（计算机软件与理论专业论文）ip媒体服务器平台的研究与实现.pdf

上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y 摘要 媒体服务器是c t i 领域中最活跃、最有成效的研究热点之一，而i n t e r n e t 是 一门渗透到社会各个方面并飞速发展的技术。本文f 是从这两点出发，把媒体服 务器与i p 技术相结合，对实现i p 媒体服务器进行研究。 长期以来，传统媒体服务器只能处理来自p s t n 网络的呼叫，提供特定业 务，通信处理能力较弱，无法有效管理通信线路。随着网络电话等技术的日益成 熟，来自i n t e m e t 的呼叫也越来越多，这是传统媒体服务器无法处理的。i p 媒体 服务器很好地继承p s t n 网络上的所有业务，既能处理来自公共电信网络的呼 叫，还能处理来自因特网的呼叫。它提供多种业务，具有密集的通信处理能力、 良好的通信线路管理能力。i p 媒体服务器能够提供全局交互式语音互答系统、 混合会议、i p 传真、分布式呼叫中心等功能。本文的研究工作包括以下几个方 面： 设计高效的媒体服务器。i p 媒体服务器同时提供多种业务( 如：i v r 、 传真、会议) ，利用多路复用技术提高管理资源利用效率，增强通信处 理能力。 抽象出处理通信的最小函数集合，提供一个与硬件无关的通信处理平 台，提高媒体服务器管理通信线路的能力。 i v r 流程器的研究。针对大多数i v r 流程修改难的问题，分析i v r 流 程器的特点，抽象出最小功能块，以x m l 描述i v r 流程，开发一个实 用、易扩展的r 流程器。 通信网的公共通道信令与因特网的呼叫控制协议互通的研究。深入分析 研究通信网的信令、因特网的呼叫控制协议，解决s i p 协议与d s s l 协 议互通问题。 通信网、因特网媒体格式转换的研究。分析比较各种语音数据编码格式， 利用通信板卡快速进行语音数据编解码，解决t d m 语音数据与r t p 包 转换问题。 i p 媒体服务器在国外已有研究，在国内还没有相关的产品。本文构建一个 效率高、易扩展的i p 媒体服务器，在一个媒体服务器上处理来自i p 网络和p s t n 网络的呼叫，实现全局式i v r 、普通会议、网络会议、普通传真、i p 传真等多 种业务，能够同时处理3 0 0 路p s t n 呼叫、5 路i p 呼叫。 关键词： 媒体服务器、交互式语音互答、多路复用、t d m 、r t p 、d s s l 、s i p 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t m e d i as e r v e ri so n eo ft h em o s ta c t i v ea n dp r a c t i c a lb r a n c h e si nc o m p u t e r t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yw h i l ei n t e m e ti saf a s td e v e l o p i n gt e c h n o l o g yw h i c hh a s b e e na p p l i e di nv a r i o u sf i e l d si ns o c i e t y t h i sp a p e r , b a s e do nt h e s et w o p o i n t s m a k e s ar e s e a r c hc o m b i n i n gt h em e d i as e r v e rw i t hi n t e r n e ta n da p p l i e si tt ot h ei pm e d i a s e r v e r f o ral o n gt i m e ，t h et r a d i t i o n a lm e d i as e r v e rc a no n l yp r o c e s st h ec a l l sf r o mt h e p s t n ( p u b l i cs w i t c ht e l e p h o n en e t w o r k ) ，w h i c hp r o v i d e st h es p e c i f i e dt e l e p h o n e s e r v i c e i t sa b i l i t i e so fp r o c e s s i n gc a l l sa n dm a n a g i n gt e l e p h o n er e s o u r c e s ( t i m e s l o t ) a r en o tg o o d w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi pp h o n ea n do t h e rt e c h n o l o g i e s ，t h ec a l l s o r i g i n a t e df r o mt h ei n t e r n e tb e c o m e m o r ea n dm o r e t r a d i t i o n a lm e d i as e r v e rc a nn o t p r o c e s st h e s ec a l l s i pm e d i as e r v e rc a np r o v i d ea l ls e r v i c e sb a s e do nt h ep s t na n d p r o c e s st h ec a l l sf r o mt h ep s t na n di n t e r n e t i tc a np r o v i d ek i n d so ft h es e r v i c e si n t h es a m em e d i as e r v e r , h a n d l el a r g ea m o u n to fc a l l si nt h es a m et i m ea n dm a n a g et h e t i m e s l o t sv e r yw e l l i nt h ea d d i t i o n ，i pm e d i as e r v e rc a np r o v i d et h ef o l l o w i n g s e r v i c e s ：g l o b a li v r ( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s e ) s y s t e m ，t h ec o n f e r e n c em i x e dt h e i n t e m e tc a l l sw i t ht h ep s t nc a l l s ，i pf a x ，d i s t r i b u t e dc c ( c a l lc e n t r e le t c t h em a i n c o n t e n to ft h i sp a d e ri n c l u d e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： t h e p a p e rd e s i g n st h em e d i as e r v e rw i t hh i g he f f i c i e n c yi pm e d i as e r v e rc a n p r o v i d em o r et h a no n es e r v i c e ( s u c ha si v r 、f a x 、c o n f e r e n c e ) s i m u l t a n e o u s l y i ti m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo f m a n a g i n gc o n t r o l c a 】lr e s o u r c e sa n ds t r e n g t h e n s t h ea b i l i t yo f p r o c e s s i n gc a l l sb yt h et e c h n o l o g y o f m u l t i p l e xp a t h t h e p a p e ra b s t r a c t st h em i n i m u ms e to fp r o c e s s i n gc a l if u n c t i o n si pm e d i a s e r v e rc a n p r o v i d et h ep l a t f o r mp r o c e s s i n gc a l l si n d e p e n d e n to ft h eh a r d w a r e i tc a ni m p r o v et h ea b i l i t yo f m a n a g i n gt i m e s l o t s t h ep a d e rm a k e sar e s e a r c ho fi v rf l o wm a n a g e r t h ep a p e ra n a l y s e st h e c h a r a c t e r so fi v rf l o wm a n a g e ri no r d e rt om o d i f yi v rm o r ee a s i l yi p m e d i as e r v e r p r o v i d e s o n e p r a c t i c a l a n d g o o d e x t e n s i b i l i t yi v rf l o w m a n a g e rb ya b s t r a c t i n gt h em i n i m u me n t i t i e sa n du s i n gx m l ( e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ) d e s c r i b i n gt h ef l o w i n go fi v r t h e p a p e rm a k e sar e s e a r c ho ft h ei n t e r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ec o m m o n s i g n a l l i n gs y s t e mo ft h ep s t na n dt h ec a l lc o n t r o ip r o t o c o lo ft h ei n t e r n e t t h ep a p e rs t u d i e st h e s ep r o t o c o l sd e e p l ya n dp r o v i d e sa w a yt os o l v et h e i n t e r c o m m u n i c a t i o np r o b l e mb e t w e e ns i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) a n d d s s1 ( d i g i t a ls i g n a l l i n gs y s t e mn o o n e ) t h e p a p e rm a k e sar e s e a r c ho ft h et r a n s f e rd a t af o r m a tb e t w e e nt h ep s 丁na n d t h ei n t e m e t t h ep a p e ra n a l y s e sa n dc o m p a r e se a c hk i n do ft h ev o i c ed a t a f o r m a td e e p l ya n dp r o v i d e saw a yt os o l v et h et r a n s f e rp r o b l e mb e t w e e n t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x ld a t aa n dr t p ( r e a lt i m ep r o t o c o l lp a c k e t u s i n gt h eh a r d w a r e 西 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so f s h a n g h a iu n i v e r s i t y s o m eo fo v e r s e a sc o m p a n i e sh a sr e s e a r c h e di pm e d i as e r v e r b t a tn or e l a t i v e r e s e a r c ho rp r o d u c th a sb e e nd o n ei no u rc o u n t r y t h ep a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t s o n ei pm e d i as e r v e rw i t hh i g he f f i c i e n c ya n dg o o da b i l i t yo fe x t e n s i b i l i t y i nt h i s m e d i as e r v e ri tc a np r o c e s sa l lt h ec a l l sf r o mt h ep s t na n di n t e m e ta n dc a np r o v i d e t h ef o l l o w i n gs e r v i c e s ：g l o b a li v rs y s t e m ，仃a d i t i o n a lc o n f e r e n c e ，i n t e m e tc o n f e r e n c e ， t r a d i t i o n a lf a xa n d1 pf a x i tc a np r o c e s st h r e eh u n d r e dc a l l sf r o mt h ep s t na n df i v e c a l l sf r o mt h ei n t e m e ts i m u l t a n e o u s l y k e y w o r d s ： m e d i as e r v e r 、i v r ，m u l t i p l e xp a t h 、t d m 、r t p ，d s s i 、s i p 原创性声明 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。 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发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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。 本论文使用授权说明 w 0 9 。3 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期：望堕生：堡 上海大学硕士学位论文 第一章i p 媒体服务器概述 1 1 电信网技术的发展趋势 1 1 1 网络业务数据化 自从贝尔发明电话到2 0 世纪8 0 年代，电话业务始终占据电信网络的主导 地位，并以电话交换为主导技术。进入2 0 世纪9 0 年代以后，电信业务结构发生 了极大的变化，全球传统电话业务的年增长率为5 1 0 ，而数据业务的年增长 率高达2 5 4 0 ，且增长率越来越快。特别是2 0 世纪9 0 年代中期以来，随着 i n t e r n e t 的问世，i p 业务量每6 一1 2 个月翻一番，比著名的摩尔定律指出的 c p u 性能价格比每1 8 个月翻一番的速度还要快1 5 3 倍。预计至本世纪中叶， 全球的数据业务量将超过电话业务量，将会出现电信业1 0 0 多年来的历史性转 折：传统电话业务将成为副业，数据业务将成为主业。 世界各国高度重视信息化建设，纷纷加大投资i p 网络，大大增加了网络带 宽，有效地提高了i n t e r n e t 传输质量。i n t e r n e t 的传送内容也由简单的e m a i l 低速率普通文本，到可以传输图像的中速率数据，直到语音、视频等多媒体实时 的高速率数据。传统的电信网和计算机网络已经开始融合，电信网的数据业务也 进入包括声音和图像在内的多媒体数据领域。 1 1 2 网络技术分组化 通信网常见有三大交换技术：电路交换、报文交换和分组交换。 电路交换广泛用于p s t n ( p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n e n e t w o r k ，公共交换电 话网) ，它为媒体双方分配一条6 4 k b i t s 固定带宽的电路，从而提供足够的带宽， 保证低时延、低失真的语音数据传输。优点是q 。s ( q u a l i t ys t a n d a r d ，质量标 准) 高。缺点是网络带宽利用率不高，一旦电路被建立，不论双方通话否，指定 的带宽全被占用。 报文交换主要应用于电报通信。它采用存储转发机制，以整个报文为传输 单元。由于报文长短不、差异大，在报文很长时会导致很大的时延，缓冲区分 配也比较困难，因此应用范围极其有限。 分组交换技术目前得到广泛应用，是i p 网络的主要交换技术。它采用指定 结构的分组作为数据传输的基本单元。分组的头部包含分组的长度、地址、序号、 校验码等信息，供传输节点进行检验、排队、路由选择等处理；数据部分采用透 明传送。分组交换技术采用存储转发机制，每个节点首先把前一节点送来的分组 接收下来，暂存在缓冲区，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其 发送到下节点。由此实现在同一链路的不同时刻可以传送不同通信会话的数 据，实现带宽的复用。 分组交换技术是一种无连接技术，它的q 。s 无法保证。但是，随着带宽的 改善，尤其是r t p ( r e a lt i m e p r o t o c o l ，实时传输协议) 、r t c p ( r e a l t i m e c o n t r o l 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y p r o t o c o l ，实时传输控制协议) 1 2j 、r t s p ( r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c o l ，实时流协 议) 3 j 、r s v p ( r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l ，资源预留协议) h j 相关协议的成熟， q 。s 得到很大提高。分组交换技术是一个统一的、开放的交换技术，信息加2 1 2 和处理均由终端完成，支持多业务应用。因此，以i p 为核心的分组交换必将成 为通信网络交换技术的发展趋势。 1 1 3 电信网络统一化 c t i ( c o m p u t e rt e l e p h o n yi n t e g r a t i o n ，计算机与电信集成) 产生于上世纪八十 年代，它是横跨电信网、计算机网两大领域的新技术牡】。任何需要语音、数据通 信，尤其是希望把计算机网络和通信网络结合起来完成语音数据信息交换的系 统，都会用到c t i 技术，如通信网络系统，邮政系统，金融系统，交通系统。 随着科学技术的发展，原有的电信网、计算机网、电视网三网逐渐趋向统 一。以数据为主的计算机网络c o m p u t e r ( c ) 、以语音信息处理与传输为主的电 信网t e l e c o m ( t ) 和以图像视频数据为主的电视网i m a g e ( i ) 将以i p 协议作为 统一的传输协议，构成全新的网络，也就是常常说的“三网合一”。这也意味着， c t i 已经从传统概念中的计算机与电信集成向着计算机电信工业( c o m p u t e r t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y ) 的新领域发展，涵盖的内容越来越广泛，已经从一 个边缘应用技术发展成为信息产业的核心技术 6 1 1 7 。 1 2 i p 媒体服务器简介 1 2 1i p 媒体服务器概述 在i p 网广泛应用之前，人们打长途电话、发传真必须通过p s t n 网实现。 随着c t i 技术与i p 技术的发展，人们能够利用低廉的数据网来传送语音，从而 实现了i p 电话、i n t e m e t 传真，提高了网络利用率。但是，当不同地区的人想通 过i p 网( 或者p s t n 网) 参加电话会议，通过全局i v r ( i n t e r a c t i v ev o i c er e s p o n s e ， 交互式语音互答) 实现预付费等增值业务时，传统技术是无法实现的。因此，提 供一个能够处理i v r 、c o n f e r e n c e 、传真、语音门户等多媒体数据通信的统一平 台很有必要。i p 媒体服务器就是这样的统一平台，它是n g n ( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ，下一代网络) 的重要组成部分悼j 。 流媒体服务器、媒体服务器、i p 媒体服务器的区别，如表1 1 所示： 表1 1 几种媒体服务器的区别 名称 功能网络传输方向 流媒体服务器【9 】网上直播，视频点播 i p单向 媒体服务器单一的i v r 、传真、 p s t n双向 会议业务平台 i p 媒体服务器全局i v r 、i p 传真、i pi p ，p s t n 双向 会议集成平台 上海大学硕士学位论文 p r o t o c o l ，实时传输控制协议) 2 1r t s p ( r e a lt i m es t r e a m i n gp r o t o c o l ，实时流协 议) 3 1r s v e ( r e s o h r c er e s e r v a t i o np r o t o c 0 1 资源预留协议) h 相关协议的成熟， q 。s 得到很大提高，势组交换技术是一个统一的、开放的交换技术，信息加工 和处理均由终端完成，支持多业务应用。因此，以i p 为核心的分组交换必将成 为通信网络交换技术的发展趋势。 1 1 3 电信网络统一化 c t i ( c o m p u t e rt e l e p h o n yi n t e g r a t i o n ，计算机与电信集成1 产生于上世纪八十 年代，它是横跨电信网、计算机网两大领域的新技术口】。任何需要语音、数据通 信，尤其是希望把科算机网络和通信网络结合起来完成语音数据信息交换的系 统，都会用到c t i 技术，如通信网络系统，邮政系统，金融系统，交通系统。 随着科学技术的发展，原有的电信网、计算机网、电视网三网逐渐趋向统 一。以数据为主的计算机网络c o m p u t e r ( c ) 、以语音信息处理与传输为主的电 信网t e l e c o m ( t ) 和以图像视频数据为主的电视网i m a g e ( i ) 将以i p 协议作为 统一的传输协议，构成全新的网络，也就是常常说的“二网合一”。这也意味着， c t i 已经从传统概念中的训算机与电信集成向着计算机电信工业( c o m p u t e r t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y ) 的新领域发展，涵盖的内容越来越广泛，已经从一 个边缘应用技术发展成为信息产业的核心技术 6 1 1 7 。 1 2i p 媒体服务器简介 1 2 1 i p 媒体服务器概述 在i p 网广泛应用之前，人们打长途电话、发传真必须通过p s t n 网实现。 随着c t i 技术与i p 技术的发展，人们能够利用低廉的数据网来传送语音，从而 实现了i p 电话、i n t e m e t 传真，提高了网络利用率。但是，当不同地区的人想通 过i p 网( 或者p s t n 网) 参加电话会议，通过全局i v r ( i n t e r a c t i v e v o i c er e s p o n s e ， 交互式语音互答) 实现预付费等增值业务时，传统技术是无法实现的。因此，提 供一个能够处理i v r 、c o n f e r e n c e 、传真、语音门户等多媒体数掘通信的统一平 台很有必要。i p 媒体服务器就是这样的统一平台，它是n g n ( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ，f 一代网络) 的重要组成部分”j 。 流媒体服务器、媒体服务器、i p 媒体服务器的区别，如表1 1 所示： 流媒体服务器、媒体服务器、i p 媒体服务器的区别，如表1l 所示： 表11 几种媒体服务器的区别 名称功能刚络传输方向 流媒体服务器p 】网上直播，视频点播 i p 单向 媒体服务器单一的i v r 、传真， p s t n 双向 会议业务平台 i p 媒体服务器全局i v r 、i p 传真、i pi p ，p s t n双向 会议集成平台 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y 1 2 2n g n 概述 下一代网络融合了i p 技术和多媒体数据技术，提出了分组、分层、开放的 概念，从面向管理的传统电信网络转变成面向客户、面向业务的新一代网络。它 是电信史的里程碑，真正实现“三网合一”。从广义上说，n g n 是一种目标网络， 它代表一种具有宽带化、光纤化、大容量、包交换( 分组交换) 、数据化、层次 化、呼叫与承载分离、快速开发业务、集中部署业务等特征的理想网络。n o n 系统可以向用户提供p s t n 语音业务、无线语音业务、基础数据业务、多媒体数 据业务等。目前，n g n 系统主要是从传统的以电路交换为主的p s t n 网络向包 交换网过渡，它承载p s t n 网络的所有业务，同时把大量p s t n 数据传输 o f f i o a d ( 卸载) 到i p 网络中以减轻p s t n 网络系统的负载。 n o n 有如下特征： 1 开放性一n o n 将是一个有机整体，按功能不同分为几个独立发展的模 块，同时这种开放性也表现在各运营商可以根据自己的需求来选择市场 上的优势产品而不必担心不同设备之间的互连互通，因为各模块的接口 媒体协议都是标准化的。 2 独立性一业务与呼叫控制分离使业务从网络中真正独立出来，为缩短新 业务的开发周期提供良好的条件。 3 多用户_ n g n 综合了p s t n 网、移动电话网和i p 网的优势，使模拟用 户、数据用户、移动用户甚至卫星接入用户都能在下一代网络中相互呼 叫。 4 多媒体一语音、视频、数据等多媒体数据都将综合在一个网络平台上。 1 2 3i p 媒体服务器的作用 在下一代网络的体系结构中，信令和呼叫控制功能从媒体处理和网关功能 中分离出来。i p 媒体服务器和媒体网关、信令网关、以及软交换联合在一起工 作。如图1 ，1 所示： 图1 1 n g n 体系结构 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so f s h a n g h a iu n i v e r s i t y 其中媒体网关负责p s t n 与i p 网络之间的数据转换，信令网关处理p s t n 与i p 网络之间的信令互通。 应用服务器可以通过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 ，媒体网关控 制协议) 、h 2 4 8 或s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ，会话发起协议) 等协议和媒 体网关、软交换以及i p 媒体服务器交换数据。应用服务器的责任重大，它和媒 体服务器配合能够提供更密集的通信功能。应用服务器通常为i p 媒体服务器提 供事务处理，而媒体服务器提供通信处理。例如，在一个信用卡呼叫应用中，应 用服务器可以包含数据库信息，存放用户所有信息( 如：帐号、金额) ，而媒体 服务器用于提供i v r ，并利用语音识别或者d t m f ( d u a l t o n em u l t i f r e q u e n c y ， 双音多频传输法) 收集计费信息( 如：个人帐号等) 。 软交换【1 0 】也称为呼叫代理( c a l la g e n t ) 、呼叫服务器( c a l ls e r v e r ) ，它把 呼叫控制功能从传统媒体网关( 包括信令网关和媒体网关控制器) 的传输层中分 离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能。软交换的功能是以媒体网 关控制器为基础，采用开放式应用程序接口( a p i ) ，允许在交换机制中灵活引 入新业务。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽 管理、信令、安全性和呼叫详细记录的生成等功能。 即使大多数n g n 中包含有媒体网关、信令网关，也需要i p 媒体服务器。 因为尽管通常的媒体网关都有强大的媒体编码解码能力，并可以提供媒体相关 的功能，如播放通知等，但它不记录消息，也不支持媒体密集应用( 如：语音识 别) 。这些功能在i p 媒体服务器上实现会更理想，这样做还可以保持媒体网关简 单、可靠、低价格高性能的特点。 1 2 4i p 媒体服务器组成 i p 媒体服务器连接p s t n 和i p 网络，除了集成媒体服务器外，还主要包括 媒体网关和信令网关。 1 媒体网关 负责连接电路交换的p s t n 和包交换的i p 网络，完成以下基本功能： 提供电路交换的p s t n 接口、提供分组交换的i p 接口 在基于分组和基于电路的体系结构之问，通过实时编解码和压缩语音打 包的功能，来实现数据的转换。同时，也支持回声抑制、抖动缓冲管理 和其它用于优化语音质量的功能。 提供呼叫建立和呼叫拆除的功能。媒体网关既可以执行由软交换发出的 指令，也可以执行由信令网关发出的指令。 2 信令网关 负责p s t n i s d n 上的电路呼叫信令与i p 网上的呼叫协议互通，即从t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x ，时分多路复用) 电路方式转换成t c p 1 p 分组传送方 式。它只负责信令互通，并不改变其应用层消息。 3 媒体服务器 媒体服务器提供媒体处理能力，常常包含如下功能： 语音处理，包括放音、录音。 d t m f 处理，包括发送d t m f ，接收d t m f 。 发送、接收传真。 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y 会议管理，包括创建、销毁会议，添加、删除会议成员。 1 3i p 媒体服务器现状 i p 媒体服务器支持p s t n 接入，很好地继承传统电信增值业务，如召开会 议、传递消息和发布通知，而且支持i p 接入，可以实现如分布式呼叫中心、全 局i v r ，提供未来业务的接口。因此，i p 媒体服务器平台是统一的、开放的平 台，会随着未来不断涌现的新业务而扩充。i p 媒体服务器在国外已有一些研究， 如c t i 行业著名的n m s 、i n t e l 、c o n v e d i a 公司，其中n m s 公司提供p a c k e t m e d i a 的总体解决方案，支持h 3 2 3 、m g c p ，缺点是不支持s i p ：i n t e l 公司的h m p ( h o s t m e d i ap r o c e s s ，主机媒体处理) 、c o n v e d i a 公司的c m s 一6 0 0 0 支持i p 上所有协议， 缺点是无法处理p s t n 呼叫。在国内，i p 媒体服务器相关文献很少，还没有设计 出商用产品。 w a i a h o u s er e s e a r c h 是美国多媒体视频和通讯领域的权威机构，它在2 0 0 3 年的( ( t h eb u s i n e s sc a s ef o ri pm e d i as e r v e r s ) 调查报告中，以会议服务为例， 说明在n g n 中i p 媒体服务器能极大地减少通信费用，且具有高扩展性，如表 1 2 所示： 表1 2i p 媒体服务器的r o i ( r e t u r no f i n v e s t m e n t ，投资回报模型) 月 每个蜡口成本总端口数 资金投资总用户敦建市成本运行成本总成本 收入娶积现金流 1 4 0 0 0 0f 1 3 1 ，7 2 7 ) 1 1 1 ，6 9 7 ( 5 1 6 0 7 ) 9 0 。0 0 0 1 ，3 3 38 8 2 7 3 16 s 75 16 6 71 4 8 3 9 3 1 8 0 0 3 0 5 1 6 6 72 6 1 ，6 3 7 根据2 0 0 2 年统计数据显示，无人置守的语音服务( 如会议) 是每分钟收费 0 1 5 美元，花费是o 0 5 美元：如果是无人置守的w e b 会议或w e b 广播，则每 分钟收费0 1 5 美元至0 2 5 美元之间，甚至更高，花费仍是o 0 5 美元。表1 2 以 每分钟收费0 1 5 美元为计算标准。 收费是基于如下假设： 用户举办会议时，每分钟收费0 1 5 美元，会议历时6 0 分钟，会议有6 个参 与者( 包括会议主办者) ，每个用户每个月举办5 次会议，共有用户3 3 3 个。这 样i p 媒体服务器的一个月收费为： 0 1 5x6 0x6x5x3 3 3 = 8 9 ，9 1 0 ( 美元) 花费基于如下假设： 用户举办会议时，每分钟花费o ，0 5 美元，会议历时6 0 分钟，会议有6 个参 与者( 包括会议主办者) ，每个用户每个月举办5 次会议，共有用户3 3 3 个。这 样i p 媒体服务器的一个月花费为： 0 0 5x6 0x6 x5x3 3 3 = 2 9 ，9 7 0 ( 美元) 上海大学硕士学位论文 ! 生! ! ! 堡：丝! 坐! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 竺业! ! 坚! 生! ! ! 型 1 4 论文概述 本文的课题为i p 媒体服务器的研究与实现，在p s t n 和i p 网络之间建立一 个统一平台，集中处理如：语音、传真、会议等通信。主要研究的内容包括以下 几个方面： 1 设计高效的媒体服务器，提供多种业务，提高资源利用效率，增强通 信处理能力。 2 抽象出处理通信的最小函数集合，提供一个与硬件无关的通信处理平 台，提高媒体服务器管理通信线路的能力。 3 i v r 流程器的研究。分析i v r 流程器的特点，在综合考虑传统1 v r 基 础上，参考他人设计思想，设计一个容易扩展的通用i v r 流程器。 4 p s t n 上的呼叫控制协议与i p 上协议的互通。本文研究的是p s t n 上 的d s s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rs i g n a l l i n gs y s t e mn o o n e ，一号数字用户 信令系统) 信令与i p 上的s i p 协议相互互通。 5 p s t n 上的语音数据与i p 上的r t p 包数据之间的转换。 上海大学硕士学位论文 第二章i p 媒体服务器设计 2 1i p 媒体服务器的架构 传统媒体服务器的体系，如图2 1 所示 图2 1 传统媒体服务器体系图 它通过公共交换机直接接到p s 丁n 网络上，处理来自电信网的呼叫。传统 媒体服务器常常提供小型的呼叫中心功能，提高企业的信息化水平。但是，它有 如下不足之处： 它只能处理来自p s t n 的呼叫，无法处理来自i p 网上的呼叫( 如网络 电话) 。网络电话费用低廉、号码可以移动，因此得到越来越多用户的 青睐。过去由于网络带宽、传输技术的制约，导致网络电话的通话质量 赂逊予普通电话，制约了网络电话进一步普及。随着p 2 p 1 ( p e e r - t o p e e r ，点到点) 技术的发展，网络电话的通话质量得到大大提 高，甚至优于普通电话，因此逐渐达到商业化水准。如：s k y p e 网络电 话自从2 0 0 3 年8 月运营以来，全球下载量超过2 0 0 0 万，通话时间长达 2 0 亿分钟，曾创下了1 0 0 万人同时使用的纪录【l “。所以，来自i p 网上 的呼叫已成为通信的重要接入来源。 它只能提供特定业务。传统媒体服务器只提供i v r 、传真、会议等业务 的一种，不能同时处理多种业务。如果提供多种业务，需要建立多个媒 体服务器，不利于系统的维护。企业越来越重视数据的集成，需要在一 个平台上处理文字、语音、传真等数据，这是传统媒体服务器无法满足 的。 它的通信处理能力有限。传统媒体服务器通常采用一条通信线路分配一 个资源( 如：线程) 管理。在通信线路较少时( 仅几十条) ，能够很好 处理通信。但是，当通信线路多达几百上千条时，分配同样数量的管理 资源会导致媒体服务器性能大大下降，甚至崩溃。因此，传统媒体服务 器无法提供密集通信处理功能。 它无法有效管理通信线路。传统媒体服务器采用底层( 通信层) 驱动上 层( 应用层) 机制，根据通信层的状态来决定应用层的动作。如果需要 对通信线路进行动态管理，如：对某些通信线路进行定时关闭与启动， 上海大学硕士学位论文 童皇篓吁墨查相关。传统媒体服务器与通信板卡紧密祸合在一起，如果 孽蓑艺銮尊信处理能力，必须更换通信板卡，升级相应的软律_ 商爵： 通信板卡唑较多，如：n m s c o m m u n i c a t i o n 公司的n m s 、。i n 。t ：1 么苟荫 d i a l o g i c , ，舅空的三汇公司和东进公司的通信板卡，从而导致传统躁铩 服务器扩展性不足。 一 隧挚趣 爹迢彳 洳? 辨 誊二； d s s 【 溅豁t d m 6 霸辨。 | r p d i as e r v e l | 图2 2i p 媒体服务器架构 说明： 。l 世m ! l ! g m a n a g e m e n t m o d e l ，同志管理模块，记录i p 媒体服务器的通信 日志，会话协商日志等信息。l m m 具体实现在第三章中介绍。 。y ? 鬯。：m e d i a p r o c e s sm o d e l ，媒体通信处理模块，负责通信处理，如：呼叫 的建立与管理。m p m 的具体实现在第三章中介绍。 觥殆瞧岘醋糌慕鼢篡 壤龇褊懈嚣勰鬟豫 一一一 一一跺她躲 上海大学硕士学位论文 t h ep o s t g r a d u a t et h e s i so fs h a n g h a iu n i v e r s i t y i v r ：i v r 服务器，处理i v r 流程。i v r 具体实现在第四章中介绍。 d t m ：d a t at r a n s f e rm o d e l ，数据转换模块，负责i p 网的r t p 与p s t n 的 t d m 数据互相转换。d t m 的具体实现在第五章中介绍。 s i m ：s i g n a li n t e r c o m m u n i c a t em o d e l ，信令互通模块，负责i p 网的s i p 协 议与p s t n 的d s s l 信令之间的互相协商，负责i p 网的s i p 协议与p s t n 的d s s i 信令之间的互相协商。s i m 具体实现在第五章中介绍。 来自p s t n 的呼叫，使用的是d s s l 信令，数据格式是t d m ，i p 媒体服务 器调用m p m 模块直接处理。 来自i p 的呼叫，i p 媒体服务器先通过s i m 模块进行会话协商，如果会话协 商成功，表示s i p 协议与d s s l 信令握手成功；紧接着调用d t m 模块，把r t p 数据包与t d m 语音数据互相转换，最后调用m p m 模块进行通信处理。 在通信处理过程中，调用i v r 进行流程管理。 i p 媒体服务器的特点如下： 它既能处理来自p s t n 的呼叫，又能处理来自i p 的呼叫。因此，i p 媒 体服务器既要实现p s t n 网络的呼叫信令和i p 网络的控制协议的互通， 还要实现p s t n 网络的t d m 数据和i p 网络的r t p 包数据的格式转换。 它能够提供多项业务。i p 媒体服务器上通过抽象出通信处理的最小函 数集合，可以实现i v r 、传真、会议等多项业务，大大提高企业的数据 集成水平。 它具有强大的通信处理能力。i p 媒体服务器利用多路复用的思想，给 多条通信线路分配一个管理资源，从而解决管理资源与通信线路成等比 例增长的难题，大大提高通信处理能力。 它具有良好的通信线路管理能力。i p 媒体服务器采用一k 层( 应用层) 驱动底层( 通信层) 的机制，在应用层发出命令，调用通信处理的最小 函数集合，控制通信层的动作，从而实现通信线路的管理，而且不需要 其