（通信与信息系统专业论文）多媒体手持终端中的h323协议栈设计.pdf

摘要 摘要 随着互联网和i p 技术的高速发展，电话系统已经开始由传统的电路交换模式 逐渐转向i p 的分组交换模式，这已经成为了电信网络演进的主流方向。v o l p ( v o i c eo v e ri p ) 技术正经历前所未有的迅速发展，各种v o l p 产品正大量的推 向市场，改变着人们的生活方式。同时各种v o l p 的协议标准也不断推陈出新，成 为人们研究的重点。在这些标准中h 3 2 3 协议最为成熟，市场占有率最高，并且 适合于组建任何规模的i p 电话网络。虽然目前h 3 2 3 协议受到s i p 的强烈冲击， 但由于它在进一步的发展中吸收了其它相关协议的优点( 比如快速呼叫) ，并不断 完善着自己的标准，故仍显示了强大的生命力。在相当一段时间内，h 3 2 3 协议 将继续作为v o l p 的工业标准而存在。 本文前两章介绍了v o l p 的现状和h 3 2 3 协议的标准结构，涉及到h 3 2 3 协议 的系统组成部分、各种呼叫信令协议和呼叫过程等方面。熟悉这些知识便于在应 用h 3 2 3 协议时对协议栈进行修改，定制和增强，使之符合具体的应用环境。 第三章讲述了这种基于h 3 2 3 的多媒体手持终端的设计方案，该方案以a r m 和d s p 为核心，将8 0 2 1 l b 无线局域网和h 3 2 3 协议两种技术结合在一起来实现 v o l p 和无线接入i n t e r n e t 等功能，故同时具有这两种技术的优点：第四章介绍 了在开发该终端和h 3 2 3 协议栈时用到的一种实时嵌入式操作系统一一n u c l e u s ， 特别介绍了基于它的内核和它的t c p i p 模块。 第五章重点介绍了h 3 2 3 协议栈的详细设计过程，具体包括h 3 2 3 协议栈的 各个子协议、r a s 、q 9 3 1 和h 2 4 5 结构设计和功能设计，这也是本论文的工作重 点所在。本章除了谈到各个模块的数据结构和模块之间的接口的设计外，还描述 了各个模块间消息的流动和处理机制，叙述了完整的协议栈的初始化过程及各层 协议呼叫流程图。最后为了测试协议栈的正确性，利用上面的协议栈完成一个简 单的终端呼叫应用程序。程序测试证明，本文设计的h 3 2 3 协议栈能完成完整的 h 3 2 3 呼叫流程。 关键词： v o i p ；h 3 2 3 ；r a s ：q 9 3 1 ：h 2 4 5 ：嵌入式操作系统；n u c l e u s 华南理工大学硕十学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e ta n di pt e c h n o l o g y ，t e l e p h o n es y s t e mi s c h a n g i n g f r o mt h et r a d i t i o n a lc i r c u i ts w i t c h i n gm o d et ot h ep a c k e ts w i t c h i n g m o d e ，a n dt h i sh a sb e c o m et h em a i n s t r e a mi nt h ee v o l u t i o no ft e l e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s n o w a d a y sv o i p ( v o i c eo v e ri p ) t e c h n o l o g yi su n d e r g o i n ga nu n p a r a l l e l e d d e v e l o p m e n t ，v a r i o u sv o i pp r o d u c t i o n sh a v eb e e ni n j e c t e d i n t om a r k e t sa n da r e c h a n g i n gp e o p l e sl i f e - s t y l e ，s oi n v e s t i g a t i n ga n du p d a t i n gv a r i o u s e x i s t e n tv o i p s t a n d a r d p r o t o c o l s b e c o m e s s i g n i f i c a n t l yi m p o r t a n t a n da t t r a c t s m a n y r e s e a r c h e r s e y e s a m o n gt h e s ee x i s t e n tv o i ps t a n d a r dp r o t o c o l s ，h 3 2 3p r o t o c o l i st h em o s t m a t u r e do n e i tn o to n l yg a i n sam a j o r i t yo fm a r k e t s ，b u ta l s oc a nb eu s e df o rs e t t i n g u pv a r i o u sd i m e n s i o ni pn e t w o r k s a l t h o u g hs u f f e r i n gi m p a c kf r o ms i p ，h ，3 2 3s t i l l s h o w sas t r o n gv i t a l i t ya n dc a l lb et h ei n d u s t r ys t a n d a r di nal o n gt i m eb ya s s i m i l a t i n g a d v a n t a g e sf r o mo t h e rr e l e v a n ts t a n d a r d s i nt h ef i r s tt w oc h a p t e r so ft h i st h e s i s ，w eb r i e f l yi n t r o d u c et h es t a t u sq u oo f v o l pa n dt h es t a n d a r ds t r u c t u r eo ft h eh 3 2 3p r o t o c o l ，t h em a i np a r t so ft h ep r o t o c o l ， c a l l i n gp r o t o c o l sa n dt h ec a l l i n gp r o c e s sa r ei n v o l v e d i ti su s e f u lt h a tf a m i l i a r i n g w i t ht h e s et e c h n o l o g i e sf o rm o d i f y i n g ，c u s t o m i z i n ga n de n h a n c i n gt h ep r o t o c o l ss t a c k t oa d a p tt ot h ea p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t i nt h et h i r dc h a p t e r ，w ei n t r o d u c eas o l u t i o ns c h e m eo fm u l t i m e d i at e r m i n a lo n t h ev o i p t h es o l u t i o ni sb a s e do nt h ea r ma n dd s pt e c h n o l o g i e sa n di tu s e st h e a d v a n t a g e so ft h e8 0 2 1l bl a na n dt h eh 3 2 3p r o t o c o lt e c h n o l o g i e s t h ef o r t h c h a p t e ri n t r o d u c e sa ne m b e d e dr e a l - t i m eo p e r a t es y s t e m n u c l e u s ，w h i c h i s b a s e do nm u l t i t a s k s t h er e a l i z a t i o no fh 3 2 3p r o t o c o la r eb a s e do nt h i so p e r a t e s y s t e m i nt h ef i f t hc h a p t e r ，w ep r e s e n tt h ep a r t i c u l a rd e s i g n i n gp r o c e s so ft h ep r o t o c o l h 3 2 3 ，i n c l u d i n gt h er a s ，q 9 31 a n dh 2 4 5p r o t o c o la n dt h e i rf u n c t i o nd e s i g n ，a n d t h i si sa l s ot h em a i ne f f o r t so ft h i st h e s i s b e s i d e sr e f e r r i n gt ot h ed a t as t r u c t i o na n d t h ei n t e r f a c ef u n c t i o n so ft h em o d u l e s ，f u l li n i t i a l i z a t i o np r o c e s so ft h ep r o t o c o l s t a c ka n dt h ec a l l i n gp r o c e s so fr a s ，q 9 31a n dh 2 4 5f i r ea l s oi n t r o d u c e d a tl a s t ，a s i m p l et e r m i n a lc a l l i n gp r o c e d u r eb a s e do nt h eh 3 2 3p r o t o c o ls t a c ki st e s t e d ，a n dt h e t e s tr e s u l t sp r o v et h a tt h ed e s i g n e dp r o t o c o ls t a c kc a nf i n i s ht h ew h o l ec a l l i n gp r o c e s s o ft h eh 3 2 3s t a n d a r d k e y w o r d s ：v o l p ；h 3 2 3 ；r a s ：q 9 31 ；h 2 4 5 ：e m b e d d e do p e r a t es y s t e m ；n u c l e u s i i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：多六压节 日期：渺s 年占月帅 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在解密居适用本授权书。 本学位论文属于 不保密瓯 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 日期：训，年月哆日 日期：卯西年参月够日 铆吵 归 弦睁 名名签签 者师作导 第一章绪论 第一章绪论 1 1v o lp 产生的背景与原理 v o l p ( v o i c eo v e ri p ) ，是在以i p 为网络层协议的计算机网络中进行语音 通信的实现技术的统称，而一般将i p 电话这一名词作为v o l p 通信系统的代称。 伴随着二十世纪末i n t e r n e t 取得的巨大成功，i p 技术已经成为未来信息网络的 支柱技术之一，以i p 为核心的分组化和以移动通信为核心的无线化已成为电信 网络演进的主流方向。近年来，在市场利益和计算机通信技术发展的双重推动下， 基于i p 的多媒体通信发展已经成为世界关注的热点。而随着i p 网络技术逐渐 进入电信领域，i p 网络电话的成功开发和应用也展示着以i p 为基础的新一代信 息网络的美好前景。1 9 9 6 年，i t u - t 通过了局域网上支持可视电话通信的网络协 议h 3 2 3 ，同年i e t f 推出了i p 电话通信的网络协议s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o n p r o t o c 0 1 ) ，标志v o i p 技术进入了标准化和大规模实用化阶段。 v o l p 作为”下一代电话”而倍受瞩目的原因是与通信业务经营者所传输的语 音量和i p 信息量比率有关的。以因特网为代表的i p 通信的信息量，现在以指数 函数的方式增加。由于在全部信息传输量中，i p 信息量占极高的比例，因此整个 网络应适应于i p 信息量，少量的语言信息量也应搭载在i p 网上，这比起分别建 立i p 网和语音网要经济得多。正因为如此，v o i p 技术将成为未来的电话技术。 v o l p 电话是一种数字电话，是技术创新的一种通信服务业务。它把语音数据 通过压缩编码、打包分组、分配路由、存储交换、解包解压等交换处理在i p 网或 互联网上实现语音通信。它促进了网络资源利用，降低语音业务成本。因此在全 球范围内得到了迅速的发展，可以说是当今世界上发展最快、普及最快的一门应 用服务技术之一，也是计算机网络界关注的热点之一。 自从i p 电话出现至今，它已经经历了4 代演变。 第一代i p 电话是通过p c 上的软件来实现的。通话双方必须用p c 上相同 的软件和语音压缩声卡进行通话。这是初级阶段的i p 电话，它比传统的电话烦 琐。 第二代i p 电话是通过电话黑盒子实现的，在黑盒子中集成了m o d e m 和i p 电话软件的功能，通过这个黑盒子用户可以直接上网通话而不必经过p c 。但是， 这种方式在本质上和第一代i p 电话没有区别，你仍不能和没有约好的人通话。 前两代i p 电话由于自身的局限性，还没能构成对传统电话的威胁。 第三代i p 电话是用软件进行通话，它向传统电话发起了挑战。这也是一种 华南理工大学硕士学位论文 1 3 课题来源与本文的研究内容 本文的内容来源于电子信息七所移动通信国家研究中心弘宇公司的一个研究 项目“基于v o l p 的多媒体手持终端研究”，该项目的目的是开发一套建立在8 0 2 1 l b 无线局域网平台上的集无线上网、v o i p 、多媒体应用等多功能的多媒体终端产品 及应用系统。该项目在h 3 2 3 及t c p i p 协议上实现v o i p 的功能。通过将基于8 0 2 1 l 的无线局域网和h 3 2 3 协议栈两种技术有机地结合在一起，同时具备两者的优点， 并在此基础上可延伸开发出各种基于t c p i p 和h 3 2 3 协议的多媒体网络应用，如 网页浏览、数据下载、e m a i l 收发、视频会议、图片显示及影片播放等。在该项目 中作者协助h 3 2 3 协议栈的开发与应用，包括协议栈的选定和上层应用软件的部 分实现。 本文详细阐述了在实时操作系统n u c l e u s 上实现v o l p 的一种协议h 3 2 3 的设 计过程。论文结构如下： 第一章：绪论。介绍了v o l p 的背景和论文内容来源以及文章结构。 第二章：h 3 2 3 系统结构。分析了h 3 2 3 系统的结构、系统的各个组成部分 和各个信令协议的内容，描述了h 3 2 3 通信的基本控制和呼叫过程。 第三章：多媒体手持终端的设计。本章描述了项目“基于v o l p 的多媒体手持 终端研究”的总体硬件和软件设计。 第四章：n u c l e u s 操作系统。介绍了个实时操作系统：n u c l e u s ，详细介绍 了在开发h 3 2 3 协议栈中用到的几种主要组件和基于它的t c p i p 模块。 第五章：h 3 2 3 协议栈的详细设计。描述了h 3 2 3 协议栈的组成结构和各部 分的详细设计过程。 4 第二章h 3 2 3 系统结构 第二章h 3 2 3 系统结构 2 1h 3 2 3 的体系结构 为了能在不保证q o s 的分组交换网络上展开多媒体会议，由i t u 的第1 5 研究 组s g 一1 5 于1 9 9 6 年通过h 3 2 3 建议的第一版，并在1 9 9 8 年提出了h 3 2 3 的第二 版。h 3 2 3 制定了无o o s ( 服务质量) 保证的分组网络p b n ( p a c k e tb a s e dn e t w o r k s ) 上的多媒体通信系统标准，这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统，包括基于 t c p i p 、i p x 分组交换的以太网、快速以太网、令牌网、f d d i 技术。因此，h 3 2 3 标准为l a n 、w a n 、t n t e r n e t 、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障。 h 3 2 3 是i t u 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部份，该系列标准使得在现有 通信网络上进行视频会议成为可能，其中，h 3 2 0 是在n i s d n 上进行多媒体通信 的标准：h 3 2 1 是在b - i s d n 上进行多媒体通信的标准：h 3 2 2 是在有服务质量保 证的l a n 上进行多媒体通信的标准：h 3 2 4 是在g s t n 和无线网络上进行多媒体通 信的标准。h 。3 2 3 为现有的分组网络p b n ( 如i p 网络) 提供多媒体通信标准。若 和其它的i 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。基于i p 的l a n 正变得越来越强大，如i po v e rs d h s o n e t 、i po v e ra t m 技术正在快速发展以及l a n 宽带正在不断的提高。由于能提供设备与设备、应用 与应用、供应商与供应商之间的互操作能力，因此，h 3 2 3 能够保证所有h 3 2 3 兼容设备的互操作性。更高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体 加速芯片使得p c 成为一个越来越强大的多媒体平台。h 3 2 3 可提供p b n 与别的网 络之间进行多媒体通信的互连互通标准。许多计算机、网络通信公司，如i n t e r 、 m i c r o s o f t 和n e t s c a p e 都支持h 3 2 3 标准。h 3 2 3 标准包括在无o o s 保证的分组 网络中进行多媒体通信所需的技术要求。这些分组网络包括l a n 、w a n 、i n t e r n e t 因特网以及使用p p p 等分组协议通过g s t n 或i s d n 的拨号连接或点对点连接。 从整体上来说，h 3 2 3 是一个框架性建设，它涉及到终端设备、视频、音频 和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点会议的多点控 制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 、网关以及关守等设备。 它的基本组成单元是”域”，在h 3 2 3 系统中，所谓域是指一个由关守管理的网关、 多点控制单元( m c i j ) 、多点控制器( 1 l i c ) 、多点处理器( m p ) 和所有终端组成的 集合。一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个关守。h 3 2 3 系统中各 个逻辑组成部份称为h 3 2 3 的实体，其种类有：终端、网关、多点控制单元( m c u ) 、 多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 。其中终端、网关、多点控制单元( m c u ) 5 华南理工大学硕士学位论文 是h 3 2 3 中的终端设备，是网络中的逻辑单元。终端设备是可呼叫的和被呼叫的， 而有些实体是不能被呼叫的，如关守。h 3 2 3 包括了h 3 2 3 终端与其它终端之问 的、通过不同网络的、端到端的连接。其体系结构如图2 - 1 所示。 图2 - 1h 3 2 3 的体系结构 f i g 2 1t h es y s t e ms t r u c t u r eo fh 3 2 3 2 2h 3 2 3 系统组成 h 3 2 3 系统主要是由三个部分组成。 2 2 1 终端( t e r m i n a t e ) h 3 2 3 终端是与其他h 3 2 3 端点进行实时通信的端点。一个典型的终端就是 一个终端的用户通信设备。它支持几种语音编解码，也支持可选的视频编解码和 数据通信格式。图2 2 为终端的基本组成图。 6 第二章h 3 2 3 系统结构 图2 2v o w 终端的组成结构 f i g 2 - 2s t r u c t u r eo f v o i pt e r m i n a l 图2 2 所示的h 3 2 3 终端包括系统控制用户接口、视频编解码、音频编解码、 h 2 2 5 0 层、系统控制功能和到分组网络的接口。所有的h 3 2 3 终端必须具有系 统控制单元、h 2 2 5 0 层、网络接口和一个音频编解码单元。虽然我们提到了支 持话音、视频以及数据的能力，但终端并不需要配置成能支持所有的这些服务， 而h 3 2 3 也不需要终端具有支持如此多服务的能力。视频编解码单元和数据应用 是可选的部分。 其中所用到的协议有：h 2 2 5 0 媒体流的打包和同步协议；h 2 4 5 多媒体通 信控制协议：g 7 1 1 、g 7 2 3 1 、g 7 2 9 等声音编解码协议；h 2 6 1 、h 2 6 3 视频编 解码协议；另外还涉及到q 9 3 1 部分协议( 这是因为h 2 2 5 0 借用了q 9 3 1 呼 叫建立机制) ；以及用于媒体实时传输的r t p r t c p 协议；另外还有一些数据通信 协议如t 1 2 0 等。 视频编解码模块负责对视频信源进行编码以便传输，同时负责对接收到的视 频码进行解码输出到视频播放设备。 音频编解码模块对从麦克风等来的声音信号进行编码以便传输，并对接收到 的音频编码数据进行解码输出到扬声器。 数据信道支持远程信息处理应用，如电子书写板、静态图像传输、文件传输 和数据库访问等。 系统控制单元为h 3 2 3 终端的正确操作提供信令。它规定呼叫控制、能力交 换、命令和指示信令，以及打开和描述逻辑信道内容的消息。 7 华南理工大学硕士学位论文 2 2 2 网关( g a t e w a y ) h 3 2 3 网关是一个位于i p 网络上的节点，用来与其它h 3 2 3 终端或位于另 一个网络上的其它i t u - t 终端进行通信。如果通信的两个终端不是同类h 3 2 3 终 端，网关将进行转换工作，将两者的传输格式进行转换，例如一个g 7 1 l 编码终 端和g 7 2 9 编码终端间的信号转换。一个n 3 2 3 网关可与另外的h 3 2 3 实体协 同工作。网关还可以在h 3 2 3 网络和其他类型的网络之间提供转换服务，一般区 别于h 3 2 3 的网络和其他类型的网络是指i s d n 网或者常规电话网。如具有交换的 电路网络( s w i t c hc i r c u i tn e t w o r k ，s c n ) 、普通电路交换网络( g e n e r a ls w i t c h e d t e l e p h o n en e t w o r k ，g s t n ) 、窄带i s d n ( n a r r o w b a n di n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l n e t w o r k ，n i s d n ) 和宽带i s d n ( b r o a d b a n di n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l n e t w o r k ，b - i s d n ) 。在h 3 2 3 一侧，网关支持h 3 2 3 信令并按照h 3 2 3 的要求接 收分组里的信息。在连接电路交换的另一侧，网关支持电路交换网络的信令协议。 网关两侧信令协议以及媒体格式之间的转换在网关内部进行。这样转换无论是对 电路交换网中的其他节点，还是h 3 2 3 网中的其他端点都是透明的。 当与关守进行配合工作时，网关能建立及清除在l a n 和s c n 上的呼叫，它 还向h 3 2 3 终端反映i p 网络有关的特征以及在s c n 网上的s c n 终端的特性。 一个网关一般由三部分组成： 1 ) 媒体网关( m e d i ag a t e w a y ，m g ) 提供媒体介质流的映象或转换。比如，它可将g 7 1 1 的6 4 k b p s 的话音转化 为g 7 2 3 1 的6 3 k b p s 的话音。 2 ) 信令网关( s i g n a l i n gg a t e w a y ，s g ) 提供i p 网与p s t n 网之间的信令交换。如，提供对h 3 2 3 和7 号信令进 行相互操作的支持。 3 ) 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 ) 网关控制器位于媒体网关、信令网关和关守之间，是网关系统的总体控制器， 它控制着m g 和s g 。它必须能和关守进行互操作，因此它应能处理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，它还监视着整个系统的 资源状况，并保持着对所有链接的控制。 2 2 3 关守( g a t e k e e p e r ) 关守是h 3 2 3 系统的一个可选组件，其功能是向h 3 2 3 节点提供呼叫控制服 务。当系统中存在h 3 2 3 关守时，其必须提供以下四种服务地址：地址翻译、带 宽控制、许可控制与区域管理功能；带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫 管理等为关守的可选功能。虽然从逻辑上，关守和h 3 2 3 节点设备是分离的，但 是生产商可以将关守的功能融入n 3 2 3 终端、网关和多点控制单元等物理设备中。 8 第二章h 3 2 3 系统结构 由单一关守管理的所有终端、网关和多点控制单元的集合称之为h 3 2 3 域。在i p 电话中，网守处于高层，是用来管理i p 电话网关的。下面是网守的功能。 2 2 3 1r a s 功能 r a s 部分的功能有用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全性管理、 区域管理。 区域管理：由于i pp h o n e 网络正在发展中，网络的拓扑结构各种各样， 考虑到目前的发展趋势，网守在结构上应能适应各种结构，既能支持单网守、单 区域，也能支持多网守、多区域；在多区域情况下，各个区域即可以建立平等和 直接的联系，也可通过上级网守联系。每个区域可配置多个网守，以用于备份和 负荷分担。每个网关保存两个网守的地址，网关启动后定期向网守发r r q 登录， 如果登录失败，则向另一网守登录。登录时网守保存网关的登录生存周期，超时 后未重新收到网关的r r q 则认为网关故障，将其状态置为不可用。 用户认证：网关用a r q 把用户卡号和密码发给网守，网守再把卡号和密码 送给计费认证中心，如果计费认证中心认证通过，网守向网关发a c f ，否则回a r 5 。 地址解析：网关在用户认证完成后，接受被叫号码，接收完被叫号码后把 号码用a r q 送给网守，网守在路由表中查找目的网关的i p 地址，如果目的网关不 在本区域中，向上级网守或邻近网守请求在别的区域中查找。找到目的网关后在 a c f 中返回其i p 地址，未找到返回a n j 。网守到网守的通信方式遵循h 2 2 5 0a n n e x g 的建议。 带宽管理：由于每个网关接入到i n t e r n e t 的带宽有限，为了避免在话务 高峰期造成网络拥塞，影响所有的呼叫，网守可设定进行带宽管理，网关在a r q 中填入所需的带宽，网守判断有无足够的带宽资源，如果资源不足，就拒绝呼叫。 由于呼叫所需的带宽取决于语言编码的类别、是否采取静音、每个r t p 包带几帧 数据等，因此，在a r q 中的带宽应按最大需求申请，在通话开始时，再用b r q 修 改所需带宽。 路由管理：为了提高网络的可靠性和接通率，对话务流量进行分配，网守 提供路由管理。在路由表中，每个区号可以对应多个路由，路由具有优先级，选 路时先选高优先级路由，如果高优先级路由拥塞或不可达，再选低优先级的路由。 当呼叫跨区域时，双方的网守可以直接建立联系，也可以通过上级网守联系，还 可以通过别的同级网守联系，方式灵活，保证系统的灵活配置和网络的可靠性。 具有相同区号和路由特性的网关可以组成网关组，选路时可以针对网关，也可以 针对网关组。对某一网关组选路时，可以按每个网关的优先级，也可以按百分比 在网关间进行流量分配。为了在某些情况下能与即不在本网守的控制下，也无法 与其它网守通信的网关互通，路由还可设为”独立网关”，直接与之通信。 9 华南理工大学硕士学位论文 安全性管理：由于i n t e r n e t 是一个开放的网络，容易遭到攻击，网守应 提供基于h 2 3 5 的安全机制，在相互通信的网关和网守之间、网守与网守之间设 置密码，相互认证。为了与别的设备互通或别的原因，网守也可以不提供基于 h 2 3 5 的安全性机制或也可以针对i p 地址进行认证，根据对方的i p 地址来判断 对方是否是合法用户。 2 2 3 2 呼叫处理功能 网守除了进行r a s 功能外，还需要具有呼叫处理功能，利用h 2 2 5 0 和h 2 4 5 进行呼叫的建立，能力交换，呼叫维护和结束呼叫等处理。对于p c t o p h o n e 业 务，p c 需要对网守发起呼叫。再由网守向被叫网关发起呼叫，网守在进行呼叫处 理的时侯，其处理能力会下降很多。 2 2 3 3 用户界面和参数设置 用户界面和参数设置部分完成路由表、网关数据表、网关组数据表、本网守 数据设定等数据的输入、修改、保存和调试信息、日志信息、告警信息的管理和 用户权限管理。 各种数据的管理：网守的数据主要有网关数据表、网关组数据表、网守数 据表、路由表、国家信息表五个表格和本网守的各种设置，如r a s 端口号，是否 采用h 2 3 5 ，本网守的国家号和国家号前缀等。通过用户界面，可以实时修改大 部分数据，少数参数如端口号等只能在系统初始化时设定，运行中禁止修改。所 有的数据都可以保存在文件中，下次启动可直接使用。 告警信息管理：提供告警窗口，在系统出现异常时打印告警信息。 调试信息管理：可以输入一些命令，来控制系统的运行和显示某些感兴趣 的信息，如v o s 的内存信息，显示收到的消息等。日志管理：记录网守所有的操 作，以便进行问题跟踪等。 用户权限管理：对操作设置各级权限，根据权限确定用户对网守的操作。 2 2 3 4 其他功能 设备备份的考虑：为了保证系统的可靠性，每个区域应至少配置两个网守， 这两个网守可以配置为一个为主，个为从，也可以配置为两个平等的网守，对 区域内的网关进行负荷分担，同时互为备用。在正常情况下网关只向主网守登记， 但主备网守中都保存有该网关的数据，当网关向主网守登记失败后，向备用网守 登记。 设备管理：为了在某一网关或网守出现故障时能及时改变路由，提高接通 率，网守应能及时发现其管理下的网关和与之联系的其它网守的状态改变并以此 改变路由数据。网守管理下的网关不断向网守发送登记请求，每次登记的生存周 第二章h 3 2 3 系统结构 期可以设得很短，当生存周期己到而未收到网关新的登记请求时，网守就可以认 为网关发生故障，并不在向其分配呼叫。与此同时，网关不停向所有与之向连的 网守发送服务请求，与之建立联系。当向对方发出服务请求未收到对方的证实， 重发也超过最大重发次数时，认为对方发送故障，这时改变自己的路由表。 会话管理：网关上的每一个呼叫在网守中都有一与之对应的呼叫控制块， 当网关发起呼口q 时向网守发送a r q ，网守在收到后a r q 创建呼叫控制块，呼叫结 束时网关向网守发送d r q ，网守释放呼叫控制块。为了避免在某些情况下网守未 收到网关的d r q 而造成网守无法释放呼叫，网守定期向网关发送查询命令，检查 呼叫是否存在，如果不存在，则释放呼叫控制块。为了避免呼叫超出网守处理能 力而造成网守崩溃，网守可以设一最大呼叫数，超出的呼叫将被拒绝。对每个网 关也设一最大呼叫数，当该网关上的呼叫数超出门限值时呼叫也将被拒绝。网守 还可以闭塞某一网关或网守，禁止其呼入或呼出。对每一网守，还可以设一拥塞 上限和拥塞下限，当呼叫超出呼叫上限时认为该网守已拥塞，不再向该网守分配 呼叫；当呼叫数低于拥塞下限时，认为拥塞已经解除。 2 2 4 多点控制单元( m c u ) 多点控制单元支持三个以上节点设备的会议。在h 3 2 3 系统中，一个多点控 制单元由一个多点控制器m c 和几个多点处理器m p 组成，但可以不包含m p 。m c 处理端点间的h 2 4 5 控制信息，从而决定它对视频和音频的通常处理能力。在必 要的情况下，m c 还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多播来控制会议资源。 m c 并不直接处理任何媒体信息流，而将它留给m p 来处理。m p 对音频、视频或数 据信息进行混合、切换和处理。m c 和m p 可能存在于一台专用设备中或作为其它 的h 3 2 3 组件的一部份。 多点控制单元是一个管理多个终端和或网关之间的多点会议的h 3 2 3 端点。 通过向与会各方传达能力集信息，多点控制单元指示出可被各个实体共享的媒体。 不仅如此，当其他端点加入正在进行的会议或者有端点退出会议时，m c 还可以改 变这些资源的配置。m c 可以被安置在一个独立的m c u 中，也可以与网关、网守或 h 3 2 3 终端等实体结合在一起。m c u 包括一个多点控制器( m u l t i p o i n t c o n t r o l l e r 。 m c ) 和可选择的多点处理器( m u l t i p o i n tp r o c e s s o r ，m p ) 。m c u 的实现方式主要有 三种：集中式、分散式和混合式。 m c 支持与所有终端进行协商的能力，用以保证通信达到一个普遍的水平，它 还能控制组播中的资源，但它并不具备对话音、视频或者数据业务的混合或交换 能力，然而m p 却能从事这些服务( 在m c 的控制下) 。在进行多点会话时，m p 是 处理话音、视频以及数据流的主处理器。 华南理工大学硕士学位论文 2 31 4 3 2 3 信令概述 h 3 2 3 系统中的通信可以看成是视频、音频、控制信息的混合。系统控制功 能是h 3 2 3 终端的核心，它提供了h 3 2 3 终端正确操作的信令。这些功能包括呼 叫控制( 建立与拆除) 、通力切换、命令和指示信令以及用于开放和描述逻辑信 道内容的报文等。整个系统的控制由h 2 4 5 控制信道、h 2 2 5 0 呼叫信令信道以 及r a s 信道提供。h 2 2 5 0 标准描述了无q o s 保证的l a n 上媒体流的打包分组与 同步传输机制。h 2 2 5 0 对传输的控制流进行格式化，以便输出到网络接口，同 时从网络接口输入报文中检索出接收到控制流。另外，它还完成逻辑帧、顺序编 号、纠错与检错功能。 在h 3 2 3 多媒体通信系统中，控制信令和数据流的传送利用了面向连接的传 输机制。h 3 2 3 将可靠的t c p 用于h 2 4 5 控制信道、t 1 2 0 数据信道，呼叫信令信 道。而视频和音频信息采用不可靠的、面向非连接的传输方式，即利用用户数据 报协议u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 。u d p 无法提供很好的q o s ，只提供最少 的控制信息，因此传输时延较t c p 小。在有多个视频流和音频流的多媒体通信系 统中，基于u d p 和不可靠传输利用i p 多点广播和由i e t f 实时传输协议r t p 处理 视频和音频信息。i p 多播是以u d p 方式进行不可靠多点广播传输的协议。r t p 工 作于i p 多播的项层，用于处理i p 网上的视频和音频流，每个u d p 包均加上一个 包含时间戳和序号的报头。若接收端配以适当的缓冲，那么它就可以利用时间戳 和序号信息”复原，再生”数据包、记录失序包、同步语音、图像和数据以及改善 边界重放效果。实时控制协议r t c p 用于r t p 的控制。r t c p 监视服务质量以及网 上传送的信息，并定期将包含服务质量信息的控制信息包发分给所有通信节点。 在大型分组网络如因特网中，为一个多媒体呼叫保留点足够的宽带是很重要 的，也是很困难的。另一个i e t f 协议一一资源预留协议r s v p 允许接收端为某一 特殊的数据流申请一定数量的宽带，并得到一个答复，确认申请是否被许可。虽 然r s v p 不是h 3 2 3 标准的正式组成部份，但大多数h 3 2 3 产品都必须支持它，因 为宽带的预留对i p 网络上多媒体通信的成功至关重要，r s v p 需要得到终端、网 关、装有多点处理器的m c u 以及中间路由器或交换机的支持。 h 3 2 3 协议规定，音频和视频分组必须被封装在实时协议r t p 中，并通过发 送端和接收端的一个u d p 的s o c k e t 对来进行承载。而实时控制协议r t c p 用来评 估会话和连接质量，以及在通信方之间提供反馈信息。相应的数据及其支持的分 组可以通过t c p 或u d p 进行操作。h 3 2 3 协议还规定，所有的h 3 2 3 终端都必须 带一个语音编码器，最低要求是必须支持g 7 1 1 协议。图2 - 3 是h 3 2 3 协议栈得 结构图。 1 2 第二章h 3 2 3 系统结构 g ，1 1 4 t ht 1 2 6 t 1 2 7h 烈5 0 g 7 2 2h 2 6 1 g 7 2 3 ，l h 2 2 5 0 + g 7 2 矿ah 2 6 3 t i 甜 t _ 1 2 2 t 1 2 s h r a s + r 1 限 t 1 2 3 r t c p o t o p i u d p 嘲络展 镶路羼 物理层 2 3 1r a s 信令 图2 - 3h 3 2 3 协议栈 f i g 2 - 3h 3 2 3p r o t o c o ls t a c k r a s 信令是h 2 2 5 0 的一部分，用在关守及其控制的端点之间，它是关守用 来控制其所在域内端点的信令协议。r a s 信令也是可选的。如果端点不使用关守 提供的服务，则那些有关守提供的功能就必须由端点自己来完成。r a s 协议的管 理功能主要包括设备管理、呼叫管理和资源管理三部分。设备管理分为搜索、登 陆和注销三个流程。搜索有动态搜索和静态配置两种。静态配置无需进行设备发 现申请，直接通过设备问事先的手工配置进行；动态搜索则需要进行设备动态的 发现流程，郎请求上级设备提供可按入的设备的i p 地址，同时交换双方的安全信 息，协商加密算法，协商共享密码。设备管理还包括端点定位功能，它负责呼叫 端点和自身域内的i p 地址的转换。呼叫管理包括接入控制序列、拆线序列和地址 解析序列，主要用在网关和网守之间。接入控制序列由网守检查网关接入呼叫的 信息，分为带卡流程和不带卡流程两种：拆线序列实现呼叫的释放、寄费信息的 提取和保护；地址解析序列根据被叫信息解析被叫落地网关的地址。资源管理包 括带宽管理、信息查询、资源可用性汇报序列。其中带宽管理用在网络负荷比较 大时可以用来申请重新分配网络带宽，使网络的吞吐量变大。信息查询和资源指 示用来查看和报告关守内部的可用资源情况，可以让管理员能及时知道网络的负 荷情况。 1 3 华南理工大学硕士学位论文 表2 - 1r a s 消息列表 t a b l e 2 1r a sm e s s a g e s 过程名消息消息名 网守搜寻 g r q 网守搜寻请求 设g c f网守搜寻证实 备 g r j网守搜寻拒绝 管 p r q登记请求 理 端点登记 r c f 登记证实 r r j登记拒绝 u r q注销登记请求 u c f 注销登记证实 u r j注销登记拒绝 端点定位l r q端点定位请求 l c f 端点定位证实 l r j端点定位拒绝 呼叫接纳a r q呼叫接纳请求 呼叫a c f 呼叫接纳证实 管理 a r j呼叫接纳拒绝 呼叫退出d r q 呼叫退出请求 d c f 呼叫退出证实 d r j呼叫退出拒绝 带宽管理 b r q 带宽请求 资源 b c f 带宽证实 管理 b r j带宽拒绝 信息查询 i r q 信息请求 i r r 信息响应 资源指示 r a i 网关资源可用性指示 r a c 网关资源可用性证实 2 3 2 呼叫信令( 0 9 3 1 ) 呼叫信令是按h 2 2 5 0 建议修改过的q 9 3 1 消息，它的作用是在端点间建立 和拆除可靠的