（信号与信息处理专业论文）基于软交换的voip信令协议研究与应用.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 下一代网络是一个能够支持语音、数据、多媒体和视频的多业务开放性网 络，其核心恩想是呼叫与控制相分离，信令与媒体相分离的软交换技术。它除 了提供呼叫、连接控制功能外，还能够灵活地支持各种新增值业务，正成为下 一代网的主要选择。软交换发展的关键技术之一就是信令技术，而信令又是以 各种协议为基础，因此对协议、标准及其实现技术的研究是被重点关注的领域 之一。 目前应用最为广泛的信令协议是s i p 、m g c p 和h 2 4 8 ，尤以当前处于核心 地位的媒体网关控制协议h 2 4 8 最为重要。它不仅继承了传统的媒体网关控制协 议m g c p 的优点，如能够很好的控制媒体承载，而且易于与其他协议互通、易 于扩展。这些性能直接影响着下一代网络的组网方式和业务提供能力。 本文采用理论结合实践的方法，首先明确了软交换技术的概念，结合u t 斯 达康公司的m s w i t e h 体系分析了软交换的组网层次和功能模型，指出了当前软 交换发展中存在的问题；接着介绍了软交换中的几种主流信令协议：s i p 、m g c p 和h 2 4 8 ，分析了三种主流协议的概念模型结构、常见消息命令和各种响应码， 并以实际的呼叫中信令流程为例，深入探讨了基于s i p 与h 2 4 8 的通信呼叫流程 处理，归纳了遵循各种通信协议的组网方式、信令消息处理及现场组网应用的 异同点，这是重要的理论基础；然后借鉴h 2 4 8 的理论思想，针对u t 斯达康的 软交换设备，提出了一种基于此协议的信令接入处理模块的设计思路，它采用 事件驱动机制和模块化的构造思想，在传统的协议适配处理模块中增加一个 h 2 4 8 的接入模块，设计了相关的数据结构和消息状态机，定义了与其他模块的 消息接口，来实现遵循此协议的v o i p 产品在软交换系统侧的基本呼叫及部分补 充业务功能，保证系统的高可靠性和可维护、可扩展性，这是本文的重点工作； 进而针对此接入模块进行了系统级别的功能测试，给出了在局域网内的几种测 试方案，测试了h 2 4 8 产品的注册、基本呼叫和注销等基本功能，分析结果证明 增加该模块后，系统工作效果较好。 关键词：软交换，s i p 协议，媒体网关，h 2 4 8 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r ki sa no p e ni n f r a s t r u c t u r e ，w h i c hc a np r o v i d ev o i c e ， d a t a ，v i d e oa n dm u l t i m e d i as e r v i c e s t h ec o r et e c h n o l o g yo fn g ni ss o f f s w i t c h ， w h o s ek e yf u n c t i o ni sc a l lc o n t r o la n dc a l lc o n n e c t i o n t h es i g n a li ss e p a r a t e df r o m m e d i ai ns o f t s w i t c h f u r t h e r m o r e ，i tc a np r o v i d en e ws u p p l e m e n t a r ys e r v i c e s i n s o r s w i t c h ，t h er e s e a r c ho f p r o t o c o la b o u tv o i pi so n eo f t h ec r i t i c a lf i e l d st h a ti sp a i d a t t e n t i o nt ob yp e o p l e t h ek e yt e c h n o l o g yo ft h ed e v e l o p m e n to fv o i pi ss i g n a l i n gt e c h n o l o g y t h e m o s tw i d e l ya p p l i c a t i o no fs i g n a l i n gp r o t o c o li ss i p , m g c pa n dh 2 4 8 a sa n i m p o r t a n tm e d i ac o n t r o lp r o t o c o l ，h 2 4 8h a si n h e r i t e da l la d v a n t a g e so ft h ep r o t o c o l s b e f o r e i t sc o n v e n i e n tf o ri n t e r a c t i o na n de x p a n s i o nb e t w e e nt h e m u n d o u b t e d l y , h 2 4 8p r o t o c o lw i l lp l a ym o r ei m p o r t a n tr o l ei nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k i nt h et h e s i s ，f i r s t l yt h ec o n c e p to fs o f l s w i t c ht e c h n o l o g yi si n t r o d u c e d ，f u n c t i o n m o d e li sa n a l y s e do nt h eb a s i so fm s w i t c hs t r u c t u r ei nu t s t a r c o ma n dc o r r e s p o n d i n g i s s u e s i r ep o i n t e do u ti ns o f l s w i t c h t h e n ，s e v e r a ls i g n a l i n g p r o t o c o l sa r ed i s c u s s e d ，s u c ha ss i p , m g c pa n d h 2 4 8 h a v i n ga n a l y z e dt h es y n t a x ，t h ee n t i t y , r e s p o n s ec o d eo fv o i pp r o t o c o l ，w e d i s c u s sa l lk i n d so fc a l lp r o c e d u r ei nd e t a i la n ds u m m a r i z et h e i rd i f f e r e n c ea c c o r d i n g t oi m p l e m e n t a t i o ni nr e a l i t y f u r t h e r , o nt h eb a s i so ft h o r o u g h l ys t u d ya b o u t h 2 4 8 st h e o r y , w eb r i n gf o r w a r d ad e s i g nm e t h o d o l o g ya b o u ts u b s c r i b e r sa c c e s sm o d u l eo fh 2 4 8i ns o f l s w i t c ho f u t s t a r c o m u s i n gm o d u l a r i z a t i o nd e s i g na n dd r i v i n gt h i n k i n g ，a d d i n gt h es u b s c r i b e r 。s a c c e s sm o d u l ei nt r a d i t i o n a la d a p t e rm o d u l eo fp r o t o e o l ，t om a k es y s t e mf i n i s hb a s i c c a l la n d s u p p l e m e n t a r ys e r v i c e si nh 2 4 8t e r m i n a l s i nm o d u l e ，w ed e s i g nt h er e l a t i n g d a t as t r u c t u r ea n ds t a t em o d e la b o u tr e g i s t r a t i o na n dc a l lp r o c e d u r e a f i e rd e s i g n i n g t h em o d u l ei ns y s t e m ，i t se a s yt om a i n t a i na n de x p a n dr e l a t i n gs e r v i c e si nf u t u r e a tl a s t t h et e s ts o l u t i o no fh 2 4 8m o d u l ei ns o f t s w i t c hi sp r o v i d e d s e v e r a l f u n c t i o n sa r ev e r i f i e d ，i n c l u d i n gr e g i s t e r i n go nt h ec a l ls e r v e ra n ds o m eb a s i c c a l l t h er e s u l tp r o v e s ：t h i ss y s t e mr u n sw e l l k e yw o r d ：s o f t s w i t c h ，s i p ，m e d i ag a t e w a y ，h 2 4 8 i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 目前互联网已发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于电话网 和有线电视网。当今传统的公共电话网与i p 数据网络的融合已成为下一代网络 发展的必然趋势，v o i p 技术正是公共电话网与i p 网络相融合的产物。v o i p ( v o i c eo v e ri p ) 俗称i p 电话，是利用i p 网络实现语音通信的一种先进通信手段， 是基于i p 网络的语音传输技术。它利用电话网关服务器之类的设备将电话语音 数字化，将数据压缩后打包成数据包，通过i p 网络传输到接收端；接收端将数 据包重组，经过解码、解压缩处理，将其恢复成原来的信号，从而达到由i n t e m e t 传送语音的目的。随着应用范围的不断扩大，其自身的不足也暴露出来，尤以 网关问题比较突出。 在最初的i p 电话网关设计中，信令处理、i p 网传输层地址交换、编码语音 流的传送都在同一设备中实现，它因为功能过于集中复杂而制约了i p 电话技术 的发展，于是产生了网关分离思想，使媒体流的传输与呼叫控制不在同一层上 实现，因此软交换的概念也就应运而生，其核心思想是通过软件的方式来实现 原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行 连接和通信，便于在下一代网络中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供 业务。 i e t f 、i t u t 等国际化组织出台了软交换相关的标准和协议，在国内软交换 技术的标准化和产业化的工作也取得了长足的发展，基于软交换技术的v o i p 产 品也已经推出。目前存在的几种主流v o i p 协议包括i e t f 提出的s i p 、m g c p 和在m g c p 基础上发展起来的h 2 4 8 m e g a c o 协议( i e t f 称此标准为m e g a e o ， i t u t 则称为h 2 4 8 ) 。 本文针对u t 斯达康公司的软交换系列设备，对当前的几种主流v o i p 协议 进行了探讨，并在传统的h 2 4 8 协议适配处理中增加了一个用户接入模块来更好 的配合协议栈处理遵循m e g a c o 协议的v o i p 产品。在引入本论文所做的具体工 作之前，先简要介绍一下与v o i p 相关的软交换技术。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 软交换的发展现状及存在问题 1 2 1 软交换的概念 软交换( s o f i s w i t c h ) ，也称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制器，是 一种近年来在电信界受到广泛关注的技术，其基本含义就是把呼叫控制功能、 媒体流承载从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制【1 1 ， 包括呼口q 选路、管理控制、连接控制、建立会话、拆除会话和信令互通，彼此 之间采用标准的基于分组网络的协议进行通信，其结果就是把媒体传输与呼叫 控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者 可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。 1 2 2 软交换的功能特点 软交换是多种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制、连接以及 部分业务功能，是下一代电信网中语音、数据、视频业务呼叫控制、业务提供 的核心设备，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设各之一，其主要功能 总结为： ( 1 ) 媒体网关接入功能 该功能可以认为是一种适配功能。可以连接各种媒体网关，如p s t n ( p u b l i c s w i t c h i n gt e l e p h o n en e t w o r k ) 的i p 中继媒体网关、i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c e d i g i t a ln e t w o r k ) 的媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等， 完成m g c p 或h 2 4 8 协议功能，同时还可以直接与相关的s i p 客户端终端进行 连接，提供相应呼叫业务。 ( 2 ) 呼叫控制和处理功能 软交换设备可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫 处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。它可以接收来自业务交换 功能的监视请求，并对其中与呼叫相关的事件进行处理。接受来自业务交换功 能的呼叫控制相关信息，支持呼叫的建立和监视。支持基本的两方呼叫控制功 能和多方呼叫控制功能，提供对多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊逻辑 关系、呼叫成员的加入、退出、隔离、旁听以及混音过程的控制等。而且还能 识别媒体网关服务端上报的用户摘机、拨号和挂机拍叉等事件：控制媒体网关 2 武汉理工大学硕士学位论文 累了不少经验。由于本文是以自己在u t 斯达康实习期间的软交换产品线为基 础，所以先简要介绍一下u t 斯达康的软交换产品体系。 1 2 4r n s w i t c h 体系介绍 m s w i t c h 系统是u t 斯达康公司开发研制的面向下一代网络( n g n ) 的软交 换网络产品，它不仅可以升级已有的m s w i t c h 以往版本以及u t 斯达康公司基于 软交换架构的无线市话接入系统，而且可以为电信运营商提供崭新的软交换网 络总体解决方案。 利用传统的电信网络体系架构，m s w i t c h 系统实现了电路交换网向分组交换 网的演进，并将二者有效地结合，延伸出新的无线用户群、i p 终端用户群等； 支持多种标准协议，实现为多种接入用户提供语音、数据、多媒体业务、以及 多种电信补充业务，而且通过统一的业务控制平台实现多种智能网业务和增值 业务的按入。 m s w i t c h 系统的最大特点是符合软交换体系结构，软交换网络与传统交换网 络的最本质区别在于分离的业务、控制、传输与接入层。它提供了开放、标准 的接口用于各层之间的互通以及与第三方网络之间的互连互通。这使得m s w i t c h 系统不仅可以与传统p s t n i s d n 电信网络互连，而且支持与已有v o i p 网络、 软交换网络互通。 依据软交换网络标准，m s w i t c h 系统体系结构可以分为五个层面：业务与应 用层、控制层、传输层、接入层、运行支持层。其中，传输层为i p 网络。各层 面所包含的功能实体如图1 1 所示i s ： 图1 - 1m s w i t c h 软交换体系功能实体 4 武汉理工大学硕士学位论文 向用户发送各种放音信号，如拨号音、振铃音、回铃音等。 ( 3 ) 协议功能 软交换是一个开放的、多协议的实体【2 】，因此必须采用标准协议与各种媒体 网关、终端和网络进行通信，这些协议包括：h 2 4 8 、m g c p 、s i p 、h 3 2 3 等等。 其中对于h 2 4 8 ，既支持文本编码方式，也支持二进制编码方式。 ( 4 ) 业务提供和交换功能 提供p s t n 与i s d n 网的业务，包括基本业务与补充业务；可以与现有智能 网配合提供现有智能网支持的业务：可以与第三方合作，提供多种增值业务和 智能业务；同时能够业务控制触发的识别以及与s c f ( s e r v i c e c o n t r o l f u n c t i o n ) 问的通信；管理呼叫控制功能和s c f 之间的信令；按要求修改呼叫、连接处理 功能，在s c f 控制下处理智能网业务请求。 ( 5 ) 互通功能 软交换设备可以通过信令网关实现分组网与现有七号信令网的互通。可以 通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；允许s c f 控制v o i p 呼叫且对呼叫信息进行操作：通过软交换中的互通模块，采用m g c p 协议实现 与现有软交换体系的i p 电话网的互通；可以通过软交换中的互通模块，采用s i p 协议实现与未来s i p 网络体系的互通【3 】【4 】；提供i p 网内h 2 4 8 终端、s i p 终端和 m g c p 终端之间的互通。 1 2 3 软交换的当前发展现状 当前不少厂家推出了软交换的解决方案，国内几个主要的电信设备提供商如 华为、中兴、上海贝尔、u t 斯达康等公司都推出基于软交换的下一代网络产品 系统。国外的爱立信、朗讯、北电等公司也都有自己的软交换产品。各运营商 也在积极进行相关的试验，在国外，以s p r i n t 和v e r i z o n 公司为代表的运营商己 实现了软交换的成功商用；在国内软交换的发展获得了信息产业部相关部门的 大力支持。其中，电信传输研究所牵头的网络与交换标准研究组和i p 与多媒体 研究组早从2 0 0 0 年开始，制定并颁布了中国软交换体系框架、组网设备、组网 协议等方面的技术规范以及测试规范。在入网检测方面，中国电信更是捷足先 登，在2 0 0 1 年陆续完成对北电网络、朗讯科技、爱立信等公司的软交换解决方 案的实验室测试，中国网通和卫通也陆续在软交换商用试验方面做了大胆和有 益的尝试，各方对于软交换产品的网络稳定性、业务的开展、用户的培养都积 3 武汉理工大学硕士学位论文 各层功能简要说明如下： 运营支撑层：实现系统的控制、资源、计费、客户服务管理等。 业务与应用层：提供智能网应用接i z l ，为用户提供视频会议、预付费、一 号通等业务。 控制层：实现呼叫汇接、控制与交换功能，保存用户的位置、路由信息， 为用户提供认证、授权、解析等功能，同时支持多种补充业务。 按入层：为接入网关和终端用户提供各种协议间的接口，常见的v o i p 接入 就在此层处理。 1 2 5 当前软交换存在的问题 目前软交换还面临着一些问题，其设备及相关技术的成熟度正在经历进一步 的验证，当前所存在的主要问题剧6 】： ( 1 ) 尚无大型网络的组网和运营经验。当前的应用多是局部的试用，而整个 下一代网是采用基于软交换的全平面结构，还是分区域选路结构等在技术和实 践方面都有待进一步的探索。 ( 2 ) 协议的可扩展性和兼容性问题。由于标准还在发展之中，不同厂家软交 换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互兼容。s i p 、m g c p 和 h 2 4 8 协议也在发展之中，随着用户的不断成熟，新的增值业务越来越多，下一 代v o i p 协议必须具有很好的可扩展性，以满足未来不断增加的业务需求。 ( 3 ) q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 没有完整的端到端解决方案。完整的q o s 方案 需要i p 核心网上所有交换节点的支持，而目前尚难以做到。 ( 4 ) 宽带网络的普及率尚低。下一代网络的发展需要宽带网络的普及，因为 架构在全i p 宽带网络上，软交换、业务服务器才能向用户提供丰富的多媒体业 务。 1 3 论文的具体工作及结构安排 1 3 ，1 论文的具体工作 呼叫服务器是u t 斯达康公司针对下一代网络开发研制的一种软交换产品， 它处于m s w i t c h 软交换体系的控制层，完成v o i p 用户如s i p 、m g c p 、h 2 4 8 5 武汉理工大学硕士学位论文 之间的接入和互通，并和p s t n 、i s d n 网、第三方的软交换网进行连接呼叫处 理：而且，它可以实现部分智能业务的呼叫处理，将大部分用户的业务请求通 过高级呼叫处理模块a c p ( a d v a n c e dc a l lp r o c e s s i n g ) 来与相应的业务控制点匹 配，实现诸如8 0 0 等智能业务的通信处理，除此之外还与相关媒体服务器配合 提供增值业务和补充业务的处理。 本文以软交换网中呼叫服务器内部的v o i p 协议处理为议题展开研究，主要 在以下几个方面做了一些尝试： 1 s i p 、m g c p 、h 2 4 8 协议的理论研究，通过阅读大量通信协议和国内外 优秀软交换资料，进行了全面分析和总结，其中尤对跟设计模块相关联的媒体 网关控制协议和通信过程中的呼叫处理流程、内外部信令处理模式进行了深入 探讨。 2 针对其中的一种协议_ h 2 4 8 做了重要讨论，设计了其在协议处理中的用 户接入模块，研究了h 2 4 8 类型的v o i p 产品如何穿越此接入模块，如何处理相 关的呼叫和某些补充业务。 3 对于测试的理论和方法作了探讨，结合本文的接入模块设计了相关测试 用例来验证系统的功能。 1 3 2 论文的结构安排 全文内容安排如下： 第1 章：论文背景的介绍，从软交换的概念和其功能特点入手，简要介绍了基 于此技术的m s w i t c h 体系并进而引出本论文所做的具体研究工作。 第2 章：介绍了软交换网络中各种常见的v o i p 协议，重点描述了s i p 和m e g a e o 协议及其相关呼叫流程，并对这些协议作了归纳比较，这是本文的理论基础。 第3 章：本文的重点部分，以m s w i t c h 体系为平台设计了软交换中遵循 m e g a e o 协议的的接入模块，研究了此模块是怎样处理各种类型的h 2 4 8 终端的 基本呼叫和一些补充业务。 第4 章：通过在实验室模拟现场的组网环境，对h 2 4 8 终端穿越此模块作了 基本呼叫、注册注销的功能测试，分析了相关测试数据。 第5 章：总结全文研究内容，并对今后的研究工作做了些简单的展望。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章软交换中的v o ip 协议 信令是呼叫过程成功的保障，而协议则是整个通信的核心与灵魂，各个通 信设备必须遵守此规则。在未来的下一代网络中，软交换设备在接入层正是通 过各种v o i p 协议来进行通信，其中主要的有s i p 、m g c p 与h 2 4 8 。 2 1sjp 协议 s i p ( s e s s i o ni n i t i m i o np r o t o c o l ，即初始会话协议) 是由i e t f 提出的基于文 本编码的v o i p 信令协议，它用于建立、修改并终止多媒体会话，实现各种语音 或视频通信，目前得到了广泛的应用。 2 1 1s i p 的基本概念 s i p 是一个应用层控制协议，用于发起会话或邀请成员加入已经用其它方式 建立的会话，并且能够动态调整、协商与会话者兼容的媒体类型，如语音编解 码格式、传输的媒体形式等。除此之外还可通过代理和重定向请求到用户当前 位置来支持用户的移动性。由于s i p 没有捆绑于任何特定的会议控制协议，因而 该协议具有普遍重要性，而且特别适用于与电话呼叫处理相关的应用【7 】。 2 1 2s l p 的协议模型 s i p 协议模型定义了用户代理( u s e ra g e n t ) 和s e r v e r 等两类主要实体。它 把u a 分为两个部分：u s e r a g e m c l i e n t 和u s e r a g e n ts e r v e r 。呼叫方( u s e r a g e n t c l i e n t ) 发出邀请或呼叫，被叫方( u s e ra g e n ts e r v e r ) 接受或拒绝邀请或呼叫。 分组终端设备、媒体网关、媒体设备通常是包括u s e r a g e n tc l i e n t 和u s e r a g e n t s e r v e r 在内的用户代理实体。 该协议还定义了代理服务器( p r o x ys e r v e r ) 、重定向服务器( r e d i r e c ts e r v e r ) 和注册服务器( r e g i s t e rs e r v e r ) 等三类主要s e r v e r 。其中： r e g i s t e rs e r v e r 主要用于登记分组终端当前位置和位置服务的原始数据： p r o x vs e r v e r 作为u s e ra g e n tc l i e n t 和u s e ra g e n ts e r v e r 间的中间媒体，它 转发u s e r a g e n tc l i e n t 来的的邀请，在转发之前，根据被叫标识请求位置服务器 7 武汉理工大学硕士学位论文 获得被叫的可能位置，然后分别向它们发出邀请； r e d i r e c ts e r v e r 接受u s e ra g e n tc l i e n t 来的邀请，根据被叫标识请求位置服 务器获得被叫的可能位置，把这些信息返回给邀请的发起者( u s e r a g e n t c l i e n t ) ， 和p r o x ys e r v e r 的不同之处就在于它不转发邀请，邀请由主叫终端自己完成。图 2 - i 是一个基本的网络模型嘲： 图2 - is i p 网络架构模型 2 1 3s i p 的常见消息和响应码 s i p 将s e r v e r 和u s e r a g e n t 之间的通讯消息分为两类：请求和响应消息嘲。 其中请求消息：客户端为了激活特定操作而发给服务器的s i p 消息，包括 i n v i t e 、a c k 、b y e 、c a n c e l 、o p t i o n 和i n f o 10 】消息，详见表2 - 1 ： 表2 - 1s i p 客户端主要消息 i n v i t e 会话的邀请消息，邀请对方参与会话 a c k 对于接收到的消息进行确认，属于认证消息 b y e 发起取消一个会话或会话结束 r e g i s t e r 将永久地址捆绑到当前位置，会话开始时用于向服务器注册 o p t i o n 功能询阎，主要用于检测当前用户的状态， i n f 0 呼叫期间的信息传输，例如拍叉消息的上报 8 武汉理工大学硕士学位论文 响应消息：服务器向客户反馈对应请求的处理结果的s p 消息，以三位数字 进行表征，第一位表类别，表示消息属于哪一大类别，后两位与第一位结合表 示不同的响应消息，包括l x x 、2 x x 、3 x x 、4 x x 、5 x x 、6 x x 响应，这其中l x x 属 于临时响应( 指示呼叫正在进行) ，后几种属于最终响应( 用于结束请求消息) 。 软交换中常见的几种响应码说明见表2 2 ： 表2 - 2s i p 的响应码说明 1 0 0 试呼( t r y i n g ) 正在进行与呼叫有关的操作( 例如：访问数据库) ， 但被叫用户还没有定位。 1 8 0 被叫振铃( r i n g i n g ) 被叫用户代理已经得到被叫的位置，正在提 醒被叫用户 2 0 0 o k 一请求成功 4 0 l 未授权( u n a u t h o r i z e d ) 请求需要用户认证。 4 0 7 需要代理认证( p r o x y a u t h e n t i c a t i o n r e q u i r e d ) 该响应与4 0 1 ( 未 授权) 类似，但它指示用户必须首先向代理认证自己。 5 0 0服务器内部错误( s e r v e ri n t e r n a le r r o r ) 服务器出现异常情况，不 能处理请求。 5 0 1 功能未实现( n o ti m p l e m e n t e d ) 服务器不支持完成请求所必需的 功能。 5 0 3服务不可用( s e v i c eu n a v a i l a b l e ) 由于临时超载或正在维护，服 务器当前不能处理请求 2 1 4s l p 的基本呼叫流程 成功建立一个基于s i p 协议的终端呼叫，需要包含两个请求消息【。1 挖】： i n v i t e 请求和a c k 请求。i n v i t e 请求用于邀请被叫，被叫终端接受邀请后， 将返回2 0 0o k 的响应码，主叫会发a c k 证实消息进行确认。图2 2 是经过代 理服务器实现的呼叫流程图： 9 武汉理工大学硕士学位论文 图2 2s i p 的呼叫流程图 ( i ) 主叫用户代理发i n v i t e 请求到其所属的p r o x y ( 代理服务器) l 。 ( 2 ) p r o x y1 根据i n v i t e 请求中携带的被叫终端地址判断出被叫不属于其管辖 范围，于是连接到l o c a t i o ns e r v e r 。 ( 3 ) l o c a t i o ns e r v e r 根据被叫地址判断出被叫属于另一代理服务器的管辖范围， 于是返回此代理服务器的地址( 即p r o x y2 的地址) 。 ( 4 ) p r o x y1 重新改写i n v i t e 请求的被叫信息，将其改为p r o x y2 的地址，并 转发i n v i t e 请求。 ( 5 ) p r o x y2 受到i n v i t e 请求后，分析消息包中携带的被叫用户地址，发现其 在自己所属的范围内，于是将i n v i t e 直接发送给s i pu a 2 。 ( 6 ) 被叫用户接受呼叫，向p r o x y 2 发2 0 0 0 k 。 ( 7 ) p r o x y2 将2 0 0 0 k 响应转发给p r o x y l 。 ( 8 ) p r o x y l 再将2 0 0 0 k 响应转发给s i p u a i 。 ( 9 ) s i f u a l 向p r o x y1 发a c k 证实消息。 ( 1 0 ) p r o x y l 将a c k 转发给p r o x y 2 。 ( 1 1 ) p r o x y 2 将a c k 转发给s i p u a 2 ，至此呼叫建立成功。 2 1 5s l p 扩展中的s d p 包 s d p ( s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c 0 1 ) 作为会话描述的一种格式，帮助当前会议 中的会话传达相应的会议建立信息到可能的参与者。它并不结合到传输协议中 去，只是为了适当地使用不同的传输协议而已，s d p 是为通用的目的而设计的， 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 可以在更广阔的网络环境和应用中使用，而不仅仅是多播会话目录中，通常可 以携带用户所需的一些详细媒体信息，如地址、端口、格式等。同时由于参与 到一个会话中的资源是有限的，所以也可能得到一些附加的信息，如关于会议 使用的带宽的信息、与会话负责人的联系信息等，其具体格式t 1 3 】： s e s s i o nd e s c r i p t i o n ( 会话描述1 v = ( p r o t o c o lv e r s i o n ) 协议版本 0 2 ( o w n e r c r e a t o ra n ds e s s i o ni d e n t i f i e r ) 会话拥有者和会话标识 s = ( s e s s i o nn a m e ) 会话名 i = ( s e s s i o ni n f o r m a t i o n ) 会话信息 u - ( u r io fd e s c r i p t i o n ) 会话描述的通用资源地址 e = ( e m a i la d d r e s s ) e m a i l 地址 p = ( p h o n en u m b e r ) 电话号码 c fc o n n e c t i o ni n f o r m a t i o n - - n o tr e q u i r e di f i n c l u d e dma 1 1m e d i a ) 连接信息：如果己经包含在所有媒体中则该行不需要 b = ( b a n d w i d t hi n f o r m a t i o n ) 带宽信息 一个或者多个时间描述如下： z = ( t i m ez o n ea d j u s t m e n t s ) 时区调整 k = ( e n c r y p f i o nk e y ) 加密密钥 a = ( z e r oo rm o r es e s s i o na t t r i b u t el i n e s ) 零个或者多个会话属性行 零个或者多个媒体描述如下： t i m ed e s c r i p t i o n ( 时间描述1 t _ ( t i m e t h es e s s i o n i sa c t i v e ) 会话激活的时间区段 r = ( z e r oo rm o r er e p e a tt i m e s ) 0 个或者多个重复时间 m e d i ad e s c r i p t i o n ( 媒体描述) m = ( m e d i an a m ea n dt r a n s p o r ta d d r e s s ) 媒体名字和传送地址 i = ( m e d i at i t l e ) 媒体标题 c = ( c o n n e c t i o ni n f o r m a t i o n - 一o p t i o n a li fi n c l u d e da ts e s s i o n - l e v e l ) 连接信息：如果已经包括在会话描述中则为任选项 b = fb a n d w i d t hi n f o r m a t i o n ) 带宽信息 k - - - ( e n c r y p t i o nk e y ) 加密密钥 武汉理工大学硕士学位论文 a ( z e r oo rm o r em e d i aa t t r i b u t el i n e s ) 零个或者多个媒体属性行 2 2m g c p 的基本知识 媒体网关控制协议m g c p ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l 、由i e t f 的 m e g a c o 工作组制定，它是在综合简单网关控制协议( s g c p s i m p l eg a t e w a y c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 和i p 控制协议的基础上形成的，供网关控制器的控制网关使 用。 2 2 1m g c p 的模型结构 m g c p 控制呼叫的连接模型采用了端点和连接的概念，由连接组合为呼叫， 一个或多个连接可以属于一个呼叫，同时连接和呼叫可以通过一个或多个呼叫 代理发起建立。它采用主从式( m a s t e r - s l a v e ) 结构 1 4 】【”】1 1 6 1 ，主要部分包括一个 呼叫代理( c a l la g e n t ) 和一个以上的媒体网关( m g ) ，连接由呼叫代理基于端点 控制建立，各个媒体网关部分通过协议消息的交互与呼叫代理间进行媒体通路 的建立、释放、参数的传送。m g 一方面对网关控制器所下的命令作出适当的处 理和响应，或是有事件发生时告知网关控制器；另一方面将音频或视频信号进行 压缩与解压缩，同时在v o i p 的i p 网络和传统电话网络之间进行邛信息包和语 音信号之间的转换。c a 则是负责控制所有的媒体网关，给予m g 适当的信令。 例如注意当前终端是否有o f f h o o k o nh o o k ( 摘机挂机) 事件或是要通知m g 准备 侦测从终端传来的拨号音、或是发生命令请网关回应每一个终端目前的状态、 或是命令网关对某一个终端作建立、修改和删除通话，其网络模型如图2 3 所示： 图2 - 3m g c p 的网络模型 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 2m g c p 的协议命令与响应 m g c p 协议采用u d p 进行传送，目的是为减少信令的传输时延，同时采用 s d p 协议向网关描述连接参数，通过命令来指示相关的各种操作1 7 1 1 1 8 1 。 表2 3m g c p 的主要消息 e p c f端点配置，指示网关某端点电路侧的编码特性 n t f y通知消息，用于请求网关监视某端点发生的某些事件 创建连接，m g c 利用此命令将某端点和指定的i p 地址和u d p 端 c r c x 口关联 修改连接，m g c 用此命令改变先前建立连接的参数，包含远端连 m d c x 接描述等 d l c x删除连接，m g c 用此命令指示网关删除已有的连接 a u e p审计端点，m g c 利用此命令获得某端点或者一组端点的详细信息 r q n t m g c 下发检测当前端点的某些状态，如摘挂机，拍叉等 重启消息，网关用此命令报告呼叫代理，通知代理某端点或者一组 r s i p 端点退出或投入服务 表2 3 是m g c p 协议的主要命令消息，m g c p 协议主要由连接处理命令和 端点处理命令组成，一共定义了9 组命令，协议将语音流程控制独立出来，交 由网关控制器( m g c ) 完成。m g 仅负责语音信号的转换，m g c 是通过和m g 彼此交换命令和响应来完成。 2 3h 2 4 8 的基本理论 h 2 4 8 协议是在m g c p 的基础上发展起来的，该协议使语音、传真和多媒 体信号在公共交换电话网与新兴i p 网络之间进行交换成为可能，它不涉及i p 电 话的体系结构，只涉及网关分解的问题，可广泛用于基于h 3 2 3 和s i p 的v o i p 系统中，大有取代m g c p 之势。 2 3 1h 2 4 8 协议发展历史 1 9 9 8 年l e v e l3 提出互连网协议设备控制方案( i p d c ) ，同时t e l e c o r d i a 提 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 出了信令网关控制协议( s g c p ) ，后来在c i s c o 的支持下两者合并为m g c p 。当 时人们希望把以软件为中心的呼叫处理功能和以硬件为中心的媒体流处理功能 分离开，放置在软交换与媒体网关之间。那时 l 3 2 3 和s i p 协议不能处理这两个 分离实体之间的通信，所以就产生了m g c p 。在网关分解方面，i e t f 和i t u t 配合得很好。在两大组织直辖下，作为个正式标准，己经完成了h 2 4 8 协议 m e g a c o 。 其中l u c e n t 最早提出了媒体设备控制协议( m d c p ) ，引入了关联这 一概念，这一使用可以使采用所提供的技术规范的架构更加灵活，并且还支持 多媒体应用。另外，增加了许多p a c k a g e 的定义，从而将m g c p 大大推进了一 步。这些改进都被采纳，融合方案成为h 2 4 8 和m e g a c o 的基础，该标准于2 0 0 0 年实施完毕。h 2 4 8 既适应面向连接的媒体，又面向无连接媒体，是个全套的 多媒体网关控制标准，其发展历史如图2 - 4 1 1 川： i - 一一1 一一 g a c o 一a l i 驴m n t 6 , 2 0 0 0 ：。 h 2 4 - - - - - - - - - - 一 m u l t i m e d i a e n a b l e d i t u 图2 4h 2 4 8 m e g a c o 的发展史 2 3 2h 2 4 8 的连接模型 2 3 2 1 终结点( t e r m i n a t i o n ) 终结点是m g 上的一个逻辑实体，它发送或者接收一个或多个数据流。在 一个多媒体会议中，一个终结点可以支持多种媒体，并且发送和接收多个媒体 流。m g 在创建终结点时，赋予终结点一个唯一的t e r m i n a t i o n 来标识终结点。 终结点分为半永久性终结点和永久性终结点两种。代表物理实体的终结点 f 称为物理终结点1 具有半永久性，例如一个t d m 信道，只要m g 中存在这个信 道，这个终结点就存在。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 代表临时性的信息流的终结点称为临时性终结点，如实时语音流( k r p ) ， 只有当m g 使用这些信息流时，这个终结点才存在。 临时性终结点可由a d d 命令来创建和s u b t r a c t 命令来删除。而物理终结点 则不同。当使用a d d 命令向一个关联添加物理终结点时，是把这个物理终结点 从空关联中取出；当使用s u b t r a c