（通信与信息系统专业论文）ngn中h248协议的软件开发和实现.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 随着i n t e m e t 的高速发展和成功应用，全球的数据业务量已超过电话业务量，从网络 的承载流量来看，数据业务已成为主导业务，而且使i p 技术进入了包括语音和视频在内的 传统通信网领域。n g n 是基于分组的网络，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务， 采用开放、标准体系结构。 软交换是n g n 的控制功能实体，为n g n 提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连 接控制功能，是n g n 呼叫与控制的核心。媒体网关m g 位于n g n 的边缘接入层，采用各 种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中，m g 完成数据格式和协议的转换，将接入 的所有媒体信息流均转换为采用i p 协议的数据包在软交换网络中传送。 h 2 4 8 ( 也称为m e g a c o ) 协议是媒体网关控制器( m g c ) 和媒体网关之间的一种接口 协议，用于媒体网关控制器控制媒体网关，是i e t f 和i t i _ t 共同认可的标准协议。 本文介绍了下一代网络n g n 和软交换技术，简介了n g n 的体系结构和技术优势。然 后对软交换技术进行了定义，详细介绍了软交换的体系架构。本文重点论述了h 2 4 8 协议 的连接模型、控制命令及描述符、事务及协议传送等，分析了通话的具体流程。接着，本 文对h 2 4 8 协议的具体的软件实现方案进行了描述，主要包括编解码、事务处理、协议解 释三个模块，文章详细描述了作者开发的h 2 4 8 协议模块中的事务处理模块的详细设计内 容及开发工作。最后，将该软件实现方案应用在媒体网关上，对h 2 4 8 协议的实现进行了 具体的测试，并且对跟踪到的h 2 4 8 信令结果进行了分析。 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n ta n ds u c c e s s f u la p p l i c a t i o no fi n t e r a c t ，t h et r a f f i co fd a t as e r v i c e i nt h ew o d dh a so v e r t a k e nt h et r a f f i co ft e l e p h o n es e r v i c e r e f e rt ot h et r a f f i co fn e t w o r k , d a t a s e r v i c eh a sb e e nt h em a i ns e r v i c e ，a n dt h ei pt e c h n o l o g yi su s e di nt h et r a d i t i o n a lc o m m u n i c a t i o n n e t w o r kw h i c hi n c l u d i n gv o i c ea n dv i d e o n g ni st h en e t w o r kb a s e do np a c k e t s ，i tc a l ls u p p l y m u l t i m e d i ai n t e g r a t e ds e r v i c es u c ha sv o i c e 、v i d e o 、d a t ae t c n g na d o p t st h eo p e na n ds t a n d a r d t h es o f t s w i t c hi st h ec o n t r o lf u n c t i o n a le n t i t yo f n g n ，i tp r o v i d e sn g n 谢t hc a l lc o n t r o la n d c o n n e c t i o nc o n t r 0 1f u n c t i o no ft h er e a l t i m es e r v i c e t h es o f t s w i t c hi st h ec o r eo ft h en g nc a l l a n dc o n t r 0 1 m gi so nt h ee d g el a y e ro f n g n ，c a i lm a k ev a r i o u ss u b s c r i b e r sa n ds e r v i c e sa c c e s s t ot h es o f l s w i t c hn e t w o r k b yv a r i o u sm e t h o d s i tc o m p l e t e st h ec o n v e r s i o no ft h ed a t af o r m a ta n d t h ep r o t o c 0 1 i tc o n v e r t st h em e d i ai n f o r m a t i o nf l o w st ot h ed a t ap a c k e t sw h i c ha d o p tt h ei p p r o t o c o l ，t h ed a t ap a c k e t sa ret r a n s m i t t e di nt h es o f t s w i t c hn e t w o r k h 2 4 8 ( m e g a c o ) p r o t o c o l i sai n t e r f a c ep r o t o c o lb e t w e e nm g ca n dm g t h em g cc a nu s eh 2 4 8t oc o n t r o lm g h 2 4 8 p r o t o c o li sas t a n d a r dp r o t o c o lc e r t i f i c a t e db yi e t fa n di t u - t t h i st h e s i si n t r o d u c e sn g na n ds o f l s w i t c h ，s u c ha st h en g na r c h i t e c t u r ea n dt h e t e c h n o l o g ya d v a n t a g e ，s o f t s w i t c ha n da r c h i t e c t u r ea r ed i s c u s s e d t h eh 2 4 8c o n n e c t i o nm o d e l 、 c o m m a n d s 、d e s c r i p t o r s 、t r a n s a c t i o n s 、p r o t o c o lt r a n s p o r ta n dc a l lc o n t r o lp r o c e d u r ea r ee s p e c i a l l y d i s c u s s e d t h e ns o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o ni sp u tf o r w a r di n c l u d i n gt h ee n c o d e c o d e 、t r a n s a c t i o n a n dc o n s t r u em o d u l e s t h et r a n s a c t i o nm o d u l ei sw e l la n a l y z e d f i n a l l y , t h ea p p l i c a t i o no fs o r i m p l e m e n t a t i o no nm g i ss u c c e s s f u l t h eh 2 4 8p r o t o c o li st e s t e di nd e t a i l ，t h eh 2 4 8s i g n a l t r a c e sa l ew e l la n a l y z e d 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，论文中不包含其他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。 研究生签名：日期： 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： 名：弛飙一 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1n g n 发展背景 至本世纪初，出现了电信业1 0 0 多年来的一个历史性转折点：全球的数据业务量已超 过电话业务量，从网络的承载流量来看，数据业务已成为主导业务。在此背景下，各国大 力投资扩建i p 网络，增加其带宽，有效地提高了i n t e m e t 传送质量，反过来又促进了i n t e m e t 业务的发展和用户数的增长。 由于i n t e m e t 的高速发展和成功应用，不仅使数据业务量超过了电话业务量，而且使 i p 技术进入了包括语音和视频在内的传统通信网领域。 但是，面向数据应用的i n t e r a c t 有其固有的缺陷，特别是缺乏传统通信网固有的高服 务质量、高可靠性、完备的网络管理和网络智能等优异的性能，由于这些性能的缺损，造 成基于i n t e m e t 的信息网络长期高流量、低受益的局面，这对于一个公众运营网络的可持 续发展是不可接受的。在此背景下【l 】，引发了关于究竟什么是未来通信网的争论。论争促 成计算机界和通信界通力合作、达成共识，认识到通信网和i n t e m e t 之间应该是互补关系， 而不是替代关系，只有充分借鉴和综合两者的技术优势，才可能构建新一代的通信网。 首先，未来通信网采用i p 作为其网络层核心技术，将重用i n t e m e t 已有的网络技术。 同时要借鉴通信网成熟的网络管理技术，两者结合构成应该可管理的p 网络。然后再综合 通信网络的智能网技术和计算机网络的分布计算技术，赋予该网络灵活提供增值业务的 能力，最后构成一个可管理、可运营、可盈利的i p 通信网络。这样的新一代网络就称之为 n g n 2 1 。 狭义的n g n 是以软交换【3 】为核心，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务， 采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。n g n 标志着新一代电信网络 时的到来。n g n 是基于t d m 的p s t n 语音网络和基于i p a t m 的分组网络融合的产物， 它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。 软交换技术是n g n 的关键技术之一。软交换将借鉴成熟的电信交换技术，研究如何 在i p 通信网上实现呼叫控制的网络节点技术。 1 2h 2 4 8 协议的起源 分离网关技术： 为了支持i p 多媒体网络和现有网络的互通，h 3 2 3 标准定义了网关功能实体。在h 3 2 3 系统中，网关功能复杂，不但要执行媒体格式变换，还要进行信令转换。除此之外，还要 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一覃绪论 控制网关内部资源，为每个呼叫建立网关内部的话音通路。 网关功能复杂，成本高，难以提供电信级可靠性保证。为此，人们借鉴电信网呼叫控 制模型的成功经验，提出了分离网关【l 】的概念，将控制功能从网关中剥离。 分解为3 个部分： 媒体网关( m gm e d i ag a t e w a y ) ：负责不同网络的媒体格式的适配转换以及p s t n 和i p 两侧通路的连接。 信令网关( s gs i g n a l l i n gg a t e w a y ) ：复杂信令转换。s g 只进行p s t n i s d n 信令 的底层转换，即从t d m 电路方式转换成i p 传送方式，并不改变其应用层消息。因此，从 应用层角度看，s g 对于信令仍是透明的。 媒体网关控制器( m g cm e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r ) ：负责根据收到的信令控制媒体 网关的连接建立和释放，完成基于状态机的呼叫控制。m g c 真正对信令消息进行分析和 处理，并进行应用层的互通变换。 这样，对众多媒体网关的功能要求将大为降低，可靠性要求也大为放宽，确保通信质 量的关键网络设备将是为数不多的媒体网关控制器，它可由专业的网络设备厂商制造。 上述分离网关结构的重要特点是将控制智能集中到网络中来，这种思路实际上回归传 统电信网集中控制的机制，目的是保证口通信系统的可扩展性和高度可靠性。 由于m g c 的基本功能是网关控制，类似于交换机中的电路连接控制，但是和普通交 换机不同的是，m g c 并不负责话音信号的转发，只是向m g 发出指令，由后者完成话音 信号的传送和格式变换，相当于m g c 中只包含交换机的控制软件，而交换网络则位于m g 之中。其关系如下图l 一1 所示： 控制层 边缘层 一， 宿令 一， 媒体网关 m g 图1 一l ：m g c 与m g 的关系图 此时，网关相当于终端设备，数量大而功能简单；m g c 相当于交换机，数量少而功 能复杂，一个m g c 可以控制多个网关。按照电信级标准设计和制造m g c 设备，并按照 冗余配置原则配备m g c 和网关的控制结构，可以显著地提高网络的可靠性。业务更新时 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 只需更新m g c 软件，无需更改网关，有利于快速引入新业务。 基于上述技术发展，前美国贝尔通信研究所( b e l l c o r e ) 率先在i e t f 提出了媒体网关 控制协议( m g c p ) 草案。其后，在此基础上，i t u t 第16 研究组和i e t f 的m e g a c o 工 作组共同研究制定m e g a c o h 2 4 8 协议，1 0 版于2 0 0 0 年1 1 月公布i e t f 将此标准 称为m e g a e o ，i t u t 称其为h 2 4 8 协议，支持二进制和文本两种编码格式。 h 2 4 8 m e g a c o 协议【2 1 是用于连接m g c 与m g 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 2 4 8 m e g a c o 终端之间，是软交换支持的重要协议。 1 3 作者的研究工作 1 3 1 作者主要研究方向 作者在2 0 0 5 年1 2 月至2 0 0 6 年9 月在中兴南京研发中心参与媒体网关中h 2 4 8 协议模 块的开发和测试，媒体网关是n g n 中热点技术之一，所以本文选择媒体网关侧h 2 4 8 协 议的软件开发与实现为研究课题。 媒体网关位于n g n 的边缘接入层，采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网 络中，媒体网关完成数据格式和协议的转换，将接入的所有媒体信息流均转换为采用i p 协议的数据包在软交换网络中传送。 作者从2 0 0 6 年1 月开始致力于h 2 4 8 协议的研究，参与开发了接入网关m s g7 1 0 0 中h 2 4 8 模块中的事务处理模块。作者深入研读了h 2 4 8 的标准规范，熟悉h 2 4 8 协议的 框架及应用。 1 3 2 论文的主要内容 。 本文主要通过对n g n 的体系结构的论述，引出了对位于n g n 边缘层的媒体网关的 介绍。重点介绍了h 2 4 8 协议的连接模型、控制命令及描述符、协议传送等，分析了通话 的具体流程。最后，文章以较大篇幅介绍作者在中兴所从事的h 2 4 8 协议模块中的 t r a n s a c t i o n 事务模块的开发工作，通过实例分析了h 2 4 8 协议在具体通话过程中的应用。 本文一共分为五个章节。第二章介绍了下一代网络n g n 和软交换技术，简介了n g n 的体系结构和技术优势，然后对软交换技术进行了定义，详细介绍了软交换的体系架构。 第三章详细介绍h 2 4 8 协议，系统介绍了h 2 4 8 协议的连接模型、控制命令及描述符、事 务及协议传送等，分析了通话流程。第四章详细介绍了作者在中兴所做的工作，一方面介 绍了中兴的接入网关m s g7 1 0 0 ，另一方面以m s g7 1 0 0 为平台，详细阐述了h 2 4 8 协议 的详细设计及开发。第五章介绍了实验环境，对h 2 4 8 协议的实现进行了具体的测试，对 跟踪到的h 2 4 8 信令进行分析。最后是对全文的总结，并提出下一步的展望。 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章下一代网络及软交换简介 第二章下一代网络及软交换简介 下一代网络( n g n ) 是相对于目前部署的电信网络的一个概念n g n 是网络界为了描述 未来电信网共同使用的一个新概念。 2 1n g n 的体系结构 传统的固定网和移动网是两个分离的网络，具有不同的体系架构。n g n 将是一个有线、 无线合一的网络，移动网将作为n g n 的一个接入网而存在。因此，基于多种业务提供的 软交换技术是n g n 网络发展的基础，软交换技术的核心是控制、承载和业务三者分离的 开放性网络。基于软交换技术构造的n g n 网络从功能上可以分为4 个层面【2 2 】：业务层、 控制层、核心传输层和边缘层，如图2 1 所示： 业务层 控制层 核心传输层 边缘层 信令网 n o 7 、 统语音网 t n i s d n 图2 1 ：n g n 的体系结构 a 业务层 处理业务逻辑，其功能包括i n ( 智能网) 业务逻辑、丸蚣( 认证、鉴权、计费) 和地址解析， 且通过使用基于标准的协议或a p i 来发展业务应用。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二苹下一代网络及软交换简介 b 控制层 负责呼叫逻辑，处理呼叫请求，并指示核心传输层建立合适的承载连接。控制层的核心设 备是软交换，软交换需要支持众多的协议接口，以实现与不同类型网络的互通。 c 核心传输层 指n g n 的承载网络。负责建立和管理承载连接，并对这些连接进行交换和选路，用以 响应控制层的控制命令，可以是i p 网或a t m 网。 d 边缘接入层 由各类媒体网关和综合接入设备( l ) 组成，通过各种接入手段将各类用户连接至网 络，并将信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。 2 2n g n 的技术优势 n g n 的目的【1 3 1 是为了改革现有通信网和信息产业的基础设施，以支持更广泛的业务。 n g n 不仅代表通信业务融合的潮流，也代表了通信网络的发展正在由技术驱动转向业务驱 动的趋势。 n g n 具有开放的、分层的网络架构体系。n g n 强调网络的开放性，其原则包括网络 架构、网络设备、网络信令和协议。开放式网络架构能让众多的运营商、制造商和服务提 供商方便地进入市场参与竞争，易于生成和运行各种服务；网络信令和协议的标准化可以 实现各种异构网的互通。n g n 的分层组网特点，使得运营商几乎不用考虑到过多的网络规 划，仅需根据业务的发展情况，来考虑各接入节点的部署。在组打网方面，无论是容量、 维护的方便程度，以及组网效率，n g n 同p s t n 相比也有明显的优势。 一般认为，n g n 具备下列技术优势【1 8 1 ： 1 可与现有网络互通 n g n 是具有后向兼容性、允许平滑演进的网络，通过接入媒体网关、中继媒体网关 和信令网关等，可实现与p s t n e 2 0 1 、p l m n 、i n 、i n t e m e t 等网络的互通，从而充分挖掘现 有网络设施潜力和保护已有投资。 2 业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离 n g n 是业务独立于网络的网络，通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离 实现真正的“业务独立于网络”，允许业务和网络独立发展，使得业务供应商和用户能够灵 活有效地生成或更新业务，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。 3 基于分组 核心承载网采用高速包交换网络，可实现电信网、计算机网和有线电视网的三网融合， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章下一代网络及软交换简介 同时支持语音、数据、视频等业务。 4 支持移动性 移动电话的大发展充分表明人类对移动性的极大需求，电话服务需要移动性，互联网 服务同样需要移动性。n g n 的分层组网特点和部件化有利于支持普遍的移动性和漫游性。 因此，在n g n 体系中，可以提前预铺第三代移动通信核心网，从而赢得竞争优势。 5 支持各种业务和用户的接入 n g n 是一个基于分组传送的网络，是能够承载语音、多媒体、数据和视频等所有比特 流的多业务网络，并能够通过各种各样的传送特性( 实时与非实时、由低到高的数据速率、 不同的q o s 、点到点组播广播会话会议等) 满足多样化、个性化业务需求，使服务质量 得到保护，令用户满意。运营商可以推出新的盈利模式，实现按质论价、优质优价。普通 用户可通过智能分组语音终端、多媒体终端接入，通过接入媒体网关、综合接入设备可满 足用户的语音、数据和视频业务的共存需求。 6 管理平面提供运营网络各种所需的管理功能 除了通常网管系统的网络管理和网元管理以外，还包括资源管理、安全管理、计费管 理和业务管理等功能。这些管理平面功能分布于相应的各个网络层次，确保n g n 成为一 个安全、可靠、高质量的网络。 2 3n g n 的核心一软交换 软交换技术是n g n 的关键技术之一。软交换的核心思想是呼叫与承载分离、业务与 控制分离，就是将传统交换机的媒体流承载、呼叫控制、业务提供等功能分散到不同的网 络构件中，彼此之间采用标准的基于分组网的协议进行通信。这种分离，使得网络结构更 加灵活、开放。对设备制造商而言，软交换的各功能构件可以灵活独立发展、扩容和升级； 对网络运营商而言，可以灵活地选择网络设备，方便快捷地开发新业务。 2 _ 3 i 软交换的定义 软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务呼叫 控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换位于下一代网络( n g n ) 的 控制层，演化自部分厂商原来提出的呼叫服务器( c a l l s e r v e r ) 或媒体网关控制器。 软交换是网络演进以及下一代分组网络【1 4 】的核心设备之一，其基本含义是把呼叫控制 功能从媒体网关( 传输层) 中分离出来。通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能。 它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要 f ； 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章下代网络及软交换简介 功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程 能力。 软交换是n g n 的核心，是电路交换网与i p 网的协调中心，通过对各种媒体网关的控 制实现不同网络之间的业务层融合。软交换的实现是通过网关发出信令，控制语音和数据 业务的互通。信令网关( s g ) 将n o 7 信令转换成i p 信令或根据通信要求发出i p 信令控制媒 体网关的数据通信，媒体网关( m g ) 负责电话交换网的p c m 流与i p 网络的数据包的转换。 目前媒体网关类型主要包括中继媒体网关( t g ) 、综合接入媒体网关( a g ) 、多媒体网关 ( m m g ) 、综合接入设备0 a d ) 、媒体服务器等。 2 3 2 软交换的体系架构 软交换技术采用了电话交换机的先进体系结构，并采用i p 网中的i p 包来承载话音、 数据以及多媒体流等多种信息。软交换的体系架构f 2 刁如下图2 2 所示。 业务层 控制层 审圄 国 图2 2 ：软交换的体系架构 边缘接入层： 软交换技术将电话交换机的业务接入模块独立成为一个物理实体，称为媒体网关 7 一一 。l 一一一一一 一一 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章下一代网络及软交换简介 ( m g ) ，m g t 6 1 功能是采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中，m g 完成数据 格式和协议的转换，将接入的所有媒体信息流均转换为采用i p 协议的数据包在软交换网络 中传送。 根据m g 接入的用户及业务不同，m g 可以细分为以下几类。 信令网关( s g ) ：用于完成与p s t n p l m n 2 0 1 电话交换机的信令连接，将电话交换机采 用的基于t d m 电路的七号信令信息转换为i p 包。 中继媒体网关( t g ) ：用于完成与p s t n p l m n 电话交换机的中继连接，将电话交换机 p c m 中继中的6 4 k b i t s 的语音信号转换为i p 包。t g 和s g 共同完成了软交换网与采用 t d m a 电路交换的p s 咖l m n 电话网的连接，将p s t n p l m n 网中的普通电话用户及其 业务接入到了软交换网中。 接入网关( a g ) ：提供模拟用户线接口，用于直接将普通电话用户接入到软交换网中， 可为用户提供p s t n 提供的所有业务，如电话业务、拨号上网业务等，它直接将用户数据 及用户线信令封装在m 包中。 综合接入设备( t a d ，i n t e g r a t e da c c e s sd e v i c e ) ：一类i a d 同时提供模拟用户线和以太 网接口，分别用于普通电话机的接入和计算机设备的接入，适用于分别利用电话机使用电 话业务、利用计算机使用数据业务的用户；另一类i a d 仅提供以太网接口，用于计算机设 备的接入，适用于利用计算机同时使用电话业务和数据业务的用户，此时需在用户计算机 设备中安装专用的“软电话软件”。 多媒体业务网关( m s a g ，m e d i as e r v e r sa c c e s sg a t e w a y ) ：用于完成各种多媒体数据源 的信息，将视频与音频混合的多媒体流适配为i p 包。 h 3 2 3 网关：用于连接采用h 3 2 3 协议的i p 电话网网关。 无线接入媒体网关( w a g ，w i r e l e s sa c c e s sg a t e w a y ) ：用于将无线接入用户连接至软交 换网。 可见，a g 、t g 和s g 共同完成了电话交换机的业务接入功能模块的功能，实现了普 通p s t n p l m n 电话用户的语音业务的接入，并将语音信息适配为适合在软交换网内传送 的i p 包。同时软交换技术还对业务接入功能进行了扩展，体现在i a d 、m s a g 、h 3 2 3g w 、 w a g 等几类m g 。通过各类m g ，软交换网实现了将p s t n p l m n 用户、h 3 2 3i p 电话网 用户、普通有线电话用户、无线接入用户的语音、数据、多媒体业务的综合接入。 核心传送层： 核心传送层实际上就是软交换网的承载网络，其作用和功能就是将边缘接入层中的各 种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台等各个软交换网网元 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章下代网络及软交换简介 连接起来。 鉴于i p 网能够同时承载语音、数据、视频等多种媒体信息，同时具有协议简单、终端 设备对协议的支持性好且价格低的优势，因此软交换网选择i p 网作为承载网络。 软交换网中各网元之间均是将各种控制信息和业务数据信息封装在i p 数据包中，通过 核心传送层的i p 网进行通信。 控制层： 软交换技术将电话交换机的交换模块独立成为一个物理实体，称为软交换机( s s s o f t s w i t c h ) ，s s 的主要功能是完成对边缘接入层中的所有媒体网关的业务控制及媒体网关 之间通信的控制，具体功能如下： ( 1 ) 根据业务应用层相关服务器中登记的用户属性，确定用户的业务使用权限，以确定 是否接受用户发起的业务请求。 ( 2 ) 对边缘接入层的各种媒体网关的资源进行控制，控制各个媒体网关资源的使用，并 掌握各个媒体网关的资源占用情况，以确定是否有足够的网络通信资源以满足用户所申请 的业务要求。 ( 3 ) 完成呼叫的路由选择功能，根据用户发起业务请求的相关信息，确定哪些媒体网关 之间应建立通信连接关系，并通知这些媒体网关之间建立通信连接关系并进行通信，以及 在通信过程中所采用的信息压缩编码方式、是否启用回声抑制等功能。 ( 4 ) 对媒体网关之间的通信连接状态进行监视和控制，在用户业务使用完成后，指示相 应的媒体网关之间断开通信连接关系。 ( 5 ) 计费。由于软交换机只是控制业务的接续，而用户之间的数据流是不经过软交换机 的，因此软交换机只能实现按接续时长计费，而无法实现按信息量计费。若要求软交换机 具备按信息量计费的功能，则要求媒体网关具备针对每用户的每次使用业务的信息量进行 统计的功能，并能够将统计结果传送给软交换机。 ( 6 ) 与h 3 2 3 网的关守( g k ) 交互路由等消息，实现软交换网与h 3 2 3i p 电话网的互通。 业务层： 软交换技术将电话交换机的业务控制模块独立成为一个物理实体，称为应用服务器 ( a s ) ，a s 的主要功能是完成业务的实现，具体功能如下： ( 1 ) 存储用户的签约信息，确定用户对业务的使用权限，一般采用专用的用户数据库 服务器+ a a a 服务器或智能网s c p 来实现。 ( 2 ) 采用专用的应用服务器和智能网s c p ( 要求软交换机具备s s p 功能) 来实现y d n 0 6 5 - 1 9 9 7 邮电部电话交换设备总技术规范书中定义的基本电话业务及其补充服务功能， o 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二苹下一代网络及软交换简介 以及智能网能够提供的电话卡、被叫付费等智能网业务。 ( 3 ) 采用专用的单个应用服务器或多个应用服务器实现融合语音、数据以及多媒体的 业务，灵活地为用户提供各种增值业务和特色业务。 ( 4 ) 软交换网控制层中的软交换机之间是不分级的，当网络中每增加一个软交换机时， 其它所有软交换机必须增加相应的局数据；而这对于网络运营来说，将是极为麻烦的，其 解决办法是在业务应用层中设置策略服务器来为软交换机提供路由信息。当然，策略服务 器的设置方案将直接影响软交换网络的安全可靠性。 软交换作为下一代网络的发展方向，不但实现了网络的融合，而且实现了业务的融合， 能够在统一的技术平台下为用户提供语音、数据、视频以及其他增值业务。 1 0 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第三章h 2 4 8 协议 第三章h 2 4 8 协议 h 2 4 8 协议，又称为媒体网关控制协议【7 1 ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l ，m e g a c o ) ， 是i t u t 和i e t f 联合制定的一项标准协议，被国际软交换协会i s c 指定协议为软交换设 备与媒体网关之间的标准通信协议。 在下一代网络中，基于呼叫控制与承载分离的思想，传统的v o l p 1 2 】电话网关被物理的 分为媒体网关( m e d i ag a t e w a y , m g ) 和媒体网关控制器( m e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r , m g c ) 两个单独的网络实体，m g 负责不同网络媒体格式的转换，m g c 负责控制m g 中的呼叫 连接状态。h 2 4 8 协议【9 】就是m g c 与m g 之间的一种控制协议，它定义了m g c 对m g 的 控制方式和标准的基于i p 网络的通信格式。 3 1h 2 4 8 协议在网络中的位置 h 2 4 8 协议【4 】用于媒体网关控制设备【5 】( 媒体网关控制器软交换设备) 和相应的媒体 处理设备( 网关媒体服务器i t 智能终端等) 之间的通信。协议在网络中的位置如下图 3 1 所示： 图3 1 ：协议在网络中的位置 3 2 连接模型 h 2 4 8 协议应用于媒体网关( m g ) 和媒体网关控制器( m g c ) 之间，为了对媒体网关 内部对象进行抽象和描述，h 2 4 8 提出了网关的连接模型概念，模型的基本构件有两个： 终结点( t e r m i n a t i o n ) 和关联( c o n t e x t ) 。终结点是媒体流( s t r e a m ) 的源或宿。一个终 童室堂皇奎兰婴主里壅竺兰垡堡奎丝三童旦：丝! 塑坚 结点可以发起和( 或) 接收一个或多个流( s t r e a m ) 。在一个多媒体会议中，一个终结点 可以支持多种媒体，并且发送或者接收多个媒体流。媒体流参数、m o d e m 参数和承载能 力参数都被认为是终结点的参数。 关联( c o n t e x t ) 是一些终结点( t e r m i n a t i o n ) 具有相互联系而形成的结合体。有一种 特殊的关联称为空关联( n u l l ) ，它包含所有那些与其它终结点没有联系的终结点。例如， 接入网关( a g ) 中所有的空闲线路都被看作空关联中的终结点。 下图3 2 是一个具有3 个关联( c o n t e x t ) 的连接模型。每个关联中的带星号的框代 表终结点之间的逻辑联系，“ 联结的终结点可相互通信。 媒体网关( m g ) 关联( c o n t e x t ) c 1 终结点t 2 s c n 承载通道 终结点t l 术 r t p 扫讫 终结点t 3 s c n 承载通道 空关联( n u l l )关联q 终结点t 4 米 终结点t 5 s c n 承载通道s c n 承载通道 关联c 3 终结点t 6 术 终结点t 7 s c n 承载通道 s c n 承载通道 图3 - - 2 连接模型 关联c 1 中终结点t 1 是来自或发向分组网的r t p 1 5 1 语音流，终结点t 2 和t 3 各自代表电路 交换s c n ( s w i t c h e dc i r c u i tn e t w o r k ) 中的一个信道。终结点t 1 、t 2 、t 3 属于同一关联c 1 ， 可相互通信。终结点t 4 不属于任何关联，不与任何终结点通信。关联c 2 中终结点t 5 处于呼 叫等待状态。关联c 3 中终结点t 6 和t 7 各自是电路交换网中的一个信道，二者可通信。 3 2 1 关联 关联( c o n t e x t ) 是一些终结点具有相互联系而形成的结合体。当这个结合体中包含两 个以上终结点时，关联可以描述拓扑结构( 谁能听见看见谁) ，及媒体混合和( 或) 交换 的参数。如无特殊规定，同一个关联中每个终结点发送的数据能被所有其他终结点接收。 有一种特殊的关联称为空关联( n u l l ) ，它包含所有那些与其它终结点没有联系的终 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章h 2 4 8 协议 结点。空关联中的终结点的参数也可以被检查或修改，并且也可以检测事件。 关联的属性包括：关联标识符( c o n t e x t i d ) 、拓扑( t o p o l o g y ) ( 谁能听见看见谁， 即用于描述在一个关联内部终结点之间的媒体流方向) 、关联优先级( p d o f i t ) ，) 和紧急呼 叫的标识符( i n d i c a t o rf o re m e r g e n c yc a l l ) 。其中，关联标识符( c o n t e x t l d ) 由网关m g 分配，在网关范围内全局唯一。优先级供媒体网关确定并发呼叫的优先处理策略以及重启 动时恢复呼叫的次序。规定优先级0 为最高优先级，1 5 为最低优先级。媒体网关m g 优 先处理带有紧急呼叫标识符的呼叫。 关联的创建、修改和删除均由相应的h 2 4 8 命令完成。其中，关联的创建和删除是由 相关命令隐含完成的。通常使用a d d 命令( c o m m a n d ) 向关联添加终结点。如果媒体网 关控制器( m g c ) 没有指明向一个已有的关联添加终结点，就隐含指示m g 创建一个新的 关联。使用s u b t r a c t 命令可以将一个终结点从一个关联中删除。使用m o v e 命令可以将一 个终结点从一个关联转移到另一个关联。一个终结点在某一时刻只能存在于一个关联之 中。当m g c 用相关命令删除或移走关联中最后一个终结点时，就隐含表示该关联被删除。 一个关联中最多可以有多少个终结点是m g 的一个属性。只提供点到点连接的m g 中 的每个关联最多只支持两个终结点，支持多点会议的m g 中的每个关联可以支持三个或三 个以上的终结点。 3 2 2 终结点 每个终结点有一个终结点标识t e r m i n a t i o n l d ，在创建时由网关m g 分配，在网关内全 局唯一。终结点是m g 上的一个逻辑实体，它发起和( 或) 接收媒体流和( 或) 控制流。 终结点用一些特征属性( p r o p e r t y ) 来描述，这些属性组成了一系列描述符( d e s c r i p t o r ) 包含在命令中。 有两类终结点： 代表物理实体的终结点( 称为物理终结点) 具有半永久性。如代表一个t d m 信道的 终结点，只要m g 中存在这个物理实体，这个终结点就存在。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 t 命令从一个关 联中删除物理终结点时，这个物理终结点又被放回到空关联中。 代表临时性的信息流( 例如r t p 流) 的终结点( 称为临时性终结点) ，只有当m g 使用这些信息流时，这个终结点才存在。临时性终结点在执行a d d 命令时由网关创建，从 关联中用s u b t r a c t 命令删除后就消亡。 可以向终结点加载信号( s i g n a l ) 。也可以指示终结点对事件( e v e n t ) 进行检测，一 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章h 2 4 8 协议 旦检测到这些事件发生，m g 就向m g c 发送n o t i f y 消息进行报告或由m g 采取相应的 动作。终结点可以对数据进行统计( s t a t i s t i c s ) ，当m g c 发出审计( a u d i t v a l u e ) 请求时， 或者当终结点从它所在的关联中被删除时，终结点就将这些统计数据报告给m g c 。 h 2 4 8 协议还定义了一类特殊的终结点“根”( r o o t ) ，它代表整个网关，可用于整个 网关的公共特性修改、公共事件报告、特性监视和服务状态报告等。 3 2 2 1 终结点的动态性 h 2 4 8 协议可用于创建新的终结点；也可以修改已存在终结点的属性值，包括向终结 点添加或删除事件或信号。m g c 只可以释放它已经通过某种方式( 如a d d 命令) 占用的 终结点及该终结点代表的资源。 3 2 2 2 终结点标识符t e r m i n a t i o n l d 终结点用t e r m i n a t i o n l d 进行标识，t e r m i n a t i o n l d 的分配方式由m g 自主决定。 物理终结点的t e r m i n a t i o n l d 是在m g 中预先规定好的。这些t e r m i n a t i o n l d 可以采 用结构形式，例如，一个t e r m i n a t i o n l d 可为 中继群，中继) ，指示是某一中继群中的某 一电路。 对于t e r m i n a t i o n l d ，h 2 4 8 协议还定义了一种通配机制。该通配机制使用两种通配值 ( w i l d c a r d ) ：“a l l ”和“c h o o s e ”。通配值“a l l ”用来表示多个终结点，即符合指定条件 的所有终端，使一个命令可以同时控制多个终端。“c h o o s e ”则用来指示m g 必须自己选 择符合条件的某一个终结点，例如m g c 可以通过这种方式指示m g 选择一个中继群中的 一条中继电路。 当命令中的t e r m i n a t i o n l d 是通配值“a l l ”时，则对每一个匹配的终结点重复该命令， 根终结点( r o o t ) 不包括在内。当命令不要求通配响应时，每一次重复命令将产生一个命 令响应。当命令要求通配响应时，则多次重复命令只会产生一个通配响应，该通配响应中 包含所有单个响应的集合。 3 2 2 3 包( p a c k a g e ) 包是h 2 4 8 协议的又一个重要的概念。不同类型的网关上可以实现不同类型的终结点。 h 2 4 8 协议通过允许终结点具有可选的属性( p r o p e r t y ) 、事件( e v e n t s ) 、信号( s i g n a l s ) 和统计( s t a t i s t i c s ) 来实现不同类型的终结点。 属性( p r o p e r t y ) ：又可分为终结点状态特性和媒体流相关特性。前者主要表示终结 点所处的服务状态( 如正常工作、故障或测试) ，后者主要表示临时性终结点相关的媒体 信道属性( 如只发只收终结点、媒体类型、编码格式、编码参数等) 。 1 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第三章h 2 4 8 协议 事件( e v e n t s ) ：表示该终结点应对哪些事件进行监视并报告m g c ，典型的事件如： 摘机、挂机、收到的被叫号码等。 信号( s i g n a l s ) ：表示应向该终结