H.248協(xié)議在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　0引言

　　近年來(lái)隨著數(shù)據(jù)通信和IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，以分組交換為基礎(chǔ)的IP網(wǎng)絡(luò)由于其簡(jiǎn)單和開(kāi)放，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。已有專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)的各項(xiàng)電信業(yè)務(wù)將統(tǒng)一在IP網(wǎng)絡(luò)上。傳統(tǒng)電話(huà)網(wǎng)將不可避免地過(guò)渡到以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是IP業(yè)務(wù)為中心的融合的NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))。NGN將以IP網(wǎng)絡(luò)為核心，通過(guò)以TCP／IP為基礎(chǔ)的分組交換網(wǎng)絡(luò)，承載起包括話(huà)音在內(nèi)的所有通信類(lèi)業(yè)務(wù)。

　　1 NGN網(wǎng)絡(luò)體系和軟交換技術(shù)

　　NGN以分組交換網(wǎng)為核心，以傳送話(huà)音、數(shù)據(jù)、多媒體綜合業(yè)務(wù)為目標(biāo)，可以完成實(shí)時(shí)應(yīng)用或非實(shí)時(shí)應(yīng)用。它與現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通，并逐漸走向融合和統(tǒng)一，兼容現(xiàn)有的電信業(yè)務(wù)和Internet服務(wù)，并為快速提供新的業(yè)務(wù)創(chuàng)造有利環(huán)境。

　　目前，業(yè)界對(duì)NGN體系結(jié)構(gòu)按功能從垂直方向上分為邊緣層、核心層、控制層和業(yè)務(wù)層4層，各層之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放接口互連，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的互連和互通，見(jiàn)圖1。

　　在這4個(gè)層次中，控制層可以看作是核心，目前主要是采用軟交換方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有的各種有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連互通則依靠各種MG(媒體網(wǎng)關(guān))。

　　這4個(gè)層次的具體功能如下：

　　1)邊緣層

　　該層的主要功能是將各種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(PSTN、ISDN、IN、H.323、Internet、專(zhuān)網(wǎng)等)和各種用戶(hù)終端接入核心分組傳送網(wǎng)，對(duì)用戶(hù)業(yè)務(wù)進(jìn)行集中、匯聚和傳送，同時(shí)通過(guò)各種媒體網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)NGN與現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通。提供各種寬帶、窄帶、移動(dòng)、固定用戶(hù)的接入。主要網(wǎng)絡(luò)部件為T(mén)G(中繼網(wǎng)關(guān))、SG(信令網(wǎng)關(guān))、AG(接入網(wǎng)關(guān))和IAD(集成接入部件)等。

　　2)核心層

　　該層是能夠提供QoS(服務(wù)質(zhì)量)保證的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)，主要功能是完成業(yè)務(wù)信息的高速交換和傳送。該層的主要網(wǎng)絡(luò)部件為寬帶交換機(jī)、高速路由器、高速光傳送網(wǎng)等數(shù)據(jù)交換和傳輸設(shè)備。

　　3)控制層

　　該層是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的智能心臟，是一個(gè)集中的控制平臺(tái)。其主要功能是提供終端用戶(hù)端到端的呼叫／會(huì)話(huà)控制、接入?yún)f(xié)議適配、互連互通和資源管理等功能，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的控制和融合。該層的主要網(wǎng)絡(luò)功能為軟交換、MGC(媒體網(wǎng)關(guān)控制器)、呼叫代理、呼叫控制器、呼叫服務(wù)器等。

　　4)應(yīng)用層

　　該層是NGN業(yè)務(wù)與服務(wù)的支撐環(huán)境，除提供傳統(tǒng)智能業(yè)務(wù)外，還可以通過(guò)提供開(kāi)放的、功能強(qiáng)大的API(應(yīng)用編程接口)，供第三方業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者調(diào)用，以便迅速開(kāi)發(fā)出新的業(yè)務(wù)。該層在垂直方向上由應(yīng)用和中間件兩部分組成。其中，應(yīng)用部分的主要網(wǎng)絡(luò)部件為各種AS(應(yīng)用服務(wù)器)，如AAA(認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)) 服務(wù)器、PS(策略服務(wù)器)和OSS(運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng))等，提供各種業(yè)務(wù)的控制邏輯，完成增值業(yè)務(wù)和相應(yīng)的服務(wù)處理。中間件包括鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、目錄、安全、瀏覽、查找、導(dǎo)航、格式轉(zhuǎn)換等軟件組件。

　　軟交換技術(shù)的思路是將業(yè)務(wù)、呼叫控制、媒體控制進(jìn)行分離。軟交換設(shè)備位于分層后的呼叫控制層，與媒體層的網(wǎng)關(guān)交互作用，接收終端的相關(guān)信息，指示網(wǎng)關(guān)完成連接控制。MG的主要功能是將一種網(wǎng)絡(luò)中的媒體轉(zhuǎn)換成另一種網(wǎng)絡(luò)所要求的媒體格式。例如：MG能夠在電路交換網(wǎng)的承載通道和分組網(wǎng)的媒體流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。TG是在電路交換網(wǎng)與分組網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)，用來(lái)終結(jié)大量的數(shù)字電路。AG是將模擬線(xiàn)與分組網(wǎng)絡(luò)相連的網(wǎng)關(guān)。

　　圖2是軟交換設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中虛線(xiàn)圍框表示軟交換設(shè)備實(shí)體。

　　從圖2可看出，軟交換設(shè)備內(nèi)部主要分為資源管理功能、MG接人功能、呼叫控制功能、互連互通功能、業(yè)務(wù)提供功能等功能模塊。與外部接口全部采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如，與SG的接口采用Sigtran(SS7／IP)協(xié)議；與AAA服務(wù)器的接口采用Radius協(xié)議；與應(yīng)用服務(wù)器的接口采用SIP協(xié)議；與網(wǎng)管服務(wù)器的接口采用SNMP協(xié)議；與H.523網(wǎng)絡(luò)的互通采用H.323協(xié)議族；與MG(TG、AG)的接口采用H.248協(xié)議；軟交換之間的呼叫或軟交換設(shè)備與SIP終端的呼叫采用SIP協(xié)議。

　　通過(guò)這種分離，軟交換網(wǎng)絡(luò)體系具有了很多優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)軟交換設(shè)備可以同時(shí)控制多個(gè)MG，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性得到了提高；其次，具體的媒體流的轉(zhuǎn)換由相應(yīng)的MG完成，有利于設(shè)備的單一性和可靠性；當(dāng)一個(gè)軟交換設(shè)備故障時(shí)，可以由其他軟交換設(shè)備來(lái)代替完成MG的控制，提高了系統(tǒng)的冗余度；最后，軟交換設(shè)備和MG之間采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議控制，有利于不同設(shè)備的廠(chǎng)家開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)和合作。

　　2 H.248協(xié)議在NGN中的應(yīng)用

　　2.1 H.248協(xié)議結(jié)構(gòu)

　　H.248／Megaco協(xié)議(MG控制協(xié)議)，簡(jiǎn)稱(chēng)H.248協(xié)議，是IETF、ITU-T制定的一個(gè)非對(duì)等協(xié)議，用在MGC和MG之間的通信。主要功能是建立一個(gè)良好的業(yè)務(wù)承載連接模型，將呼叫和承載連接進(jìn)行分離，通過(guò)對(duì)各種業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)(TG、AG、RG(注冊(cè)網(wǎng)關(guān)))等的管理，實(shí)現(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò)和PSTN(公共交換電話(huà)網(wǎng))做的業(yè)務(wù)互通。

　　一個(gè)H.248消息可以分為幾層，，第1層可以看做是消息頭和若干個(gè)事務(wù)組成，事務(wù)可以是事務(wù)請(qǐng)求(Transaction Req)，也可以是事務(wù)應(yīng)答(Transaction Reply)。每一個(gè)事務(wù)又可以看做是事務(wù)頭和若干個(gè)動(dòng)作組成，每個(gè)動(dòng)作都是與一個(gè)上下文相關(guān)的。一個(gè)動(dòng)作(Action)包括一個(gè)上下文頭部和若干個(gè)命令。每個(gè)命令(Command)包含命令頭部和若干個(gè)描述符。這種結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　事務(wù)保證順序命令的執(zhí)行，即在一個(gè)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(shí)事務(wù)才成功執(zhí)行，當(dāng)其中一個(gè)命令失敗時(shí)，整個(gè)事務(wù)失敗。

　　行動(dòng)是與上下文是密切相關(guān)的，它由一系列局限于一個(gè)上下文的命令組成。在一個(gè)行動(dòng)內(nèi)，命令需要順序執(zhí)行。

　　命令是H.248消息的主要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)上下文和終端屬性的控制，包括指定終端報(bào)告事件的什么信號(hào)和動(dòng)作可施加于終端，以及指定上下文的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　信號(hào)意味著終端會(huì)發(fā)生某些事情，如送音或顯示文本消息等。信號(hào)由軟交換通過(guò)信號(hào)描述符來(lái)指定，同時(shí)可以指定它的持續(xù)時(shí)問(wèn)，一般情況下，當(dāng)終端檢測(cè)到某個(gè)事件時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止信號(hào)的播放。 2.2呼叫流程描述

　　由于篇幅所限，本文僅對(duì)典型性的模擬用戶(hù)發(fā)起的呼叫以流程圖形式說(shuō)明。模擬用戶(hù)呼叫建立流程圖見(jiàn)圖4。圖中，假設(shè)MG1和MG2隸屬于同一個(gè)軟交換。

　　3 H.248協(xié)議下用戶(hù)信號(hào)音的改變

　　在通信業(yè)務(wù)中，用戶(hù)從話(huà)機(jī)中會(huì)聽(tīng)到系統(tǒng)播放的不同的信號(hào)音。通過(guò)這些信號(hào)音，用戶(hù)可以得知當(dāng)前的通信狀況。這些信號(hào)音在H.248協(xié)議中，是由軟交換控制設(shè)備向MG發(fā)出相關(guān)信令，由MG合成，并向用戶(hù)播放。以用戶(hù)摘機(jī)后聽(tīng)到的撥號(hào)音為例，下面是軟交換核心設(shè)備發(fā)送到MG的消息：

 
　　其中：cg表示呼叫進(jìn)程音通用包，dt是其中撥號(hào)音的標(biāo)識(shí)。在RFC3015中定義的呼叫進(jìn)程音通用包種類(lèi)如表1所示。

　　從這個(gè)消息結(jié)構(gòu)可以看出，對(duì)于用戶(hù)信號(hào)音的選擇，是由軟交換設(shè)備通過(guò)H.248消息中信號(hào)(Signals)的特定參數(shù)定義并下發(fā)MG執(zhí)行的。用戶(hù)有時(shí)因?yàn)橐恍┨厥鈽I(yè)務(wù)需要聽(tīng)特殊的信號(hào)音，例如主叫用戶(hù)登記立即呼叫轉(zhuǎn)移后，摘機(jī)聽(tīng)到的是特殊撥號(hào)音(該特殊撥號(hào)音提示用戶(hù)有特殊業(yè)務(wù)登記，避免用戶(hù)因遺忘取消而導(dǎo)致來(lái)電錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移)。對(duì)于這樣的要求，可以通過(guò)修改信號(hào)中的參數(shù)進(jìn)行變化。可以選擇cg包中的其他音代碼，在軟交換核心設(shè)備與MG之間的H.248協(xié)議消息如下：

　　其中：xcg是擴(kuò)展的呼叫進(jìn)程音通用包(Q.1950定義)，spec是其中定義的特殊撥號(hào)音標(biāo)識(shí)。
　　可以看到，對(duì)于用戶(hù)信號(hào)音的變化需要選擇新的參數(shù)，增加了軟交換內(nèi)部對(duì)于用戶(hù)業(yè)務(wù)判斷的條件，且軟交換設(shè)備和此軟交換下所有MG均要支持。這種方式比較適用于全網(wǎng)范圍內(nèi)對(duì)于各種標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)所需信號(hào)音的定義。但如果用戶(hù)有個(gè)性化信號(hào)音需求(比如把撥號(hào)音換成音樂(lè))，上述方式因?yàn)閷儆谙到y(tǒng)級(jí)改動(dòng)，對(duì)流程有影響，且無(wú)法滿(mǎn)足大量不同用戶(hù)的個(gè)性化需求，用戶(hù)也無(wú)法對(duì)信號(hào)音進(jìn)行自主選擇，所以不具備實(shí)施性。

　　那么是否有其他方式可以實(shí)現(xiàn)呢?通過(guò)圖4的H.248呼叫流程知道，雖然MG播放什么信號(hào)音是由軟交換核心設(shè)備控制的，但真正實(shí)現(xiàn)用戶(hù)信號(hào)音的播放則是MG本身。也就是說(shuō)，與傳統(tǒng)交換機(jī)信令音提供方式不同，H.248協(xié)議下，用戶(hù)的各種信號(hào)音均由本地網(wǎng)關(guān)提供，如果改變MG中這些信號(hào)音對(duì)應(yīng)的音資源，則能在不改變信令參數(shù)以及業(yè)務(wù)流程的情況下，改變用戶(hù)聽(tīng)到的信號(hào)音，因?yàn)檫@種改變只改變本地網(wǎng)關(guān)音資源數(shù)據(jù)，所以對(duì)于其他網(wǎng)關(guān)下的用戶(hù)以及軟交換核心設(shè)備都沒(méi)有影響。

　　與傳統(tǒng)電信交換機(jī)不同，MG有多種形式，有接人上千用戶(hù)的大型設(shè)備，也有供家庭使用的只接幾部電話(huà)的小型終端，甚至就是話(huà)機(jī)形式。對(duì)于小型設(shè)備，因?yàn)榫敲嫦騻€(gè)別用戶(hù)，上述音資源的修改方案正好可以滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化信號(hào)音的需求。

　　通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)的個(gè)性化信號(hào)音，可以避免對(duì)軟交換系統(tǒng)以及整個(gè)呼叫流程做任何改動(dòng)。相比目前電信公司提供的通過(guò)智能網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)的個(gè)性化信號(hào)音(如彩鈴)，以上方式有實(shí)現(xiàn)成本低(由小型網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供此功能)、用戶(hù)使用方便(可隨時(shí)修改音資源)、無(wú)需繳納電信公司業(yè)務(wù)使用費(fèi)等優(yōu)勢(shì)。需要指出的是，因?yàn)樾盘?hào)音的播放受到軟交換設(shè)備信令控制，如果被叫有彩鈴業(yè)務(wù)，則軟交換將建立主叫網(wǎng)關(guān)與彩鈴業(yè)務(wù)平臺(tái)之間的話(huà)路連接，而不向主叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送放回鈴音的信令。在這種情況下，主叫將聽(tīng)到被叫的彩鈴音而不是自己定義在網(wǎng)關(guān)上的信號(hào)音。

　　由于目前通信網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)音都為單音頻組合方式，因此在小型網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中均采用簡(jiǎn)單的DSP合成實(shí)現(xiàn)，缺少大容量音資源存儲(chǔ)單元和較復(fù)雜的音合成單元。所以?xún)H測(cè)試了通過(guò)改變信號(hào)音的音頻組合實(shí)現(xiàn)用戶(hù)個(gè)性化信號(hào)音。隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)的部署，個(gè)人使用的小型網(wǎng)關(guān)設(shè)備將大量出現(xiàn)。屆時(shí)，為滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求而生產(chǎn)的設(shè)備將與現(xiàn)在手機(jī)一樣，具備大容量音資源存儲(chǔ)單元和較復(fù)雜的音合成單元。用戶(hù)設(shè)定個(gè)性化的特點(diǎn)信號(hào)音將成為可能。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　本文從NGN的整體結(jié)構(gòu)描述出發(fā)，對(duì)NGN中最主要的軟交換技術(shù)中的H.248協(xié)議進(jìn)行分析，就H.248協(xié)議應(yīng)用流程進(jìn)行了闡述，并提出了在H.248協(xié)議下，通過(guò)修改MG音資源數(shù)據(jù)，從而改變用戶(hù)接收的信號(hào)音的新思路。該方案將隨著H.248話(huà)機(jī)以及小型網(wǎng)關(guān)設(shè)備的發(fā)展而得以廣泛實(shí)現(xiàn)。

　　隨著電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)軟交換網(wǎng)絡(luò)的部署，已經(jīng)證實(shí)了H.248協(xié)議完全可以在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)目前PSTN中的各種通信業(yè)務(wù)，并且在新業(yè)務(wù)的應(yīng)用方面有更強(qiáng)的靈活性和實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易性。H.248協(xié)議必將成為NGN中的主流通信協(xié)議。