軟交換的常見協(xié)議以其作用Word版

1、軟交換的常見協(xié)議以其作用北京郵電大學(xué) 一.前言軟交換的概念最早起源于美國(guó)。受到IP PBX成功的啟發(fā)，為了提高網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)營(yíng)效益，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展更加趨于合理、開放，更好的服務(wù)于用戶。業(yè)界提出了這樣一種思想：將傳統(tǒng)的交換設(shè)備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（MGCP、H248）且主要使用純軟件進(jìn)行處理。于是，軟交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于軟交換既能執(zhí)行與基于硬件的傳統(tǒng)電話交換機(jī)相同的功能，又能同時(shí)處理IP通信，軟交換技術(shù)降低網(wǎng)絡(luò)成本并且使得運(yùn)營(yíng)商能更快地獲得收入。二.軟交換的概念軟交換技術(shù)是NGN網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，為下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)提供呼叫控制和連接控制功能。軟交換

2、技術(shù)獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力。三. 軟交換體系的結(jié)構(gòu)軟交換技術(shù)是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的核心技術(shù)。它的主要設(shè)計(jì)思路是：業(yè)務(wù)/控制與傳遞/接入分離，各實(shí)體間通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行連接和通信。因此廣義上，軟交換就是一種解決方案，是一系列采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總稱。軟交換網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示。 四.軟交換的常見協(xié)議極其作用軟交換所使用的協(xié)議非常多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、B

3、ICC、PRI、BRI等。這些協(xié)議將規(guī)范整個(gè)軟交換的研發(fā)工作，使產(chǎn)品從使用各廠家私有協(xié)議階段進(jìn)入使用業(yè)界共同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議階段，各廠家之間產(chǎn)品互通成為可能，提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)部件可獨(dú)立發(fā)展。下面對(duì)幾個(gè)主要協(xié)議做簡(jiǎn)單介紹。1. H.248協(xié)議 H.248協(xié)議，也稱為Megaco協(xié)議，是MGC與MG之間的一種媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，它是在早期的 MGCP協(xié)議基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。應(yīng)用于媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換之間及軟交換與 H248/ Megaco終端之間。H.248協(xié)議引入終端和關(guān)聯(lián)的概念。終端是MG中的邏輯實(shí)體，可以發(fā)送或接收媒體流和控制流。終端有唯一的標(biāo)志，由MG在創(chuàng)建終端時(shí)分配。終端類型主要有半永

4、久性終端和臨時(shí)性終端，半永久性終端可以代表物理實(shí)體，臨時(shí)性終端可以代表臨時(shí)性的信息流。關(guān)聯(lián)為一組終端之間的聯(lián)系。如果一個(gè)關(guān)聯(lián)中超過兩個(gè)終端，那么關(guān)聯(lián)就對(duì)終端之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體混合和交換參數(shù)進(jìn)行描述?？贞P(guān)聯(lián)是一種特殊的關(guān)聯(lián)，它包含所有那些與其它終端沒有聯(lián)系的終端。關(guān)聯(lián)中的最大終端數(shù)是媒體網(wǎng)關(guān)的一個(gè)特性。僅支持點(diǎn)到點(diǎn)連接的媒體網(wǎng)關(guān)，在每個(gè)關(guān)聯(lián)中僅允許兩個(gè)終端存在。支持會(huì)議呼叫的媒體網(wǎng)關(guān)可以允許三個(gè)或更多的終端同時(shí)存在于一個(gè)關(guān)聯(lián)中。H.248消息可給予UDP/IP傳輸，此外還可基于其它多種傳輸協(xié)議傳輸，如承載在IP網(wǎng)絡(luò)上的TCP、SCTP和M3UA，承載在ATM上的MTP3-B等。H.248協(xié)議假

5、設(shè)其下層的傳輸網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，因此事務(wù)的狀態(tài)和可靠性有協(xié)議本身實(shí)現(xiàn)。H.248的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如下圖所示：H.248UDP/TCP/SCTPIPMACH.248協(xié)議的消息類型有兩類：命令和響應(yīng)。H.248定義了8個(gè)命令，用于對(duì)協(xié)議連接模型中的邏輯實(shí)體（關(guān)聯(lián)和終端）進(jìn)行操作和管理，命令提供了實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)和終端進(jìn)行完全控制的機(jī)制。所有的H.248命令都要求接收者回送響應(yīng)。命令和響應(yīng)的結(jié)構(gòu)基本相同，命令和響應(yīng)之間由事務(wù)ID相關(guān)聯(lián)。命令是H.248消息的主要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)和終端屬性的控制，包括指定終端報(bào)告檢測(cè)到的事件，通知終端使用什么信號(hào)和動(dòng)作，以及指定關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。H.248協(xié)議定義了八個(gè)命令：(1

6、)ADD : 增加一個(gè)Termination到一個(gè)Context中，當(dāng)不指定Context ID時(shí)(或第一次增加一個(gè)Termination)，將生成一個(gè)Context，然后加入Termination。(2)MODIFY : 修改一個(gè)Termination的屬性、事件和信號(hào)參數(shù)。如：修改終端的編碼類型、通知終端檢測(cè)摘機(jī)/掛機(jī)事件、修改終端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(雙向/單向/隔離等)。(3)SUBSTRACT : 從一個(gè)Context中刪除一個(gè)Termination，同時(shí)返回Termination的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)。如果Context中再?zèng)]有其它的Termination，將刪除此Context。(4)NOTIFY :

7、 允許MG將檢測(cè)到的事件通知給MGC。 例如：MGW將檢測(cè)到的摘機(jī)事件上報(bào)給MGC。(5)MOVE : 將一個(gè)Termination從一個(gè)Context轉(zhuǎn)移到另一個(gè)Context中。(6)AUDITVALUE : 返回Termination的當(dāng)前的Properties、Events、Signals、Statistics。(7)AUDITCAPABILITIES: 返回MG中Termination特性的能力集。(8)SERVICECHANGE : 允許MG向MGC通知一個(gè)或者多個(gè)終端將要脫離或者加入業(yè)務(wù)。用來MG向MGC進(jìn)行注冊(cè)、重啟通知。MGC可以使用ServieceChange對(duì)MG進(jìn)行重啟

8、。MGC可以使用ServiceChange通知MG注銷一個(gè)或一部分的Termination。 下圖是H.248協(xié)議的應(yīng)用2. 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP） 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）是一種 VOIP 協(xié)議，應(yīng)用于分開的多媒體網(wǎng)關(guān)單元之間。多媒體網(wǎng)關(guān)由包含“智能”呼叫控制的呼叫代理和包含媒體功能的媒體網(wǎng)關(guān)組成，其中的媒體功能執(zhí)行諸如由 TDM 語(yǔ)音到 VOIP 的轉(zhuǎn)化。媒體網(wǎng)關(guān)包括端點(diǎn)，呼叫代理能夠進(jìn)行創(chuàng)建、修改和刪除連接，在端點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)建立和控制與其它多媒體端點(diǎn)的媒體會(huì)話過程。媒體網(wǎng)關(guān)是一種網(wǎng)絡(luò)單元，它提供電話電路上的語(yǔ)音信號(hào)與因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包之間的轉(zhuǎn)換。呼叫代理通知終點(diǎn)檢查特定事件

9、并生成信號(hào)。終點(diǎn)自動(dòng)地通告呼叫代理其服務(wù)狀態(tài)下的變化。此外，呼叫代理還可以核查終點(diǎn)及終點(diǎn)連接。MGCP 采用的是呼叫控制結(jié)構(gòu)，這里的“智能”呼叫控制處于網(wǎng)關(guān)外部，并由呼叫代理控制。 MGCP 設(shè)定呼叫代理之間采用同步方式發(fā)送連續(xù)命令和響應(yīng)給在它們控制下的網(wǎng)關(guān)，但其并沒有為同步呼叫代理設(shè)置專門的機(jī)制?；旧希?MGCP 是一種主從協(xié)議，由網(wǎng)關(guān)去執(zhí)行由呼叫代理發(fā)送的命令。MGCP 采用的連接模式，其基本構(gòu)架是端點(diǎn)和連接。端點(diǎn)是源數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)接收器，它們可以是物理的也可以是虛擬的。物理終點(diǎn)的創(chuàng)建需要安裝相應(yīng)硬件設(shè)備，而虛擬終點(diǎn)的創(chuàng)建可由軟件完成。連接可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式也可以是多點(diǎn)方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接即兩端點(diǎn)

10、之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送的目的。一旦兩端點(diǎn)間建立起這樣的連接，那么端點(diǎn)間可以傳輸數(shù)據(jù)。多點(diǎn)連接的建立是通過連接端點(diǎn)和多點(diǎn)會(huì)話而實(shí)現(xiàn)的。連接的建立可以在各種承載網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。在 MGCP 模式中，網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，呼叫代理主要處理呼叫信令和呼叫處理功能。因此，呼叫代理實(shí)現(xiàn)了H.323標(biāo)準(zhǔn)信令層并充當(dāng)了“H.323 關(guān)守”或 H.323 體系的一個(gè)或多個(gè)“ H.323 終點(diǎn)”。下圖是MGCP協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。MGCPUDPIPMACMGCP是一種文本協(xié)議。協(xié)議消息分為兩類：命令和響應(yīng)，每個(gè)命令需要接收方回送響應(yīng)，采用三次握手方式證實(shí)。命令消息由命令行和若干參數(shù)行組成。響應(yīng)消息帶有3位數(shù)

11、字的響應(yīng)碼，如“200”代表“成功處理”和若干參數(shù)行。其中事務(wù)的進(jìn)行由一條命令和強(qiáng)制響應(yīng)完成。下面提供了8種命令：（1）MGC> MGCreateConnection： 創(chuàng)建兩個(gè)終點(diǎn)間的連接；通過 SDP 規(guī)定終點(diǎn)的接收能力。（2）MGC> MGModifyConnection：更改連接的屬性；與 CreateConnection 命令具有相同的參數(shù)。（3）MGC <> MGDeleteConnection：終止連接， 并在連接的執(zhí)行過程中收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。（4）MGC > MGNotificationRequest： 當(dāng)在終端的特定事件發(fā)生時(shí)，請(qǐng)求媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送相關(guān)通

12、知。（5）MGC < MGNotify： 一旦觀察到事件發(fā)生，就通知媒體網(wǎng)關(guān)控制器。（6）MGC > MGAuditEndpoint：決定終點(diǎn)狀態(tài)。（7）MGC > MGAuditConnection：檢索與連接相關(guān)的參數(shù)。（8）MGC < MGRestartInProgress： 指單個(gè)終點(diǎn)或終點(diǎn)組將進(jìn)入或退出服務(wù)的信號(hào)。下圖是MGCP協(xié)議的應(yīng)用3. 會(huì)話初始協(xié)議（SIP） SIP(Session Initiation Protocol)是一個(gè)應(yīng)用層的信令控制協(xié)議。用于創(chuàng)建、修改和釋放一個(gè)或多個(gè)參與者的會(huì)話。這些會(huì)話可以是Internet多媒體會(huì)議、IP電話或多媒體分

13、發(fā)。會(huì)話的參與者可以通過組播（multicast）、網(wǎng)狀單播（unicast）或兩者的混合體進(jìn)行通信。SIP與負(fù)責(zé)語(yǔ)音質(zhì)量的資源預(yù)留協(xié)議(RSVP) 互操作。它還與若干個(gè)其他協(xié)議進(jìn)行協(xié)作，包括負(fù)責(zé)定位的輕型目錄訪問協(xié)議(LDAP)、負(fù)責(zé)身份驗(yàn)證的遠(yuǎn)程身份驗(yàn)證撥入用戶服務(wù) (RADIUS) 以及負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)傳輸?shù)?RTP 等多個(gè)協(xié)議。SIP 的一個(gè)重要特點(diǎn)是它不定義要建立的會(huì)話的類型，而只定義應(yīng)該如何管理會(huì)話。有了這種靈活性，也就意味著SIP可以用于眾多應(yīng)用和服務(wù)中，包括交互式游戲、音樂和視頻點(diǎn)播以及語(yǔ)音、視頻和 Web 會(huì)議。SIP消息是基于文本的，因而易于讀取和調(diào)試。新服務(wù)的編程更加簡(jiǎn)單，對(duì)于設(shè)

14、計(jì)人員而言更加直觀。SIP如同電子郵件客戶機(jī)一樣重用 MIME 類型描述，因此與會(huì)話相關(guān)的應(yīng)用程序可以自動(dòng)啟動(dòng)。SIP 重用幾個(gè)現(xiàn)有的比較成熟的 Internet 服務(wù)和協(xié)議，如 DNS、RTP、RSVP 等。不必再引入新服務(wù)對(duì) SIP 基礎(chǔ)設(shè)施提供支持，因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施很多部分已經(jīng)到位或現(xiàn)成可用。對(duì) SIP 的擴(kuò)充易于定義，可由服務(wù)提供商在新的應(yīng)用中添加，不會(huì)損壞網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中基于 SIP 的舊設(shè)備不會(huì)妨礙基于 SIP 的新服務(wù)。例如，如果舊 SIP 實(shí)施不支持新的 SIP 應(yīng)用所用的方法或標(biāo)頭，則會(huì)將其忽略。SIP 獨(dú)立于傳輸層。因此，底層傳輸可以是采用 ATM的IP。SIP 使用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

15、(UDP) 以及傳輸控制協(xié)議(TCP)，將獨(dú)立于底層基礎(chǔ)設(shè)施的用戶靈活地連接起來。SIP 支持多設(shè)備功能調(diào)整和協(xié)商。如果服務(wù)或會(huì)話啟動(dòng)了視頻和語(yǔ)音，則仍然可以將語(yǔ)音傳輸?shù)讲恢С忠曨l的設(shè)備，也可以使用其他設(shè)備功能，如單向視頻流傳輸功能。下圖是SIP協(xié)議的棧結(jié)構(gòu)。 在軟交換系統(tǒng)中，SIP協(xié)議主要應(yīng)用于軟交換與SIP終端之間，也有的廠家將SIP協(xié)議應(yīng)用于軟交換與應(yīng)用服務(wù)器之間，提供基于SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的增值業(yè)務(wù)。總的來說，SIP協(xié)議主要應(yīng)用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的業(yè)務(wù)，以及多媒體業(yè)務(wù)之間的呼叫建立與釋放。特別是SIP協(xié)議以其簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)，使作為移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織的3GPP已經(jīng)決定在其基礎(chǔ)上建立第三代移

16、動(dòng)通信的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，并要求未來的3G終端必須支持SIP協(xié)議。下圖是SIP協(xié)議的應(yīng)用。4. H.323協(xié)議H.323是由ITU制定的通信控制協(xié)議，用于在分組交換網(wǎng)中提供多媒體業(yè)務(wù)。H.323協(xié)議實(shí)際上是一個(gè)協(xié)議族，規(guī)定了IP網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)上提供多媒體通信的部件協(xié)議和規(guī)程 協(xié)議包括用于建立呼叫的H.225.0、用于控制的H.245、用于大型會(huì)議的H.332以及用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的H.450.X。H.323協(xié)議的組成部件有終端，用于分組網(wǎng)絡(luò)中能提供實(shí)時(shí)、雙向通信的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，可以和網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)，用于在H.323終端和廣域網(wǎng)上其它ITU終端之間提供實(shí)時(shí)二方通信的端點(diǎn)設(shè)備。網(wǎng)守

17、，用于可選組件，其功能是向H.323終端節(jié)點(diǎn)提供地址轉(zhuǎn)換及呼叫控制服務(wù)。多點(diǎn)控制單元（MCU），用于支持三個(gè)或三個(gè)以上的終端和網(wǎng)關(guān)之間的多點(diǎn)會(huì)議。下圖是H.323的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議族。其中，RAS協(xié)議是H.225.0協(xié)議中的一種，端點(diǎn)（終端或網(wǎng)守）和網(wǎng)守之間使用的協(xié)議，主要執(zhí)行管理功能。RAS協(xié)議的過程包括：1）網(wǎng)守搜尋2）端點(diǎn)登記3）端點(diǎn)定位4）呼叫接入5）呼叫退出6）帶寬管理7）狀態(tài)查詢8）網(wǎng)關(guān)資源指示。H.225.0呼叫信令協(xié)議以ISDN的Q.931/Q.932為基礎(chǔ)制訂，其中Q.931最重要。Q.931/Q.932協(xié)議是ITU-T制定的一種關(guān)于呼叫控制的標(biāo)準(zhǔn)，是ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口第三層關(guān)于基

18、本呼叫控制的描述。H.245協(xié)議用于控制通信信道的建立、維護(hù)和釋放。H.245協(xié)議的過程包括：1）能力交換2）邏輯信道信令過程3）接收方關(guān)閉邏輯信道請(qǐng)求4）主從確定過程5）往返時(shí)延確定6）環(huán)路維護(hù)7）其它命令和指示。 下圖是H.323協(xié)議的應(yīng)用5. SCTP協(xié)議 SCTP協(xié)議是由IETF提出的一種關(guān)于流控制傳送協(xié)議。主要是在無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)上傳送PSTN信令信息，該協(xié)議可以在IP網(wǎng)上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。SCTP可以在確認(rèn)方式下，無(wú)差錯(cuò)、無(wú)重復(fù)地傳送用戶數(shù)據(jù)，并根據(jù)通路的MTU的限制，進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的分段；在多個(gè)流上保證用戶消息的順序遞交，把多個(gè)用戶的消息復(fù)制到SCTP的數(shù)據(jù)塊中。利用SCTP偶連的機(jī)制來保證網(wǎng)絡(luò)級(jí)的部分故障自處理。SCTP還具有避免擁塞和避免遭受泛播及匿名攻擊的特點(diǎn)。 SCTP協(xié)議在軟交換中起著控制協(xié)議的主要承載者的作用。 SCTP是一個(gè)相當(dāng)新的協(xié)議，它在2000年10月份才成為一個(gè)RFC規(guī)范。從那以后，它開始進(jìn)入所有的主流操作系統(tǒng)，包括GNU/Linux、BSD和Solaris。在Microsoft Windows操作系統(tǒng)上也有第三方的商業(yè)包可以使用。在獲得高可用性的同時(shí)，應(yīng)用程序也已經(jīng)開始使用SCTP作為自己的主要傳輸機(jī)制。諸如FTP（File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議）和HTTP（Hypertext