（信号与信息处理专业论文）h248在软交换中的应用.pdf

南京邮电学院学位论文独创性声明 本久声胡所至交的学位论文怒我个人在静雾雾指导下进行酶磅究 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的 缝方癸，论文孛不包含英健久已经发表或撰麓j 遣懿磺究成果，也不恕 禽为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一溺王俸的同志对本研究所设的任键爨献均已焱论文中作? 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：他日期：雠，f 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、中国科学技术信息研究所、国家图粥馆有权保留 本人新送交学位论文熬复印臀鞠魄子文档，露以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 数。除在绦糍期如。僳密论文外，允许论文被查阅和借湖，可以公露 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 游衷邮电学院研究生部办理。 戮究生签名：挫警费签名：盟爨攒：型， 南京邮电学院硕士学位论文 摘要 雩# 表下一戎弱络( n 酬) 静菝心技术，软交换豹发震因两受妥越来越多静关 注，它为n 6 n 具商实时性隳求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。h 2 4 8 协 议又称为m e g a c o 协议( m e d i ag a t 8 w a yc o n t r 0 1 舳t o c 0 1 ) ，由瑾t f 、l t u o 制 定的媒体网关控制协议，用予软交换体系中媒体网关控制器和媒体网关之间的通 信。 本文罄先燕单分绍软交换接术的产生鸷景和主要特点，撂是转。2 4 8 癸议在软 交换系统中的逻辑位置；然后给出了h 2 4 8 协议的一些术语定义和连接模型，分 毒嚣了 l 。2 4 8 汝议戆王传骧褒，对其中赘概念，爨辩终结点，关联，鑫令等镰进行 了详细说明；接下来，提出了具体的软件实现方案，其中主要包括编解码、事务 处壤、语义解释三个模袭，并绘出了部分流程鹜，蒋该方案瑁予软交换系统中的 呼h q 控制，实现了 l - 2 4 8 在软交换系统中的应用。 最后，在软交换系统上实际应用，成葫的打通软交换电话及电话会议，介绍 了测试的磺传环境，并给出了电话及电话会议呼叫熬个过程蛇信令滚程图和信令 跟踪结果，说明了设备逻辑连接关系。 关键词：h 2 4 8 、软交换、媒体网关、电话会议 第1 凝 南京邮电学院硕士学位论文 a bs t r a c t a st h ep i v o t a lt e c h n i q u eo fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，t h ed e v e l o p 【l e n t o fs o f t s w i t c hw a sp a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt o s o f t s w i t c hp r o v i d e f u n c t i o n so fc a l l i n gc o n t r 0 1 l i n ga n dc o n n e c t i o nc o n t r o l l i n gf o r n g n s e r v i c et h a th a sr e a 卜t i m ec h a r a c t e r h 2 4 8p r o t o c 0 1i sa l s oc a l l e d m e g a c op r o t o c 0 1 ( m e d i ag a t e w a yc o n t r 0 1p r o t o c 0 1 ) i ti sd e v e l o p e db yi e t f a n di t u t ， b e i n gu s e d f o rt h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nm e d i ag a t e w a y c o n t r 0 1 l e r sa n dm e d i ag a t e w a y s i nt h isp a p e r ，w ei n t r o d u c e dt h eb a c k g r o u n da n dt h em a i nf e a t u r e so f s o f t s w i t c ha n dp o i n t e do u tt h e1 0 9 i cp o s i t i o no fh 2 4 8p r o t o c 0 1i nt h e s o f t s w i t c hs v s t e m t h e nw ei n t r o d u c e ds o m eo ft h ed e f i n i t i o n so ft e r m s i nt h ep r o t o c o la n d t h ec o n n e c t i o nm o d e l t h i r d l y ，w eg a v eo u tt h es o f t w a r e i m p l e m e n t a t i o no fh 2 4 8p r o t o c o l ，i n c l u d i n gt h r e em o d u l e s ，e n d e c o d i n g ， t r a n s a c t i o np r o c e s s i n ga n dc o n s t r u i n g a f t e rr e a l i z i n gt h ep r o j e c to f h 2 4 8 ， w ea p p l yi tt ot h ec a l1i n gc o n t r o lo fs o f t s w i t c hs y s t e ma n dg o t s u c c e s s f i n a l l y ，w et r a c e dt h es i g n a l i n g so ft e l e p h o n ec a l l i n gp r o c e d u r ea n d t e l e c o n f e r e n c ec a l l i n gp r o c e d u r e t h i sp a p e rg a v eo u tt h et r a c i n gr e s u l t a n di 1 1 u m i n a t e dt h ec o n n e c t i o no fd e v i c e s k e y w o r d s ：h 2 4 8 ，s o f t s w i t c h ， m e d i ag a t e w a y ，t e l e c o n f e r e n c e 第2 - 贞 南京邮电学院硕士学位论文 第一章软交换概述 h 2 4 8 协议又称为m e g a c o 协议( m e d i ag a t 州a yc o n t r 0 1p r o t o c 群1 ) ，由i e t f 、 i l u 罩割定匏媒体潮关控割协议，塌予软锌按系统审，媒体鄹关控期器秘媒体网 关之间的通信。我们首先简单介绍一下软交换系统。 1 1 软交换技术产生的背景 入类的通信包稻话音、数据、视频与音频组合的多媒体三太内容。一直以来， 上述三类通信业务均是分别出不同的通信燃来承载和骧通。电话网承载和筑通语 音业务、数据网承载和疏通数据业务，多媒体网承簸和疏邋多媒体姚务。 隧羞享圭会售惑纯程瘦戆避步翔瀑，遴稼已经袋麓入髋生活帮王箨孛不霹缺 少的工具，人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的w 科浏览 和收发e 一孺a ii ，入 f j 需要豹是能够陡时、漩缝、囊活遗获取掰需簧的售惑。因 此要求电信运营商自够灵活地为用户提供丰富的电信业务，丽基于由不同邋倍网 络擒供不蔺渡务的遮营模式难以满足用户“灵活地获取所需要的信惠”的需求， 只有梅建一个”全业务网络即戆够同时承载和酸通语音、数据、多媒体妲务 的网络”才能满足用户曰螽增长的对通信业务的需求。 逛话鼹熬历史焱为悠久，其按，是龟落交换搬，毫话交换掘经愿了磁石式、 共用电池式、步迸制、纵横制、程控制5 个发展阶段，其差别在于交换机的实现 方式发生了浚奎。稳控镧惫活交接耩豹密瑷是一个掰变经熬变革，玄采焉了先遘 的体系结构，其功能可以分为呼叫业务接入、路由选择( 交换) 和呼叫业务控制3 部分，其中翡交换和孵h q 业务控制功能均主谣是通过程序软件来实现。但箕采用 的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等的双向6 4 k b i t s 固 定带宽通道不适予承载突发数据量大、上下行数据流量差舜太的数据业务。 数据嬲的种类繁多，报据其采用的广域网臻议不同，可耀其分为玲溅、x + 2 5 、 帧中继和i p 网，由于i p 网具有协议简单、终端设备价格低廉、以及基于i p 协 议懿霉瓣数务豹开矮，基予i p 秘议豹i n t e r n e t 量璨炸式发浸，一瘫成为了数据 网的代名词。i p 网鼹求用户终端将用户数据信息均瓣装在i p 包中，i p 网的核心 第4 贰 南京邮电举院硕士学位论文 设备路由器仅悬完成“尽力而为”的i p 包转发的简单工作，它采用资源共 享静包交换方式，檄摇整务薰需要韵态造占褥上下哥亍传输逶遭，困诧i p 丽实际 上仅是一个数据传送网，其本身并不提供任何高层业务控制功能，蒋在i p 阐上 开放语音业务，必须额外增加电话救务的控制设备。值得一提的是，i p 网中传 送的l p 包熊够承载任何用户数据信息，为安现语誊、数撂、多媒体流等多种信 息程一个承载网中传送创造了条件。 可见，彀锤网葶鞋数据薅均存在定懿先天缺醛、无法遂_ l 遣麓擎蟪改造稳戏戈 一个“全业务网”，网此，为了能够实现在间一个f 6 9 络上同时提供语音、数据以 及多媒髂堑务，瑟邋售盈务豹敲合，产生了较交凝( s o f t s w i t e h 技术。 王。2 软交换技本特点 随着i p 技术和话音处理技术的迅速发展，运营公司除了在数据网络上传数 据业务外，也开始传送话音锌传统p s t n 业务。与传统电话网相比，分组网传话 音其鸯成本低、易接如毅业务、有利于企监建立离效综合黢务内部耀、有助予与 各种新技术融合等很多优势。电信网正在从电路交换网s c n ( s w i t c hc i r c u i t n e w o 巍) 囱| 三l 皂梵纂爨豹穗售网络p 爨 糯e k e t 孰s e 矗嚣o t w o 呔) 演变。骧i p 为交换核心，软交换机为控制核心的网络架构，将成为下代网络的发展方向。 s o f t s w i t c h 软交换以分组为基础，实现p s t n 和新网韵融合；实现从电路交 换嬲s e n ( s w i t c hc i r c u i tk e t w o r k ) 向以包交换为基础蛇魄信网终p 蹦( p a c k e t b a s e dn e t w o r k ) 的平滑过渡；节省运营成本和投资；创造县有竞争性的新特性 和瑟烂务，使运营藏获褥瑟戆牧入渠道。 媒体网关负责将传统p s t n 网中的话音和中继电路接入s o f t s w i t c h 网络中， 实现t 雕鼗据到i p 镪的转换，通过s o f t s 群l t c h 对媒体网关的控制炭现选路和交 换。 软交换设备( s o f t s w i t c h ) 是基于第二代i p 电话网关原理而产生的多种逻 骥凌缝实传瀚囊合，它戈下一代鼹终( n 磷) 提供毽菇话音在瘫戆综合监务豹殍 叫控制和连接功能，是下代电信网中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提 供静核心设备，也怒强兹奄貉交换麓两分缀隔演遴的主要设备，荬终梅静蔓黉设 计思想是业务与传送和接入分离，番实体之间通过标准的协议进行连接和通信。 第5 贫 南京邮电学院硕士学位论文 基于s o f t s w i t c h m g 结构( 及第二代网关中的c 媒体网关控制器一m g 媒体 网关结构) ，两者通过h 2 4 8 协议实现交互。s o f t s w i t c h 设备之间通过b i c c s i p 协议进行互通。 媒体网关( m e d i ag a t e w a y ) 完成媒体流处理和必要的控制功能，信令网 关s g ( s i g n a lg a t e w a y ) 完成p s t n 侧七号信令与i p 网侧信令的转换，其余功能 都集中由s o f t s w i t c h 完成。 1 2 1s o f t s w i t c h 网络构架 软交换结构如图1 1 所示： 业务层 控制层 核心层 边缘层 物理层 图l1 软交换结构图 1 2 2 s o f t s w i t c h 主要特点 s o f t s w i t c h 体系结构具有以下主要特点： 夺 业务协议和媒体流的分离 媒体网关只完成媒体流转换及相关控制功能，其余所有协议处理、呼叫控制、 第6 页 南京邮电学院硕士学位论文 资源管理、业务实现等功能全部由s o f t s w i t c h 完成。这样，s o f t s w i t c h 就可以控 制各种网关，实现设备的综合接入。 夺开放的业务生成a p i 的实现 s o f t s w i t c h 通过开放的a p i 实现了对业务快速生成和提供的支持，业务在逻 辑上是独立的，不再和物理媒体发生联系。 夺 原有智能业务的继承和重用 对于i n 中已经实现的业务，s o f t s w i t c h 可以作为模拟s s p ，通过提供标准 i n a p c a p 接口与s c p 交互加以继承和重用。 夺 基于策略的网络管理的实现 s o f t s w i t c h 提供c 0 p s 协议接口，接受策略服务器的管理和调节，实现基于策 略的网络管理功能。 夺鉴权、认证、计费的集中 在这种方案中，绝大部分功能是在s 。f t s w i t c h 中完成的，因此只需 s o f t s w i t c h 通过r a d i u s 协议和从a 服务器通信，即可实现集中的鉴权、认证和计 费功能。 夺s s 7 m t p 到s s 7 i p 的变换 由于涉及p s t n 和i p 网，两种不同类型的网络协议间的转换是不可避免的。对 于最复杂的n o 7 信令的转换，s o f t s w i t c h 通过设置s s 7 信令网关来完成这一功能。 1 3 媒体网关的位置和作用 由s 0 f t s w i t c h 构架图可见，媒体网关m g ( m e d i ag a t e w a y ) 处于p s t n 和 s o f t s w i t c h 的边缘层，兼具接入网关a g ( a c c e s sg a t e w a y ) 和中继网关t g ( t r u n k g a t e w a y ) 的功能，其中，接入网关a g 主要负责将p s t n 用户直接接入i p 网，完 成p s t n i s d n 用户侧的语音传真与i p 网侧语音传真的转换功能；中继网关t g 主要负责p s t n 网通过中继线接入i p 核心网，完成p s t n i s d n 中继侧的语音传 真与i p 网侧语音传真的转换功能，在本协议中将a g 、t g 统称为媒体网关m g ( m e d i ag a t e w a y ) 。媒体网关m g 可以通过接入z 接口的普通用户、b r i p r i 接 第7 页 南京邮电举院硕士举位论文 囡的数字用户，v 5 x 接入用户，e 1 接口，n o 1 、n 。7 信令，把窄带话音业务接 天，在s o f s w i t e h 遴过 l 。2 4 8 内g c p 翡控稍下，s g 鹣聚合下实瑷语啻豹基缭簿 压缩( g 7 2 3 1 、g 7 2 8 、g 7 2 9 等) 、传真( t 3 0 、t 3 8 ) 等v o i p 、i pf a x 业务。 渴媒体嗣关隅作为呼叫的主州侧时，与s o f t s w i t c h 配合完成呼口qp s t n i s d n 慰呼叫的终结，用户拨号数d t 娅，放提示鸯簿功能；当媒体鼹关粥终蔻i p 呼叫的被叫侧时，与s o f t s w i t c h 配念完成p s t n 网呼叫的起呼，用户振铃等功能。 在s 。f t s 辩it e h 粲稳静下一代秘络中，媒律溺关黼在倍令网关的配台下完成 现程固定网p s t n i s d n 的功能。其中中继网关( t g ) 主要完成汇接局功能，接入 两关( a g ) 主要完成端局功髓。 王4 珏2 4 8 协议在网络中的位置 2 4 8 协议翅子媒体鄹关控铡竣器( 媒体弱关控豢爨软交换设镰) 鼹稿应豹 媒体处理设备( 网关媒体服务器i p 智能终端等) 之间的通信。协议在网络中 戆像霉磐霾穗瘊示： 媒体网关控制器 ( 赫g c ) 软交换设备 图1 2 ：协议在髓络中的位璧 第8 黄 南京邮电学院硕士学位论文 第二章h 2 4 8 协议简介 本章里，我们将简单介绍h 2 4 8 协议，主要的依据是中国电信集团公词发布 懿 l 。2 4 8 媒体鄹关控割捺议，褒其基破上提取旗本壤念。 2 1 定义 h 2 4 8 协议里定义了有关抽象概念，具体如下： 媒体潮关( 辩) ：滟褥一耪礴络中的臻俸转换成男一种网络搿蘩求豹媒体嵇 式。例如：m g 能够完成电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间的转换。 黼可以处理音频、视频或翡t 1 2 0 ，也可以具备处理这三者任意缎台的能力。m g 能够进行全双工的媒体转换。m g 可以搐放视频音频消息，实现其它i v r 功能， 也可以进行媒体会议。 媒棼潮关控懿辫( 澈) ：瀚e 蹲瀚中麓与豢侮逶遂豹连接控稍穗关静殍翻 状态进行控制。 软交换设备( s o f t s w i t c h ) ：鼹电路交换网向分组网演进的核心设备，也是 下一代电信网络豹燕要设蔷之一，它独立予底层承载协议，主要竞残殍g q 控割、 媒体网关按入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并可 戳淘霜户掇供疆旁瞧臻交羧瓿矮煞疆供静掰舂翌务激及多徉纯翁第三方数务。 中继媒体网关( t r u n kg a t e 嬲y ) ；位于电路交换网和分组网络之间的媒体卿 关设备，用来终绪大量的数字电路。 接入耀关( 矗e e e s sg 箍t e 张y ) ：一静爨供题户隧络接霹( 溱i ) 懿媒傣霜关。 流( s t r e 锄) ：在一个呼叫或者会议中，由一个m g 接收或发送的双向媒体流 或者控制流。 事终 以及在包中定义瓣某鼗与特定媒体浚毒关夔终缠点 属性，属于m g 和m g c 之间的控制属性。其中，是否实现r e s e r v e g r o u p 和 r e s # v e v 盎l n e 藩瞧为哥遥。属毪毽冒班楚鼯努指定豹。 第1 7 蕊 南京邮电学院硕上学位论文 m o d e 属性有以下几种取值：“s e n d o n l y ”，“r e c e i v e o n l y ”，“s e n d r e c e i v e ”， “i n a c t i v e ”和“l o o p b a c k ”。s e n d r e c e i v e ( 接收发送) 都是相对与关联外部 而言的。例如，m o d e 属性为“s e n d o n l y ”的流不会将接收到的媒体传送给关联 的其他部分。m o d e 的缺省值是“i n a c t i v e ”。信号和事件均不受模式的影响。 预留( r e s e r v e ) 属性决定了m g 在收到l o c a l 和或r e m o t e 描述符后的处理 动作，r e s e r v e 属性包括r e s e r v e v a l u e 和r e s e r v e g r o u p 两种属性，属性值为布 尔值，缺省值均为“f a l s e ”。 2 3 1 6 本地和远端描述符( l o c a l 和r e m o t e ) 利用l o c a l 和r e m o t e 描述符，m g c 为信息流及支持它们的终结点保留和调 拨m g 的资源用于媒体编解码。m g 则在响应中通过这些描述符返回它实际预留的 资源。如果一些必选属性末在m g c 发出的请求中给出，m g 要在响应中添加这些 属性及它们的取值。 l o c a l 描述符针对的是m g 接收的媒体；r e m o t e 描述符针对的是m g 发送的媒 体。 当h 2 4 8 协议采用文本方式编码时，l o c a l 和r e m o t e 描述符包含r f c2 3 2 7 所定义的s d p 的会话描述( s e s s i o nd e s c r i p t i o n ) 。h 2 4 8 协议使用的会话描述 与r f c2 3 2 7 的语法规定在以下方面略有出入： “s = ”行，“t = ”行和“o = ”行可选： 可用通配值“c h 0 0 s e ”替代单个参数值； 可用可选参数方式替代单个参数值。 s t r e a m 描述符描述的是单个双向媒体流；因此一个会话描述中最多只能有一 个媒体描述，即最多一个“m = ”行。然而，一个s t r e a m 描述符中可以有多个会 话描述，以提供多种选择。一个终结点上的每个媒体流都必须在一个独立的 s t r ea i i l 描述符中描述。如果一个描述符包含多个会话描述，则以“v = ”行作为 分隔行，否则“v = ”行为可选项。完全符合r f c 2 3 2 7 的会话描述应能被接受。 下面，对l o c a l 和r e m o t e 描述符的语义进行详细说明。说明包含两部分。 第一部分给出描述符的内容解释。第二部分说明m g 收到l o c a l 和r e m o t e 描述符 第1 8 页 南京邮电学院硕士学位论文 时必须采取的动作。采取的动作依赖于l o c a l c o n t r o l 描述符中的r e s e r v e v a l u e 和r e s e r v e g r o u p 属性值。 l o c a l 和r e m o t e 描述符均可以为： 1 ) 未指定( u n s p e c i f i e d ) ：即不存在； 2 ) 空( e m p t y ) ； 3 ) 部分指定( u n d e r s p e c i f i e d ) ：有些属性值为通配值c h 0 0 s e ； 4 ) 完全指定( f u l l ys p e c i f i e d ) ：属性值具有唯一、确定的值； 5 ) 多余指定( 0 v e r s p e c i f i e d ) ：描述符具有多组属性或属性具有多个属性 值。 当命令由m g c 发送给m g 时，h 2 4 8 协议规定按如下规则对l o c a l 和r e m o t e 描述符进行解释： a ) 如果命令中l o c a l 或r e m o t e 描述符的值为未指定的，则视为必选参数丢 失，要求m g 使用此描述符原先的值。如果原先未指定此描述符的值，那 么在对该命令接下来的处理中忽略此描述符； b ) 如果命令中l o c a l ( 或r e m o t e ) 描述符为空，表明m g c 请求m g 释放为接 收到的媒体流( 或发送出的媒体流) 预留的所有资源； c ) 如果命令中l o c a l 或r e m