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摘要 針對(duì)目前我國的主要組網(wǎng)協(xié)議H.323的VoIP應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)作了介紹。分析了網(wǎng)關(guān)分離模型，對(duì)基于軟交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)作了說明。最后分析了在該網(wǎng)絡(luò)體系的VoIP應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，并闡述了基于軟交換技術(shù)的VoIP所具有的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞 VoIP 軟交換 H.323 SIP
隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用，基于軟交換的VoIP成為NGN提供業(yè)務(wù)的最大亮點(diǎn)。與目前的VoIP不同，基于軟交換的VoIP不僅能提供基本語音業(yè)務(wù)，還能提供其所不能提供的新型增值業(yè)務(wù)，如視頻、即時(shí)消息、游戲和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
1、當(dāng)前VoIP網(wǎng)絡(luò)
目前VoIP組網(wǎng)技術(shù)主要有兩大標(biāo)準(zhǔn)，遵循H.323標(biāo)準(zhǔn)、遵循SIP(Session Initiation Protocol)協(xié)議。這二者是完全平行的。
SIP是由IETF制定的面向Internet會(huì)議和電話的信令協(xié)議。具有簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性好以及和現(xiàn)有的Internet應(yīng)用緊密結(jié)合的特點(diǎn)，適于開發(fā)新型的、與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的語音應(yīng)用。但SIP協(xié)議是一個(gè)正在發(fā)展和研究中的協(xié)議，目前大多數(shù)應(yīng)用尚處于原型階段。該協(xié)議單獨(dú)應(yīng)用的范圍較窄，一般需與其他協(xié)議協(xié)同使用，只是作為完整解決方案的一小部分。相比而言，H.323則是由ITU-T提出的，采用了ISDN的設(shè)計(jì)思想，Q.931協(xié)議完成呼叫的建立和釋放，具有電信網(wǎng)可管理性和集中的特征，發(fā)展比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛。目前國內(nèi)VoIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于H.323協(xié)議的。
H.323協(xié)議的VoIP網(wǎng)絡(luò)由終端設(shè)備(Terminal)、網(wǎng)關(guān)(Gateway)、網(wǎng)守(Gatekeeper)和管理服務(wù)器等主要模塊組成，見圖1示。
2、基于軟交換技術(shù)的VoIP網(wǎng)絡(luò)
軟交換(Softswitch)技術(shù)正是在VoIP基礎(chǔ)產(chǎn)生的。其主要思想來源于分解網(wǎng)關(guān)概念，將呼叫控制與接入/傳送功能相分離，即將VoIP網(wǎng)關(guān)分解為媒體網(wǎng)關(guān)(MG)、信令網(wǎng)關(guān)(SG)、媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)，其中媒體網(wǎng)關(guān)控制器是軟交換的前身。網(wǎng)關(guān)功能分離模型如圖2所示。
圖2中，由媒體網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)媒體流的轉(zhuǎn)換功能；媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)/軟交換提供各種業(yè)務(wù)的基本呼叫控制功能；信令網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的信令處理，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不同信令之間轉(zhuǎn)換；各部件之間通過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信。另外，軟交換技術(shù)的主要設(shè)計(jì)思想還借鑒了傳統(tǒng)智能網(wǎng)的“呼叫與控制相分離”的方式。使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供變得更加靈活和開放。
2.1 軟交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是以軟交換設(shè)備為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)與控制、接入與承載彼此分離，各功能部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行互通的體系結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合和業(yè)務(wù)的融合，使得分組交換網(wǎng)絡(luò)能夠繼承原有電路交換網(wǎng)中豐富的業(yè)務(wù)功能，同時(shí)可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)快速提供原有網(wǎng)絡(luò)難以提供的新型業(yè)務(wù)。
軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分成接入層、傳輸層、控制層和業(yè)務(wù)層四個(gè)層面，見圖3所示。
圖3中各層的功能如下：
接入層主要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到核心傳送網(wǎng)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通，集中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量并將其通過路由選擇傳送到目的地。其中，媒體網(wǎng)關(guān)是使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)(如PSTN網(wǎng)和IP網(wǎng))間的接口；信令網(wǎng)關(guān)對(duì)電話信令消息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能在分組網(wǎng)上傳輸。
傳輸層完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和控制層與接入層控制信息的集中承載傳輸。
控制層決定呼叫的建立、接續(xù)和交換，將呼叫控制與媒體業(yè)務(wù)相分離，理解上層生成的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，通知下層網(wǎng)絡(luò)單元如何處理業(yè)務(wù)流。
業(yè)務(wù)/應(yīng)用層：業(yè)務(wù)層主要指面向用戶提供各種應(yīng)用和服務(wù)的設(shè)備。采用開放、綜合的業(yè)務(wù)接入平臺(tái)，為下一代網(wǎng)絡(luò)提供各種增值業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)和第三方業(yè)務(wù)，還具有相應(yīng)的業(yè)務(wù)生成和維護(hù)環(huán)境。業(yè)務(wù)層可能包括應(yīng)用服務(wù)器、AAA服務(wù)器、業(yè)務(wù)控制點(diǎn)(SCP)、策略服務(wù)器、第三方服務(wù)器。
其中軟交換設(shè)備是軟交換網(wǎng)絡(luò)體系的核心設(shè)備，位于網(wǎng)絡(luò)控制層，軟交換是多種邏輯功能實(shí)體的集合，提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接和部分業(yè)務(wù)功能。軟交換作為一個(gè)開放的功能實(shí)體，采用標(biāo)準(zhǔn)的開放協(xié)議與外部實(shí)體實(shí)現(xiàn)通信。
媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換之間的接口用于軟交換對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行承載控制和資源管理。接口采用H.248協(xié)議，可考慮采用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGCP和Internet設(shè)備控制協(xié)議(IPDC)。信令網(wǎng)關(guān)與軟交換之間的接口完成軟交換和信令網(wǎng)關(guān)之間信令信息的傳遞，接口采用信令控制協(xié)議(SCTP)。軟交換與網(wǎng)管中心之間的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)軟交換的管理，采用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)。軟交換與智能網(wǎng)SCP之間的接口提供對(duì)現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，接口使用智能網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議INAP。軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間的接口提供對(duì)第三方應(yīng)用和各種增值業(yè)務(wù)的支持功能，可采用SIP協(xié)議或軟交換提供的API。軟交換與策略服務(wù)器間的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，可使用COPS協(xié)議。軟交換間的接口主要實(shí)現(xiàn)不同軟交換設(shè)備之間的交互，采用SIP-T或ITU-T最新推出的BICC協(xié)議。
2.2 軟交換網(wǎng)絡(luò)的VoIP實(shí)現(xiàn)
圖4為基于軟交換網(wǎng)絡(luò)的VoIP應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有幾個(gè)基本部件：軟交換、中繼網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)以及各類接入網(wǎng)關(guān)，還有網(wǎng)管服務(wù)器、策略服務(wù)器等。
從圖4中可以看出，軟交換的功能類似于現(xiàn)行電路交換傳送系統(tǒng)間的交換/長途網(wǎng)，但長途交換機(jī)用軟交換系統(tǒng)和一組中繼/媒體網(wǎng)關(guān)的組合所取代，見圖5。中繼/媒體網(wǎng)關(guān)自身是由軟交換技術(shù)利用主/被叫協(xié)議控制，這個(gè)協(xié)議是與來自某個(gè)具有指定源/目的的RTP/UDP/IP流的電路交換機(jī)的一個(gè)指定時(shí)隙相關(guān)的MGCP/IPDC協(xié)議。另外，軟交換技術(shù)作為呼叫處理的組成部分，其標(biāo)識(shí)要被用來終結(jié)該呼叫的最有可能的出口網(wǎng)關(guān)，并利用這個(gè)信息來命令中繼網(wǎng)關(guān)執(zhí)行所指定的功能，即軟交換技術(shù)能夠通過選擇一個(gè)最小代價(jià)的路由來完成每次呼叫，以使所選擇的出口網(wǎng)關(guān)最接近目的電話。于是，就完成了原有通過電路交換網(wǎng)執(zhí)行的呼叫處理操作功能。
在圖4中，接入網(wǎng)關(guān)既可以終結(jié)ISDN的PRI，也可以終結(jié)來自企業(yè)PBX的CAS信令。這種接入網(wǎng)關(guān)能夠被軟交換以基于分組電話協(xié)議的多種方式進(jìn)行控制；對(duì)于基于H.323協(xié)議的網(wǎng)關(guān)，軟交換使用H.323協(xié)議與之實(shí)現(xiàn)互通和控制；如果接入網(wǎng)關(guān)隧道PRI(Q.931)或CAS信令返回到軟交換，則軟交換使用MGCP/IPDC協(xié)議以更好的方式控制接入網(wǎng)關(guān)。
軟交換技術(shù)通過SIP協(xié)議接到電纜網(wǎng)絡(luò)上，以支持企業(yè)的IP PBX及IP電話。并通過TCP/IP協(xié)議接入SCP，也可通過TCP/SCCP協(xié)議接入到SS7網(wǎng)絡(luò)上，使與PSTN及當(dāng)前的VoIP網(wǎng)絡(luò)無縫互連成為可能。
基于軟交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系的VoIP通信實(shí)現(xiàn)的基本工作過程如下：當(dāng)主叫用戶摘機(jī)后，中繼/媒體網(wǎng)關(guān)檢測(cè)到該事件并報(bào)告給軟交換設(shè)備；軟交換設(shè)備查詢主叫用戶數(shù)據(jù)，進(jìn)行身份鑒權(quán)；若是有權(quán)用戶，軟交換設(shè)備向媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送撥號(hào)計(jì)劃，要求網(wǎng)關(guān)向主叫用戶發(fā)送撥號(hào)音；軟交換設(shè)備收到網(wǎng)關(guān)送來的被叫號(hào)碼后，進(jìn)行被叫號(hào)碼分析、黑白名單分析等，找到被叫所屬的軟交換設(shè)備地址，并將呼叫請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到被叫軟交換設(shè)備；軟交換設(shè)備控制主、被叫網(wǎng)關(guān)選擇空閑的媒體資源，完成編碼格式及媒體連接地址等的協(xié)商；呼叫中，軟交換設(shè)備可以控制媒體資源服務(wù)器提供交互語音響應(yīng)(IVR，Interactive Voice Response)功能，以完成諸如二次撥號(hào)、通知音播放、監(jiān)聽等多種業(yè)務(wù)；若呼叫過程涉及多方成員參與，軟交換設(shè)備可提供多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊邏輯關(guān)系，呼叫成員的加入、退出、隔離、旁聽，以及混音過程的控制等；呼叫過程中，軟交換設(shè)備控制網(wǎng)關(guān)向用戶發(fā)送振鈴音、回鈴音、忙音等音頻信號(hào)；用戶掛機(jī)后，中繼/媒體網(wǎng)關(guān)檢測(cè)該事件并報(bào)告給軟交換設(shè)備，軟交換設(shè)備控制各網(wǎng)關(guān)及終端設(shè)備進(jìn)行資源的釋放。
在上述通信過程中，AAA服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，網(wǎng)管服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，媒體服務(wù)器提供各種資源，如語音資源、傳真資源、語音識(shí)別資源等，應(yīng)用服務(wù)器則完成用戶所需業(yè)務(wù)的提供和管理。
2.3 基于軟交換的VoIP應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)分析
與基于H.323協(xié)議的VoIP網(wǎng)絡(luò)相比，基于軟交換的VoIP應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于采用了分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有全面的開放性，在綜合接入能力、互通兼容能力、業(yè)務(wù)提供能力、網(wǎng)絡(luò)管理能力、鑒權(quán)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。
在綜合接入方面：軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于網(wǎng)絡(luò)采用分層模型，各設(shè)備功能相對(duì)單一。軟交換完成協(xié)議處理、呼叫控制、資源管理、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)等功能，中繼/媒體網(wǎng)關(guān)在軟交換的控制下完成媒體流轉(zhuǎn)換及相關(guān)控制功能。這樣，軟交換通過控制各種類型的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)綜合接入。而基于H.323的體系結(jié)構(gòu)還不是一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)，它可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)與PSTN的簡(jiǎn)單語音互通，但在其上增加其他接入方式較困難。
在網(wǎng)絡(luò)互通兼容方面：基于軟交換的VoIP應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分層的開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，各層之間以及各設(shè)備之間都通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議通信，只要遵守約定的規(guī)則和協(xié)議，不同廠商的設(shè)備都可以很容易的接入網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)彼此的互通，從而靈活有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和升級(jí)。而H.323是一系列協(xié)議的集合，本身比較復(fù)雜，各廠商對(duì)其理解又存在著很大差異，導(dǎo)致所制造產(chǎn)品的H.323協(xié)議兼容性一直存在問題。
業(yè)務(wù)提供方面：在基于軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，軟交換技術(shù)的業(yè)務(wù)生成獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，新業(yè)務(wù)通過應(yīng)用服務(wù)器完成。運(yùn)營商根據(jù)自身的實(shí)際情況，既可以自己開發(fā)、也可以委托產(chǎn)品制造商第三方開發(fā)商靈活定制所需的業(yè)務(wù)；另外，也可以繼續(xù)沿用原有的傳統(tǒng)智能業(yè)務(wù)。由于軟交換系統(tǒng)提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)生成平臺(tái)，業(yè)務(wù)一旦生成，即為全網(wǎng)所共享。而采用H.323，其業(yè)務(wù)生成基本上都是在網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行的，某些情況下也需要網(wǎng)守的支持。而網(wǎng)守、網(wǎng)關(guān)都是相對(duì)封閉的實(shí)體，由于不同制造商的業(yè)務(wù)提供方式不盡相同，加之采用內(nèi)部協(xié)議而未提供標(biāo)準(zhǔn)的開放接口，這樣不僅使得運(yùn)營商各自提供業(yè)務(wù)的能力有限，更導(dǎo)致了全網(wǎng)的新業(yè)務(wù)統(tǒng)一變得相當(dāng)困難。
在網(wǎng)絡(luò)管理方面：H.323采用基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理，無實(shí)時(shí)性，對(duì)人工干預(yù)的依賴性較大，難以對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)作出有效、及時(shí)的反應(yīng)。而在基于軟交換網(wǎng)絡(luò)中，軟交換技術(shù)提供COPS協(xié)議接口，接受策略服務(wù)器的管理和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理功能，進(jìn)行集中、實(shí)時(shí)、智能化的策略管理服務(wù)，完成了由傳統(tǒng)的靜態(tài)網(wǎng)管向動(dòng)態(tài)網(wǎng)管的飛躍。同時(shí)，軟交換也能支持基于SNMP的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理。
鑒權(quán)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)方面：在軟交換網(wǎng)絡(luò)中，軟交換控制設(shè)備通過RADIUS協(xié)議與AAA服務(wù)器交互，實(shí)現(xiàn)集中用戶鑒權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)。接入設(shè)備只需完成簡(jiǎn)單的接入功能，無需支持太多的協(xié)議。而在H.323網(wǎng)絡(luò)中，用戶鑒權(quán)、認(rèn)證是在網(wǎng)守中實(shí)現(xiàn)的，網(wǎng)關(guān)通過RAS與網(wǎng)守交互，完成用戶認(rèn)證、計(jì)費(fèi)，過程比較復(fù)雜。
3、結(jié)束語
軟交換技術(shù)的出現(xiàn)一方面造就了網(wǎng)絡(luò)的融合，另一方面軟交換采用了開放式應(yīng)用程序接口，方便了第三方應(yīng)用的開發(fā)和新業(yè)務(wù)的引進(jìn)。隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)向著組網(wǎng)更加靈活、信息傳送更加高效、業(yè)務(wù)生成更加多樣的方向不斷發(fā)展，我們有理由相信，VoIP也必將在軟交換網(wǎng)絡(luò)中得到成功應(yīng)用。
