（计算机应用技术专业论文）mgcp在软交换中的设计与实现.pdf

摘要 随着以互联网为代表的新技术革命的推进，传统电信网络加快了与以p 网 为代表的分组网络的互通和融合。软交换作为下一代网络的核心交换设备，它 的核心思想就是将呼叫控制与传输承载、协议处理、业务控制相分离。这种开 放的体系结构使得软交换能够快速适应各种网络接入协议，从而融合传统电信 网、移动网、p 网、智能网的资源。 基于将网关功能分解为媒体网关控制器、媒体网关和信令网关三部分， i e t f 提出了m g c p 协议。本文主要研究m g c p 协议在软交换中的实现。 本文首先概述了软交换以及支持多媒体和移动业务的软交换系统；接着介 绍了m g c p 协议的基本概念、在网络中的功能实体、协议模型、消息等。 本文的核心部分对m g c p 协议在支持多媒体和移动业务的软交换中的设计 和实现作了详细的介绍：按照从总体到局部的顺序，给出了m g c p 子系统在软 交换系统中的角色，内外接口描述，子系统中的总体结构设计，详细分析了子 系统中各模块的功能；阐述了各模块数据结构的定义与操作、并且给出了主要 对象静态描述；简单介绍了自动化测试工具t e s t s u i t e 、给出了本子系统的两个 集成测试模型的描述；最后总结了本子系统的完成情况及不足。 i 关键词】：下一代网络，软交换，媒体网关控制协议，一媒体网关控制器 a b s t r a ct i n t e g r a t i o no ft h et r a d i t i o n a lt e l e c o mn e t w o r ka n dt h ep a c k e tn e t w o r k sb e c o m e s m o r ee x p e d i t eb yt h ei m p a c to fn e wt e c h n o l o g i e si nt h ei n t e r a c t t h em a i ni d e ao f s o f t s w i t c h ，w h i c hi st h ec o r ee q u i f ，m e r i to fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，i ss e p a r a t i o no f c a l lc o n t r o lf r o mt r a n s p o r tb e a r e r , p r o t o c o lp r o c e s sa n ds e r v i c es u p p o r t s o f t s w i t e h w i l lb ee a s i l ya d a p t e dt ov a r i o u sn e t w o r ka c c e s sp r o t o c o l sb yt h eo p e n i n g a r c h i t e c t u r e ， w h i c hm a k e si tf u l l yt ou s er e s o u r c e so fp u b l i cs w i t c ht e l e p h o n yn e t w o r k ( p s t n ) ， m o b i l en e t w o r k ，i n t e r n e tp r o t o c o l ( 聊n e t w o r ka n di n t e l l i g e n c en e t w o r k t h em e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l ( m g c p ) i sp r o p o s e d b yt h ei n t e r n e t e n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ( i e t f ) b a s e do nt h ei d e ao fd i v i d i n gg a t e w a yi n t om e d i a g a t e w a yc o n t r o l l e r ( m g c ) ，m e d i ag a t e w a y ( m g ) a n ds i g n a l i n gg a t e w a y ( s g ) t h e i m p l e m e n t i n go f m g c pi ns o f t s w i t c hs y s t e mi ss t u d i e di nt h i st h e s i s i nt h i sp a p e r , s o f l s w i t c h ，t h em u l t i m e d i aa n dm o b i l es e r v i c ee n a b l e ds o f f s w i t c h s y s t e m ( m m s e s s ) ，a n dt h ec o n c e p t ，p r o t o c o lm o d e l ，m e s s a g e so fm g c pa r eb r i e f l y i n t r o d u c e d d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm g c pp r o t o c o li nm m s e s sa r es t u d i e d ， i n c l u d i n gi t sr o l e ，e x t e r i o ra n di n t e r i o ri n t e r f a c e , a r c h i t e c t u r ea n dm o d u l e s t h em a i n f u n c t i o n so fm o d u l e s ，d e f i n i t i o na n do p e r a t i o no fd a t as t r u c t u r e ，s t a t i cd e s c r i p t i o no f p r i m a r yo b j e c t sa l ed i s c u s s e di nd e t a i l t w om o d e l so fi n t e g r a t e dt e s t i n go fm m s e s s a r ed e s c r i b e db yt e s t s u i t a 船_ , s u l t sa n dp r o s p e c ta r es u m m a r i z e d 【k e yw o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，s o f l s w i t c b , m e d i ag a t e w a yc o n t r o l p r o t o c o l ，m e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r u 5 7 2 实现说明 5 6 第6 章m g c p 协议处理子系统测试 6 1 自动化测试工具t e s t s u i t e 6 2测试用例的书写 6 2 1t e s t t a s k 6 2 2t e s t c a s e 6 2 3 a c t i o n s e q u e n c e 5 9 6 0 6 0 6 1 6 1 6 2 4a c t i o n l i s t ( ) ：1 6 3 消息工厂测试6 2 6 4集成测试模型一6 4 6 5 集成测试模型二6 5 6 6测试用例举例6 6 6 7 小节6 8 第7 章总结6 9 7 1 已支持的m g c p 协议消息6 9 7 2已支持的设备6 9 7 3 己支持的主要功能7 0 7 3 1普通呼叫流程7 0 7 3 2 补充业务流程7 0 7 3 3呼叫无关流程7 0 7 4 协议互通7 1 7 5结束语7 1 致谢 参考文献。 图2 1 软交换在下一代网络中的地位 图2 2p s t n 视点一软交换作五类交换机 图2 3p s t n 视点一软交换作五类交换机 图2 - 4m g c p 视点一软交换作m g c 图2 5h 3 2 3 视点一软交换作二级网守 图2 - 6s i p 视点一软交换作代理服务器 图2 7p l m n 视点一软交换作m s c 与v l r 图2 8 软交换系统结构 图2 - 9 软交换软件结构 图3 1 网关控制协议家族树 图4 1 “单消息分发多消息处理”模型 图4 2m g c p 协议子系统在软交换系统中的位置 图4 3m g c p 协议处理子系统外部接口描述 图4 4m g c p 协议处理子系统总体框架一 v 4 ! ； 6 一6 6 7 7 8 8 11 2 0 2 4 2 5 2 6 图5 1 消息格式3 2 表格5 一l 通用消息结构3 3 表格5 2 控制消息头消息结构3 3 表格5 3 端点标识字段结构3 4 表格5 - 4 端点标识字段各部分及意义3 4 表格5 - 5p o r t c o d ep m s m 映射表3 5 表格5 - 6s e s s i o np o r t c o d e 映射表3 5 图5 2 消息分发模块涉及对象3 7 表格5 7 状态机管理模块信息表3 8 表格5 8 呼叫信息表3 9 图5 3p m s m 模块涉及对象4 0 图5 - 4 p m s m 进程对象4 l 图5 5p m s m 管理对象4 2 表格5 - 9 信令状态机信息表4 3 表格5 一1 0 媒体状态机信息表4 4 图5 - 6 状态机管理模块对象静态描述4 5 图5 7 状态机管理对象4 6 表格5 1 1 信令状态机呼叫相关4 7 表格5 1 2 媒体状态机存储的呼叫相关的消息4 9 表格5 13 媒体状态机虚连接表4 9 表格5 一1 4 协议栈适配层消息的分类5 0 表格5 1 5m g n o 表5 1 表格5 1 6 m g d o m a i n n a m e 表5 2 表格5 - 1 7 e p n a m e 表5 2 表格5 1 8r e s p o n s e 信息表5 3 表格5 1 9n t f y 信息表5 4 表格5 2 0 r s i f r e s p o n s e 表5 5 图5 - 8m r dt os p s 逻辑子模块5 7 图5 - 9 s p st om r d 逻辑子模块5 8 图6 1t e s t s u i t e 结构5 9 图6 2t e s t t a s k 示意图6 1 图6 3t e s t c a s e 示意图一6 1 图6 - 4a c t i o n s e q u e n c e 示意图6 2 图6 - 6 消息工厂测试模型6 3 图6 8m g c pp m s m c c 测试模型6 5 图6 - 9m g c pp m s m c c c s 测试模型6 6 表格6 1 普通呼叫流程测试用例6 7 表格7 1 支持的m g c p 协议消息6 9 表格7 2 支持的设备6 9 表格7 3 支持的普通呼叫流程列表7 0 表格7 - 4 支持的补充业务流程列表7 0 表格7 5 支持的呼叫无关流程列表7 l v 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本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中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：朦：主在塾 日期t - ：2 1 堑：筮 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘；允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此 规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在 年解密后适用本授权书。非保 密论文注释；本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： e t 期： 日期：刎j ；j 一一 北京邮电人学硕士论文 第1 章绪论 1 1 研究背景介绍 目前电信业务发展迅速，但以互联网为代表的新技术革命正深刻地影响着 和改变着传统电信的概念和体系，电信界正面临着一场前所未有的机遇与挑 战。 传统电信网在面临挑战的同时，加快了与以i p ( i n t e r n e tp r o t o c 0 1 ) 网为代表 的分组网络的互通和融合。传统的基于t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 的 p s t n ( p u b l i cs w i t c ht e l e p h o n yn e t w o r k ) 话音网，虽然可以提供窄带i s d n f i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k ) 等数据业务，但业务和控制都是有交换机来 完成。这使得对新业务的提供需要较长的周期，面对竞争日益激烈的市场显得 力不从心。与此同时，口网络通信以令人难以置信的速度在增长。密集波分复 用( d e n s i t yw a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，d w d m ) ，高速核心路由器，三层 交换机等技术的投入使用，使得在p 网络上开展语音业务成为可能。 另一方面，分组网络能够提供更为复杂、丰富和个性化的业务需求；电信 管制政策的变化；电信市场的开放和竞争。随着网络向分组化融合的大趋势渐 趋明显，迫切需要一种灵活、有效的解决方案来实现现有电信网络向未来网络 的平滑过渡，以软交换为核心的下一代网络( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kn g n ) 解 决方案应运而生，并以开放、灵活、强大的业务提供能力等优点倍受青睐，成 为目前研究的重点。 n g n 的目标是建设一个能够提供话音、数据、多媒体等多种业务的，集通 信、信息、电子商务、娱乐于一体，满足自由通信的分组融合网络。软交换作 为下一代网络的核心控制设备，它不但应支持传统语音业务的所有功能，而且 还需要提供多媒体和移动业务。与传统话音业务的特性相比，多媒体和移动业 务对通信系统提出了更高的要求，如对集成性、交互性、同步、实时、服务质 量和移动性管理等。研究和实现支持多媒体和移动业务的软交换系统为电信工 业界和学术界提出了新的任务和新挑战。 所以在国家8 6 3 通信主题新一代信息网的课题部署中软交换技术作为重点 研究内容之。以支持多媒体和移动业务的软交换技术为核心，掌握关键技 术，研制软交换系统、媒体网关、应用服务器等关键设备，形成一系列拥有自 主知识产权的软交换技术及业务支撑环境技术，为下一代网络的融合提供关键 技术装备。 在国家8 6 3 有关软交换的研究课题中，北京邮电大学承接了软交换的总体 技术和方案及软交换系统两项内容。其中软交换的总体技术和方案研究支持多 媒体和移动业务的软交换技术的总体技术；研究采用开放的a p i 的业务及应用 支撑环境总体技术和方案；研究软交换环境下的网络融合技术。软交换系统研 制支持多媒体和移动业务的软交换设备，支持呼叫控制、视频多媒体的业务控 第1 页 北京邮电大学硕士论文 制与业务交换、资源存储控制和管理、多点控制、计费、移动管理、操作维 护、a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ) 等功能，支持h 2 4 8 ，s i p ( s e s s i o ni n i t i a l p r o t o c 0 1 ) ，b i c c ( b e a r e ri n d e p e n d e n tc a l lc o n t r o lp r o t o c o d ，m g c p ( m e d i ag a t e w a y c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) ，h 3 2 3 等协议，可提供基本语音业务、增值业务、补充业务、 多媒体业务以及移动语音业务。 1 2 研究工作介绍 本文作者在硕士研究生期间，主要从事国家8 6 3 项目“支持多媒体业务和 移动业务的软交换系统”的研究，项目编号：2 0 0 2 a a l 2 1 0 1 2 。本研究课题以 n g n 为背景，以软交换技术为核心，在目前软交换技术的基础上，重点研究并 实现“支持多媒体和移动业务的软交换系统”。 具体到作者在攻读学位期间的研究工作，主要包括以下几个方面： i 对m g c p 协议标准进行了深入的研究。深入理解m g c p 的体系结构、 m g c p 协议模型、m g c p 消息以及m g c p 响应等基本内容。 2 根据m g c p 协议在支持多媒体和移动业务的软交换系统的需求，设计并 实现m g c p 协议处理予系统的端点管理模块、状态机管理模块、消息接 收分发模块、协议栈适配模块。 3 对m g c p 协议栈的研究。在设计m g c p 协议处理子系统的过程中，我们 使用了t r i l l u i n 公司提供的m g c p 协议栈产品，该协议栈使用t a p a ( t r i l l u ma d v a n c e dp o r t a b i l i t ya r c h i t e c t u r e ) 架构。作者对协议栈的t a p a 架构、协议栈的移植、协议栈的调试及协议栈与协议栈适配层的耦合等 进行了研究。 4 对自动化测试的实践。m g c p _ 协议处理子系统的测试主要采用了自动化 测试工具t e s t s u i t e 。作者对采用x m l 语音设计测试用例，测试工具的 首次应用，测试工具的完善与测试方法的改进等方面做出了显著贡献。 5 研究实现对不同厂家的i a d ( i n t e g r a t i o na c c e 嚣d e v i c e ) ，中继网关，媒体 服务器等各种类型的m g c p 设备的控制与支持。 第2 页 北京邮电人学硕士论文 第2 章软交换及支持多媒体和移动业务的软 交换 2 1 软交换简介 2 1 1 下一代网络 所谓下一代网络，实质上是一个具有极其松散定义的术语，即泛指一个不 同于当代或前一代的网络体系结构，通常是指以数据为中心的融合网络体系结 构。n g n 的出现和发展是演进，而不是革命。从广义上讲，下一代网络应是一 个能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的 网络架构。 下一代网络的含义可以从多个层面来理解。从业务上看，它应支持话音、 数据、视频和多媒体业务。从网络层面上看，在垂直方向它应包括业务层和传 送层等不同层面，在水平方向它应覆盖核心同和边缘网。可见，下一代网络是 一个内涵十分广泛的术语，不同的专业都可以应用。如果特指业务层面，则下 一代网络是指下一代业务网。如果特指传送网层面，则下一代网络是指下一代 传送网。如果特指数据网层面，则下一代网络是指下一代互联网。泛指的下一 代网络实际上包容了所有新一代网络技术，也往往特指下一代业务网，特别是 以软交换为控制层，兼容所有三网技术的开放式体系架构。 在我们国家，一般采用如下定义：下一代网络将是一个以软交换为核心、 光网络和分组型传送技术为基础的开放式融合网【l 】。下一代网络具有以下特 点： 1 ) 开放分布式网络结构。采用软交换技术，将传统交换机的功能模块分 离为独立网络部件，各部件按相应功能进行划分，独立发展。采用业 务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离技术，实现开放分布式网络 结构，使业务独立于网络。通过开放式协议和接口，可灵活、快速地 提供业务，个人用户可自己定义业务特征，而不必关心承载业务的网 络形式和终端类型。 2 ) 高速分组化核心承载。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三网融合，同时支持语音、数据、视频等 业务。 3 ) 独立的网络控制层。网络控制层即软交换，采用独立开放的计算机平 台，将呼叫控制从媒体网关中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制 功能，包括呼叫选路、管理控制和信令互通，使业务提供者可自由结 合承载业务与控制协议，提供开放的a p i 接口，从而可使第三方快 速、灵活、有效地实现业务提供。 第3 页 北京邮电大学硕士论文 舢网络互通和网络设备网关化。通过接入媒体网关、中继媒体网关和信 令网关等网关，可实现与p s t n 、p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l e n e t w o r k ) 、i n ( i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 、i n t e m e t 等网络的互通，有效地继承 原有网络的业务。 5 ) 多样化接入方式。普通用户可通过智能分组话音终端、多媒体终端接 入，通过接入媒体网关、综合接入设备g h o ) 满足用户的语音、数据 和视频业务的共存需求。 2 1 2 软交换与下一代网络 软交换从广义上看，是电信交换网络演进过程中实现承载与控制分离的一种技 术，实现媒体网关和呼叫服务器在网络上的分层部署，相关实体间通过标准协议进 行互联和通信，以便在网上更加灵活地提供业务。狭义上看，软交换是指软交换控 制设备，定位在下一代网络的控制层，也称为呼时代理、呼叫服务器或媒体网关 控制器。( 在本文中，除特别说明，软交换均指软交换控制设备) 。 软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络具有实时性要求的业 务的提供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。从图2 1 中可以看出，软交换处于n g n 中的控制层。软交换技术作为业务控制与传送， 接入分离思想的体现，是n g n 体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件 化，通过软件方式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n g n 中更快地实现各类复杂的协议 及更方便地提供业务。 业务应用层 控制层 传输层 媒体接 图2 - 1 软交换在下一代网络中的地位 第4 页 夏 一眼一 嗲，困 笋，一i!嚣。 北京邮电大学硕士论文 软交换技术作为业务控制与传送接入分离思想的体现，是n g n 体系结构 中的关键技术其核心思想是硬件软件化，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，各实体之问通过标准的协议进行连接和通 信，便于在n g n 中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。具体而 言，软交换的优势在于系统体系结构清晰、层次分明，便于不同网络之间的融 合和快速生成业务，同时，软交换系统优化了体系结构，并具有较强的q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 管理。 目前，如果电信服务商要提供一种新的业务，往往要重新建设一套网络， 如窄带电话、p 电话、视频通信等。使用基于口技术的软交换系统，这些业务 将在同一网络完成，并且在软交换中，多个业务是由模块组成，用户可以自由 定义，任何用户都可以通过增加模块的方式使用新的业务。将来的电信市场竞 争越来越激烈，很多运营商通过增加新业务来吸引客户，软交换恰能满足这种 需求，所以软交换技术大有发展空间。 2 1 3 软交换的角色 开放性是软交换的一个主要特点，因此软交换具备丰富的协议功能。下面 从各类协议及不同网络的角度来解析软交换在各协议中扮演的角色。 2 1 3 1 p s t n 视点软交换作五类交换机 软交换作五类交换机时，各类d 终端通过各类协议( 如m g c p 终端通过 m g c p 协议) 及用户网关直接接入软交换；而软交换通过支持m g c p 协议控制 m g c p 中继网关，例如通过支持s i g t r a n 协议控制i s u p ( i s d nu s e rp a r t ) 信令网 关，从而接入四类交换机。 图2 - 2p s t n 视点软交换作五类交换机 2 1 3 2 p s t n 视点软交换作四类交换机 软交换随着软交换标准的不断完善及其协议的通过，新一代软交换将有能 力成为四类汇接交换机的代替产品。四类交换机不需要具有五类交换机那么多 的特性，例如通过支持m g c p 协议控制m g c p 中继网关，通过支持s i g t r a n 协 议控制i s u p 信令网关即可实现四楼交换机功能。它们的主要应用将是长途 v o i p ( v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 业务。 第5 页 北京邮电人学硕士论文 图2 - 3p s t n 视点软交换作五类交换机 2 1 3 3 m g c p 视点软交换作m g c 在m g c p 协议模型看来，软交换替代了m g c 的角色。软交换通过支持 m g c p 协议控制驻地网关或i a d ，或者m g c p 终端直接接入软交换。其应用模 型如图2 - 4 所示。 图2 - 4m g c p 视点软交换作m g c 2 1 3 4 h 3 2 3 视点软交换作二级网守一 在h 3 2 3 协议模型看来，软交换既可以扮演一级网守的角色，也可以扮演 二级网守的角色，图2 5 展示了软交换作二级网守的应用模型。 撵体服务器 图2 - 5h 3 2 3 视点软交换作二级网守 第6 页 北京邮电大学硕士论文 2 1 3 5 s i p 视点软交按作代理服务器 从s i p 协议的角度看，软交换可作代理服务器，可作重定向服务器，也可 作用户代理服务器，还可作注册服务器。当然也可同时担当这些角色中的几 种。图2 - 6 展示了软交换作代理服务器的应用模型。 媒体服务器 图2 - 6s i p 视点软交换作代理服务器 2 1 3 6 p l m n 视点软交换作m s c 与v l r 在p l m n 中，软交换可以同时扮演m s c ( m o b i l e - s e r v i c e ss w i t c h i n gc e n t e r ) 与v l r i s i tl o c a t i o nr e g i s t e r ) 的角色，下图展示这种应用模型。 图2 4 p l m n 视点软交换作m s c 与v l r 2 2 支持多媒体和移动业务的软交换 2 2 1 软交换的系统结构 支持多媒体和移动业务的软交换一种功能强大的，高可用，高扩展性，可 由用户需求定制的软交换控制系统。如图2 8 所示，软交换系统构建于s u n s o l a r i s8 操作系统、o r a c l e9 数据库系统和c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 中间件之上。同时通过s u nc l u s t e r 机制提供进一步的可扩 展性和可用性支持。 第7 页 北京邮电大学硕士论文 图2 - 8 软交换系统结构 2 2 2 软交换软件结构 由上一节可知，实际上，软交换最终就是实现软交换功能的软件实体。支 持多媒体和移动业务的软交换的软件结构如图2 - 9 所示。从图中可以看出，软 交换分为五个大功能模块：协议处理模块，会话控制模块，业务适配模块， o a mf o p e r a t i o na d m i n i s t r a t i o na n dm a n a g e m e n t ) 模块，公共系统服务模块。 图2 - 9 软交换软件结构 2 2 2 1 协议处理模块 概括的说，协议处理模块的功能是完成不同网络信令协议的接入，对不同 协议的语法和语义进行处理，并向上层( 呼叫控制模块) 提供屏蔽不同网络协 第8 页 北京邮电人学硕十论文 议差异的通用接口，从而将不同的协议统一起来，实现呼叫控制功能与协议的 无关性。协议处理模块的功能可以分为三部分： 1 1 基本协议消息处理能力。包括协议消息的收发、编解码、纠错、排队 等，这部分功能由相应的协议栈来完成，因此我们也将该功能称为协 议栈功能。 2 ) 呼叫处理能力。针对不同协议的请求，实现不同协议中与呼叫处理相 关的协议事件与内部统一的事件接口的映射： 非呼叫处理能力。处理各协议中与呼叫处理无关的协议功能。如终端用户 的注册和注销请求、特定协议设备的接入请求。 2 2 2 2 会话控制模块 呼叫控制模块是整个软交换控制功能的主体部分。所有的呼叫都将通过协 议处理模块上报到呼叫控制层并在本模块得到统一的处理。呼叫控制模块在处 理呼叫时将不再考虑底层协议的差异。呼叫控制模块包含了发起、应答、处 理、观察和操纵呼叫所需要的功能，以及在呼叫处理过程中激活应用业务并返 回处理结果的能力。 本模块的核心功能是呼叫控制功能，此外还包括连接控制、资源控制、移 动管理、用户交互、地址解析、用户鉴权等功能。 2 2 2 3 业务适配模块 业务适配模块的主要功能是控制业务交换功能，并实现和和管理与外部应 用服务器之间的业务接口。目前己知的业务接口种类包括：n q a p 、p a r l a y 、和 s m 等。 业务适配模块还需要提供软交换内部的业务逻辑执行环境，并实现部分基 于软交换的附加业务。 2 2 2 4 0 a m 模块 操作、管理& 维护模块( o a m ) 是于软交换的管理系统，它需要向网络管理 中心提供网络管理接口，以便网络管理中心可以从全网的角度对软交换设备进 行管理；并向计费中心提供呼叫的基本数据，以便于计费中心对使用软交换的 用户进行计费。此外，软交换的管理子系统还必须提供软交换设备的操作、维 护和管理的手段，以便于对软交换设备进行配置、调试、故障排除和性能调整 等。 管理子系统主要完成性能、故障、配置和计费管理。安全管理目前只限于 对管理系统操作员的管理。0 a m 对性能( 这里指效率) 要求不高，更侧重于稳 定性和灵活性。因此，在软交换系统中，0 a m 选用c o r b a 方式实现。性能、故 障、配置管理均采用m a n a g e r - a g e n t 的体系结构。 2 2 2 5 公共系统服务 系统服务模块的主要功能是提供通用的系统服务，如计时器服务、系统资 源监视服务、数据库服务、配置文件服务、对象池服务，线程同步服务、共享 第9 页 北京邮电大学硕七论文 内存管理服务、网络通信服务、进程间通信服务、信息输出服务、进程守护服 务等。 在软交换核心控制软件体系结构中，应尽量将各种通用( 公共) 服务提取 出来由系统服务模块统一实现。这主要是出于系统可靠性、可管理性、软件重 用性以及系统可移植性方面的考虑。为软交换各模块屏蔽操作系统、通信机制 等底层细节，为软交换的高度可移植性、可扩展性打下基础。例如，为了提高 性能而改变底层通信机制时，不应影响上层模块。同时，公共服务提取大多数 模块所需的公共功能，避免各小组重复劳动、各自为政。使软交换各个功能模 块小组可以集中精力解决本模块的问题，而不被操作系统的服务细节所困扰。 公共系统服务模块功能的定义参照操作系统的提供服务，在此之上进行封 装。 箱1 0 页 北京邮电大学硕士论文 第3 章m g c p 协议介绍 3 1m g c p 协议的提出 随着因特网的迅猛发展，利用因特网传语音( 即m 电话，v o p ) 已成为商 家聚焦的中心和研究的热点。实现p 电话需要一个新的体系结构，需要网关实 现传统电话网和i n t e r n c t 的互连，还需要有别于传统电话信令的新的信令来控制 呼叫。国际上有不少标准化组织从事口电话标准的研究：h u - t 推出了h 3 2 3 协议体系，i e t f 的m m u s i c 工作组提出了s i p 协议，m e g a c o 工作组提出了 m g c p 协议。 m g c p 是s g c p ( s i m p l eg a t e w a yc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 和i p d c ( i n t e r n e t p r o t o c o ld e v i c ec o n t r 0 1 ) 的结合产物。1 9 9 8 年l e v e l3 提出i p d c ，同时 t e l c o r d i a ( 原来的b e l i c o r e ) 提出了s g c p ，当i e t f 成立m e g a c o 工作组后， 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h 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 。m g c p 是软 交换、媒体网关、信令网关的关键协议，它使i p 电话网可以接入p s t n ，实现 端到端电话业务。m g c p 协议的提出及演变过程如图3 1 所示。 m ( i r f c2 7 0 5 ) m e g a c o h 2 4 81 9 9 9 s t a n d a r di n2 0 0 0 图3 - 1 网关控制协议家族树 3 2m g c p 网络中的功能实体 3 2 1 媒体网关 媒体网关在不同媒体网络的相关实体之问提供相互通信的双向接口，它可 以处理音频、视频和t 1 2 0 编码的媒体流，实现不同媒体的全双工转化。 媒体网关的功能主要有： 第1 l 负 北京邮电人学硕士论文 1 ) 完成媒体转换功能。将一种网络中的媒体格式转换成适于在另一种网 络中传输的媒体格式，如可以处理音频信号、视频信号或其它混合信 号： 2 ) 媒体网关可以具有播放音频或视频信息的功能，如播放拨号音、振铃 音等； 3 ) 可以完成交互式语音应答，可以支持会议电话中的多方呼叫。 5 ) 向媒体网关控制器发送特定事件通知； 6 ) 执行媒体网关控制器发来的命令，完成一定的动作。 媒体网关通过标准化的m g c p 协议和媒体网关控制器进行通信。m g c p 是 主从模式的通信协议，媒体网关控制器通过m g c p 协议对媒体网关进行控制和 管理。 媒体网关按照其所在的位置和所处理的媒体流的不同可分为：中继网关 ( t r a n k i n gg a t e w a yt g w ) 、- 接入网关( a c c e s sg a t e w a ya g w ) 、驻地网关 ( r e s i d e n t i a lg a t e w a yr g w ) 或综合接入设备( i n t e g r a t e da c c e s sd e v i c e ) 等。 1 ) 中继网关：支持p s t n 汇接中继功能、通过中继网关( 取代传统的电 话汇接局) ，下一代网络能为p s t n 提供本地和长途汇接功能的虚拟 中继网关： 2 ) 接入网关：接入网关终结电路交换机的话音中继，为用户提供访问 i n t e m e t 所需要的i s d n 的用户网络接口，如p r i ( p r i m a r yr a t e i n t e r f a c e ) 。接入网关的用途主要是和网络接入服务器( n e t w o r ka c c e s s s e r v e rn a s ) 或远程接入服务器( r e m o t ea c c e s ss e r v e rm s ) 一起为普通 电话用户提供了访问i n t e m e t 的途径，详细说明见下文关于s o l , s w i t c h 应用的论述。 3 ) 驻地网关综合接入设备：驻地网关提供传统的模拟用户线( r j l l ) 到 v o i p 分组网络的接口。驻地网关的例子有普通电话c a b l em o d e m 、机 顶盒、x d s l 设备以及宽带和无线接入设备等。 3 2 2 媒体网关控制器 m g c 是系统的总控制器，它控制着m g 和s g ，它必须还能和h 3 2 3 g a t e k e e p e r 进行互操作，因此它应该能处理h 2 2 5 和h 2 4 5 的消息。它还负责认 证以及网络的安全工作。与此同时，它还监视整个系统的资源状况，并保持对 所有链接的控制。 m g c 的主要功能有： 1 ) 控制呼叫连接状态 2 ) 控制m g 中的媒体信道的建立与连接 3 ) 触发应用层的智能业务 绍1 2 贸 北京邮电大学硕士论文 4 ) 实现不同信令协议间的相互转换 5 ) 一个媒体网关控制器同时可以控制多个媒体网关，而一个媒体网关在 某一个时刻则只能接受一个媒体网关控制器的控制。( 这并不是说一 个媒体网关只能和一个媒体网关控制器相连 3 2 3 信令网关 主要完成将s s 7 呼叫信令转换成基于p 的、m g c 可以理解的信令协议 可采用i e t f 组织的i p s 7 ( s i g t r a n ) 协议体系来实现 3 2 4 媒体服务器 一个专用的媒体服务器符合运营商和交换机制造商的需要，它的设计集中 于单一目标在各种增值业务应用所需的环境中支持媒体功能。 一个媒体服务器可以随意设计成同时向p 和p s t n 端点提供服务。这样的 一个服务器的关键是密集媒体处理，附带灵活地接受基于p s t n 或基于包的输 入和输出。开发商要求大范围的媒体支持，并期望这些功能随着时间的过去将 会得到扩展。以下是在一个口媒体服务器中需要的核心媒体能力： 1 ) 交互式语音应答( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s er v r ) 2 ) 会议 3 ) 传真消息传递 4 1d t m f 处理 5 ) 自动语音识别 6 ) 文本到语音转换 7 1 媒体流化 3 3m g c p 协议模型和命名规则【1 l m g c p 的连接模型的基本构成是端点和连接。连接又可归到不同的呼叫， 一个呼叫可以有一个或多个连接。连接和呼叫可以在一个或几个呼叫代理处建 立。 3