（计算机科学与技术专业论文）h248协议在中继网关的设计与实现.pdf

独创性( 或创新性) 声明 洲illfliri l lijijij if l liijjpiif 17 5 8 8 4 0 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：窃瓣 日期：加d 多i t - 。i j 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：本学位论彦孬属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 钎臀l 日期：力矽- 3 止 剔磁各、移始 醐洲矿射 l擎 北京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 h 2 4 8 协议在中继网关的设计与实现 摘要 随着因特网( i n t e r n e t ) 的普及和i p 技术、v o i p 技术的发展，v o i p 产品在电信市场中占有的份额的不断提高，v o i p 技术已经成为计算 机业和电信业最热门的话题之一。h 2 4 8 协议具有简单、灵活和可扩 展的特点，成为v o i p 技术中最重要的协议之一，被认为是下一代网 络技术中的关键技术。 软交换技术是控制、承载和业务三者分离的典型技术。媒体网关 控制协议是软交换网络中控制层的软交换设备和接入层中各种媒体 网关的标准接口协议。h 2 4 8 就是典型的用于媒体网关控制的接口协 议之一。h 2 4 8 协议在继承了以往的媒体控制协议的所有优点的基础 上，实现了强大的描述功能，对应用层提供了更多的支持，管理和实 现更为简单，对媒体承载有着良好的控制。随着p s t n 和i p 网的不 断融合，作为软交换与媒体网关通信协议的h 2 4 8 协议也将显得越来 越重要。异构网络之间( 如p s t n 网络和i p 网络) 的信息传输和处 理的多元化、快速化，迫切要求作为中继网关的媒体转换设备系统能 够适应于这种发展。 本文结合作者参与的项目，对中继网关上的h 2 4 8 协议的设计与 实现过程进行了具体的阐述。本文首先介绍了v o i p 的关键技术及其 体系结构，然后对各种v o i p 信令协议进行对比，在此基础上，重点 阐述了中继网关上的h 2 4 8 协议的实现过程。首先对h 2 4 8 协议在中 继网关的实现进行了的主程序结构和模块设计，之后对中继网关的注 册注销、呼叫建立与释放等具体实现过程进行了详细阐述。最后，本 文介绍了中继网关上的h 2 4 8 模块的测试环境、过程和测试结果。 关键词：v o i ph 2 4 8 中继网关软交换 勺 孓 o l ! 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文 i m p l e m e n t a t i o no fh 2 4 8i nt g a b s t r a c t w i t ht h ep r o s p e r i t yo fi n t e r n e ta n dt h ed e v e l o p m e n to fi pt e c h n o l o g ya sw e l la s t h ev o l pt e c h n o l o g y , v o i pp r o d u c t sa r en o w h a v i n gar i s i n gs h a r eo f t e l e c o mm a r k e t v o i pt e c h n o l o g yh a sb e c o m eo n eo ft h em o s tp o p u l a rt o p i c si nc o m p u t i n ga n d t e l e c o m m u n i c a t i o nf i e l d b e c a u s eo ft h eg o o df e a t u r e s ，s u c ha ss i m p l e n e s s ，f l e x i b i l i t y a n de x t e n s i b i l i t y , h 2 4 8p r o t o c o lb e c o m e so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tt e c h n o l o g i e si n v o i pa n di t sc o n s i d e r e dt h ek e yt e c h n i q u e si nt h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k t e c h n o l o g y s o f l s w i t c ht e c h n o l o g yi sas e p a r a t em o d e lf o rt h ec o n t r o l ，b e a r e ra n db u s i n e s s m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l i sas t a n d a r db e t w e e nt h e s o f i s w i t c he q u i p m e n ti n t h en e t w o r kc o n t r o ll a y e ra n dav a r i e t yo fm e d i ag a t e w a yi nn g nw h e r eh 2 4 8 p r o t o c o li su s e d h 2 4 8p r o t o c o li n h e r i t st h ea d v a n t a g e so fp r e v i o u sm e d i ag a t e w a y c o n t r o lp r o t o c o l s ，a n di th a sap o w e r f u lf u n c t i o no fd e s c r i p t i o n 眦sp r o t o c o l p r o v i d e sm o r es u p p o r t t ot h eb u s i n e s sl a y e r , a n da s i m p l em a n a g e m e n ta n di m p l e m e n t a st h ei n t e g r a t i o no ft h ep s t na n di pn e t w o r k ，t h eh 2 4 8p r o t o c o li sb e c o m i n gm o r e a n dm o r ei m p o r t a n t ，a si tc o n n e c t st h es o f l s w i t c ha n dt h em e d i ag a t e w a y 啊1 ef a s t a n dp l u r a l i s t i ci n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nb e t w e e nd i f f e r e n tn e t w o r k sr e q u i r e sat r u n k g a t e w a yw h i c hc a na d a p tt ot h i sd e v e l o p m e n t t h ei m p l e m e n to fh 2 4 8p r o t o c o li nt gi se x p l a i n e di nt h i sp a p e r t h ev o l p a r c h i t e c h t u r ea n dt e c h n o l o g i e sa l ef i r s t l yi n t r o d u c e d ，a n dt h e na l lt h ed i f f e r e n t p r o t o c o l sa l ec o m p a r e d ，f o l l o w e da r et h ei n t r o d u c t i o no f t h et r u n kg a t e w a y o n t h e b a s i so ft h e s er e s e a r c h e s ，t h ei m p l e m e n to fh 2 4 8p r o t o c o li nt gi se x p l a i n e da s h i g h l i g h t s ，i n c l u d i n gt h er e g i s t e ra n du n r e g i s t e rp r o c e s s ，a sw e l la st h es e t u pa n d r e l e a s eo f ac a l l f i n a l l y , t h et e s tc a s e sa n dr e s u l t so f t h es y s t e ma r ep r e s e n t e d k e yw o r d s ：、，o i ph 2 4 8t gs o f l s w i t c h i l 奢 9 j p 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 第一章绪论 目录 l 1 1 v o i p 技术概述l j 2 1v o l p 崩哮铲存j j 2 2 v o l p 崩谚邑辰2 1 2 课题背景3 1 3 作者所作工作及成果4 第二章v o i p 技术介绍 5 2 1 v 0 口的基本原理5 2 1 1v o i p 的基本传输过程5 2 2 v o i p 控制协议简介7 2 2 j 且3 2 3 彭议7 2 2 2 s ! p 劳z 彩8 2 2 3 脚c r p 劳z 彩9 2 2 4r 7 z 倪t c p 彭议9 2 2 5j s d l p 功j d t 。，d 2 2 6 2 4 8 劳议歹芬7 。：。j 2 2 3m g c p 协议和h 2 4 8 协议的对比1 6 2 4 中继网关技术介绍18 2 4 1 中继嘲关介绍1 8 2 4 2 手绻网关必备技术1 8 2 5 本章小结2 2 第三章h 2 4 8 协议基于中继网关的系统概述 3 1 中继网关的体系结构2 3 3 j j 手鲴晒站邑移贸殍绍7 眵2 3 3 1 2 中继网关的硬件结构2 5 3 2 基于h 2 4 8 协议的中继网关的系统架构2 6 3 2 。l 基于1 t 2 4 8 的中继网关的系统功能分析2 6 3 2 2 基于1 - 1 2 4 8 力穸与争缬学霹矿关4 多面t 考享j g g ；粮2 7 3 3 中继网关上的h 2 4 8 模块的设计2 8 3 3 ，j 囊匀甓昌；掳：2 8 3 3 2h 2 4 8 詹爹攮纯移赞兢2 9 3 4 本章小结3 5 第四章h 2 4 8 协议在中继网关的详细设计与实现 。3 6 4 1 环境说明一3 6 4 2 中继网关的注册3 6 i i i ，90 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 4 3 中继网关的注销3 9 t 3 j 朋r g 主i 抛锚i 3 9 4 3 2m g c j 已生易矽r 摸一4 j 4 3 3m g c 退出匍俩翻钧觋系铊 4 4 呼叫过程4 3 4 4 1 乎廓矿蓬玄z 穆钳 4 4 2 谬嘲馕髓娃西孽5 6 4 5 本章小结5 9 第五章测试及性能分析 5 1 测试拓扑图6 0 5 2 测试结构6 0 5 2 1 艘铡斌绣狰卯 5 2 1 监务溺试结构6 l 5 3 测试项目及测试结果6 l 5 3 1 注勰测试6 l 5 3 2 注销_ 彰群6 2 5 3 3 分母黼6 6 5 3 4 岿链搿功髟掰6 9 5 3 5 通馕麓锄矿时7 j 5 3 6 碍锄助酌茚7 3 5 4 其他测试7 4 5 5 本章小结7 5 第六章结束语 参考文献 致谢 i v 7 6 7 7 ， 分 夺 ； 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 v o l p 技术概述 第一章绪论 i p 电话( 简称v o i p ，源自英语v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c o l ，又名宽带电话或 网络电话) 是一种透过互联网或其他使用m 技术的网络，来实现新型的电话通 讯。过去口电话主要应用在大型公司的局域网内，技术人员可以复用同一个网 络提供数据及语音服务，除了简化管理，更可提高生产力。随着互联网日渐普及， 以及跨境通讯数量大幅飙升，m 电话亦被应用在长途电话业务上。由于世界各 主要大城市的通信公司竞争日剧，以及各国电信相关法令松绑，电话也开始 应用于固网通信，其低通话成本、低建设成本、易扩充性及日渐优良化的通话质 量等主要特点，被目前国际电信企业看成是传统电信业务的有力竞争者。 1 2 1 v o i p 的特点 1 、技术方面 v o i p 技术的产生，直接带来了语音传输的革命，它对传统的语音交换模式 带来了强有利的冲击，由于它采用的是分组交换技术，比普通语音使用的带宽窄。 传统的公共交换电话网( p s t n ) 是基于时分复用( t o m ) 技术，电话网的交换结构基 于6 4 k b p s 通道，每个电话无论实际呼叫业务量的大小都会使用6 4 k b p s 的通道， 而语音分组只需要1 0 k b p s 左右，换句话说，在给定的连接上语音分组传送的信 息要多得多，为企业在国际国内数据传输更多的语音提供了足够的能力。 从表面看，载有语音信息的数据包与常规的i p 数据包并没有什么区别，只 是为了保证语音信息高度的时延敏感性，这些语音信息数据包通过第三层的q o s 协议被优先传送。从这种原理上我们可以了解到，当电话结束时，语音数据包停 止传输，线路带宽的占用也就随之结束。因此，v o i p 技术对线路带宽的占用是 动态的，对线路的利用效率比较高。 在v o i p 技术出现之前，利用租用线路传输语音也是能够实现的，采用的是 多路复用方式。多路复用将租用电路中的一部分带宽固定用于语音通道。多路复 用的缺陷在于无论是否有语音的传送，电路中的固定带宽总是被占用而不能做为 其他应用( 如数据传输) 使用，导致了相当大的带宽浪费，多路复用设备的投资 也相当昂贵u j 。 由于这些原因，在租用电路应用已经相当广泛的今天，利用租用电路传送语 音的应用并不广泛。由此看来，v o i p 技术要比其它技术有更好的适用性。 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 2 、应用方面 p 技术给电信行业带来了极好的商业机遇，应用该技术能大幅度的降低 运营成本，尤其是国际间的长途电话费用会被大大的降低，为社会提供了更加优 质、低廉的服务。 p 技术同样也会给企业的发展带来更好的帮助随着企业信息化的不断 发展，数字租用线路的大量使用，网络技术的不断普及，为p 技术的应用提 供了良好的技术基础。帧中继、d d n 等租用线路被广泛的应用在企业的业务活 动中，由于企业已经为租用线路支付了费用，而v o 口技术可利用现有的租用线 路传输语音信息以降低用户长途电话费用。因此这种利用租用线路传输语音的方 式，使长途电话费用可以认为是免费的，企业可以在租用线路上既可以传递数据， 又可以传递电话及传真等业务，为企业节省大量的费用，因此具有相当的应用价 值。 新技术带来新的产业、新的产品。v o i p 技术的广泛应用会带动相关产业的 发展、相关产品的应运而生。口长途电话业务、p 电话机，语音网关产品、相 关软件等相关增值业务都为企业带来了无限的商机。 3 、v o i p 技术的商业应用 ( 1 ) 基于运营行业的应用 由于分组交换技术给传统的交换方式带来了强有力的冲击，使得业务提供商 开始建造基于i n t e r n e t 协议( 口协议) 的全球网络，电信行业正面临着基础 技术的转换，开始把语音通信的传统电路交换网络向新的使用i p 的分组交换网 络转换，同时开辟新的m 电话业务。 ( 2 ) 基于企业的应用 对于一个企业来说，减少支出，节约成本，是非常重要的。利用已经拥有的 资源，进一步的开发利用，充分发挥设备的功效，将会给企业带来更多的帮助。 目前大多数企业都已建设了数据网、电话网等多个互相独立的专用网络。随 着企业业务的不断发展壮大，分支机构也越来越多，花费在各种设备上的费用也 越来越大。尤其是电话网，都是通过p s t n 网络实现的，大量的传真、电话的使 用带来庞大的开支，给企业增添了沉重的包袱。所以利用v o i p 技术，把语音技 术附加在数据网络传输上，尤其是拥有租用数据传输线路( 如d d n ，f r ) 的企 业，采用这一技术，具有更好的经济性。 1 2 2 v o i p 的发展 随着因特网在全球范围内的兴起和话音编码技术的发展，v o i p 技术获得了 突破性的发展和实际应用。随着越来越多的设备制造商和标准化组织，以及电信 运营商的纷纷加入，v o l p 技术已由最初只能作为i n t c r n e t 的一种增值业务应用， 2 北京邮 逐渐发展成为可以与传统电话技术相抗衡、能够提供大量多媒体数据业务的重要 技术。电话从产生到技术比较成熟，在技术上经历了以下三个阶段： ( 1 ) 技术突破期。上世纪9 0 年代中期，电话最早是作为因特网上的联 机应用出现的，那时只要通话双方拥有同样的客户端应用软件就可以在因特网上 进行实时通话了，当然语音质量存在很多问题。自从v o c a l t e c 推出了软件”i n t e m e t p h o n e ”后，不少软件公司，都相继推出了类似的软件，比如微软的n e t m e e t i n g 、 i d t 的n e t 2 p h o n e 、英特尔的i n t e m e tv i d e op h o n e 等，用户只需在p c 机上安装 客户端软件，并配合麦克风、声卡、音响等设备，就可以在p 网上与同样安装 了这些软硬件的用户通话了。由于当时这种应用只限于在i n t e m e t 上使用，因此 那时人们通常将这种应用称为”i n t e m e t 电话。这一时期，使用者大多数是 i n t e r n e t 上的网迷，语音质量基本没有保证，技术还不完全成熟，人们对它的认 识也比较稚嫩，也可以把这一时期称为i p 电话发展的萌芽期。 ( 2 ) 发展期。从上世纪9 0 年代中到世纪末，电信公司开始逐渐认识到利用 因特网实现语音业务的巨大潜在市场，他们开始考虑如何将因特网和已有的 p s t n 结合起来，从而更加广泛的为普通电话用户提供业务。于是，用于连接因 特网和p s t n 的网关设备出现了，由于利用因特网代替传统的长途电话线路可以 大大降低成本，许多产品制造商和业务商纷纷看好这一市场并开始制造设备和提 供业务。可以说，这时i p 电话进入快速的发展阶段。由于利用公司的因特网传 输实时的语音存在很多不足，难以保证用户接受的语音质量，这对一项业务来说 显然是不行的。因此很多i s p 建立了专用的i p 网或在因特网上构建v p n 来提供 语音业务，从而实现较好的语音质量，这时的i p 电话也可以真正地称为口电话。 ( 3 ) 成熟期。从2 0 0 0 年至今，v o l p 技术进入成熟期。此时，v o l p 技术的 成熟表现在s i p 协议推出新版本r f c 3 2 6 1 ，m e g a c o h 2 4 8 协议代替m g c p 协议， 不同的厂商都使用同样的标准来实现v o m 产品，语音通信质量提高至良好，大 多数运营商开始提供i p 电话业务，v o l p 从语音业务向基于v o i p 技术的数据业务 过渡【2 】。 1 2 课题背景 h 2 4 8 协议在2 0 0 0 年才推出第一版本，且协议仍处于不断完善和发展的阶 段。目前市场上支持h 2 4 8 协议的产品较少，尤其是由于缺乏足够的实际运营经 验，导致h 2 4 8 协议产品之间的稳定性难以完全保障。因此，在国内软交换试验 中进一步对h 2 4 8 协议相关产品进行广泛试验和相关测试具有重要的现实意思。 在中继网关上实现与完善h 2 4 8 协议，是北京万林克通信技术有限公司的新 产品开发计划的一部分。本文作者参与了该项目的研发工作，负责h 2 4 8 协议的 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 实现与完善。 1 3 作者所作工作及成果 本论文是作者在充分学习了h 2 4 8 协议的基础上，研究了h 2 4 8 协议相关的 几个问题，并且完成了h 2 4 8 协议在中继网关的实现，从而实现了h 2 4 8 协议在 口网与p s t n 网络之间互通。本论文在以下工作内容中取得了一定的成果： ( 1 ) 研究中继网关的软件架构，对h 2 4 8 协议在中继网关的实现进行合理的架 构和设计，实现中继网关在媒体网关控制器的注册与注销功能。 ( 2 ) 实现电话交换网与由m g c 控制呼叫连接状态的口网的互通，完成呼叫建 立与呼叫释放等功能。 ( 3 ) 对h 2 4 8 协议的中继网关进行了一系列严格的测试。 在中继网关上实现了h 2 4 8 协议，是本论文的主要内容之一。实现的环境为： 北京万林克通信技术公司的嵌入式实时操作系统r m o sv 9 0 ，a s 5 3 0 0 系列中继 网关，万林克媒体网关控制器，编程语言为c 语言，编译环境为p o w e r p cc c p p 编译环境。主要成果有：中继网关上的h 2 4 8 协议已经能实现基本的注册、注销、 通话建立与释放等基本功能，且运行稳定。 4 、 ； 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章v o i p 技术介绍 第二章v o i p 技术介绍 本章首先介绍了口的基本原理和相关协议并详细地介绍了h 2 4 8 协议， 然后对目前比较流行的两个信令协议m g c p 协议和h 2 4 8 协议进行了对比，最 后对中继网关技术做了简单的介绍。 2 1 v o i p 的基本原理 v o i p 的基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然 后把这些语音数据按t c p i p 标准进行打包，经过口网络把数据包送至接收地， 再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达 到由互联网传送语音的目的。 2 1 1v o i p 的基本传输过程 传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为6 4 k b p s 。 而所谓的v o p 是以口技术为基础的分组交换网络作为传输平台，对模拟的语音 信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的u d p 协议进 行传输。为了在p 网络上传输语音信号，要求几个元素和功能，最简单形式的 网络由两个或多个具有v o i p 功能的设备组成，这些设备通过p 网络连接。v o m 模型的基本结构如图2 1 所示。 语音代理 图2 - 1v o i p 基本模型 5 语音代理 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章v o i p 技术介绍 从图2 1 中可以发现v o p 设备是如何把语音信号转换为口数据流，并把 这些数据流转发到p 目的地，p 目的地又把它们转换回到语音信号。两者之间 的网络必须支持口传输，且可以是m 路由器和网络链路的任意组合。因此可以 简单地将v o i p 的传输过程分为下列几个阶段【3 1 。如图2 2 所示： 接收器h 模数转换h 压缩编码hi p 封装 磊未。一 二= 二二厂 1r i p 封装h 解压缩编h 数模转换h 播放器一 图2 - 2 传输过程 ( 1 ) 语音数据转换 语音信号是模拟波形，通过m 方式来传输语音，不管是实时应用业务还是 非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号 进行8 位或1 6 位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延 迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以数据帧为单位进行编码。 典型的帧长为1 0 3 0 m s 。考虑传输过程中的代价，话音包通常由6 0 、1 2 0 或2 4 0 m s 的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编 码标准主要有i t u - tg 7 1 1 。源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这 样目的地的语音设备才可以还原模拟语音信号。 ( 2 ) 原数据到i p 转换 一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以固定的帧长进行压缩编 码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用1 5 m s 的帧，则把从第 一来的6 0 m s 的包分成4 帧，并按顺序进行编码。每个帧有1 2 0 个语音样点( 抽 样率为8 k h z ) 。编码后，将4 个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。 网络处理器为语音添加包头、时序和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音 网络简单地建立通信端点之间的物理连接( 一条线路) ，并在端点之间传输编码 的信号。坤网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长 的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送， 转发到目的地【4 j 。 ( 3 ) 数据传送 在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间 t 内将其传送到网络输出端。t 可以在某个范围内变化，反映了网络传输中的抖动。 6 ， 。j j t 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章v o i p 技术介绍 网络中的不同节点间检查每个口数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数 据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持口数据流的任何拓扑 结构或访问方法。 ( 4 ) i p 包数据的转换 目的地v 0 口设备接收这个m 数据并开始处理。它可以提供一个可变长度的 缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择 缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器 将经编码的语音包经过解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操 作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为1 5 m s ，则它是6 0 m s 的语音包被分成 4 帧，然后它们被解码还原成6 0 m s 的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的 处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供 给解码器。 ( 5 ) 数字语音转换为模拟语音 播放驱动器将缓冲器中的语音样点( 4 8 0 个) 取出送入声卡，通过扬声器按 预定的频率( 例如8 k h z ) 播出。简而言之，语音信号在m 网络上的传送要经 过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成口分组、i p 分组通过网络的 传送、口分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。 2 2 v o l p 控制协议简介 2 2 1h 3 2 3 协议 “ h 3 2 3 协议是i t u t 提出的关于视频电话及多媒体会议传输协议h 3 2 x 系列 中的一部分。 第一版的h 3 2 3 由i t u 公布于1 9 9 6 年9 月推出 1 】。1 1 r u - t 在完成了在i s d n 2 m b p s 上的视频电话及多媒体会议传输协议h 3 2 0 后，又相继发布了具有相似功 能的h 3 2 1 ( 工作于a t m 网络) 和使用了调制解调技术的h 3 2 4 ( 工作于公共交 换电话网即p s t n ) 以及没有来得及发布就淘汰的h 3 2 2 ( 工作在i s o c h r o n o u s e t h e r n e t ) 。直到1 9 9 5 年r r u t 发布了迄今为止被广泛采用的、最有前途的、也 是在q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e 服务质量) 上克服了众多困难、定义了完善的服务 质量、提供较好的服务质量保证的h 3 2 3 。h 3 2 3 工作在局域网，h 3 2 3 为现有 的分组网络( 如i p 网络) 提供多媒体通信标准。若和其它的p 技术如i e t f 的 资源预留协议( r s v p ) 相结合，就可以实现i p 网络的多媒体通信。 h 2 2 5 和h 2 4 5 是h 3 2 3 协议集中的核心协议。前者主要用于呼叫控制，描 述了媒体、流打包、媒体流同步、控制流打包，以及控制消息格式等信息；后者 用于媒体信道控制，描述了用于打开和关闭传输的媒体的逻辑信道，以及容量交 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章v o l p 技术介绍 换、模式请求、控制和指示等信息。h 2 2 5 还包含了一个很重要的功能，就是定 义了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 ) 协议，其主要作用是为网络管理 提供确定端点地址和状态、施行呼叫接纳控制等功能。 与其它终端协议不同，h 3 2 3 不仅定义了终端，而且还定义了网络上的许多 其它组件，包括网关、网守( g a t e k e e p e r ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( n i p ) 以及多点控制单元( m c u m u l t i p o i n tc o n t r o lu n i t ) 。其中，终端、网关和m c u 统称为端点，端点可以发起呼叫、接受呼叫，媒体流就在端点产生或终结。网守、 m c 和m p 则不可呼叫，但是网守参与呼叫的控制，是可寻址的h 3 2 3 实体并且 可以为端点提供地址翻译和网络接入控制的服务。 h 3 2 3 系统的呼叫信令协议是以i s d n 的q 9 3 1 q 9 3 2 q 9 5 0 为基础制订的， 其中尤以q 9 3 1 为最重要。h 2 2 5 呼口l l 信令消息和信息单元都是q 9 3 1 消息和信 息单元的子集，主要差别是对各个消息中用户信息单元的内容作了新的增补定 义，另外对某些信息单元的个别字段的编码和含义作了一些补充和界定。 总的来说，h 3 2 3 协议规范已经很成熟，对于基本的通话业务和增值业务都 有详细的规范。但是由于协议本身开放性不够，可扩展性相对较差，不能很好的 满足的日益增长的满足新需求的新业纠引。 2 2 2s 口协议 会话发起协议( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ，缩写s 口) 是一个由i e t fm m u s i c 工作组开发的协议，作为标准被提议用于建立、修改和终止包括视频、语音、即 时通信、在线游戏和虚拟现实等多种多媒体元素在内的交互式用户会话。2 0 0 0 年1 1 月，s i p 被正式批准成为3 g p p 信号协议之一，并成为i m s 体系结构的一 个永久单元。s i p 与h 3 2 3 一样，是用于v o l p 最主要的信令协议之一。 s i p 是类似于h t t p 的基于文本的协议。s i p 可以减少应用特别是高级应用 的开发时间。由于基于口协议的s i p 利用了i p 网络，固定网运营商也会逐渐认 识到s i p 技术对于他们的深远意义。 使用s i p ，服务提供商可以随意选择标准组件。不论媒体内容和参与方数量， 用户都可以查找和联系对方。s i p 对会话进行协商，以便所有参与方都能够就会 话功能达成一致以及进行修改。它甚至可以添加、删除或转移用户。 s i p 它既不是会话描述协议，也不提供会议控制功能。为了描述消息内容的 负载情况和特点，s i p 使用i n t e r n e t 的会话描述协议( s d p ) 来描述终端设备的 特点。s i p 自身也不提供服务质量( q o s ) ，它与负责语音质量的资源保留设置协 议( r s v p ) 互操作。它还与若干个其他协议进行协作，包括负责定位的轻型目 录访问协议( l d a p ) 、负责身份验证的远程身份验证拨入用户服务( r a d i u s ) 以及负责实时传输的r t p 等多个协谢6 1 。 8 ， 0 飞 # 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章v o i p 技术介绍 2 2 3m g c p 协议 m g c p 协议主要用作呼叫代理( c a l la g e n t ，也称为媒体网关控制器，即m e d i a g a t e w a yc o n t r o l l o r ) 控制媒体网关( m e d i ag a t e w a y ) 。这里的媒体网关可以泛指 网络上或电路上能够提供语音或数据转换功能的实体，如中继网关、驻载网关、 接入网关等。 在m g c p 协议规范中有一个很重要的假设，就是网关本身不具有呼叫功能， 呼叫控制全部由呼叫代理来完成。这种集中式结构，大大简化了对终端产品的要 求，更有利于提供高度可靠的口网络电话。 m g c p 呼叫模型包括连接模型和呼叫控制模型两部分。连接模型的两个基本 构件是端点( e n d p o i n t ) 和连接( c o n n e c t i o n ) 。它们是建立端到端话音通路的重 要概念。一个或多个连接组合成一个呼叫。呼叫建立和释放用到的两个重要概念 是事件( e v e n t ) 和信号( s i g n a l ) 。 与s i p 协议类似，m g c p 采用文本方式的协议结构。协议消息分为两类：命 令和响应，每个命令需要接受方回送响应，通过命令实现呼叫控制。 实时传输协议( 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 ) ，是由i e t f 的多媒体传 输工作小组于1 9 9 6 年公布的，主要实现的是一种端到端的多媒体流同步控制机 制。r t p 实际包括两个协议：r t p 和r t c p r t p 用于传送实时数据( 如音频和视频) ，其功能是提供净荷类型指示 ( 即数据类型和编码方法) 、数据分组序号、数据发送时间戳和数据源标识。接 收端根据这些信息可以正确的重组原始信号。在视频解码时，还可以根据序号判 定接收分组在数据流中的位置，从而不一定完全按接收顺序解码。 r t c p 用于传送实时信号传递的质量参数，提供o o s 监视机制，同时还 可以传送会议通信中的参会者信息，向没有显示的成员控制和呼叫建立的“松弛 型会议通信提供控制机制r 刀。 r t p 的设计采用“集成处理”和“应用成帧 的思想。所谓“集成处理”指 的是r t p 一般由应用层综合处理，而不作为一个单独的协议层来处理。所谓“应 用成帧 指的是r t p 只规定所有应用都需要的公共功能，它不像一般协议那样 通过任选机制等办法追求全面和完备，而是留有余地，允许具体应用修改或增加 头部信息已满足其特定需要。因此，用r t p 封装应用数据，除了要遵从r t p 协 议本身的要求外，还要制定两个应用文档：应用文档和净荷格式规范。前者订了 一组净荷类型码及它们至净荷格式( 如媒体编码) 的映射关系，并可以定义在该 9 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章v o m 技术介绍 类应用中r t p 应作的修改和扩充；后者具体定义了每一种净荷( 例如音频或视 频编码) 如何在r t p 中传送。 r t p 通常运行在u d p 之上，二者共同完成运输层的功能，但协议并不排除 采用其它合适的运输层协议。u d p 提供复用及校验和服务，也就是通过分配不 同的端口号来传送多个r t p 流。协议规定，r t p 流应使用偶数( 2 n ) 端口号， 相应的r t c p 应使用相邻的奇数( 2 n + 1 ) 端口号。因此，应用进程应在一对端口 上接收r t p 数据和控制信号，同时向另一对端口发送数据和控制信掣酎。 2 2 5s d p 协议 ( 1 ) s d p 协议功能描述 会话描述协议是在r f c2 3 2 7 中定义的。s d p 是为了会话通告、会话邀请和 其他形式的多媒体会话启动而描述的多媒体会话过程。所谓多媒体会话就是多媒 体发送者、接收者和从发送者到接收者的数据流的集合。视频电话会议呼叫就是 多媒体会话的一个典型例子。i n t e r n e t 一般采用松弛方式实现多媒体会议，其主 要机制就是通过会话公告( s e s s i o na n n o u n c e m e n t ) 将会议的地点、时间、媒体和建 立等信息告知每一个可能的参会者。用户收到此公告，获知会议的多播组地址和 数据流的u d p 端口号后，就可以自由的加入此会议。s d p 传送这类会话信息的 协议。s d p 语法简单易懂，已经被接受作为基于文本的口信令协议中呼叫参数 协商的编码方法。它定义了会话描述的统一格式，但是不定义多播地址的分配方 案和s d p 消息的放松，也不支持媒体编码方案的协商，这些功能均由下层传送 协议完成【9 】。 s d p 描述的信息封装在传送协议中发送，典型的会话传送协议包括：会话公 告协议( s a p ) 、s i p 、r t s p 、h w 四和使用m i m e ( m u l t i p u r p o s ei n t c r n e tm a i l e x t e n s i o n s ) 的e m a i l 。 采用s i p 传送时，其数据包格式为”头部十文本净荷”，头部属于s i p 呼叫控制 信息，文本净荷就是s d p 会话描述部分描述的媒体信息。若采用e m a i l 或者h t t p 传送，应使m i m e 内容类型为”a p p l i c a t i o n s ”。 s d p 传递的是多媒体会话的媒体