H.248協(xié)議在通信網(wǎng)絡(luò )中的應用

　　0引言

　　近年來(lái)隨著(zhù)數據通信和IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，以分組交換為基礎的IP網(wǎng)絡(luò )由于其簡(jiǎn)單和開(kāi)放，得到了越來(lái)越廣泛的應用。已有專(zhuān)家預測，未來(lái)的各項電信業(yè)務(wù)將統一在IP網(wǎng)絡(luò )上。傳統電話(huà)網(wǎng)將不可避免地過(guò)渡到以數據業(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為基礎的分組交換網(wǎng)絡(luò )，承載起包括話(huà)音在內的所有通信類(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、數據、多媒體綜合業(yè)務(wù)為目標，可以完成實(shí)時(shí)應用或非實(shí)時(shí)應用。它與現有各種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互通，并逐漸走向融合和統一，兼容現有的電信業(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NGN體系結構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)標準的開(kāi)放接口互連，并通過(guò)標準的接口和協(xié)議實(shí)現與現有通信網(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。與現有的各種有線(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NGN與現有電路交換網(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)保證的數據承載網(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、高速路由器、高速光傳送網(wǎng)等數據交換和傳輸設備。

　　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。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、接入協(xié)議適配、互連互通和資源管理等功能，從而實(shí)現網(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，除提供傳統智能業(yè)務(wù)外，還可以通過(guò)提供開(kāi)放的、功能強大的API(應用編程接口)，供第三方業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者調用，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用和中間件兩部分組成。其中，應用部分的主要網(wǎng)絡(luò )部件為各種AS(應用服務(wù)器)，如AAA(認證、鑒權、計費) 服務(wù)器、PS(策略服務(wù)器)和OSS(運營(yíng)支撐系統)等，提供各種業(yè)務(wù)的控制邏輯，完成增值業(yè)務(wù)和相應的服務(wù)處理。中間件包括鑒權、計費、目錄、安全、瀏覽、查找、導航、格式轉換等軟件組件。

　　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)終結大量的數字電路。AG是將模擬線(xiàn)與分組網(wǎng)絡(luò )相連的網(wǎng)關(guān)。

　　圖2是軟交換設備系統結構示意圖。圖中虛線(xiàn)圍框表示軟交換設備實(shí)體。

　　從圖2可看出，軟交換設備內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準協(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)軟交換設備可以同時(shí)控制多個(gè)MG，系統的可擴充性得到了提高；其次，具體的媒體流的轉換由相應的MG完成，有利于設備的單一性和可靠性；當一個(gè)軟交換設備故障時(shí)，可以由其他軟交換設備來(lái)代替完成MG的控制，提高了系統的冗余度；最后，軟交換設備和MG之間采用標準的協(xié)議控制，有利于不同設備的廠(chǎng)家開(kāi)展競爭和合作。

　　2 H.248協(xié)議在NGN中的應用

　　2.1 H.248協(xié)議結構

　　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)對各種業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)(TG、AG、RG(注冊網(wǎng)關(guān)))等的管理，實(shí)現分組網(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)請求(Transaction Req)，也可以是事務(wù)應答(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。這種結構如圖3所示。

　　事務(wù)保證順序命令的執行，即在一個(gè)事務(wù)中，命令是按序執行的。當所有命令成功執行時(shí)事務(wù)才成功執行，當其中一個(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，命令需要順序執行。

　　命令是H.248消息的主要內容，實(shí)現對上下文和終端屬性的控制，包括指定終端報告事件的什么信號和動(dòng)作可施加于終端，以及指定上下文的拓撲結構。

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

　　由于篇幅所限，本文僅對典型性的模擬用戶(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)信號音的改變

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

 
　　其中：cg表示呼叫進(jìn)程音通用包，dt是其中撥號音的標識。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)消息結構可以看出，對于用戶(hù)信號音的選擇，是由軟交換設備通過(guò)H.248消息中信號(Signals)的特定參數定義并下發(fā)MG執行的。用戶(hù)有時(shí)因為一些特殊業(yè)務(wù)需要聽(tīng)特殊的信號音，例如主叫用戶(hù)登記立即呼叫轉移后，摘機聽(tīng)到的是特殊撥號音(該特殊撥號音提示用戶(hù)有特殊業(yè)務(wù)登記，避免用戶(hù)因遺忘取消而導致來(lái)電錯誤轉移)。對于這樣的要求，可以通過(guò)修改信號中的參數進(jìn)行變化?？梢赃x擇cg包中的其他音代碼，在軟交換核心設備與MG之間的H.248協(xié)議消息如下：

　　其中：xcg是擴展的呼叫進(jìn)程音通用包(Q.1950定義)，spec是其中定義的特殊撥號音標識。
　　可以看到，對于用戶(hù)信號音的變化需要選擇新的參數，增加了軟交換內部對于用戶(hù)業(yè)務(wù)判斷的條件，且軟交換設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)范圍內對于各種標準化的業(yè)務(wù)所需信號音的定義。但如果用戶(hù)有個(gè)性化信號音需求(比如把撥號音換成音樂(lè ))，上述方式因為屬于系統級改動(dòng)，對流程有影響，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)法對信號音進(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)現呢?通過(guò)圖4的H.248呼叫流程知道，雖然MG播放什么信號音是由軟交換核心設備控制的，但真正實(shí)現用戶(hù)信號音的播放則是MG本身。也就是說(shuō)，與傳統交換機信令音提供方式不同，H.248協(xié)議下，用戶(hù)的各種信號音均由本地網(wǎng)關(guān)提供，如果改變MG中這些信號音對應的音資源，則能在不改變信令參數以及業(yè)務(wù)流程的情況下，改變用戶(hù)聽(tīng)到的信號音，因為這種改變只改變本地網(wǎng)關(guān)音資源數據，所以對于其他網(wǎng)關(guān)下的用戶(hù)以及軟交換核心設備都沒(méi)有影響。

　　與傳統電信交換機不同，MG有多種形式，有接人上千用戶(hù)的大型設備，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)機形式。對于小型設備，因為均是面向個(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)性化信號音的需求。

　　通過(guò)這種方式實(shí)現的個(gè)性化信號音，可以避免對軟交換系統以及整個(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)現的個(gè)性化信號音(如彩鈴)，以上方式有實(shí)現成本低(由小型網(wǎng)關(guān)設備提供此功能)、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)使用費等優(yōu)勢。需要指出的是，因為信號音的播放受到軟交換設備信令控制，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)上的信號音。

　　由于目前通信網(wǎng)絡(luò )中信號音都為單音頻組合方式，因此在小型網(wǎng)關(guān)設計中均采用簡(jiǎn)單的DSP合成實(shí)現，缺少大容量音資源存儲單元和較復雜的音合成單元。所以?xún)H測試了通過(guò)改變信號音的音頻組合實(shí)現用戶(hù)個(gè)性化信號音。隨著(zhù)軟交換網(wǎng)絡(luò )的部署，個(gè)人使用的小型網(wǎng)關(guān)設備將大量出現。屆時(shí)，為滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求而生產(chǎn)的設備將與現在手機一樣，具備大容量音資源存儲單元和較復雜的音合成單元。用戶(hù)設定個(gè)性化的特點(diǎn)信號音將成為可能。

　　4結束語(yǔ)

　　本文從NGN的整體結構描述出發(fā)，對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音資源數據，從而改變用戶(hù)接收的信號音的新思路。該方案將隨著(zhù)H.248話(huà)機以及小型網(wǎng)關(guān)設備的發(fā)展而得以廣泛實(shí)現。

　　隨著(zhù)電信運營(yíng)商對軟交換網(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)現目前PSTN中的各種通信業(yè)務(wù)，并且在新業(yè)務(wù)的應用方面有更強的靈活性和實(shí)現的簡(jiǎn)易性。H.248協(xié)議必將成為NGN中的主流通信協(xié)議。