（计算机科学与技术专业论文）支持多方多媒体业务的软交换呼叫控制模型的研究和实现.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 支持多方多媒体业务的软交换呼叫控制模型 的研究与实现 摘要 下一代网络是业务驱动的网络，如何开放网络能力，方便地提供 各种多方多媒体等业务，已成为n g n 的研究热点。同时，下一代网 络也是一个融合的网络，如何更方便的融合不同协议不同网络不同业 务，是下一代网络又一个关注热点。而如何更好的开放网络能力、从 控制上做到融合很大程度取决于下一代网络控制设备呼叫控制的设 计，传统的基于智能网的二方的呼叫控制模型不再适合于以软交换为 核心的下一代网络的多方多媒体业务，因此如何设计一个支持多方多 媒体业务的通用的软交换呼叫控制模型成为了本文的研究重点。 下一代网络软交换与业务提供系统是基于8 6 3 支持移动和多媒 体的软交换系统成果之上的产业化项目，目的在于构建一个灵活、通 用、高效的软交换和业务提供平台，易于提供多种多方多媒体业务。 本文的研究内容便是为下一代网络软交换和业务提供系统设计一个 支持多方多媒体业务的通用的呼叫控制模型。通过呼叫视图( c o n t e x t v i e w l 一呼叫关联( s e s s i o n ) - - 呼叫腿( c a l ll e g ) 的设计，实现了对呼叫 的灵活控制。并在呼叫控制模型上比较了前人的研究成果和不足，在 智能网c s 2 的b c s m 控制模型、p 9 1 6 项目呼叫控制模型和众多研究 成果之上设计实现了支持多方多媒体的增强的呼叫控制模型 ( e n h a n c e dc a l lc o n t r o lm o d e l ) ，该模型由呼叫方控制模型c s m ，媒 体承载模型m s m ，呼叫关系模型s s m 组成。该模型打破了传统呼叫 控制模型中呼叫中的主被叫的束缚，既提供了呼叫方控制模型，又提 供了呼叫关系模型；并极大地增强了t l e g 的能力，引入了适用于媒 体服务器的特殊的呼叫方m l e g 。该模型能很好地映射成各种接入协 议，如s i p 、m g c p 、h 3 2 3 、i s u p 。同时，本文设计的m s m 是基于 s i po f f e r - a n s w e r 模型的通用的媒体承载模型，适用于m g c p 、s i p 等其他协议。本文设计了通用的软交换呼叫控制子系统，并支持灵活 北京邮电大学硕士学位论文 摘要 的呼叫控制和业务交换，灵活支持会议等各种电信业务。最后，本系 统通过了业务测试，证明了该模型的正确性和健壮性。 关键字：下一代网络软交换呼叫控制模型呼叫方呼叫关系呼叫 视图 北京邮电大学硕士学位论文 a b s t l 认c t r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fc a l l c o n t r o li ns o f t s w i t c h a b s t r a c t n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) i sas e r v i c e d r i v e nn e t w o r k h o wt o o p e nu pt h en e t w o r kc a p a b i l i t y , p r o v i d ea l l k i n d s o fm u l t i p a r t ya n d m u l t i m e d i as e r v i c e sf l e x i b l yh a sb e e nt h er e s e a r c hf o c u sf o r y e a r s a l s o ，n g n i sac o n v e r g e dn e t w o r l i ti s r e q u e s t e dt oc o n v e r g e d i f f e r e n tn e t w o r k s ，d i f f e r e n tp r o t o c o l sa n dd i f f e r e n ts e r v i c e s a n dt h e s ea r e a l lt os o m ee x t e n td e p e n d so nt h ed i s g no ft h ec a l lc o n t r o lm o d e l w h i l e t r a d i t i o n a lc a l lc o n t r o lm o d e l i sb a s e do nt h ec a l l e r - c a l l e e i ti sn o ts u i t a b l e f o rm u l t i p a r t ya n dm u l t i m e d i ac a l i s m st h e s i si sf o c u s e do nh o wt o d e s i g nac o m m o nc a l lc o n t r o lm o d e lw h i c hi ss u i t a b l ef o rm u l t i m e d i aa n d m u l t i p a r t ys e r v i c e s n g ns o f t s w i t c ha n ds e r v i c ep r o v i d es y s t e mi sd e s i g n e dt op r o v i d ea c o m m o n ，f l e x i b l e ，e 伍c e n ts o f t s w i t c ha n ds e r v i c ep r o v i d ep l a t f o r m ，w h i c h c a ne a s i l yp r o v i d ea nk i n d so fm u l t i p a r t ya n dm u l t i m e d i as e r v i c e s t h i s t h e s i st r i e st or e s e a r c ho nae n h a n c e dc a l lc o n t r o lm o d e la n dd e s i g na s o f i s w i t c hc a l lc o n t r o ls u b s y s t e mb a s e do nt h em o d e lt oe n a b l et h e s o f t s w i t c hw i t hm u l t i p a r t ya n dm u l t i m e d i as e r v i c e s t od ot h i s w e d e s g n e d a c o n t e x t v i e w - s e s s i o n c a l l l e g c o n t r o lm e c h a n i s m w - c d e s i g n e da ne n h a n c e dc a l lc o n t r o lm o d e lb a s e do nt h er e s u l t so fc a l l c o n t m lm o d e lf i e l d se s p e c i a l l yt h ec s 2b c s ma n dt h ec a l lc o n t r o l m o d e li np r o j e c t 9 1 6 t h ee n h a n c e dc a l ls t a t em o d e ln o to n l yd e s c r i b e s t h es t a t eo ft h ec a l lp a r t i e sb u ta l s od e s c r i b e st h e i rr e l a t i o n s h i p s t h e e c s mi sc o m p o s e do f3s u b m o d e l s ：c a l ls t a t em o d e lw h i c hd e s c r i b e s t h es i g n a ls t a t eo fc a l lp a r t y , m e d i as t a t em o d e lw h i c hd e s c r i b e st h e m e d i as t a t ea n ds e s s i o ns t a t em o d e lw h i c hd e s c r i b e st h es e s s i o n s t a t e t h ee c s md o e s n tf o c u so nt h ec a l l i n gp a i r ( c a l l e ra n dc a l l e e ) b u t b a s e do ni n d e p e n d e n tc a l lp a r t ys ot h a ti tb r e a kt h er u l eo ft r a d i t i o n a lc a l l c o n t r o lm o d e l ，w h a t sm o r e 。i tp r o v i d e sc a l lr e l a t i o n s h i pm o d e l sw h i c hi s 北京邮电大学硕士学位论文 a b s t r a c t n e v e rd e s c r i b e db e f o r es oi ti sv e r ys u i t a b l ef o rm u l t i p a r t ys e r v i c e s a l s o ，t h em o d e lg r e a t l yi m p r o v e st h ec a p a b i l i t yo ft l e g ，a n di ti n t r o d u c e s as p e c i a lc a l lp a r t ym sl e gi nc a s eo fm u l t i m e d i ac a l l t h ee c s ma l s o i n c l u d e sau n i f i e dm e d i as t a t em o d e lb a s e d0 1 1s i p0 f f e r - a n s w e rm o d e l w h i c hi sa l s os u i t a b l ef o ro t h e rp r o t o c o l s b a s e do nt h ee c s m ，an e wc a l l c o n t r o ls u b s y s t e mi sd e s i g n e da n dd e s c r i b e d f i n a l l yw ep r o v e dt h e m o d e l sa n ds y s t e mb va l lk i n d so fs e r v i c e s w i t hs e r v i c e sa n dc a l l si nr e a l e n v i r o n m e n t w ec a l ls a yt h a tt h em o d e l sa n dt h es y s t e mi sc o r r e c t k e yw o r d s ：n g n ，s o f t s w i t c h ，c a l lc o n t r o lm o d e l ，c a l lp a r t y , c a l lp a r t y r e l a t i o n s h i p ，c a l lc o n t r o lv i e w 北京邮电大学硕士学位论文 声明 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 氆勃 日期：h ，多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一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： 多屯 旁冰陟 日期：洳移j 日期： 蜘7 纠 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着计算机和通信技术的不断发展、人们对通信方式和通信内容需求的日益 扩大，v o i p 技术的广泛应用，电信网和互联网之间的融合越来越紧密，电路交 换正向着以分组技术为基础的软交换演进。n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 已经 逐渐成熟并被大规模的商用。多协议融合、业务驱动的下一代网络越来越显示出 其价值，以会议为代表的多方多媒体业务，以w e b c a l l 为代表的应用发起的业务 打破传统的主被叫二方呼叫的限制，成为新业务的形式和发展方向。如何利用下 一代网络软交换技术开放网络能力，快速、灵活地提供各种多方多媒体业务、融 合异构网络成为研究的热点。 “n g n ( 下一代网络) 是基于分组的网络，能够提供包括电信业务在内的 多种业务；能够利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术；实现业务相关功能 与底层传送技术相分离。n g n 提供户对不同的业务提供商的自由接入，并支持 通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性” 6 1 。软交换是下一代网络 中的一项核心技术，自2 0 世纪9 0 年代后期提出以来，软交换得到了广泛的支持， 目前普遍认为软交换是n g n 的实现技术之一。软交换的基本思想是传输和控制 分离，业务与会话分离；这个思想也代表了n g n 的思想。在基于软交换结构的 下一代网络中，软交换控制器是网络的核心控制实体，它要完成呼n q 会话的建立、 维护、释放等操作，同时也要根据业务的需要分配和释放资源，产生会话的计费信 息。为了支持终端的移动性，软交换控制器还要支持相应的漫游和切换。对于业 务而言，软交换应该能够屏蔽底层接入设备、协议和传输网络的差异，提供一个开 放的业务控制接口。在整个软交换控制器的软件设计中，呼叫控制模型的设计是 整个软交换设计的核心。面对开放的、多业务的、多协议融合的下一代网络，以 智能网b c s m 及其扩展为代表的传统的电信网的呼叫控制模型已经不能满足多 方多媒体，多种接入协议的需求，在多方多媒体业务支持上显示了其不灵活性。 为此我们打破传统呼叫控制模型的局限，研究一种新的、易于开放网络能力、提 供多种多方多媒体业务的呼叫控制模型，并在其之上构建软交换核心控制层。本 文在众多前人的研究成果之上，结合软交换的研发实践，研究实现了基于会话方 的呼叫控制系统，提出了c o n t e x t l e g - s e s s i o n 的控制机制，并设计了支持多方多 媒体业务的增强的呼叫控制模型e c s m ( e n h a n c e dc a l ls t a t em o d e l ) 和媒体承载模 北京邮电大学硕士学位论文 正文 型e b s m ( e n h a n c e db e a rs t a t em o d e l ) ，成功解决了呼叫控制模型对多协议接入、 多方多媒体业务的灵活控制的问题。 1 2 项目背景 “下一代网络软交换与业务提供系统”是国家8 6 3 计划通信领域重大项目支 持多媒体和移动业务的软交换系统的产业化项目。该项目以n o n 为背景，以软 交换技术为核心，在“支持移动和多媒体软交换系统”成果的基础上，采用了支 持多方多媒体业务的增强的呼叫控制模型( e c s m ) ，重点研究并实现灵活支持 多方多媒体业务，实现灵活的呼叫控制和业务控制，并采用了分布式多机部署方 案( m u l t - a g e n t s ) ，实现了开放网络能力，实现网络融合、业务融合的高性能软交 换系统。 本文作者在攻读硕士学位期间，主要从事“下一代网络”方向的研究工作， 参与“下一代网络软交换与业务提供系统”项目的设计与开发，具体包括以下内 容： 1 参与软交换系统呼叫控制子系统的设计、实现和测试。 2 完善设计了支持多方多媒体业务的呼叫控制模型，设计了多媒体呼叫方 的控制模型、描述呼叫关系的会话状态模型。 3 负责呼叫控制子系统呼叫方的设计和开发，媒体控制模块的设计和开发， 并独立设计了基于o f f e r - a n s w e r 模型的媒体承载模型。 4 负责媒体服务器控制方式的研究。 5 设计了软交换系统呼叫控制子系统多机部署方案。 6 设计软交换系统d p m 子系统多机部署案。 1 3 本文结构 下： 本文研究的内容是软交换中核心控制子系统研究与实现。论文共七章内容如 第一章 第二章 第三章 绪论部分。这一章主要介绍，下一代网络的发展和背景，论文 的研究背景。 下一代网络与软交换。本章主要介绍下一代网络和软交换技 术，以及呼叫控制模型的研究现状。 n g n 软交换与业务提供系统。本章主要从功能角度、软件模 型、分层结构、物理实现、分布式组网等描述n g n 软交换与 2 北京邮电大学硕士学位论文 正文 第四章 第五章 第六章 第七章 业务提供系统，重点介绍会话控制体系结构模型。 支持多方多媒体业务的呼叫控制模型的设计。本章主要介绍了 本文提出、完善的支持多方多媒体业务的呼叫控制模型的设计 思想，并对模型进行了详细描述。 呼叫控制予系统的设计。本章主要介绍呼叫控制子系统的设计 思想和控制原理，并描述了呼叫控制子系统与业务的接口( 即 开放网络能力的接口) 和与协议处理层的接口。 核心控制子系统的实现。本章主要通过类图、数据描述、s d l 图介绍了基于增强呼叫控制模型的核心控制子系统的实现，最 后介绍系统的测试情况。 结束语。综述整个论文研究过程，并对进一步研究的展望。 北京邮电大学硕士学位论文 第2 章下一代网络及软交换 本章首先介绍n g n 的基本概念、特征和功能，以及软交换系统的体系结构 和功能，然后重点描述呼叫控制模型应用现状、产品类型及其在软交换体系中的 位置。 2 1 下一代网络( n g n ) 2 1 1n g n 简介 n g n 的概念在电信网、互联网、有线电视网三网融合的呼声中诞生了，各 种标准组织研究机构分别对n g n 的概念进行了规范和研究。其中“下一代网络 是以软交换为核心的，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，代表了通信网络发展的方向。”的定义更是表明了 n g n 是以软交换为核心的。2 0 0 4 年2 月的i t u ts g l 3 会议上，经过激烈的辩 论，给出了n g n 的定义：“n g n 是基于分组的网络，能够提供包括电信业务在 内的多种业务；能够利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术：实现业务相关 功能与底层传送技术相分离。n g n 提供户对不同的业务提供商的自由接入，并 支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。”。嘲 在此基础上，r r u _ t 再辅以对n g n 的特征、能力、宏观目标及研究领域等 一系列延伸描述，以进一步加固对此定义的延伸理解。 2 1 1 1n g n 的基本特征 n g n 基本特征为基于分组传送；控制功能与承载能力、呼叫会话、应用 服务分离；业务提供与网络分离；并提供开放接口；支持广泛的业务，包括实时、 流媒体业务、非实时和多媒体业务；具有端到端q o s 和透明的传输能力；通过 开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供 商；支持多样标识体系，并能将其解析为地址以用于球网络路由；同一业务 具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传送技术；适 应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。n g n 的能力为具有业 务开发、布署和管理各种业务的能力；业务和网络的分离，使得网络和业务可以 4 北京邮电大学硕士学位论文 正文 独立发展演进；各功能实体分布在现有或新网络之中，具有与现有网络互通的能 力；支持现有的和n g n 新增的多种。1 6 l 2 1 1 2n g n 的能力 r r u - t 定义，n g n 的能力为具有业务开发、布署和管理各种业务的能力； 业务和网络的分离，使得网络和业务可以独立发展演进；各功能实体分布在现有 或新网络之中，具有与现有网络互通的能力；支持现有的和n g n 新增的多种终 端；提供对现有语音业务向n g n 的过渡中关键技术的支持；支持通用移动性， 具有用户接入的无关性和业务使用的一致性特点。 7 1 2 2 软交换技术 软交换技术是一种新的呼叫控制技术，软交换具有开放的网络构架，能够提 供多种接入方式等特点，可以提供语音、多媒体等多种实时非实时业务，已经逐 渐成为电路交换向分组交换演进的主流技术。软交换技术曾作为n g n 的核心技 术，被认为是n o n 的发展方向。我国信息产业部软交换总体技术要求对软 交换的定义是：“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，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。”u o 软交换主要设计思想是业务控制与传送接入分离，各实体之问通过标准的 协议进行连接和通信。软交换设备是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是 下一代电信网络的重要设备之一，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、 媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由认证、计费等主要功能。 软交换技术可用于解决现代通信中不同网络、不同设备、不同技术的互通问 题，是下一代分组网中语音业务、数据业务、和视频业务中呼叫控制和业务提供 的核心技术，也是电路交换电信网向分组交换网演进的重要技术，因此软交换技 术是下一代网络的核心技术，代表着下一代网络的发展，是下一代网络的实现方 式之一。 5 北京邮电大学硕士学位论文正文 2 2 1 软交换技术特征 是： 软交换技术区别于其它技术的最显著特征，也是其核心思想的三个基本要素 1 ) 开放的业务生成接口。 软交换提供业务的主要方式是通过a p i 与”应用服务器”配合以提供新的 综合网络业务。与此同时，为了更好地兼顾现有通信网络，它还能够通 过i n a p 与i n 中已有的s c p 配合以提供传统的智能业务 2 ) 综合的设备接入能力。 软交换可以支持众多的协议，以便对各种各样的接入设备进行控制，最 大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。 3 1 基于策略的运行支持系统。 软交换采用了一种与传统o a m 系统完全不同的、基于策略 ( p o l i c y - b a s e d ) 的实现方式来完成运行支持系统的功能，按照一定的策 略对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以保证整个系统 的稳定性和可靠性。 图2 1 描述了基于软交换的n g n 网络体系结构。 图2 - 1 基于软交换的n g n 系统结构图 基于软交换的n g n 系统按功能可分为四层：媒体接入层( 边缘层) 、传输层、 控制层、业务及应用层 9 1 。 6 北京邮电大学硕士学位论文 各层的功能及部件构成如下： 1 媒体接入层 通过各种接入手段将各类用户连接至网络，并将信息格式转换为能够在 网络中传递的信息格式。主要设备有：信令网关( s g ) 、中继网关( 1 g ) 、 接入网关( a g ) 、综合接入设备( l d ) 、无线接入网关( w a g ) 、媒体 资源服务器、h 3 2 3 网关( h 3 2 3g w ) 。 2 传输层 采用分组技术，提供一个高可靠性的、具有q o s 保证、大容量的综合传 送平台，并将信息媒体流选路至目的地。目前主要有口和a t m 两种网 络。 3 控制层 控制层是软交换体系的呼叫控制核心，利用软交换设备，以软件的形式 控制接入设备完成呼叫接续。 4 业务及应用层 该层主要是利用各种设备为整个体系提供各种丰富的增值业务、相应的 网络管理及服务。包括：s c p 、a 服务器、应用服务器、策略服务器。 2 2 2 软交换的功能 作为n g n 的呼叫控制核心，软交换设备具有以下功能【l o 】： 1 媒体网关接入功能。 提供支持多种信令协议的接口，实现p s t n 网和口网a t m 网间的信 令互通和不同网关的互操作。 2 呼叫控制功能 实现融合网络中呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，对媒体流的控 制及资源管理等。这是软交换最核心的功能。 3 业务交换功能 4 地址解析和路由功能 软交换应该能够完成e 1 6 4 地址到i p 地址，s i p 用户编码方式到口地址 的转换功能，并具有路由分析等功能。 5 业务提供功能 除了实现传统p s t n 交换机的基本业务和补充业务以外，还能够和现有 智能网配合提供各种智能业务，提供可编程的、逻辑化控制的和开放的 a p i 协议，实现与外部应用平台的互通。 7 北京邮电大学硕士学位论文 6 网守功能 即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。 7 操作维护功能 主要包括业务统计和告警等。 8 计费功能 应具有采集详细话单，并根据不同计费策略计算费用的功能。 9 资源控制功能和q o s 管理功能 应具备资源管理，q o s 等功能。 1 0 认证与授权功能 1 1 协议和接口功能 2 3 呼叫控制模型 2 3 1 呼叫控制模型及其重要作用 呼叫控制模型的概念最初针对传统p s t n 中的交换机提出的，其最初的目的 仅仅是为了把呼叫控制的功能抽象为一个简洁的图形模型来表示，而后随着呼叫 控制实体的不断变化，从普通交换机到a t m 交换机，到智能网中的呼叫控制功 能( c c f ，c a l lc o n t r o lf u n c t i o n ) 一直到i s d n 中的呼叫控控，对应的呼叫控制 模型也随之发展。 呼叫控制模型不仅需要全面描述呼叫处理的全过程，还应该为上层业务提供 一个清晰的控制视图，并接受业务对特定件或状态的监视，接受业务对流程的控 制、对呼叫方的控制，因此业务能够控制呼叫流程的能力、粒度跟呼叫控制模型 的设计相关。同时，呼叫控制模型直接需要控制接入的各种协议，监视网络协议 的各种消息和事件，因此呼叫控制模型的设计需要考虑到各种协议的能力及不同 协议能力的差异。呼叫控制模型很大程度决定了网络能力的大小、业务能力以及 业务开发、部署的难度。 由于呼叫控制模型的重要作用，呼叫控制模型是软交换研究的一个重要内 容，是软交换的核心技术之一。从会话方( 或称呼叫方) 的角度看，呼叫控制模 型用于描述一个呼叫方在呼叫处理的整个过程中，所经历的各个状态、状态之间 的迁移以及上层业务和下层网络与状态迁移的交互作用，我们称这部分为呼叫方 控制模型。从整个呼叫看，呼叫控制模型描述呼叫中有哪些呼叫方，各呼叫方之 间的关系以及其关系变化。我们称这部分为呼叫关系模型。对于传统二方呼叫， 呼叫控制模型主要关注在呼叫方的状态和变迁，呼叫关系为简单的二方关系。在 3 北京邮电大学硕士学位论文 正文 多方多媒体业务中，呼叫方不再是简单的二方关系，可能是多方变化的关系，传 统的呼叫控制模型显示出其局限性，这时候需要一个模型来描述呼叫方之问的关 系。本文中的呼叫控制模型不仅包括呼叫方控制模型还包括呼叫关系模型以及独 立出来的承载控制模型。 呼叫控制模型用于控制呼叫的发起、接续、终止和中间状态的控制。呼叫控 制模型通常由一系列的p i c ( p o i n ti nc a l l ，呼叫控制点) 、 d p ( d e t e c t i o np o i n t ，呼叫检测点) 、转换态和事件构成的有 限状态机。p i c 表明呼叫的进展，表明完成基本呼n 连接 状态时，所需要进行的呼叫控制功能( c c f ) d p 表明呼叫进 展到某一状态，在这些点上业务逻辑进行交互，并为外部的 业务逻辑提供呼叫处理过程的标准化表示方式，实现对呼叫 的控制。转换态说明从一个p i c 到另一个p i c 转换。事件 是引起基本呼叫连接处理状态问转移的引发点。p i c 和d p 的描述如右图。 一个优秀的呼叫控制模型应该具备完整性和低复杂性的特点。完整性表明该 呼叫控制模型可以完整地表示出底层协议的特征，因而能充分地利用网络能力， 如果某个呼叫控制模型不能完整地映射为呼叫控制协议，那么该模型就不是完整 的。复杂性通常可以由p i c 和d p 点的数目来体现。模型越简单，意味着业务控 制的粒度越大，不需要关注控制的细节，那么业务生成也越容易，也就是业务和 控制分离程度越高。因此完整性和低复杂性是一对矛盾的双方，尤其对于通用的 呼叫控制模型，需要整合不同协议，因此需要同时关注完整性和低复杂性两个因 素。 2 3 2 呼叫控制模型的研究现状 现有的呼叫控制模型多是针对某种特定协议的呼叫控制模型，其中最具有影 响力的是智能网能力集1 能力集2 ( i nc s 2 ) q ，提出的基本呼叫控制模型( b c s m ， b a s i cc a l ls t a t em o d e l ) 和e u r s c o m 组织的p 9 1 6 研究项目的呼叫控制模型等。 在移动智能网方面，g s m 网络采用e t s i 的c a m e l 标准，c d m a 网络采用 t i a e i a 的w i n 标准。c a m e l 的呼叫控制模型针对移动通信的特定场景做了 一些优化处理，从p i c 上看，移动智能网的呼叫控制模型比固定智能网的呼叫控制 模型简单一些。w i n 定义的呼叫控制模型和i nc s 2 的呼叫控制模型非常接近。 文献1 l 中，作者提出了一种支持多媒体业务的呼叫控制模型，可以支持s i p ， 9 北京邮电大学硬士学位论文 h 3 2 3 系统，支持二方呼叫和多媒体业务，能应用于通用的软交换环境。下面对 这三种模型做分析。 2 。3 2 1 智能网b c s m 模型 i nc s 2b c s m 是最典型的呼叫控制模型，众多呼叫控制模型的研究和演进 都是基于i nc s 2b c s m 。i nc s 2b c s m 分为0 、t 两个不同部分，其角色不同 状态模型也不同，模型描述如下； 1 0 北京邮电大学硕士学位论文 正文 图2 - 4t e r m i n a t i n gb c s mf o rc s 一2 b c s m 引入了呼叫点检测点的方式来描述呼叫控制模型，在有限状态机上 通过检测点描述了与业务的交互接口。o b c s m 由1 1 个p i c 和1 6 个d p 组成； t b c s m 由8 个p i c 和1 2 个d p 组成。b c s m 针对普通电话呼叫，呼叫的建立和 语音承载的建立是同步完成的，因此该模型没有媒体控制模型，也没有呼叫关系 模型。而基于软件交换的下一代网络多方多媒体业务将普遍存在，一个呼叫方可 以同时包含多个媒体连接，每个媒体连接在呼叫中可以独立的建立、修改、删除， 多个呼叫方也可以在呼叫过程中建立、修改、删除两两关系，同事b c s m 也没 有描述媒体建立的状态过程，且是在特定协议上抽象出来的，针对传统p s t n 终 端，没有考虑到日益复杂的智能终端。同时从d p 点数目和p i c 数目可以发现， b c s mo 、t 端能力差异比较大。而下一代网络灵活的业务需要应用发起的业务， 北京邮电大学硕士学位论文 更需要t 端同样具有强大的能力，因此b c s m 不适合n g n 多方多媒体业务，基 于b c s m 的扩展呼叫控制模型在很多文献中都有研究，见2 3 2 3 。 2 3 2 2p 9 1 6 项目呼叫控制模型 e u r s c o m 组织的p 9 1 6 研究项目“s u p p o r t i n g h 3 2 3 b y i n 1 5 1 所提出的呼叫 控制模型是为了解决在v o i p 领域广乏应用的h 3 2 3 协议如何与b c s m 协作的问 题，以便在智能网体系中为h 3 2 3 智能终端提供智能业务。其模型研究的结果是 在b c s m 模型的基础上增加了二个有限状态机来描述媒体承载控制的过程。 图2 - 5 承载模型【1 5 l c s a c a l l s e g m e n t a s s o c i a t i o n c sc a l ls e g m e n t b c s mb a s i cc h ，s t a t em o d e l b sb e a r e rs e g m e n t b s mb e a r e rs t a t em o d e l c s mc a a n n e ls t a t em o d e f 北京邮电大学硕士学位论文 正文 s e s s i o no o s e d m i d _ c o n n e c t i o n 图2 - 6b e a r e rs m mm o d e l 【b s m ) 承载状态模型用于映射h 3 2 3 协议中的h 2 4 5 控制消息。 p i c ； b e a r e rn u l l ：承载空状态，没有建立承载连接，或者没有任何承载连接的信 息。 s e s s j i o a e t i v a t e d ：会话激活状态，该状态在开始连接建立时到达，用于交换 媒体信道控制和建立的信息。 鉴灏点； 主从协商( r o l e n e g o 廿a 廿o n _ d e t e c t e d ) ：当第一条主从协商的消息收到或发送 后到达该监测点。 能力协商( c a p a b i 廿e s - p r o p o s e d ) ：每次收到能力协商消息进入该d p 点，能够 触发业务对能力协商的控制( 如拒绝) 连接中( m i d - ( ：o 蛐e c t i o n ) ：在会话激活状态收到非能力协商和主从关系的能 干改变承载连接特性的媒体消息进入该状态，表明媒体状态的一个中间状态。 会话关闭( s e s s i o n _ c l o s e d ) ： 放弃( a b a n d o n ) ： 主从协商失败( r o l e _ f a l l u r e ) ： 能力协商失嫩：( c a p a b i l i t y _ f a i l u r e ) ： 处理过程失败( p r o c e s sf a i l u r e ) ： 可以看出，承载状态模型主要根据h 3 2 3 承载控制的特性，映射媒体的主从 协商，能力协商等特点。 北京邮电大学硕士学位论文正文 p 9 1 6 项目研究的信道状态模型如下图，对于一个半呼叫中每个信道都会有 一个相应的c s m ( 信道状态模型) ，这个状态机能干用于映射h 2 4 5 相关的信道 消息，同时c s m 力图表达了一个通用的信道控制模型，因此很多的d p 点并没 有被h 2 4 5 采用，而是预留给其他协议。 图2 - 7 信道状态模型( c s u ) 信道状态模型的p i c 点和d p 点介绍在本文中不再详述。 p 9 1 6 呼叫控制模型是目前提出的众多的多媒体呼叫模型中最有代表性的一 个，但是其附加的两个承载模型为了针对h 2 4 5 协议设计的，虽然力图做到通用 性，比如许多d p 点预留给其他协议，但是由于h 3 2 3 协议体系复杂，因此该模 型也结构复杂，而且子模型的逻辑关系不够清晰，导致其尚且不能做为一个通用 的呼叫控制模型。另外与其他模型一样，该模型没有清晰表达呼叫关系，因此也 不适用于多方业务的呼叫控制。 2 3 2 3 其他模型 以b c s m 和p 9 1 6 为代表控制模型主要针对特定协议，关注两方呼叫的情况。 而下一代网络是一个多协议的业务驱动的网络，各种各样的接入协议，多方多媒 体的业务，各种智能终端在呼叫中交互着，因此传统电信的呼叫控制模型不能适 用这些需求，因此一个能够映射多种协议的，能支持多方业务的通用的呼叫控制 模型成为业界的一个研究热点。 由于软交换要实现多协议接入多协议融合，因此一个独立于协议的通用的呼 叫控制模型是软交换设计中的重点和难点。在c s 2 呼叫控制模型上，呼叫控制 1 4 北京邮电大学硕士学位论文 模型的研究者进行了大量的探索和改进，实现了众多通用的呼叫控制模型，应用 于软交换系统上。典型的代表有文献1 1 提出了一种支持多媒体业务的呼叫控制 模型，面向多媒体的分层的控制模型m c s m ( m u l t i m e d i ac a l ls t a t em o d e l ) 和 c s m ( c o n n e c t i o ns t a t e m o d e l ) 1 1 】以更少的模型，更少的呼叫点和检测点描述了二 方多媒体呼叫的情况，但是该模型没有真正满足多方多媒体业务的灵活控制需求 文献1 2 提出了一个s c m - b c m ( s i g n a l c o n t r o lm o d e l - b e a r e rc o n t r o lm o d e l ) u 2 j 模 型可以使用于多媒体和移动业务的通用的呼叫控制模型，其中的s c m 在b c s m 的基础上增加一个p i c ，b c m 反映了基本的媒体协商的过程。文献1 3 也在b c s m 上做了一些修改，并设计了对称的承载控制模型。这些模型都是在c s 2 的b c s m 模型上对状态机进行改进，从而抽象出一个与协议无关的通用的控制模型，或是 在模型的复杂性和完备性上做了很好的权衡，使得模型更加简洁高效。同时这些 模型主要基于传统二方的多媒体呼叫，因而没有很好体现呼叫关系模型。在“支 持移动和多媒体的软交换系统”的研发过程中，曾采用了“简单模型”和“组合 模型” t g j ，简单模型的设计无法满足软交换信令控制和承载控制分离、协议融 合、业务平台等特点；在简单模型的基础上有改进的组合模型，能满足呼叫控制 和承载控制分离，也能满足协议融合，但是由于它仍然沿用固定二方模型，因此 在涉及多方业务的控制上，过于繁琐；同时也未能实现一种能清晰表达呼叫控制 拓扑视图的能力，在支持会话方移动、d i a l i n 会议等多方业务方面显得能力不 足。 2 3 3 呼叫控制模型的比较 上述呼叫控制模型都是在一定的历史情况下满足了一定需求的呼叫控制模 型。智能网b c s m 是针对普通电话业务设计的，呼叫建立和语言媒体连接是同 步完成，媒体在呼叫释放的时候删除，没有描述媒体的建立过程，也只是针对了 普通电话的o t 双方，同时，其模型也不能使用于其他协议，不能做为通用的 呼叫控制模型。p 9 1 6 项目主要是针对h 3 2 3 协议设计，其描述承载的两个模型 完全是针对h 2 4 5 协议设计的，虽然预留了一些p i c 和d p 点给其他协议，但是 仍然不能通用于其他多媒体信令协议。同时，由于h 3 2 3 协议复杂性的特点，该 模型也显得比较复杂，并且没有描述呼叫方关系的模型。2 3 2 3 描述的其他模型 分别在不同方面做了一些改进，在通用性和多媒体控制上都体现了其优越性，但 是就n g n 多方多媒体业务来说，上述模型都很容易显示了它们的局限性 1 o t 的耦合性太强，使得t 端得由o 端来驱动，o t 角色不对称造成能 力不对称。 1 5 北京邮电大学硕士学位论文 2 t 端的功能太弱，大部分操作由。端完成，也就是对于t 端来说，控制 能力太弱，而下一代网络大量应用发起的呼叫需要t 端具有更强的能力。 3 o t 总是共同存在，不存在只有一方的情况。这就需要会话方之间增加 独立性。 4 对智能终端和特殊的呼叫方( 如媒体服务器等) 考虑得不够完善 5 当出现多方业务的时候，呼叫控制模型不能进行控制，需要由业务来进 行控制，模型对多方业务控制粒度不够细。 本文在前人的基础之上在软交换呼叫控制层采用了支持多方多媒体的 e c s m ( e n h a a c e dc a l l s t a t em a c h i n e ) 呼叫控制模型，并采用了呼叫上下文 ( c o n t e x 0 一会话( s e s s i o n ) 一会话方( l e g ) 来描述呼叫关系模型。c t x - s e s s i o n - l e g 的控 制机制，打破了传统o t 耦合的限制，更适合于下一代网络复杂的多方多媒体 业务。 在本系统中，e c s m ( e n h a n c e dc a l ls t a t em o d e l ) 是基于会话方的，该模型 由独立的会话方控制模型c s m 和基于o f f e r - a n s w e r 的媒体控制模型m s m ( m e d i as t a t em o d e l ) ，以及会话关系模型s s m ( s e s s i o ns t a t em o d e ) 组成。该 模型一个显著的特点是以呼叫上下文( c o n t e x t ，后文简称c t x ) ，呼叫腿( c a l l l e g ，简称l e g ) ，和呼叫关联( s e s s i o n ) 为控制单位，解除了传统的以呼叫中主 被叫为控制单位的紧耦合关系，同时根据n g