H.248協(xié)議軟交換分組協(xié)議基礎(chǔ)

1、 . 資料編碼產(chǎn)品名稱NGN使用對象工程師產(chǎn)品版本編寫部門固網(wǎng)技術(shù)支持部資料版本V2.0軟交換分組協(xié)議基礎(chǔ)H.248協(xié)議擬制：邢宇翔日期：2002年11月01日日期：日期：日期：華為技術(shù)有限公司所有侵權(quán)必究修訂記錄日期修訂版本描述作者2002/11/01V1.1調(diào)整文章結(jié)構(gòu)與容，結(jié)合NGN組網(wǎng)與軟交換產(chǎn)品對協(xié)議加以說明。邢宇翔2002/12/10V2.0轉(zhuǎn)換成Word格式。邢宇翔17 / 19目 錄第1章 H.248協(xié)議介紹31.1 H.248 協(xié)議的起源31.2 H.248協(xié)議定義41.2.1 基本定義41.2.2 擴展說明4第2章 H.248協(xié)議概念52.1 H.248協(xié)議在呼叫中的位置5

2、2.2 連接模型以與基本概念52.2.1 連接模型52.2.2 終端62.2.3 上下文62.3 H.248協(xié)議的消息結(jié)構(gòu)72.3.1 消息82.3.2 事務(wù)82.3.3 行動92.3.4 命令92.4 H.248協(xié)議的消息傳輸機制9第3章 H.248協(xié)議命令103.1 命令介紹103.2 描述符11第4章 呼叫流程134.1 呼叫媒體流的流程13第5章 H.248協(xié)議在NGN中的應(yīng)用155.1 H.248協(xié)議在SoftX3000軟交換系統(tǒng)中的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)155.2 H.248協(xié)議在SoftX3000軟交換系統(tǒng)中的應(yīng)用16關(guān)鍵詞：NGN 軟交換媒體網(wǎng)關(guān) H.248摘要：NGN的目標是建立一個能夠

3、提供話音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種業(yè)務(wù)的，集通訊、信息、電子商務(wù)、娛樂于一體，滿足自由通訊的分組融合網(wǎng)絡(luò)。 NGN是一個包括PSTN/ISDN、H.323、ATM/IP等網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)互通是NGN成功的必要條件。為實現(xiàn)這一目標，在NGN組網(wǎng)中采用了大量的分組協(xié)議。本文重點介紹了分組協(xié)議中的H.248協(xié)議，H.248/Megaco協(xié)議（Media Gataway Control Protocal），簡稱H.248協(xié)議，是IETF、ITUT制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，一個非對等協(xié)議，用在媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）和媒體網(wǎng)關(guān)（MG）之間的通信?？s略語清單：MGCP （Media Gataway Contr

4、ol Protocal）：媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議PSTN（Public Switched Telephone Network）：公共交換網(wǎng)MG （Media Gataway）：媒體網(wǎng)關(guān)MGC （Media Gataway Controller）：媒體網(wǎng)關(guān)控制器SG （Signaling Gataway）：信令網(wǎng)關(guān)SCN（Switched Circuit Network）：電路交換網(wǎng)參考資料清單：C&C08 iNET工程師培訓(xùn)教材-分組協(xié)議固網(wǎng)技術(shù)支持部NGN協(xié)議介紹華為技術(shù)報136期H.248協(xié)議培訓(xùn)教材公共技術(shù)研究部H.248 IPPhone Flow信令與協(xié)議研究管理部 SoftX3000V2信

5、令與協(xié)議分冊H.248協(xié)議資料開發(fā)部第1章 H.248協(xié)議介紹1.1 H.248 協(xié)議的起源由于IP網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，IP網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)越來越多。同時，原有的電路交換網(wǎng)（如PSTN網(wǎng)）仍然擁有大量的用戶，為了能讓這些用戶使用IP網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，需要提供不同網(wǎng)絡(luò)之間互通的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。目前的大部分IP網(wǎng)關(guān)設(shè)備，是集中型網(wǎng)關(guān)設(shè)備，主要完成三個方面的功能： 1、完成IP互通，將PSTN用戶的話音進行編碼、組包后在IP網(wǎng)上傳輸，同時將IP網(wǎng)來的數(shù)據(jù)包解包、解碼后交給PSTN用戶； 2、處理信令消息；3、負責(zé)網(wǎng)關(guān)部資源管理，與呼叫連接過程的管理。隨著用戶數(shù)量與對業(yè)務(wù)需求的增加，網(wǎng)關(guān)在規(guī)模上要不斷擴大，這種集中型

6、的網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)在可擴展性、安全性方面與組網(wǎng)的靈活性上都存在很大的限制。由此，提出了將業(yè)務(wù)、控制和信令分離概念，即將IP網(wǎng)關(guān)分離成三部分：信令網(wǎng)關(guān)SG、媒體網(wǎng)關(guān)MG和媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC。SG負責(zé)處理信令消息，將其終結(jié)、翻譯或中繼；MG負責(zé)處理媒體流，將媒體流從窄帶網(wǎng)打包送到IP網(wǎng)或者從IP網(wǎng)接收后解包后送給窄帶網(wǎng)；MGC負責(zé)MG的資源的注冊和管理，以與呼叫控制。在這種分布式的網(wǎng)關(guān)體系結(jié)構(gòu)中，MG和MGC之間采用的是H.248協(xié)議，SG和MGC之間采用SIGTRAN協(xié)議。三者之間的關(guān)系如圖1所示：圖1 分離的網(wǎng)關(guān)模型在分布式的媒體網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于業(yè)務(wù)處理和“媒體承載實體”分布在兩臺不同的設(shè)備上

7、，因此當(dāng)業(yè)務(wù)處理模塊MGC（SoftX提供MGC功能）需要將媒體承載實體MG（各種IAD設(shè)備）進行連接并承載媒體流時，需要通過一個統(tǒng)一格式的消息來通知擁有媒體承載實體的設(shè)備MG，這個消息的格式就是由H.248協(xié)議規(guī)定的。1.2 H.248協(xié)議定義1.2.1 基本定義H.248/Megaco 協(xié)議（Media Gataway Control Protocal），簡稱H.248協(xié)議，是IETF、ITUT制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，一個非對等協(xié)議，用在媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）和媒體網(wǎng)關(guān)（MG）之間的通信。主要功能是建立一個良好的業(yè)務(wù)承載連接模型，將呼叫和承載連接進行分離，通過對各種業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)： TG（中繼

8、網(wǎng)關(guān)），AG（接入網(wǎng)關(guān)），RG（注冊網(wǎng)關(guān)）等的管理，實現(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)互通。1.2.2 擴展說明H.248協(xié)議是在MGCP協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合其它媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議特點發(fā)展而成的一種協(xié)議，它提供控制媒體的建立、修改和釋放機制，同時也可攜帶某些隨路呼叫信令，支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的呼叫。該協(xié)議在構(gòu)建開放和多網(wǎng)融合的NGN中，發(fā)揮著重要作用。由于MGCP協(xié)議在描述能力上的欠缺，限制了其在大型網(wǎng)關(guān)上的應(yīng)用。對于大型網(wǎng)關(guān)，H.248協(xié)議是一個好的選擇。與MGCP用戶相比， H.248對傳輸協(xié)議提供了更多的選擇，并且提供更多的應(yīng)用層支持，管理也更為簡單。H.248可以應(yīng)用于SCN（Switched

9、Circuit Network）、IP、ATM、有線電視網(wǎng)或其他可能的電路或分組網(wǎng)絡(luò)中的任何的兩種或多種網(wǎng)絡(luò)之間的媒體網(wǎng)關(guān)控制的協(xié)議。H.248報文本身可以承載在任何類型的分組網(wǎng)絡(luò)上，例如IP、ATM、MTP等。第2章 H.248協(xié)議概念2.1 H.248協(xié)議在呼叫中的位置在分布式的媒體網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，由于業(yè)務(wù)處理和“媒體承載實體”分布在兩臺不同的設(shè)備上，在NGN組網(wǎng)中，業(yè)務(wù)處理由SoftX3000完成，媒體承載實體則是各種IAD終端設(shè)備，因此當(dāng)SoftX3000需要連接IAD并承載媒體流時，需要通過一個統(tǒng)一格式的消息來通知各IAD設(shè)備。當(dāng)SoftX3000和IAD 通過H248協(xié)議連接時，

10、這個消息的格式就是由H.248協(xié)議規(guī)定的。消息的格式至少應(yīng)該包含兩方面的容：1、一個業(yè)務(wù)中應(yīng)該包含哪些媒體承載實體；2、這些媒體承載實體之間的關(guān)系如何。在H.248協(xié)議中，這些媒體承載實體被稱為“終端”；而“上下文”中指明“一個業(yè)務(wù)中應(yīng)該包含哪些媒體承載實體IAD”，“這些媒體承載實體IAD之間的關(guān)系”則在“上下文”中的“拓撲”中規(guī)定。2.2 連接模型以與基本概念2.2.1 連接模型連接模型指的是MGC控制的，在MG中的邏輯實體或?qū)ο?。它是MGC和MG之間消息交互的容核心，MGC通過命令控制MG上的連接模型，MG上報連接模型的各種信息包括狀態(tài)、參數(shù)、能力等。如圖2所示：連接模型由兩種實體組成：

11、上下文（Context）和終端（Termination）。圖2 基本概念的圖形示意2.2.2 終端終端是能夠發(fā)送或接收一種或多種媒體流的邏輯實體。終端由許多特性描述，這些特性組合成一組描述符而包含在命令中。終端有唯一的終端標識(Termination ID)，它由媒體網(wǎng)關(guān)在在創(chuàng)建時分配。一個終端在任一時刻屬于且只能屬于一個上下文。2.2.3 上下文一個上下文就是一些終端間的聯(lián)系。它描述了終端之間的拓撲關(guān)系以與媒體混合/交換的參數(shù)。上下文由一組終端組成。一個上下文可以包含多個終端。根據(jù)MG的業(yè)務(wù)特點不同，上下文中可以包含的最大終端數(shù)目就不同。一個上下文中至少要包含一個終端。同時一個終端一次也只能

12、屬于一個上下文。如果上下文中包含多于兩個終端，上下文還會描述拓撲結(jié)構(gòu)以與其他一些媒體混合/交換的參數(shù)。上下文有如下參數(shù)：a)ContextId：由媒體網(wǎng)關(guān)MG分配的32位整數(shù)，可以用“*”來代表“所有”，用“-”代表“空”。ContextId在MG圍是唯一的。b)拓撲關(guān)系：描述上下文中的終端之間的關(guān)系。這些關(guān)系指出了媒體流在終端之間的流向。拓撲結(jié)構(gòu)只用于描述上下文，它可以在“Add”和“Modify”命令中使用。c)Priority（優(yōu)先級）：向MG提供上下文優(yōu)先處理的信息。d)Emergencyindicator（緊急事件）：向MG提供上下文緊急處理的信息。H.248協(xié)議規(guī)定可以創(chuàng)建新的上下

13、文和修改已經(jīng)存在的上下文的參數(shù)。通常用Add命令添加一個終端到上下文。在Add命令中沒有指定上下文，MG將創(chuàng)建一個新上下文。Subtract命令把一個終端從上下文中刪除，Move命令將終端從一個上下文移到另一個上下文。當(dāng)上下文的最后一個終端被刪除或移動出去后，該上下文被隱式刪除。2.3 H.248協(xié)議的消息結(jié)構(gòu)MGC和MG之間是通過消息進行通信的，H.248消息都有一樣的結(jié)構(gòu)，一個H.248消息的結(jié)構(gòu)如所示：圖3 H.248消息結(jié)構(gòu)消息有一個消息頭，消息頭里面包含一個消息的MID（Message ID）和一個協(xié)議版本號。MID被配置成一個規(guī)定的名字，如域地址（Domainaddress）或域名

14、（Domainname）或設(shè)備名（Devicename）。協(xié)議版本號標記本消息所支持的協(xié)議版本。本協(xié)議的版本號是從1開始。一個消息（Message）包含多個事務(wù)（Transaction），消息中的事務(wù)相互沒有關(guān)系，可以單獨處理；事務(wù)由多個行動（Action）構(gòu)成，事務(wù)里面的行動必須按照順序執(zhí)行。行動由一系列局限于一個上下文的多個命令組成。由此，H.248消息構(gòu)成機制如所示：圖4消息機制示意圖2.3.1 消息消息從消息頭開始，其中包含發(fā)送者的標識。每一條消息包含消息遵守的協(xié)議版本的版本標識號。正如RFC 2145中的定義，版本號是Major/Minor格式，各有1-2個數(shù)字。消息頭后面是若干互不

15、相關(guān)事務(wù)。2.3.2 事務(wù)事務(wù)保證順序命令的執(zhí)行。即在一個事務(wù)中，命令是按序執(zhí)行的。當(dāng)所有命令成功執(zhí)行時事務(wù)才成功執(zhí)行，當(dāng)其中一個命令失敗時，整個事務(wù)失敗。事務(wù)中的一個命令失敗時，此命令的后續(xù)命令將終止執(zhí)行。事務(wù)表現(xiàn)為TransactionRequest和對TransactionRequest的響應(yīng)。有三種響應(yīng)：TransactionAccept，TransactionReject和TransactionPending：TransactionAccept命令包含對應(yīng)TransactionRequest所有命令的返回值。TransactionReject命令在當(dāng)事務(wù)失敗時發(fā)送。Transacti

16、onReject包含成功命令的返回值和失敗命令的錯誤值。TransactionPending命令用于通知事務(wù)正在被執(zhí)行，還沒有完成，以防止事務(wù)發(fā)送方以為事務(wù)丟失，而再次發(fā)送此事務(wù)。2.3.3 行動行動與上下文是密切相關(guān)的，它由一系列局限于一個上下文的命令組成。在一個行動，命令需要順序執(zhí)行。ContextID用于標識該行動對應(yīng)的上下文。ContextID由MG指定，在MG圍是唯一的。MGC必須在以后的與此上下文相關(guān)的事務(wù)中使用ContextID。2.3.4 命令命令是H.248消息的主要容，實現(xiàn)對上下文和終端屬性的控制，包括指定終端報告的事件什么信號和動作可施加于終端，以與指定上下文的拓撲結(jié)構(gòu)。

17、我們將在下章詳細介紹H.248的命令。2.4 H.248協(xié)議的消息傳輸機制H.248的應(yīng)用層應(yīng)該和傳輸層的需分開的：圖5事務(wù)、Action和命令的關(guān)系示意圖H.248應(yīng)用層負責(zé)維護MG和MGC之間事務(wù)的狀態(tài)和可靠性。H.248傳輸子層被看作是邏輯層，保證H.248事務(wù)在MG和MGC之間傳輸?shù)目煽啃裕ㄖ貍?、定時等等）。H.248消息可以在多種傳輸協(xié)議上傳輸，如承載在IP網(wǎng)絡(luò)上的TCP、UDP、SCTP和M3UA等，以與承載在ATM上的MTP3-B、AAL5等。第3章 H.248協(xié)議命令H.248協(xié)議提供命令以操縱連接模型的邏輯實體上下文和終端。命令提供了對上下文和終端屬性的完全控制，包含指定終端

18、報告的事件和什么信號和動作可施加于終端等等。3.1 命令介紹協(xié)議有8個命令，這些命令除了“Notify”和“ServiceChange”外，其余都是由MGC主動發(fā)給MG，MG進行響應(yīng)的?！癗otify”是由MG發(fā)給MGC，而“ServiceChange”可以由它們之間互相發(fā)送。1、AddAdd命令添加終端到上下文。上下文中第一個終端的添加用于創(chuàng)建上下文。2、ModifyModify命令更改終端屬性、事件和信號。3、SubtractSubtract命令從上下文中刪除終端并統(tǒng)計終端參加的上下文情況。上下文的最后一個終端的刪除的同時刪除上下文本身。4、MoveMove命令將一個終端從一個上下文移動到

19、另一個上下文。5、AuditValueAuditValue命令返回終端當(dāng)前的狀態(tài)屬性、事件，信號以與終端的統(tǒng)計6、AuditCapabilitiesAuditCapabilities命令返回MG允許的終端屬性、信號和事件的所有可能值。7、NotifyNotify命令用于MG把MG當(dāng)前發(fā)生的事件通知給MGC。8、ServiceChangeServiceChange命令可用于MG通知MGC有一個或一組終端離開服務(wù)或返回服務(wù)。ServiceChange還用于MG在上電或者從失敗中恢復(fù)后，向MGC發(fā)起注冊或重新注冊(這兩個過程是一樣的)，提醒MG的重啟的迫近或完成。ServiceChange可由MGC

20、向MG發(fā)送移交通知。3.2 描述符終端參數(shù)結(jié)構(gòu)化為許多描述符。通常，描述符的形式如下：DescriptorName=parm=value，parm=value_.參數(shù)可以有如下三種設(shè)置方法:1、完全指定參數(shù)(FullySpecified)命令發(fā)起者在命令中給相應(yīng)的參數(shù)一個明確的值。2、不指定參數(shù)(UnderSpecified)命令的發(fā)起者使用通配符，允許用戶選擇一個他所支持的任何一個值并返回給命令的發(fā)起者。3、指定一系列參數(shù)(OverSpecified)命令的發(fā)起者給出一個該參數(shù)的列表，列表中值的順序是降序排列的，即前面的優(yōu)先級高。命令響應(yīng)者從列表中選取一個并返回給命令發(fā)起者。未指定的參數(shù)保留

21、原值。如果需要指定的描述符沒有被指定，則使用它原來的值。以下列出H.248協(xié)議的18種參數(shù)描述符，供參考：描述符名稱說明Modem標識Modem類型和屬性Mux描述多媒體終端( H.221, H.223, H.225.0)的復(fù)用類型和終端輸入隊列復(fù)用Media媒體流規(guī)格的列表TerminationState不特定于流的終端屬性（可在包中定義）Stream單個流的Local/Remote/LocalControl描述符的列表LocalMG接收的流相關(guān)的屬性RemoteMG發(fā)送的流相關(guān)的屬性Localcontrol描述MGC和MG之間的屬性EventsMGC要求MG檢測與報告的事件列表EventB

22、ufferMGC要求MG在EventBufferControl為LockStep時，檢測與緩沖的事件列表Signals描述應(yīng)用于終端的信號和（或）活動（如回鈴音）Audit描述哪些信息需要審計ServiceChangeServiceChange的活動和原因DigitMap指示如何在MG中處理匹配的撥號方案StatisticsSubtract和Audit命令中，終端保持的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的報告Packages審記時，返回終端識別的包的列表ObservedEvents“Notify”上報檢測到的事件Topology描述Context各終端間的流的方向，用于Context而不是 Termination第4章

23、 呼叫流程為了使大家有個更為形象的認識，下面我們就一次呼叫來看看H.248協(xié)議在MGC和MG之間的消息發(fā)送。關(guān)于MGC和TMG之間的H.248消息流程請參考SoftX3000技術(shù)手冊信令與協(xié)議分冊 H.248協(xié)議相關(guān)容。4.1 呼叫媒體流的流程圖6 簡單呼叫流程上圖畫出了兩個媒體網(wǎng)關(guān)MG1呼叫MG2 時，MGC和發(fā)起呼叫的MG1以與被叫MG2之間的媒體流的流程。其中（3）（4）（5）（6）（7）（8）是呼叫的建立過程，（9）（10）是呼叫的連接過程，（11）（12）（13）（14）是被叫掛機后的刪除連接過程。整個媒體流的流程如下： （1）主叫摘機，MG檢測到后通過Notify命令將事件（Off

24、-Hook）報告給MGC； （2）用戶撥號，MG將收到的通過Notify命令報告給MGC； （3） MGC分析收到數(shù)據(jù)決定建立MG1到MG2的一個Context，并通過Add命令讓MG1將主叫端口加入一個Context，向主叫送撥號音。因為MGC還未獲得包含特定媒體流接收方的屬性，所以媒體流的Mode是ReceiveOnly，并且在命令中，未知的參數(shù)用參數(shù)通配符“$”表明，意思為“選擇”，具體的參數(shù)值將由MG1在下一條Reply中填入具體的值。 （4） MG1接受新的終端（Termination），并把自己的IP和UDP端口填入。 （5） MGC分析被叫，找出被叫端口，決定建立MGC到MG2的

25、一個新的Context，并通過Add命令讓MG2將主叫端口加入一個Context。 （6） MG2把自己的IP和UDP端口填入。 （7） MGC命令MG1將被叫端口加入前面所說的那個Context 。MGC命令MG1向主叫送回鈴音，向被叫送振鈴音； （8） MG1再向MGC發(fā)送回應(yīng)消息。 （9）被叫摘機，MGC命令MG1連接主被叫，把媒體流的Mode從ReceiveOnly修改為SendReceive，并停止回鈴。 （10） MG再向MGC發(fā)一個Reply。 此后，雙方進入通話。 （11）（12）（13）（14）主/被叫掛機（由于主叫掛機和被叫掛機返回的命令是一樣的，下面只列出被叫掛機的情況）

26、，MGC命令MG1和MG2釋放主被叫連接，將主/被叫端口放空Context，此處只列出MGC對MG1的媒體流。至此，MG1與MGC的連接釋放，媒體流終止。第5章 H.248協(xié)議在NGN中的應(yīng)用5.1 H.248協(xié)議在SoftX3000軟交換系統(tǒng)中的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)H.248在SoftX3000的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如所示:圖7 H.248在SoftX3000中的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)在SoftX3000軟交換系統(tǒng)應(yīng)用中，H.248的協(xié)議系統(tǒng)包括各種業(yè)務(wù)模塊（ISUP/TUP/ESL/SIP/H.323)，這些模塊實現(xiàn)H.248協(xié)議命令與ISUP/TUP/ESL/SIP/H.323協(xié)議的互通，實現(xiàn)對MG的控制。圖7中H.248消息在UDP/IP上傳遞，此外還可以在其它多種傳輸協(xié)議上傳輸，如承載在IP網(wǎng)絡(luò)上的TCP