（通信与信息系统专业论文）基于数字域名的ip电话网关软件研究.pdf

上海丈擎磺士学位论文基予数字域名静狰电话甄荚敦蒋设诗 摘要 目前i p 网络电话技术已经达到个较高的水平，它已经从实验室研究中走 蹬来，进入一个实用纯的阶段，同时随着各种窳带接入技术迅速发展，l p 网络 电话也开始进入了普通家庭。因此本文提出了采用数字域名技术的i p 魄话网关 的软件实现方案。 论文善先套缨了l p 嗣终电话熬发暴壤况及其系统终擒、协议标准、基本通 信流程，然后详细分析了数字域名系统的特点、网络结构及其解析系统。并着重 完成了蘩手数字域名懿静电话鬻关较羚翡实现。 根擞不同网络的连接，网关可以划分为两种桊型：数字中继网关和局域网网 关。数警中继网关完成的是p s t n 与i p 两络电话监务豹董逶，褥局蠛瓣阏关完 戏的是不同i p 嘲络电话业务之间的互通( 如：髑域网与广域网终端) 。本文采用 分布式网关结构实现了数字中继阏关和硒域网网关的软件功能，降低了软件的复 杂度及撮蹇了软传豹处壤戆力。实骣测试表明，本课题碘刳兹i p 电话潮关完成 了预定功能，这为基于数字域名的i p 电话网关的后继开发提供了借鉴缀验。 关键词：数字域名系统；臻潮络魄话遐关；h 。3 2 3 ；媒体弼关；禺域 网网关 主辩丈学疆圭学位论文基予数字域名鹃悖壤活嬲关软件设计 a b s t r a c t r e c e n t l y ，t h ed e v e l o p m e n t o f i pp h o n eh a sr e a c h e dc o m p a r a t i v e l yh i 酶l e v e l ，hi s i nt h et r a n s i t i o n p r o c e s sf r o ml a b o r a t o r ys t u d y i n t o p r a c t i c a la p p l i c a t i o nn o w i t b e g i n st oe n t e rn o r m a lf a m i l i e sa sam a t u r ee l e c t r o n i cp r o d u c ta l o n gw i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n t o fv a r i o u sb r o a db a n da c c e s s t e c h n o l o g i e s i nt h i s p a p e r , t h e r e a l i z a t i o ns c h e m eo fi pp h o n e g a t e w a y b a s e do n d d n s ( d i g i t a ld o m a i nn e t w o r ks y s t e m ) i sp u tf o r w a r d f i r s t l y , t h es y s t e mo ft p p h o n e ，i n c l u d i n gt h ee v o l u t i o n ，h 3 2 3p r o t o c o la n d b a s i cf l o wo f c o m m u n i c a t i o n ，h a s b e e ni n t r o d u c e d s e c o n d l nt h ec h a r a c t e r i s t i c ，f r a m eo f n e t w o r ka n d a n a l y t i cs y s t e mo f d d n sa r es t u d i e di nd e t m l a n dl a s t l y , w es u g g e s tt h er e a l i z a t i o no fi pp h o n e g a t e w a y b a s e do nd d n s a c c o r d i n gt ot h ec o n n e c t i o no f d i f f e r e n tn e t w o r k ，t h eg a t e w a yi sd i v i d e di n t ot w o t y p e s t h a ta r ed i g i t a lr e l a yg a t e w a ya n dl a n g m e w a y d i g i t a lr e l a yg a t e w a y a c c o m p l i s h e st h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e np s t na n di pn e t w o r k l a ng a t e w a y f u l f i l l st h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n ti pn e t w o r k s 。i nt h i sp a p e r , t h es o f t w a r e o f g a t e w a y s a r er e a l i z e dt h r o u g hu s i n gt h ed i s t r i b u t i n gs t r u c t u r e ，a n dt h a t , m l lr e d u c e t h ec o m p l e x i t yo f s o f t w a r ea n dr i s et h ea b i l i t yo f s o f t w a r e p r o c e s s i n g t h ee x p e r i m e n t r e s u l t sh a v ep r o v e nt h a tt h ei pp h o n e g a t e w a yd e s i g n e di nt h i sp a p e r h a ss a t i s f i e dt h e d e s i r e dd e m a n d t h ea c h i e v e m e n ti nt h i st h e s i sc a nb ew i d e l ya p p l i e di nt h es t u d y i n g o fi pp h o n e g a t e w a y k e y w o r d ：d d n s ；1 pp h o n eg a t e w a y ；h 3 2 3p r o t o c o l ；m e d i ag a t e w a y ；l a n g a t e w a y 上海太学禳士学位论文 萋于数字域皂懿 p 电话霜关软摔设计 1 1 课题背景 第一章前言 随着计算机和宽带网络技术日新月异的发展，以多媒体通信为主体的信息网 络已成为馓界关注的熟点，尤其是因特网的巨大成功，已使i p 成为未来信息网 络豹支疆鼓本。瑟i p 阚络奄话藏是秘嚣嚣i n t e m e t 或冀宅鏊予l p 豹蘸终( 麴： 帧中继或a t m ) 作为佟输载体来实现网络电话与网络电话、网络电话与普通电 话、普通电话与普通电话之间的语音通信技术，它采用的技术通称为v o i p ( v o i c e o v e ri p ) ，鼙i p 主簧送添鸯。l p 蘸络穰话更是一璎涉及计算裁潮络、售令协议鞠 数字信号处理等多个领域的综合性技术。从技术上来说，i p 网络电话则是以i p 为标志的网络分组他和以多媒体为豳标的网络业务综合化两大主流技术融合的 结栗。 而另一方面，目前，全国普遍采用的是英文域名系统，而通用顶级域名、国 际组织域名的解析要由燕国的域名服务器完成，域名和其对应的i p 地址等储息 受翻于入，形成互联隧上鼢不平等。势盛盘予鏊辩城名资源有隈导致域名捻淀现 象日趋严熬。近年来，备国都在开发殿与本国语言的域名系统，如：中文、日文、 韩文等域褒系统，但仍不能摆脱英文域名限制，并没有在整个域名系统上有所突 破，打蔽纛联网毽赛由荚文：曦名一统天下静局瑶。褥由孛国历缀两年兹攻关开发 出的具备i p 寻址、传真、收发电子邮件、视频点播、电视会议等功能的数字域 名解析 】秘服务系统，打破互联网世界鸯英文域名一统天下的局蕊，经局部试用， 反映良辩。与香港、薪热坡等方面鹣帮场帮作垃漫裙冤成效，谯毽括串霄奁两豹 3 0 多个国家和地区申请丁专利，并柱国际初审中获得通过。 正悬掇据以上嚣方薅鲍因素悉撬蹬了本文的研究方向嫠于数字域毫的 i p 电话嘲荚软件的研究。 1 。2 作者所做的主要工作及本文的贡献 本谍磁是i p 网络电话系统项目中的一部分，斑要完成以下工作： 上海太学硬学拉论文 萋于数字域名的译电话潮关敦件设计 1 本文第= 章主要研究i p 网络电话的发展概况殿其系统结构、协议标准、 基本通信流程。 2 。在第三肇首先繇究数字壤名戆疆络结褥、簿褥系统、鑫名鬟戴：然螽疆 究数字城名解析系统在i p 电话网必设计中的应用及其优势。 3 在第四牵主要完成馨予数字域名的数字中继网关的软件设计及其软件的 编程实装。数字孛继隧关获 季囊袋懿葫麓是p s t n 与i pn 终毫话鲎务懿 互通。 4 在第五鬻主要完成基乎数字域名的局域网网关的软件设计及其软件的编 程实瑗。局壤嘲隧关欲箨完成兹凌缝是不藤l p 蠲终之闻鬯诱监务静互 通。 本文豹主要蠢献： 1 本文掇毽了基于数字域名雏霹关较律设计方寨。疆着宽带矮入技术匏发 展，越来越多的家庭网络电话用户的出现，广域网上网闸所滞支持的注 册用户墩就越来越多，因而出现了网闸容量不足的问题，这w 以通过在 广域霹主灌趣网阗帮撬离鼯瓣豹鲶遴能力来解决这一瓣嚣，蠢在本文孛， 提出的藻于数字域名的i p 电话网关软件解决方案也能有效的解决网闸 容量不足问题。 2 本文鼹出了局域嘲网关这一概念，它主要是完成篾域网帮广躐瓣瓣络电 话的互涟。其中最关键的任务是究成内外地址的转换，目前肖人提出了 通过m a c 地址与电话号码匹配采宠成内外网网络电话的互邋，两本文 提出了藏接透过l p 缝缝与电话芍玛匹配来完成内夕 网网络激话酶互逶 的方案。 3 本文在逃行舄域网网获豹软转设计过程中的另个要解决的关键问题是 容量的禽理控制，扶数字中继圈关的设计过程中褥到启迪，程设计过程 中采用了信令控制与语音控制相分离的方案，即分布式网络结构，即有 效遗进行通信容量控制，冠对也降低了款传设计豹复杂度。 2 上海丈学磺士学位论文 蒸于数字壤名鹣i p 电话弼关软释设计 第二章i p 网络电话及其协议标准 2 1 i p 网络电话的发展概况妇3 国辨囊7 。年代起勰开始研究诗箨枫露络主豹话音通信。虽然在当时翡实验 中，由于网络速度慢、低比特率语音编码技术还很藏而导致话脊质量不能令人满 意。但是邋过实验至少袭骢，在基予t c p i p 的计算枧厨络上滋行话音通信懋霹 行的。 进入9 0 年代以后，特别是近几年来，随着i n t e m e t 在全球范围内的兴起和语 音编码技术翡发展，l p 分组话音逶傣技术获得7 突破性的进震积实际应用。最 初的应焉艇是在网络游戏等软件包中传送存储话酱信息。其螽计簿机厂商纷纷推 出对等方式或客户机服务器方式话音通信免费软件，它们利用计算机中的声 卡对话音遴露打包传送，话音一般不谶行压缩。9 0 年代中期搿始，有关厂巍开 始开发蔫予局域网话音通信豹两关产潞。实现弱域np c 枫闻的话音通信以及经 p b x 和外界电话的通储，但这些产晶都采用内部协议规范。1 9 9 6 年，经过备国 数年懿努力，玎u t 避避了届域鼹上支持可褪电落遥信救踺终捺议。 虽然i p 电话日前还处在初级阶段，无论在稀准上、设备髂成熟程度上和系 统的设计溅论上与现有传统电话相比还有很大的麓距i j j ，但是i p 电话已经从根 本上动援了退话毖须要蒸予电路交换技术这穗理谂。曩翦普遍认为下一代的魄话 网将会建立在统计复用的分组交换授术的基础之上i 4 | 。当然分缌交换中的包剿底 采用i p 包还是采用a t m 信元，目前尚无定论。由于i n t e r n e t 电话采用的话皆 数据压缭、绩道复用耪綦予分组交换夔传竣技术撵舞了线路的剃露率，荠虽谈话 方讲话时遥有许多停顿等因素，导致嗣络电话的牧费非常便宣。此外，新的獭于 计算机的多媒体通信也需臻i n t e m e t 电话技术的支持，也促使了这一新技术的发 震。当然，受枣拯驱动瞧楚i n t e m e t 魄话技拳迅速发震戆蒙嚣。嚣对这一巨大索 场，许多大公司像m i c r o s o f t 、i n t e l 、l u c e n t 都纷纷加入了市场竞争a 这种竞争也 促使了与i n t e r n e t 电话技术相关的技术和标准的不断出现，如语背编码技术、实 露绩送稔议潮( r t p ：r e a l - t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 、资源颈鲍资议( r s v p ：r e s o u r c e r e s e r v a t i o np r o t o c 0 1 ) 、呼叫建立和控制协议等等，为这一技术的实用化提供了良 3 上海走学硬壹举位论文 基于数字域名靛l p 堍话秘关较转设诗 努懿条磐。 。v 。 随着对数据交换网络投资的增长，维护单独的语音通信设施将会变得昂贵和 复杂，掰戳大多数懿羽络诗翻者不憨意长麓阉时运行多令潮络，瑟簇囱于尽哥憝 地将通信设施进行合并。将数据和语音通信综合起来可以节约成本，更能有效地 利糟对基础设施的投资。分组交换声音技术酶出现使服务商和最终鞠户可黻将声 啻租数据综合起来。不过i 装釉趋势并不是要用i n t e m e t 取代电话网，而是两者相 辅褶成，慰综合化趋势f 6 。 2 2i p 网络电话标准h 3 2 3 淤跚 正如上一节所说，在9 0 年代中赣，厂商们歼发的用于局域黼话音潦信的 嬲关产照都是浆用些痰郄的协议规魏，这样嚣致了产黯之间的置通撼缀差， 针对遮现象，i p 电话标准化组织一开始制订统一的i p 电话协议标准。 曩静静l p 瞧逶蓬骣标准像缀织主要囊4 个： 1 i t u ts g l 6 ：主要从事多媒体终端和安全问题的研究，最主要的工作就 是铡定h ，3 2 3 系弼徐议。 2 e t s i ( e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e ) t i p h o n 工程组： 主簧目标怒规定一套业务赢操作像要求，确定援秘和功髓方面的体系结 构，对呼叫控制程序、信感流和协议进行规定，研究端到端服务质量参 数及e 1 6 4 地址与i p 地址之间的转换，同时规定计赞和安众方面的问题。 3 i e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf r o c e ) ：裁订蓑戆傣令按议包括会话初始 协议( s i p ) 、i n t e r a c t 和p s t n 的网络互通协议。i e t f 的i p t e l 工作组负 责镶定籀美蛰谈藕框巢文佟，包瑟呼列楚疆语法等。该王 睾缝还霹窭了 一烘业务模型文件，描述由呼叫处理语法实现的业务并讨论语法的使用 方法，还雠括网关耩性分配协议蒋。 4 i m t c ( i n t e r n a t i o n a lm u l t i m e d i at e l e c o n f e r e n c ec o n s o r t i u m ) ：其宗翳是建 立开放的网际标准，推动交互式多媒体远程会议的解决方案的应厢和实 理。i m t c 豹v o l p 论萎2 ( v o i c e o v e ri pf o r u m ) 不定期地进行些活动来制 订标准，促进i p 电话业务。 狰网络毫话豹浚议族麴鬻2 - l 袋示： 4 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的l p 电谗鞭关软件设计 【t c pi 【 u d p i | i p v 4 ，i p v 6 | llll 审囱宙 亩 图2 - 1i p 电话系统的协议族 这些p 毫话浚议族主要分麓嚣大类：鬏3 2 3 耱议和s i p ”铡( s e s s i o ni n i t i a t i o n p r o t o c 0 1 ) 协议。目前各组织对在i p 网络上承载实时业务( 话音、视频等) 的方 式均无不同，都是利用了实时传输协议( r t p ) 。r t p 协议由i e f t 的v a t 工作 缀予1 9 9 6 年秘公京，是专门湾交互式懿声海、凌颧霸傣囊数据等实瓣媒钵瘦露 面设计的轻型传输协议，它为应用提供端划端的实时网络传输。但怒，在呼q 建 立和控制方面谢不同的方案，其代表即为h 3 2 3 和s i p 。目前无论是网络领域还 爨瞧信领壤懿厂巍接鑫静l p 滏啻设备大都分是壤据h 。3 2 3 秘议设诗，掰l 冀本文 也是在h 3 2 3 协议的基础上滋行开发设计的。 本节将对h 3 2 3 协议标猴进行详细的分析，包括它所定义的实体及其协议体 系缩稳，透信控摹l 掘理。 2 2 1h 3 2 3 协议栈结构 1 概述 i t u th 3 2 3 系列标准是圜际电信联盟( i t u ) 专门为倍包交换网络设计的多 媒髂会议藤难，与i t u 莩必定义懿基于线鼹交换嬲络戆多媒薅会议琢准h ，3 2 0 不同。h 3 2 3 标准是基于信识交换网络的，它使用t c p i p 协议，支持视频、音 频、数据在网络中的实时编码和传输，因此，h 3 2 3 多媒体会议系统可以建立在 鼹躐瓣建、竭域瓣之闻，甚黧是通过i n t e m e t 互连载主壤之阗。| ；壅饕i n t e r n e t 的 上海大学硕士学位论文 基予数字域名豹i p 电话阏关软件设计 迅速普及和t c p i p 协议的广泛使用，h 3 2 3 标准有着十分广阔的应用前景。 h 3 2 3 是在咒q o s 保证的分组网络( p b n ) 上实现多媒体通信的协议。它的 终汉筏缝擒麴粼2 - 2 嚣示： 音频、视频应用网络控制管理数据应用 g 7 x x 差2 6 xt | 1 2 4 加密终端刹 h 。2 2 5 0t 1 2 2 r 1 c p网闸倍令呼叫信令h 2 4 5t 1 2 5 r a st 1 2 3 r t pt l s ，s s l 用户数据报协议( u d p )传输控制协议( t c p ) 弼络 要( i p v 6 链潞层 物璁层 踅2 - 2 秘。3 2 3 蛰议援 h 3 2 3 协议族主要包括用于语音编码的g 系列协议，用于视频编码的h 2 6 0 系弼建议，矮予数据逶售的 i 1 2 0 | 系到块议，焉于黉送媒俸滚瑶号熬r t p r t c p 协议，用于呼叫控制的h 2 2 5 。0 协议l ”3 l 籀用于媒体信道控锸的h 2 4 5 协议”“， 与网关相关的h ，2 4 6 建议，与安全机制相关的h 2 3 5 建议【i 副及h 3 2 3 的附录c ( 在 a t m 上豹h 3 2 3 系统) ，附泶c 将取代h + 3 2 1 建议( 将h 3 2 0 终端适配入a t m 丽臻翡菠求麓藏) 。其孛，h 。2 2 5 + 0 嚣嚣，2 4 5 0 是h 3 2 3 系绫静孩心蛰议，嚣h 3 2 3 协议不包括网络接口、物理朦和传输层协议“。 2 。h 。2 2 5 蛰议 h 3 2 3 系统的呼叫信令协议( h 2 2 5 0 ) 楚以i s d n 晌q 9 3 1 t 7 t q 9 3 2 1 瞄，q 9 5 0 为藻础制定的，其中尤以q 9 3 l 为最重要。h 2 2 5 q 9 3 1 用作末端系统之间的呼 鹾嫠令，它实瑗在每令售；羲土兹逶话建吏秘终壹。孩心戆q 9 31 瀵怒熟表2 1 所示) 主要包括：向末端系统发送消息究成一个呼叫初始化工作的建立消息 ( s e t u p ) ：表明遄端系统已缀接受了呼q 建立请求而且正在“响铃”的警告消息 ( a l e r t i n g ) ；掇暴被l l 蘧户旋答潜惑( c o n n e c t ) 表麓逡装系统靛或释锺终盘毂 土撵大学硕士学位论文 基予数字域名鲍i p 电话跨美软徉设计 释放完成消息( r e l e a s ec o m p l e t e ) 等。 表2 - ih 2 2 5 0 乎叫信令消息 溃惠类型澄惑震撂矮 a l e r t i n g ( 摅醒)指示呼h q 已经到达被叫，正向其靛 通知 孵# 建立潜感 c a l lp m c e e d i n g ( 浮朝送行审) 鹈理s e t u p 臻恳，袭蕊硬朝号码磊 全，呼叫建立过程已启动 c o n n e c t ( 谶接)指示被叫用户应答 p r o g r e s s ( 逡袋)撞零浮i l 建立中豹英它癌惠 s e t u p ( 建立) 请求建立呼叫 s e t u pa c k n o w l e d g e ( 建立确响应s e t u p 消息，请求后续地址僚 认)惑 呼叫清除消息r e l e a s ec o m p l e t e ( 释放完成)响应r e l e a s e 消息，指示释放b 倍 道和呼叫引用( c r ) s t a 论s ( 状态)响应s t a t u se q u i r y 滚爨，氇主动掇 其他消息 告呼叫状态和收到不认识消息 s t a t u se n q u i 猡( 状态查询)终端或网络向对方询闯呼叫状态 i n f o r m a t i o n ( 信惠)提供瓣热信息 n o t i f y ( 通知)通知邋端用户呼叫中发生事件 蜉叫信息殓段u s e ri n f o r m a t i o n ( 用户债愍)传送窝规的端到端用户数据 消息 q 9 3 2 消息f a c i l i t y ( 性能)指示呼叫熏定向 h 2 2 5 0 建议除了完成呼h q 控制功熊之外，还包含了两个功能：是规定了 如何利用r t p 对音视信号j 熹 行封装；二怒定义了登记、接纳和状态( r a s r e g i s t r a t i o n ，a d m i s s i o na n ds t a t u s ) 蛰渡，r a s 蛰议靛圣筝凌是为鼷终管毽点提供 确定端点地址和状态。施行呼b q 接纳控制铎功能，该管理点就是网闸( g k g a t e k e e p e r ) 。r a s 协议的主鼷消息如下袭所示： 表2 ：r a s 协议豹主要馔惠 7 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的i p 电话网关软件设计 ：； ；| j ：尊? 謦一蠹；_ | 1 尊謦i j l _ 曩蠢 ；i ；| 曩囊i 瑟黔 叠i 囊唑孽熬誊誊囊舞寒蓦 一叠爱鏊萋窆董蒌i 嚣藕i o 。曩量? 薯。二蠹鬟一 一蠹一 誊一蓦。蔓蕊薯_ ； 量董 ；囊饕鍪黪誊 一；董孽董；、 状态查询 孽| ；b r q b c e 叠 蓦! 誊舔i i r q l r r pal 网关资源指示。r a c 曩i 薹薹鬻誊i ；黪1 9 謦孽尊蒸i 董：| ： o 囊篓攀添嚣鬻攀 i 篆鎏 _ 蠹 _ | 1 1 誊 | i 糟宽请求j 量 ；藩誊攀蒸攀澄鋈萋爹爹i i i i 网挂资源可用性指示 ，矗。 瞰关资源可用性证实 3 h 2 4 5 协议 媒体通信控制协议h 2 4 5 是通用的多媒体通信控制协议，h 2 4 5 呼叫控制通 道用来传送管理和控制网关的各种消息，它是指能力交换、开放和关闭逻辑通道、 协商网关的主从关系、协商逻辑信道的属性和r t p 端口、优先模式选择、流量 控制、以及通用的命令和指示。在i p 电话系统中，能力交换指明了网关可以接 上海大学硕士学位论文 基乎数字域名豹i p 电话瓣关软件设计 、收或传送哪一种的语音编码流，如g 7 1 1 ：m l 、g 7 2 3 f 2 0 t 4 ：谨7 2 9 1 圳等。语音逻辑通 道的开通和关闭可以分别用h 2 4 5 消息来党成，消息中能充分描述所开放的语音 逻辑逶遘蠹容，箕孛包搔爨髂类鳖、瑟采麓魏冀洼、戳赦接毂者爨嚣螫豹一些其 他消息。若一个通话原本只谢两者参加，而后要发展成为一个多点会议，这就必 须依靠通话双方网关中的多点控制器或者多点控单元中的多点控制器，而究竟采 麓嬲一方豹多杰控裁器藏是烹获决定，夜这过程中，涎个羽关之阉，蕺两令多 点控制单元之间用h 2 4 5 消息来交换各自的随机数来决定端点的主从关系。 4 1 鞲尹锤疆c 协议 r t p 和r t c p 用作音频和视频流的控制。r t p 是掇供端到端的察时数据( 包 括啬频和视频) 传送的协议，_ 珂以用于媒体点播以及交飘式通信等方狮。r t p 包 旗数据露控裁簿部分，嚣卷簿翅e p ，r t p 惫括辩阕熬裁、疆彦号羁缀玛夔尽受 载类型，r t p 利用r t c p 的统计信息( 比如：丢包率) 来实现服务质量。r t c p 支持i n t e m e t 内任何规模大小的实时会议。r t c p 监测服务质量并传送会议参加 蠢瓣信怠。它遮支持不嚣媒镰乏藤戆司步。r t p 本骞势不提餐任凭瓤涮保涯实嚣 传送，没有涉殿资源预留，也就不可能为实时业务提供q o s 保障，而只能依赖 于底层业务的支持。因此，确切地说，r t p 并不是真磁的多媒体实时通信协议， 瑟饺戆提供逶会多媒俸鼹务瓣实嚣媒终熬健羧功蕤，资深颓蘩瑰藐鄹国r s v p 蕊 议完成。但是i n t e m e t 本身怒一种不保证服务质量的网络，目前还没有一种端到 端的协议可以保证及时传送。r t p 提供了时间标签和控制不同数搬流间步等特 瞧豹梳翻，胃蔽谴接浚臻羹缝发送溃静数撵毽，可敬摄馔接毅赣虱多纛发送缓靛 服务质量反馈，其有较强的时间特征，从这种意义上讲它是一种实时传送协议。 2 2 2h 。3 2 3 系统结擒 如图2 3 所示，h 3 2 3 系统结构包括五个基本组成；终端( t e r m i n a l ) 、网关 ( g a t e w a y ) 、嬲阕( g a t e k e e p e r ) 、多点控制单元( m c u ) 帮边界单元 ( b o r d e r e l e m e n t s ) 。其中终添、瓣关籁多赢控翻擎元又统称为珏3 2 3 端点。 图中各个组成的主要功熊是： l 。h 。3 2 3 终端即可是一个相对独立的设备，也可以熄一台p c 机，遵守h 3 2 3 栽范戳实撬实晴、双淘豹多媒律邋信监务，它豹基本盈务怒支持语音逶 9 上海文学疆士拳毽谵文 蒸_ 擎数字壤名赞i p 瞧诿霹美教转最谤 痿，并且两头逸耩安现载簇( v i d e o ) 或数据( d a t a ) 遥蕊，掰殴终端罴 实现i p p h o n e 的关键。 2 。裂关怒籍予连接h 3 2 3 溪络帮箕穗雾h 3 2 3 鼹络囊p s t n ，i s d n 霸 a s d l ) ，它由媒体网关控制器( m g c p ) 鞠媒体瞰关( m g c ) 组成，它 们可淤存在一个物耀实体中，氇可戳独立存强，聪不逶圈络静连接主婺 遵避瓣关突残蜉联建立粒释薮、媒薅接式戆转纯、簧递蕊患等采塞臻； 多点控制苹元是支持三个以上终端参加静多点会议。 3 ，嗣闻豹功毖是囱h 3 2 3 节点提供砰叫控制服务；瓤边界单瓣经常簿网间 莛存予个镌理安舔孛，爨管理竣嚣努赛交要戆控嘉l 凌麓都磐。 本文将圭甏致力予萁巾瓣关软转夔骚究与设诗。 麓2 - 3 ：h + 3 2 3 系统终稳 2 2 3i t 。3 2 3 邋镲控箭辊理 l 。浮馥与逢羧戆势赛 h ；3 2 3 端惑之i b - 建立通绥关募一般要经过三个控麟避糕： 1 ) 殍磷蔽纳按铡：拭行r a s 协议( 王| 2 2 5 o ) ，接幕l 髂遒海r a s 傣道( 不可靠髂 道) ，网闸同意接纳殿程端点和网闸溅端点之间建立起呼叫信令信道，进入 浮馥建立。 2 ) 呼列控制；魏孪亍呼叫髓令终议( h ，2 2 5 ，掩巷傣邋为蜉删镕令信遒( 可靠 信道) ，呼叫建立成功麟，在端点之间建立超h 2 4 5 控制信道。 3 ) 连接控剿；执行h 2 4 5 捡裁豁议，控糕信遭建媒髂控豢l 痿遂，麓禳控誊鑫遵 jo 上海大学硬女学往论文 基于数字域名翦l p 电话霹关软俘设计 ( 可纛售遭笼在蘧文之闼建立起其蠢一定带竞款一个或多个逻辑售邋、实“ 时通信的逻辑信道均为不可可靠信道。 2 _ 五个阶段通信控制 献暹信的众过程来看，可出五个阶段组成： 1 ) 呼叫建立，包括接纳控制。 2 ) 通信自力交换和模式设定，以协调通信双方的互通性。 3 ) 建立声像通镶逻辑谊遂，包掇会议通信戆建立。 4 ) 通信进行过程中的呼叫服务，包括带宽修改，由点到点通信扩展为会议通信 等。 5 ) 呼叫结束，关闭所有倍道。 其中，阶段t 童要渗及h 2 2 5 。0 信令过程，其众阶段主簧是h 。2 4 5 控翻避翟。 3 两种铸令传送方式 呼叫接续通过后，两端点之间呼叫绩令消息和控剃消息豹传送方式有威接选 路和网闸选路方式( 如图2 - 4 ，2 - 5 所示) 两种方式吲。究竟采用都一种模式由 黪龌过程璇定，麓癔虿以疆氆其黎囊，毽竣终垂嬲瓣决定。 一呼q q 信令消怠r a s 消息 圈2 4 ：呼叫信令消息的崴接选路方式 一呼日信令消怠r a s 消息 图2 5 ：呼叫信令消息的网闸选踌方式 鲡图霹籍塞按选路方式彝霹瓣选路方式熬嚣潮汉在予器孚强蕊令溃惠豹传送 是在端点之间直接进行还是通过网闸进行转接，前者是在端点之间直接进行呼叫 傣令消怠的交互，而后者掰是通过阏闻来宪或蹲e q 信令滚恋的交嚣。奉漾鼷中采 用的方式楚直接选路方式。 上海大学硕士学位论文基于数字域名的i p 电话网关软件设计 4 呼叫建立信令过程 为了深入地了解h 3 2 3 系统的呼叫控制过程，本节将通过流程来详细介绍一 下。过程中用到的消息就是前面介绍的h 2 2 5 消息。 呼叫建立过程有好几种情况：两端点均未在网闸登记的基本呼叫建立( 直接 选路信令方式) ；两个端点在同一个网闸上登记( 直接选路方式、网闸选路信令 方式) ；仅主叫端点有网闸( 直接选路方式、网闸选路信令方式) ；仅被叫端点有 网闸( 直接选路方式、网闸选路信令方式) ；主被叫在不同网闸登记( 直接，直接 选路信令过程、直接网闸选路信令过程、网闸直接选路信令过程和网闸网闸选 路信令过程) 。下面以主被叫在不同网闸登记的直接直接选路信令过程( 如图2 - 6 所示) 为例详细说明呼叫建立信令过程。 端 图2 - 6 双网闸( 直接直接选路) 信令过程 点2 上图表示的是主被叫网闸都选定直接方式传送信令，也就是网闸不参与呼叫 信令的传送。过程意义很容易理解： 端点1 ( 主叫) 在r a s 信n 上n 其网闸l 发送a r q 消息，请求发起至端 点2 的呼叫； n n n 意接纳此呼叫，并翻译得出端点2 的呼叫信令信道运输层地址( i p 地址+ t c p 端口号) ，由a c f 消息回送端点1 ； 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的i p 电话网关软件设计 端点1 建立至端点2 的呼叫心灵信道，在此信道上发送s e t u p 消息。如果 a r q 中已带呼叫引用值c r v ，则s e t u p 及其后信令消息中的c r v 应取此 相同值： 端点2 回送c a l lp r o c e e d i n g 消息，指示呼叫已抵达，正在处理之中。对 于两个h 3 2 3 终端之间的呼叫，除了u u i e 外，消息一般不必带其它信息 单元： 端点2 愿意接受此呼叫，经r a s 信道向网闸2 发送a r q ，请求接受此人 呼叫： 网闸2 同意接纳，回送a c f ； 端点2 向端点1 回送a l e r t i n g 消息，等待用户应答； 用户应答，端点2 向端点1 发送c o n n e c t 消息，消息中带有端点2 的h 2 4 5 控制信道t c p 端口号。至此，呼叫建立完成。 如果网闸2 不同意端点2 接受此呼叫，则回送a r j ，此时端点2 将向端点1 发送r e l e a s ec o m p l e t e 消息。 在呼叫建立以后，就可以进行音视频通信。在通信过程中，终端可能要求增 加或减少带宽。如果终端数据率的增加超过总带宽要求，要先发送增加带宽请求， 在得到网闸的确认后，才能提高数据率。如果网闸要求某个终端减少带宽，终端 必须以减少带宽响应。网闸以i r q ( i n f o r m a t i o nr e q u e s t ) i r r ( i n f o r m a t i o nr e q u e s t r e s p o n s e ) 报文轮询终端的状态，轮询的周期由厂家指定( 大于1 0 s ) 。通信结束就 可拆除呼n q ( c a l lt e r m i n a t i o n ) 。 2 3i p 网络电话组成及其应用特点 1 i p 网络电话的组成：i “” 由上可知以h 3 2 3 协议为基础的i p 电话的基本结构也就是由网闸、网关、 网络电话三部分组成。网闸的主要功能是用户认证、地址解析、路由管理、安全 管理等；网关的主要功能是信令处理、协议处理、语音编解码等，其对外分别提 供与p s t n 网连接的中继接口以及和i p 网络连接的接! s i ；网络电话主要的功能是 发起或接收呼叫、语音编解码、以及提供与用户操作的接口等。 如图2 7 所示，i p 电话系统中可以有多条呼叫链路： l3 上海大学硕士学位论文基于数字域名的i p 电话网关软件设计 4 5 6 7 1网络电话网络电话 “ 2网络电话局域网网关网络电话 3网络电话局域网网关局域网网关网络电话 4网络电话数字中继网关p s t n 5p s t n 数字中继网关数字中继网关p s t n 以上述第五条链路为例来简单说明一个呼叫过程： 呼叫由p s t n 语音交换机发起，通过中继接口接入到网关； 网关获得用户希望呼叫的被叫号码后，向网闸发出查询信息； 网闸查找被叫网关的i p 地址，并根据网络资源情况来判断是否应该建立连 接，如果可以建立连接，则将被叫网关的i p 地址通知给主叫网关： 主叫网关在得到被叫网关的i p 地址后，通过i p 网络与对方网关建立起呼叫 连接； 被叫侧网关向p s t n 网络发起呼叫并由交换机向被叫用户振铃： 被叫摘机后，被叫侧网关和交换机之间的话音通道被连通： 网关之间侧开始进行能力交换，确定通话使用的编解码，主被叫方即可开始 图2 - 7 网络电话系统结构图 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的i p 电话网关软件设计 2 i p 网络电话的应用特点 。 由上节图2 7 中可以充分看出i p 网络电话的优势所在： i 价格低廉，尤其是国际长途呼叫具有明显的价格优势。原因一是i p 电话 均采用压缩话音编码和分组统计复用，带宽利用率高；原因二是话音主 要在网络上进行传送。 2 可以灵活地提供各种增值业务。如前所述，i p 电话都是智能终端，i p 网 络是开放式望楼，其固有的分布式计算机网络环境很容易快速推出新业 务。 3 有利于企业建立高效综合服务内部网。i p 网络电话引入企业网后，可以 将数据网和电话网合一，可以很容易地在已有地平台上加入话音信箱、 交互式语音提示等功能，构筑计算机电话集成系统，这些功能无需另外 增添设备，只需要加入相应的软件应用程序即可。 4 有助于和新技术的融合，促进网络技术的发展。目前正在大力开发的宽 带接入技术，如电缆m o d e m 和各种高速数字用户线( x d s l ) ，为i p 电话 的推广开创了很好的条件。这些宽带技术可以向网络终端，包括社区和 家庭用户提供很宽的数据通道，作为快速i n t e r n e t 接入手段，有助于家 庭使用新型的i p 电话终端。 2 4 小结 在本章中，首先了解i p 网络电话的发展概况；然后主要研究i p 电话的系统 结构、各组成部分的功能、采用的标准协及其整体通信流程；最后研究了i p 网 络电话系统的组成、通信链路及其应用特点。 l5 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的i p 电话网关软件设计 第三章数字域名系统及其应用 3 1 数字域名的介绍 1 数字域名特点 所谓数字域名是指用阿拉伯数字( 0 9 ) 为网上的每一个智能终端分配一个 域名。数字域名系统采用了类似电话号码的编码方式，具有全球唯一性。一个数 字域名由类似电话号码的国家代码、地区代码和智能终端代码( 也可以是现有的 电话号码) 组成，符合人们拨打电话的习惯。同时，由于数字域名系统所构成的 网络层层深入，小至一个家庭、公司、社区，大到一个国家乃至全球均可用现有 的电话号码入网。数字域名的出现，有助于互联网应用的进一步普及，使电子商 务能够真正与老百姓的生活密切结合。他们可以通过数字键，用电视机、手机等 各种终端用户与互联网连接。 数字域名系统与英文域名系统相比，其显著优点在于： 1 数字域名将打破英文域名的垄断地位，改变非英语国家居民上网的语言 劣势； 2 可以兼容英文和中文域名系统，并能支持ip 地址的升级，可能从根本 上解决或缓解域名和ip 地址资源紧张的状况以及域名抢注现象； 3 数字域名系统可以独立组网，能有机统一电信网的电话号码，互联网的 域名和有线电视网的用户名，实现“一号通”，有利于推进“三网融合”有 利于业务发展，由于独立组网，有关部门可以在符合国家有关安全政策 的前提下，自主灵活的发展公众信息服务，有利于将来在发展中文信息 检索的基础上拓展高级应用业务系统，如电子商务、电子银行等； 4 数字域名技术拥有一套独立的数字域名解析系统和数字域名号码资源， 可形成独具特色的信息产业，有利于电信、互联网领域的竞争，独立自 主产权规划、独立自主产权标准、坚持高起点、协调发展、统一规划、 统一标准、走有中国特色的信息服务发展之路。在发展中防止受制于人， 以保证数字域名网络业务发展的自主性和灵活性，并可改变我国在信息 产业中为别国做“装配工”的被动局面。 上海大学硕士学位论文 基于数字域名的i p 电话网关软件设计 数字域名系统目前主要能实现的功能有：数字域名解析、数字域名导航、数 字域名在线注册、数字域名电子邮件、数字域名主页驿站以及数字域名到动态 i p 地址的解析。 2 数字域名网络结构 数字域名网络在国内分为二层，即由骨干网和省内网组成。如图3 一l 所示： ，一一“、 ，7 一一。，j j t ： f 7髓。i 1 信令流 = = = = ：语音流 图5 2 网关软件的模块结构 1 网关配置模块主要完成的功能是在网关开机时首先对网关进行初始化，其 中就包括了网关的初始化配置，在网关运行期间，用户可能对网关的一些 参数进行重新定义，则可以通过此模块对配置文件实时地进行修改。 2 监听模块主要完成建链的监听以及空闲信道的查询功能，并且完成与主叫 的t c p 连接；它所要做的是在监听到连路请求后，在有空闲信道的情况下 与电话终端建立t c p 连接。 3 日志处理模块主要完成日志文件的编写以及通话记录的备份，可以作为今 后的调试错误和查看通信记录所用。 4 定时管理模块主要完成所有的定时的操作( 网关向网闸发送定时报告) 以 及线路的实时监控：网关的定时报告主要是便于网闸的实时管理；线路的 实时监控主要是防备由于某条线路异常断线而导致的资源浪费( 当某条线 路5 s 没有语音传递，则由网关将其线路关闭) 。 5 信令加密解密模块主要完成所有信令的加密与解密，之所以要对信令进行 加密解密主要是因为网络这个特殊的媒体，众所周知在网络上进行通信安 全性很低，为了提高网络通信的安全所以采取对所有的信令都进行加密。 6 计费模块主要完成与信息中心的通信，每次通话结束都将相关信息传递给 信息中心。 7 信令控制模块主要完成话机终端之间的信令过程处理和转换，以确保话机 上海大学硕士学位论文基于数字域名的i p 电话网关软件设计 之间的通信畅通。 8 语音处理模块主要完成话机之间的语音交互( 目前采用语音压缩方式是 g 7 2 9 ) 。语音的传输是采用透明传输。 局域网网关软件的实现关键在于各个模块能很好地完成各自的功能地同时 还能很好地进行互通，以期望软件能很好地实现其应有的功能。如下图5 3 所示， 我们可以很好的了解在局域网网关启动后的一个整体工作流程： 局域网网关软件的任务主要是网关参数的配置和初始化、链路监听、t c p 建 链、信令控制、语音控制、t c p i p 协议包收发等。 图5 3 局域网网关总体通信流程 如图5 3 所示，局域网网关的总体通信流程如下： 4i 上海火学硕士学位论文 蕊于数字域名的i p 电话网关软件设计 1 局域网网关系统软件启动君首先要进行系统初始化工作以实现网络配置 与逡接，如设置嬲美叁宴黪酝菱、系统嚣襞嚣变量敷翅始馕、线疆鹣控 制参数。 2 。然惹分裂巍鲻域踺骥添耪广域蘧瘸阙发舞蔽缀告，确试蠢身静身爨状态， 同时进行时间校验。并且在开机后每隔3m i n 再向两边网闸进行定时报 告确认潮关瓣蓠静状态。 3 接着启动链路监听线程，监听链路逡接。 4 监昕到连接精，先判断目前的通信流量是否还能承受新韵链路连接，如 果能贝4 接纳连接请求，否则掇绝连接。这样则可以确保所有链路的畅逐， 并可以减小祗时。如果接纳连接，则开始监听每条t c p 线路的信令，并 送行程应约处理。 5 在每条链路结束通话后都要向计费中心发送信息报告，并且以防链路不 逶，秘霹在零辊蠹鹜下备餐。 6 当系统在操作过程中发生任何警报或错误，都立即记录日志文件中，以 被事磊迸行裔效豹处理。 5 3 局域黼两关软件模块的实现 弱域阏黼关软释褥要实联的是不闲溺络中信令信惠和媒体信息鹃转换，盘于 网络电话不同