（通信与信息系统专业论文）媒体网关控制协议在接入网关中的研究与实现.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 下一带网络( n g n ) 是一个以分组网络为承载，提供语音、数据和视频等多种业 务的融合网络。作为固网n g n 呼叫和控制核心的软交换，其主要特征是业务与呼 叫控制分离、呼叫和承载分离，软交换网络中网关功能的分离引入了媒体网关控制 协议的概念。h 2 4 8 m e g a c o 协议成为目前媒体网关控制协议的主流协议，且在 i m s 网络和f m c 中得到进一步的应用。 作为v o i p 和f m c 项目组中的一员，在过去一年里笔者深入研究了i t u t 的 ： h 2 4 8 协议标准，使用c 语言在l i n u x v x w o r k s 以及w i n d o w s 系统上编写了h 2 4 8 协议栈，实现了h 2 4 8 协议栈在接入网关和用户驻地网关中的应用，并初步探讨了 h 2 4 8 协议在i m s 核心网和f m c 中的扩展与改进方法。 论文首先介绍了h 2 4 8 协议在v o l p 和i m s 网络中的位置，在详细分析了h 2 4 8 协议的消息结构以及媒体能力协商s d p 协议基础之上，重点阐述了h 2 4 8 协议在接 入网关中的安全性和可靠性问题。接着论文从系统实现的角度上分析了h 2 4 8 协议 栈在嵌入式系统中和其他模块的消息接口，数据区的分配，数据库的实现，协议栈 内部消息接口以及协议描述符的实现等细节问题。论文根据q 9 3 1 标准提出了通过 修改协议栈和其它模块的消息接口即c c i 消息接口的方法来实现h 2 4 8 协议栈的平 滑移植，针对商用问题论文还提出了h 2 4 8 协议栈的o a m 方案。论文最后给出了 h 2 4 8 协议栈注册信令流程和基本呼叫信令流程，并对h 2 4 8 协议的进一步发展进行 了展望。 关键字：下带网络，媒体网关控制协议，接入网关，软交换，v o l p ，i m s ，f m c ， 协议实现 南京邮电大学硕士研究生学位论文 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 k ( n o n ) ，w h i c hc a np r o v i d em u l t i p l es e r v i c e ss u c h 嬲 v o i c e ，d a t aa n dv i d e o ，i sac o n v e r g e dn e t w o r kb a s e do np a c k e t 。s w i t c h t h es o r s w i t c hi s t h ec a l la n dc o n t r o lc o r eo ft h ef i x e d l i n ep h o n en g n t h ec o n c e p to fm e d i ag a t e w a yi s i m p o r t e db yt h es e p a r a t i o no fs e r v i c ef r o mc a l lc o n t r o la n d t h es e p a r a t i o no fc a l lc o n t r o l f r o mb e a r e rc o n t r o lb r i n g a so n eo ft h ep r e s e n t l yp o p u l a rm e d i ag a t e w a yp r o t o c o l ， h 2 4 8 m e g a c op r o t o c o lw i l lh a v eaf u r t h e ra p p l i c a t i o ni ni m sa n df m c d u r i n gt h ef o r m e ry e a r , a sak e ym e m b e ro fv o l pa n di m sp r o j e c t ，t h ea u t h o rm a d e a d e e pr e s e a r c h0 nt h eh 2 4 8s t a n d a r da p p r o v e db yi t u ta n dr e a l i z e dt h ea p p l i c a t i o no f h 2 4 8p r o t o c o li na c c e s sg a t e w a ya n dh o m eg a t e w a y a l s ot h ea u t h o rm a k eap r e l i m i n a r y s t u d yo ft h ea p p l i c a t i o na n de x p a n do fh 2 4 8p r o t o c o li ni m s t h ep r o t o c o li sp o r t a b l e a n ds t e a d i n e s sb a s i n go nc c im e s s a g ei n t e r f a c e t h ea u t h o rh a sd e v e l o p e dh 2 4 8 p r o t o c o lb yu s i n gcl a n g u a g eu n d e rl i n u x v x w o r k sa n dw i n d o w ss y s t e m s f i r s to fa l l ，t h ep a p e ri n t r o d u c et h ep o s i t i o no fh 2 4 8p r o t o c o li nt h en e t w o r ko fv o l p a n di m s b a s i n go nt h ea n a l y s i so fh 2 4 8m e s s a g es t r u c t u r ea n ds d p p r o t o c o l ，t h ep a p e r e m p h a s i so nt h es e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo fp r o t o c o li na c c e s sg a t e w a y t h e n ，t h ep a p e r p r e s e n t st h em e s s a g ei n t e r f a c eb e t w e e nh 2 4 8p r o t o c o l s t a c ka n do t h e rm o d u l e si n e m b e d s y s t e m ，t h ed i s t r i b u t i o no fd a t a ，t h ei m p l e m e n t a t i o no fd a t a b a s e ，h 2 4 8p r o t o c o l i n t e r i o rm e s s a g ei n t e r f a c ea n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fd e s c r i p t o r se t c f u r t h e r m o r e ， a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r do fq 9 31 ，t h ep a p e rm o d i f yt h em e s s a g ei n t e r f a c eb e t w e e n h 2 4 8p r o t o c o la n do t h e rm o d u l e s t h en e w m e s s a g ei n t e r f a c en a m e dc c l w i l la d v a n c e s t h ep o r t a b l eo fh 2 4 8p r o t o c o ls t a c k a l s ot h ep a p e ra l s op r e s e n t st h eo a mm e t h o do f h 2 4 8p r o t o c o ls t a c k f i n a l l y , t h ep a p e rl i s t st h er e g i s t e ra n db a s i cc a l lf l o w sa n dl o o k s f o r w a r dt ot h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to fh 2 4 8p r o t o c 0 1 k e y w o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l ， a c c e s sg a t e w a y ，s o f t s w i t c h ，v o i p ，i m s ，f m c ，p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o n i i 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：燃导师签名：王奎蔓匿这日期：羔哩：垒 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章引言 第一章引言 i i 以软交换为核心的下一带网络 随着互联网以及通信技术的不断发展，数据业务急剧增长，传统p s t n 语音网络 越来越不能适应多元通信的需求，逐渐成为数据业务发展的瓶颈。与此同时，数据 通信技术的发展，给人们提供了新的业务平台，所有业务共同承载在单一的数据网 上正在逐步成为可能。在这种形势下，下一代网络成为目前的热点话题。 下一代网络( n g n ) 是一个分组网络，提供包括电信业务在内的多种业务，能够 ： 利用多种带宽和具有q o s 能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离。 它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业 务使用的一致性和统一性。下一代网络有如下三个突出特征：首先，下一代网络体 系采用开放的网络构架体系；第二，下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是： 业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离；第三，下一代网络是基于统一协议的基于 分组的网络。下一代网络是以软交换为核心、利用各种网关支持多种接入方式的、 实现综合业务的分层的通信网络。 软交换是一个功能实体，为n g n 提供那些具有实时性要求的、需要服务质量保 证的业务的呼叫控制和连接控制功能，是n g n 呼叫和控制的核心。软交换技术是伴 随着v o i p 而发展起来的，y o l p 中互连互通功能都是由网关来实现的，随着应用的 增多，网关越来越复杂，随后人们提出了网关分离的概念，把网关分为媒体网关控 制器( m g c ) 、媒体网关( m g ) 和信令网关( s g ) ，媒体网关控制协议就是应用与媒体 网关控制器和媒体网关之间的统一协议。基于软交换的网络系统由上至下可分为业 务应用层、控制层、传输层和媒体接入层，这种分层结构使得业务与呼叫控制分 离，呼叫与承载分离。值得一提的是软交换系统通过应用编程接口( a p i ) ，可以灵 活部署各种增值业务，有利于第三方业务提供商的介入，这也是下一带网络的优势 所在。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章引言 l 。2 媒体网关控制协议的现状和发展 在下一代网络体系结构中，媒体网关控制协议是处在媒体网关控制器( m g c ) 与 媒体网关( m g ) 之间，完成媒体转换功能，实现两个分离实体间通信功能的非对等 协议。此类协议包括m g c p 协议以及在m g c p 协议的基础上改进而成的h 2 4 8 协议 ( h 2 4 8 协议又称m e g a c o 协议) 。m g c p 协议具有实现简单等特点，但其互通性和支 持业务的能力受到限制。相比与m g c p 协议，h 4 2 8 协议具备更强的协议功能、更丰 富的业务支持能力，尤其是在多媒体业务方面，以及更优越的扩展性，是目前媒体 网关和媒体网关控制器之间的主流协议。同时媒体网关控制协议由于其主从性相比 于其他对等协议如s i p 协议、h 3 2 3 协议更容易收到运营商的青睐。媒体网关控制 器通过该协议对媒体网关及h 4 2 8 终端进行控制和管理，媒体网关也通过该协议将 不同类型的接入方式转化为适合在i p 网络上传送的r t p r t c p 流，实现分组网络和 p s t n 网络的业务互通。 固定和移动融合( f m c ) 成为目前的热点，融合包括各个层面的融合。对网络融 合而言，i p 多媒体子系统( i m s ) 成为网络融合的关键技术，媒体网关控制协议在 i p 多媒体子系统网络多个网元间仍被采纳使用并加以扩展，主要应用于m p 和m n 参 考点，用于对媒体流进行控制。对终端融合而言，终端肯定需要支持固网基于软交 换的v o i p 协议，媒体网关控制协议可以支持更多类型的接入技术并支持终端的移动 性和游牧性，各种终端融合解决方案都需要考虑媒体网关协议在终端的向后兼容性 和扩展性。 1 3 论文内容安排和本人所做工作 论文的第二章系统分析了h 2 4 8 协议的消息结构以及媒体能力协商s d p 协议， 重点阐述了h 2 4 8 协议在接入网关中的安全性和可靠性问题。论文的第二章从系统 实现角度上分析了h 2 4 8 协议在嵌入式系统中与其它模块的消息接口，数据区的分 配，数据库的实现，h 2 4 8 协议栈内部消息接口以及描述符的实现等。论文的第四 章提出了h 2 4 8 协议的消息接口改进措施，提出了增加统一适配层c c i 消息接口， 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章引言 同时提出了h 2 4 8 协议的操作、维护和管理( 0 a m ) 方案以及异常保护的问题。论 文的第五章通过模拟软终端和软交换网络组网，对所实现的h 2 4 8 协议栈进行注册 信令和基本呼叫信令的跟踪，论文最后对h 2 4 8 协议的进一步发展进行了展望。 本论文课题来源于v o i p 项目，该项目为固网n g n 基于软交换的接入网关和用户 驻地网关，该网关要求接入i m s 核心网，实现固定移动融合的终端侧融合方案，并 支持c t p 协议的蓝牙和v o i p 。笔者从2 0 0 5 年1 1 月份开始一直从事m g c p 协议和h 2 4 8 协议的研究，精通媒体网关控制协议，在嵌入式系统上使用c 语言编码实现了在 l i n u x v x w o r k s 系统下运行稳定且有着良好可移植性可维护性的h 2 4 8 协议栈，在 w i n d o w s 系统上模拟实现了h 2 4 8 协议栈。本人创造性工作可以归纳为三点：第一、 根据q 9 3 1 标准实现了h 2 4 8 协议栈的c c i 消息接口，使得媒体网关协议在嵌入式 系统上可以平滑移值；第二，对r f ch 2 4 8 标准认真审视，根据实际商用情况对标 准建议进行了适当补充和说明；第三、初步研究了h 2 4 8 协议栈在i m s 和f m c 中的 改进和扩展。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协；义和s d p 协议概述 第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 2 1h 2 4 8 协议在网络中的位置 媒体网关控制协议应用与媒体网关设备和相关的媒体处理设备之间的通信，并 实现与c s 域的互连互通。协议在网络中的位置如图2 1 所示。 图2 1h 2 4 8 协议在基于软交换网络中的位置 媒体网关控制协议在i m s 核心网中应用与m r f c 和m r f p 之间，m r f c 通过m p 接口 控制m r f p 处理媒体资源如放音、会议、d t m f 收号等，此外媒体网关控制协议也应 用于m g f c 和i m - m g w 用户平面资源的控制，参考点m n 。具体如图2 2 所示。 t 2 2 协议连接模型 h 2 4 8 协议的连接模型是对媒体网关中的对象进行描述。连接模型的主要抽象 概念为终端( t e r m i n a t i o n ) 和关联域( c o n t e x t ) 。终端是媒体网关上发起或终结 个或多个媒体流的逻辑实体。关联域代表一组终端之间的相互关系，对应为呼叫。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体两关控制协议和s d p 协议概述 图2 2h 2 4 8 协议在i m s 核心网络中的位置 媒体网关( m g ) 关联( c o n t e x t ) 终结点 研冈ll 兰型登塑兰 r t p 流 终结点 s c n 承载通道 关联( c o n t e x t ) 习陬 s c n 承载通道 关联( c o n t e x t ) 厂研冈 陬 s c n 承载通道s c n 承载通道 图2 3h 2 4 8 协议连接模型 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章媒体弼关控制协议和s d p 协议概述 图2 3 给出了连接模型的基本概念。在最上方关联域中，三个终端在同时进行 通话，其中r t p 流是虚拟终端，另两个终端为与p s t n 相连的物理终端。空关联域 ( n u l lc o n t e x t ) 包含所有尚未加入任何关联域中的物理终端，如一个空闲的p s t n 中继接口。最下方的关联域中是两个物理终端在进行通话。 2 2 1 终端 终端分为物理终端和虚拟终端。物理终端在网关中是永久存在的，如中继网关 上p s t n 中继接口和驻地网关上的模拟电话接口，物理终端在空闲状态下处于空关联 域中，在使用时由空关联域移入某关联域中，在结束时物理终端又返回到空关联域 中。虚拟终端由网关创建，如r t p 流，虚拟终端在某关联域中删除后就消失。 h 2 4 8 协议定义了一类特殊的终端称为根( r o o t ) 终端( 又称根节点) ，根终端 代表整个网关，而不是某个终端。根终端可用于整个网关的特性修改、事件的报告、 特性的查询和服务状态的改变。每个终端在创建时由网关分配一个终端标识，终端 标识在网关内全局唯一，如物理终端名字为u s e r 0 0 1 ，临时终端为r t p 0 0 1 。 h 2 4 8 协议用描述符( d e s c r i p t o r ) 来描述终端的特性，终端描述特性可分为 四类： 性质( p r o p e r t y ) ：分为终端状态特性和媒体流特性，前者主要表示终端所处的 服务状态( 如正常工作、故障或测试) ，后者主要表示虚拟终端相关的媒体属性 ( 如只发只收收发、媒体类型如7 l l a 律、7 1 1 u 律等) 。 事件( e v e n t ) ：表示终端应对哪些事件进行监视并报告给m g c ，典型的事件如： 摘机、挂机、拍插簧、拨号等。 信号( s i g n a l ) ：表示应向终端施加的信号。典型的信号如：拨号音、d t m f 信 号、忙音等。 统计( s t a t i s t i c s ) ：指示终端应采集并上报给m g c 的统计数据。 由于应用的多样性和技术的不断发展，新的终端和特性要求会不断出现，为此， h 2 4 8 协议定义了一种终端特性描述符的扩展机制：封包( p a c k a g e ) 描述。凡是未 在基础协议的描述符中定义的终端特性，可以增加需要增补定义相应的封包。封包 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章媒体两关控制协汉和s d p 协议概述 由p a c k a g e i d 标识，封包中的各个特性由特性i d 来标识。增补的封包经批准并得 到因特网号码分配署( i a n a ) 分配的号码后，即成为h 2 4 8 协议的附件，可以在相 应的h 2 4 8 命令中引用。h 2 4 8 协议正是利用描述符和封包结构，通过相应的命令 来指定终端的特性、控制终端的连接和监视终端的性能。 2 2 2 关联域 关联域用来描述终端之间的连通关系，包括终端间的拓扑连接关系、媒体混合 和交换参数。一个终端同时只能存在于一个关联域中，只有存在于同一关联域的终 端之间才可以通信，在默认情况下，关联域中的终端发送的数据能被所有其它的终 端接收。关联域的特性包括： 关联域标识( c o n t e x t i d ) ；关联域标识由网关分配，网关内全局唯一。 拓扑( t o p o l o g y ) ：用于描述同一个关联域中终端间的媒体流方向。 优先级( p r i o r i t y ) ：指示网关处理关联域时的先后次序，规定优先级0 为最高 优先级，1 5 为最低优先级。 紧急呼叫指示语( i n d i c a t o rf o re m e r g e n c yc a l l ) ：网关优先处理有紧急呼叫 指示语的呼叫。 关联域的创建和删除是由相关命令隐含完成的。当m g c 用a d d 命令把终端加入 到一个未指定的关联域中时，m g 创建一个关联域。当m g c 用s u b t r a c t 命令删除或 用m o v e 命令( 本论文尚未实现m o v e 命令) 移走关联域中的最后一个终端时，隐含 m g 删除这个关联域。 一个关联域中最多可以有多少个终端是m g 的属性，只能提供点到点连接的m g 中的每个关联域最多只支持两个终端，支持多点会议的m g 中的每个关联域可以支持 多个终端。 2 3 控制命令 h 2 4 8 协议中一共有八个命令，命令控制对象都是终端，下面分别介绍各个命令。 仅由m g c 端发起的命令有： 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章媒体两关控制协议和s d p 协议概述 1 ) a d d ：m g c 指示m g 向关联域中加入终端。如果没有指定关联域，则m g 创建新的 关联域。 2 ) s u b t r a c t ：m g c 指示m g 从关联域中去除指定的终端，并返回该终端的统计信息。 如果终端是关联域中的最后一个终端，则意味着同时删除这个关联域。 3 ) m o v e ：m g c 指示m g 把终端从一个关联域移到另一个关联域。这是唯一一个命令 其终端所在的关联域和命令的作用关联域不相同。m o v e 命令的功能相当于s u b t r a c t + a d d 命令实现的功能。 4 ) m o d i f y -m g c 指示m g 修改终端的特性，如修改终端性质、信号或事件等参数。 5 ) a u d i t v a l u e ：m g c 请求m g 返回终端的性质、事件、信号和统计特性的当前值。 根据关联域和终端类型的不同组合，该命令可以获得各种所需信息。 6 ) a u d i t c a p a b i l i t i e s ：m g c 请求m g 返回反映网关处理能力的终端的性质、事件、 信号和统计特性的所有可能值。 由m g 端发起的命令只有一个： 7 ) n o t i f y ：作用为m g 向m g c 报告其检测或发生的事件。 m g c 端和m g 端都可发起的命令只有一个： 8 ) s e r v i c e c h a n g e ：m g 籍此向m g c 报告终端将要退出服务或恢复正常的服务，也可 以用于m g 向m g c 进行注册。m g c 可用此命令向m g 指示相关终端退出服务或恢复正 常的服务，s e r v i c e c h a n g e 也可以用于m g c 将对网关的控制权转交给另一m g c ( h a n d o f f ) 。 2 4 描述符 以上八个命令都有一个或多个参数，这些参数根据所描述对象的不同分属不同 的描述符。h 2 4 8 协议最主要的几类描述符为： m o d e m 描述符：指示终端所用的m o d e m 的类型和参数。 m u l t i p l e x 描述符：描述媒体流的复用特性。 m e d i a 描述符：此描述符中的参数与媒体流有关。具体分为t e r m i n a t i o ns t a t e 描述符和s t r e a m 描述符两大类。t e r m i n a t i o n s t a t e 描述符表示终端处于哪个状 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 态，终端是否支持事件缓存控制能力，与媒体流无关，而s t r e a m 描述符中则与 媒体流有关。 s t e a m 描述符又可细分l o c a l c o n t r o l 描述符、l o c a l 描述符和r e m o t e 描述符三 类。l o c a l c o n t r o l 描述符给定媒体流的模式如：只发、只收、收发等，还给定 资源预留特性。l o c a l 描述符和r e m o t e 描述符分别描述终端能够接收的媒体流 特性和终端发送的媒体流特性。 e v e n t 描述符：软交换要求媒体网关报告的事件。 o b s e r v e d e v e n t 描述符：媒体网关报告已检测到的事件。 d i g i t m a p 描述符：动态定义数字映像来检测被叫号码。 s i g n a l 描述符：软交换要求媒体网关在终端上应用的信号。 a u d i t 描述符：审计媒体网关当前的能力。 s t a t i c s 描述符：用于返回统计信息。 p a c k a g e 描述符：仅用在a u d i t v a l u e 命令中，返回该终端实现的所有封包。 s e r v i c e c h a n g e 描述符：描述网关状态改变的一些参数。如改变的内容、原因、 地址等。 t o p o l g y 描述符：用于规定关联域中终端间媒体流的方向，在默认情况下，关联 域中的所有终端间都相通。 其中m o d e m 描述符、m u l t i p l e x 描述符以及t o p o l g y 描述符在本论文中暂时还 未实现。 2 5 事务( t r a n s a c t i o n ) m g 和m g c 之间的一组命令组成事务，每个事务赋予一个事务标识，用以关联 事务请求和事务响应。事务由一个或者多个动作( a c t i o n ) 组成，一个动作又由在 同一个关联域中的一个或多个命令组成，动作由关联域标识( c o n t e x t l d ) 来标识， 只有两种情况下动作不包含c o n t e x t l d ，一是m g c 要求m g 创建一个新的关联域，二 是m g c 修改关联域外的一个终端。 事务有三种：分别为事务请求t r a n s a c t i o n r e q u e s t 、事务进展 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 t r a n s a c t i o n p e n d i n g 和事务响应t r a n s a c t i o n r e p l y 。事务请求由事务发送者调用， 用于发送命令；事务进展由事务接收者调用，表示事务正在处理中；事务响应由事 务接收者调用，用于回送命令执行结果。一个完整的事务由一个事务请求和一个事 务响应组成，在事务响应前，可能会出现一些事务进展消息。 事务保证对命令的有序处理。即在一个事务中的命令是顺序执行的。各个事务 之间则不保证顺序，即各个事务可以按任意顺序执行，也可以同时执行。 2 6 。消息( m e s s a g e ) 2 6 1 消息的结构 消息由一个或多个事务组成。消息有一个头部，包含消息发送者的标识和消息 遵从的协议版本。可以将消息发送者的域地址、域名或设备名作为消息标识( m i d ) ， 协议建议使用域名作为消息标识。消息结构如图2 4 所示。 2 6 2 消息的传送 h 2 4 8 协议是应用层控制协议，在i p 网络中，m g c 和m g 之间可以采用u d p 协议 也可以采用t c p 协议。由于u d p 协议是一种不可靠的传输层协议，因此需要由应用 层提供重传等功能保证消息的可靠传输。 m g 配置时，应配有一个主控m g c 的名字或者地址( 域名) ，同时应有零个或多个 备用m g c 的名称或地址( 本论文支持三个备选m g c ) ，m g 利用配置的地址与m g c 进 行通信。如果m g 不知道m g c 的端口号，就采用协议规定的缺省端口号，无论是t c p 还是u i ) p ，对于文本编码的消息，端口号为2 9 4 4 ，对于a s n 1 编码的消息，端口号 为2 9 4 5 。此外也可以通过s e r v i c e c h a n g e 命令改变后续事务请求的目的地址和端口 号，但是，事务响应的目的地址必须和事务请求的地址一致。 消息中包含的各个事务独立处理，没有顺序规定。对于消息不需要证实。 i 0 南京邮电大学硕十研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 图2 4h 2 4 8 协议的消息的结构 2 7 会话描述协议( s d p ) h 2 4 8 协议消息体中传送的最重要的信息就是由s d p 协议描述的媒体控制信息， 供终端和网关协商并建立媒体信道。s d p 用于h 2 4 8 的事务请求和事务响应中对媒 体流的描述，也就是用于本地描述符和远端描述符中，供主被叫用户交换关于呼叫 媒体的信息。通过对s d p 会话描述中媒体行和属性行的配置，可以实现媒体流单播、 多播等操作。h 2 4 8 协议和s o p 这两个协议绑定使用，通过几个事务过程就能完成 呼叫和媒体控制信令过程。 2 7 1s d p 协议功能概述 s d p 定义了会话描述和媒体描述的统一格式，但是并不定义多播地址的分配和 s d p 消息的传送，也不负责媒体编码方案的协商，这些功能分别由下层传送协议和 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 上层应用完成。 一般说来，s d p 传递的是多媒体会话的媒体流信息，这些媒体流是多点到多点媒 体流，且只在规定的时间区段内存在，这些时间区段可能是不连续的，但可以重复 发生。s d p 描述有两个目的：一是告知某会话的存在；二是给出参与该会话所必需 的信息。 除此之外，s d p 还可创建专用会话，即该会话描述需做加密处理。此时，会话传 送协议必须能传送解密密钥及加密方法等信息。 2 7 28 d p 协议的一般格式 ： s d p 会话描述完全是文本形式，采用u t f - 8 编码的i s o1 0 6 4 6 字符集。之所以采 用文本形式而不采用诸如a s n 1 的二进制编码方式，是为了提高描述的可携带性， 使其可以用各种传送协议传递，并可用各种文本工具软件生成和处理会话描述。为 了减少描述所用的开销，便于差错检测，s d p 采用了紧凑型编码，并且严格规定了 各字段的顺序和格式。s d p 会话描述由许多文本行组成，每个文本行的格式均为： ( t y p e = 其中，( t y p e ) 恒为单个字符，需区分大小写。( v a l u e ) 为结构化文本串，其格 式取决于( t y p e ) ，也需区分大小写。一般由多个字符组成，各字段由一个空格符分 隔，也可以是一个自由格式的文本串。“= 符号两侧不允许有空格。会话描述包括 两个部分： i ) 会话级描述部分给出适用于整个会话和所有媒体流的描述信息，它以“v = 文本 行开始。 i i ) 媒体级描述部分给出只适用于该媒体流的信息，它以“m - 文本行开始。个 会话描述可包含零个或多个媒体级描述。如果在媒体级描述中没有重新定义，会话 级描述给定的值就是所有媒体的缺省值。h 2 4 8 协议可以携带多个连续“n f ”，区别 与m g c p 协议同时只能携带一个“i l l = 。 s d p 定义的类型( t y p e ) 字母很少，如果s d p 语法分析器不能识别描述符中的某 一类型字母，则应将整个描述丢弃。属性机制( “a 行) 供s d p 扩展其应用或媒 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协泌和s d p 协议概述 体范围，可根据应用，媒体或会话的需要增加属性值。如果接收方不理解某属性值， 则予以丢弃。 2 7 3s d p 会话级描述格式 下面依次说明s d p 会话级描述中几个重要的文本行的格式和意义： ( 1 ) 协议版本 格式：v = o 意义：给出s d p 的版本号，目前为o 版本，无子版本号。 ( 2 ) 会话源 ： 格式：0 - - ( 用户名) ( 会话标识) ( 版本) ( 网络类型) ( 地址类型) ( 地址) 意义：给出会话的发起者( 其用户名和用户主机地址) 以及会话标识和会话版本号。 其中，用户名是用户在发起主机上的登录名，如果主机不支持用户标识的概念，则 该字段标记为“一0 会话标识为一数字串，使得多元组( 用户名、会话标识、网络 类型、地址类型、地址) 构成会话的全球唯一的标识符。会话标识的分配由创建工 具决定，建议采用网络时间协议( n t p ) 时戳，以确保唯一性。版本号指的是该会话 公告的版本。网络类型为文本串，目前规定“i n 表示i n t e r n e t 。地址类型也是文 本串，目前己定义的有“i p 4 和“i p 6 两种。地址为创建会话的主机的全球唯一 地址。 ( 3 ) 连接数据 格式：c - - - ( 网络类型) ，为数值属性。 2 7 4s d p 媒体级描述格式 媒体级描述需要说明的主要是“m = ”描述行，其格式为： m = ( 媒体类型) ( 端口) ( 传送层) ( 格式列表) 各子字段的格式和含义如下： i ) 媒体类型；目前定义了5 种媒体类型，包括音频、视频、应用、数据和控制。 i i ) 端口：指明媒体流发往的传送层端口，其含义取决于“c = 行规定的网络类型 和“m - - 行第3 子字段定义的传送层协议。 i i i ) 传送层协议：其值和“c = ”行中的地址类型有关。对于i p 4 来说，大多数媒 体业务流都在r t p u d p 上传送，已定义如下两种协议： r t p a v p ：i e t fr t p 协议，音频视频应用文档，在u d p 上传送。 u d p ：u d p 协议。 i v ) 媒体格式：对于音频和视频来说，就是r t p 音频视频应用文档中定义的媒体 净荷类型。例如，对于a 律p c m 编码单信道音频信号，其在r t p 音频视频应用文 档中的静态净荷类型号为8 ，该信号发往u d p 端口4 9 2 3 2 的描述格式为： m = a u d i o4 9 2 3 2r t p a v p8 一般来说，h 2 4 8 协议一个会话描述可包含多个媒体描述，每个媒体描述均以 “m = 描述行开始，也可以连续包含若干“m = ”描述行。 2 8h 2 4 8 协议的可靠机制 2 8 1 命令的执行顺序 h 2 4 8 协议不要求所采用的底层协议保证事务的顺序到达，这一特性可以增强处 1 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 理事务的实时性，但是也具有一些缺陷，如：n o t i f y 命令可能被延迟，当它到达软 交换时软交换可能已发送了一个新命令改变了e v e n t s 描述符而造成无法预料的后 果。在命令未确认之前发送一个新的命令，不能确保先前的命令在新命令之前被执 行，事实上在实际商用中就发现这样的死循环。h 2 4 8 规定同一事务中命令的执行是 按顺序进行的，而对于在不同事务中传送的命令，m g c 应遵循一些规则确保与m g 的一 致操作，比如s e r v i c e c h a n g e 应当总是m g 发出的第一个命令，任何其他的命令或响应 必须在s e r v i c e c h a n g e 命令之后发送；在一个终结点上，一般最多只应当有一个未处 理完的命令( 如a d d 、m o d i f y 或m o v e ) ，除非这些未处理完的命令包含在同一个事 务中。但是s u b t r a c t 命令可以随时发送，因此，有时m g 可能接收到一个m o d i f y 命令 作用于一个之前已被删除的终结点，此时m g 应忽略这样的命令并返回带错误码的响 应等等。此外h 2 4 8 协议中命令的响应方对于每一个命令，应该及时返回命令响应 a c k 。 2 8 2a t - m o s t - o n c e 功能 通常，h 2 4 8 协议消息是在u d p 上进行传输，可能会发生消息丢失。当发送的消息 命令没有及时得到响应时，命令就会重复发送。大多数命令重复执行后产生的结果 与单次执行不相同，例如m g 在重复执行一条命令的情况下，比如多次执行了a d d 命令 后，状态会难以预料，可能会导致临时资源r t p “掉死”无法释放。因此，传送程序 应该提供“a t m o s t o n c e ( 最多处理一次) 机制。即协议中的对等实体双方应该 对重复发送的消息根据消息队列的匹配情况，已经执行过该消息就直接回响应，否 者抛弃该重复消息继续处理队列中的消息。 2 8 3 事务的临时响应和三次握手 某些事务的执行可能需要较长的时间，从而可能会导致事务的执行与基于重传 定时器的重传进程发生冲突。执行时间太长可能导致事务重传多次，或者导致重传 定时器数值设得过大而降低传输效率。如果协议实体能预见某一事务需要较长的执 行时间，则它可以先发送一个临时响应消息t r a n s a c t i o n p e n d i n g 表示事务正在处理。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章媒体网关控制协议和s d p 协议概述 当协议实体接收到重复的事务请求消息，而该事务正在处理时，就应该发送 t r a n s a c t i o n p e n d i n g 消息。 h 2 4 8 协议中事务的三次握手机制与t c p 的三次握手机制类似，通过三次握手机 制可以克服u d p 传输的缺点，保证事务交互的完整性和可靠性。当对等实体收到事务 的响应a c k 后根据响应事务的i d 把该事务从事务列表中删除，此外在h 2 4 8 协议与底 层驱动比如媒体驱动交互中也需要三次握手机制来判断底层驱动的能力，细节见第 三章h 2 4 8 协议与c s 模块消息接口部分。 2 8 4 重传机制 重传机制是i p 网络中再熟悉不过的字眼。使用重传机制，可以避免发生以下三种 可能的错误：传输错误，例如，消息分组由于线路上的噪声或队列的拥塞而发生丢 失；协议实体单元故障，例如，协议实体时接口变为不可用；协议实体故障，例如， 整个实体变为不可用。为了能对网络负载进行自适应的调整，h 2 4 8 协议使用了两种 方法：第一种方法重传定时器时长不变，第一次间隔为t ，第二次间隔仍然为t ，以 后横为间隔t 。第二种方法为按指数递增方式的重传定时器，比如第一次重传时间间 隔为t ，则第- - n 为2 * t ，第三次为4 * t 等等依次类推的方法。采取这种方法可以克 服m g 与m g c 之间的暂时的连通性问题，另一方面也可以给执行“切换 的实体更多的 时间。此外h 2 4 8 协议规定重传次数到一定次数n ( 通常7 s p s _ p l a y s i g n a l 7 ：4 8 通知s c 模块放拨号音，接着c a 模块通过消息p - - - s s t a r t c o l l e c t i o n t 、p - - - ss t a r t c 0 1 l e c t i o n p 依次通知s c 模块准备d t m f 和p l u s e 收号，s c 模块通过消息s - - - pp 1 a y s i g n a l a c k 、s - - - ps t a r t c o l l e c t i o n t a c k 、 s ps t a r t c o l l e c t i o n p a c k 依次确认放音成功和已经准备好d t m f 和p l u s e 收号。 3 ) s c 模块d t m f 收号，通过消息s - - - pe v e n t i n d 1 0 通知c a 模块拨号“# ”事件， s c 模块通过消息p - - - ss t o p s i g n a l 7 ：4