒體網(wǎng)關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)。

　　MGCP協(xié)議在描述能力上的欠缺，使它無(wú)法應(yīng)用于大型網(wǎng)關(guān)，H.248協(xié)議則是大型網(wǎng)關(guān)很好的選擇。與 MGCP用戶相比，H248／MeGaCo用戶對(duì)傳輸協(xié)議有更多的選擇，能提供更多的應(yīng)用層支持，管理也更簡(jiǎn)單。

　　作為多媒體組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，H．323的應(yīng)用比較廣泛，它是IP網(wǎng)關(guān)／終端在分組網(wǎng)上傳送話音和多媒體業(yè)務(wù)使用的核心協(xié)議，包括點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)會(huì)議、呼叫控制、多媒體管理、帶寬管理、LAN與其它網(wǎng)絡(luò)的接口等。ITU的 H.323協(xié)議族定義了在無(wú)業(yè)務(wù)質(zhì)量保證的因特網(wǎng)或其它分組網(wǎng)絡(luò)上多媒體通信的協(xié)議及其規(guī)程。H.323標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、Intranet和Internet上的多媒體提供技術(shù)保障。

　　H．323的控制協(xié)議非常復(fù)雜，不支持多點(diǎn)發(fā)送(multicast)協(xié)議，不支持呼叫轉(zhuǎn)移，建立呼叫的時(shí)間較長(zhǎng)，H.323協(xié)議中的長(zhǎng)途呼叫建立時(shí)間等問(wèn)題還有待解決，H.323沒(méi)有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(NNI)接口的定義，沒(méi)有擁塞控制機(jī)制。

　　SIP主要為Internet網(wǎng)的多媒體會(huì)議電視服務(wù)，用于建立、更改和終止Internet主機(jī)間的會(huì)晤(session)。它以Internet協(xié)議(HTTP)為基礎(chǔ)，遵循Internet的設(shè)計(jì)原則，增加新業(yè)務(wù)很容易，擴(kuò)展協(xié)議不會(huì)引起互操作問(wèn)題。SIP是應(yīng)用層協(xié)議，可以用UDP或TCP作為傳輸協(xié)議。SIP協(xié)議簡(jiǎn)單，是模塊式結(jié)構(gòu)，不受基礎(chǔ)協(xié)議和結(jié)構(gòu)的限制，可用于建立端點(diǎn)或服務(wù)器上呼叫，也可運(yùn)行在媒體網(wǎng)關(guān)控制器、網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)等其它設(shè)備之間，SIP也沒(méi)有NNI接口。