NGN協(xié)議——下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析

隨著Internet和PSTN的進(jìn)一步發(fā)展，下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）已經(jīng)在中國(guó)進(jìn)入小規(guī)模商用階段，NGN全面無(wú)縫支持話音、視頻和數(shù)據(jù)，具有龐大復(fù)雜的協(xié)議體系架構(gòu)。
　　
　　一、NGN協(xié)議

軟交換是NGN的核心技術(shù)，為NGN提供具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)呼叫控制和連接控制。從1999年開始，國(guó)際軟交換協(xié)會(huì)（ISC：InternationaL Softswitch Consortium）已制定了一些相關(guān)的軟交換標(biāo)準(zhǔn)草案，并頒布了一些標(biāo)準(zhǔn)，目前ISC、ITU-T、IETF等國(guó)際組織正在合作制訂并完善相關(guān)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　按照功能和特點(diǎn)來(lái)分，NGN協(xié)議可以分為呼叫控制協(xié)議、傳輸控制協(xié)議、媒體控制協(xié)議、業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議、維護(hù)管理協(xié)議等。目前所涉及到的具體協(xié)議如下：
　　
　　·呼叫控制協(xié)議：包括承載無(wú)關(guān)呼叫控制（BICC）；SIP－Ｔ；H.323；ISUP、TUP；Q.931、QSIG。
　　
　　·傳輸控制協(xié)議：包括　SIGTRAN；流控制傳輸協(xié)議（SCTP）；TCAP、SCCP；IUA、M3UA；MTP3；RTP、RTCP；TCP、UDP；IP；ATM。
　　
　　·媒體控制協(xié)議：包括H.248/MEGACO；會(huì)話發(fā)起協(xié)議（SIP）；媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）。
　　
　　·業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議：包括ParLay；JAIN；INAP；MAP；LDAP；RADIUS。
　　
　　·維護(hù)管理協(xié)議：包括SNMP和公共開放策略服務(wù)（COPS）協(xié)議。
　　
　　1.MGCP協(xié)議
　　
　　MGCP是由IETF的MEGACO工作組較早定義的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議�熕�是在綜合簡(jiǎn)單網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（SGCP）和IP設(shè)備控制（IPDC）協(xié)議兩個(gè)協(xié)議的基礎(chǔ)上形成的，應(yīng)用在軟交換設(shè)備與MGCP終端之間。
　　
　　MGCP采用了網(wǎng)關(guān)分離的思路，將以前的信令和媒體集中處理的網(wǎng)關(guān)分解為兩部分：媒體網(wǎng)關(guān)（MG）和呼叫代理（CA），CA處理信令，MG處理媒體。CA控制MG的動(dòng)作，由CA向MG發(fā)出要執(zhí)行的命令，MG將所搜集的消息上報(bào)給CA。
　　
　　MGCP的連接模型基于端點(diǎn)（endpoint）和連接（connection）兩個(gè)構(gòu)件。端點(diǎn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)流，由軟交換控制設(shè)備控制的終端在呼叫所涉及的端點(diǎn)間建立連接，一個(gè)端點(diǎn)上可以建立多個(gè)連接，不同呼叫的連接可以終結(jié)于同一個(gè)端點(diǎn)。
　　
　　MGCP采用會(huì)話描述協(xié)議（SDP）描述連接參數(shù)，如IP地址、UDP端口、媒體流特性等。
　　
　　MGCP定義了CA和MG的同步機(jī)制，但對(duì)CA和CA之間的同步機(jī)制沒(méi)有定義，這是該協(xié)議需要完善的地方。盡管MGCP協(xié)議具有易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，使IP電話網(wǎng)可以接入PSTN，實(shí)現(xiàn)端到端電話業(yè)務(wù)，但其互通性和所支持的業(yè)務(wù)能力有限。
　　
　　2.H.248/MEGACO協(xié)議
　　
　　H.248/MEGACO也稱為媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，是ITU與IETF兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織合作，在MGCP協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議的特點(diǎn)發(fā)展而成的，應(yīng)用在媒體網(wǎng)關(guān)和軟交換設(shè)備之間、軟交換設(shè)備與H.248/MEGACO終端之間，在媒體網(wǎng)關(guān)控制功能和兼容性方面較MGCP大大增強(qiáng)。
　　
　　H.248/MEGACO采用業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離的思想，定義了兩個(gè)抽象的概念：終結(jié)點(diǎn)（termination）和關(guān)聯(lián)（context）。終結(jié)點(diǎn)中封裝有媒體流參數(shù)、調(diào)制解調(diào)器和承載能力等參數(shù)，是媒體網(wǎng)關(guān)邏輯實(shí)體，終結(jié)點(diǎn)可以發(fā)送或接收一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)流。例如，在一個(gè)多媒體會(huì)議中，一個(gè)終結(jié)點(diǎn)可以支持多種媒體，并且發(fā)送或者接收多個(gè)媒體流；關(guān)聯(lián)所描述的內(nèi)容是在一些終結(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系。終結(jié)點(diǎn)和關(guān)聯(lián)都有許多描述符�煂�(duì)于終結(jié)點(diǎn)，其描述符有Modem、Mux、Media、SingaL、Event、DigitMap、observedEvent、Statistics等。
　　
　　H.248/MEGACO還定義了在媒體網(wǎng)關(guān)和軟交換控制設(shè)備之間的一組命令組，稱為事務(wù)交互。每個(gè)事務(wù)交互包含一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)，每個(gè)關(guān)聯(lián)包含一個(gè)或多個(gè)命令，每個(gè)命令包含一個(gè)或多個(gè)描述符。事務(wù)交互保證對(duì)命令的有序處理，即在一個(gè)事務(wù)交互中的命令是順序執(zhí)行的；但并不保證各個(gè)事務(wù)交互之間的有序處理，即對(duì)一個(gè)事務(wù)交互的處理可以以任何順序進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。
　　
　　H.248/MEGACO定義了媒體網(wǎng)關(guān)之間的連接的總體框架，但對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換設(shè)備間的呼叫建立狀態(tài)機(jī)沒(méi)有嚴(yán)密的定義。盡管如此，該協(xié)議仍是軟交換技術(shù)中的主流協(xié)議之一，在NGN中發(fā)揮著積極而重要的作用。
　　
　　3.SIP協(xié)議
　　
　　SIP是由IETF提出的在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的控制協(xié)議，應(yīng)用在軟交換設(shè)備之間、軟交換設(shè)備與SIP終端之間、軟交換設(shè)備與基于IP的呼叫控制應(yīng)用服務(wù)器之間。
　　
　　SIP消息基于文本格式，分為消息頭和消息體，承載IP地址、端口信息、編碼方式、媒體能力等會(huì)話相關(guān)信息，消息機(jī)制采用了客戶機(jī)/服務(wù)器（cLient/server）請(qǐng)求和響應(yīng)的應(yīng)答機(jī)制�？蛻魴C(jī)發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器進(jìn)行響應(yīng)，以建立或者終結(jié)會(huì)話，會(huì)話內(nèi)容可以是Internet多媒體會(huì)議、Internet電話呼叫、多媒體信息流分配。SIP呼叫由一個(gè)全局惟一的呼叫標(biāo)識(shí)（CaLL-ID）予以標(biāo)識(shí)。
　　
　　SIP的請(qǐng)求消息有Invite、ACK、Bye、CanceL、Register、Option等六種。
　　
　　SIP不僅是一種呼叫控制協(xié)議，也是一種媒體控制協(xié)議。SIP－Ｔ是基于SIP的一種擴(kuò)展補(bǔ)充協(xié)議，支持PSTN信令在IP網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳輸。
　　
　　SIP與H.323是并列的協(xié)議體系，兩者都用于解決IP電話問(wèn)題，但SIP有著與H.323完全不同的設(shè)計(jì)思想，它是一個(gè)分散式的協(xié)議。在下一代網(wǎng)絡(luò)中，話音和多媒體數(shù)據(jù)由IP/ATM承載，因此SIP比H.323更適用于呼叫控制。
　　
　　盡管SIP－Ｔ能夠很好地為下一代網(wǎng)絡(luò)的增值業(yè)務(wù)打造比較完美的平臺(tái)，但由于在消息自動(dòng)擁塞控制、對(duì)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持、與H.248/MEGACO的互通等方面還存在一些不足，所以業(yè)界更加看好BICC協(xié)議。
　　
　　4.BICC協(xié)議
　　
　　BICC協(xié)議由ITU-T SG11研究組完成標(biāo)準(zhǔn)化，由ISUP協(xié)議演進(jìn)而來(lái)，是一種在骨干網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)使用與業(yè)務(wù)承載無(wú)關(guān)的呼叫的控制協(xié)議。BICC定義了信令傳送轉(zhuǎn)換器（STC）、應(yīng)用傳送機(jī)制（APM）、承載控制隧道協(xié)議（BCTP）和IP承載控制協(xié)議（IPBCP）。通過(guò)點(diǎn)編碼建立信令聯(lián)系，信令鏈路通過(guò)靜態(tài)SCTP連接，BICC節(jié)點(diǎn)中采用正常呼叫的選路原則選定路由，為呼叫的信令建立通路。信令信息利用信令傳送轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后，采用APM傳送BICC特定的控制信息。
　　
　　BICC協(xié)議把支持BICC信令的節(jié)點(diǎn)分為服務(wù)節(jié)點(diǎn)（SN）和呼叫協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)（CMN），SN具有承載控制功能（BCF），CMN不具有承載控制功能。對(duì)于SN，呼叫功能和承載控制功能在物理上既可以分開，也可以不分開。如果分開，那么呼叫功能和承載控制功能實(shí)體需要用呼叫承載控制（CBC）信令來(lái)發(fā)送消息。SN和CMN都使用“半呼叫”模型，每個(gè)完整的呼叫分為“入局”和“出局”呼叫，所允許的連接類型有3.1kHz音頻、64 kbit/s、２×64 kbit/s、384 kbit/s、1536 kbit/s、1920 kbit/s、N×64 kbit/s�烴＝2～30等。BICC信令消息包括初始地址消息（IAM）、地址全消息（ACM）、應(yīng)答消息（ANM）、CIC系列消息，等等。
　　
　　BICC從真正意義上解決了呼叫控制和承載控制相分離的問(wèn)題，可以用于任何承載網(wǎng)絡(luò)，如ATM、IP、STM。ATM具有很好的QoS保證和呼叫處理能力，BICC能夠更好地支持ATM網(wǎng)絡(luò)承載，這可能是業(yè)界看好BICC的原因之一。
　　
　　2002年6月，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部頒布了四套BICC相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：《與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第1部分：BICC的功能》、《與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第２部分：BICC的消息、參數(shù)的基本功能和格式》、《與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第3部分：BICC的程序》、《與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第４部分：BICC的應(yīng)用傳送機(jī)制（APM）、隧道和IP承載控制協(xié)議（BCTP）》。由此可見(jiàn)，BICC協(xié)議在中國(guó)、在NGN中必將得到很好的實(shí)施與應(yīng)用。
　　
　　5.SIGTRAN協(xié)議
　　
　　SIGTRAN協(xié)議是IETF的信令傳送工作組SIGTRAN所建立的一套在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送PSTN信令的傳輸控制協(xié)議。SIGTRAN定義了一個(gè)比較完善的SIGTRAN協(xié)議堆棧，分為IP協(xié)議、信令傳輸、信令傳輸適配和信令應(yīng)用等四層。每層所含內(nèi)容如下：
　　
　　·IP協(xié)議層：IP
　　
　　·信令傳輸層：SCTP
　　
　　·信令傳輸適配層：SUA；M3UA；M2UA/M2PA；IUA
　　
　　·信令應(yīng)用層：TCAP；TUP；ISUP；SCCP；MTP3；Q931/QSIG
　　
　　不同的信令應(yīng)用層需要不同的信令傳輸適配層，但I(xiàn)P協(xié)議層和信令傳輸層是共享的和相同的。信令傳輸適配層與信令應(yīng)用層的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
　　
　　·SUA對(duì)應(yīng)TCAP
　　
　　·M3UA對(duì)應(yīng)TUP；ISUP；SCCP、TCAP
　　
　　·M2UA/M2PA對(duì)應(yīng)MTP3、ISUP
　　
　　·IUA對(duì)應(yīng)Q931/QSIG、ISUP
　　
　�。�1）SCTP協(xié)議
　　
　　SCTP由IETF提出，是一個(gè)面向連接的傳輸層協(xié)議，采用了類似TCP的流量控制和擁塞控制算法，通過(guò)自身的證實(shí)與重發(fā)機(jī)制來(lái)保證用戶數(shù)據(jù)在兩個(gè)SCTP端點(diǎn)間可靠傳送。相對(duì)于TCP等其他傳輸協(xié)議，SCTP傳輸時(shí)延小，可避免某些大數(shù)據(jù)對(duì)其他數(shù)據(jù)的阻塞，具有更高的可靠性和安全性。
　　
　�。�2）M3UA協(xié)議
　　
　　M3UA是MTP第三級(jí)用戶適配層協(xié)議，提供信令點(diǎn)編碼和IP地址的轉(zhuǎn)換。用于在軟交換與信令網(wǎng)關(guān)之間實(shí)現(xiàn)七號(hào)信令協(xié)議的傳送，支持在IP網(wǎng)上傳送MTP第三級(jí)的用戶消息，包括ISUP、TUP和SCCP消息，TCAP消息作為SCCP的凈荷可由M3UA透明傳送。
　　
　�。�3）M2UA/M2PA協(xié)議
　　
　　M2UA/M2PA是MTP第二級(jí)用戶對(duì)等層間的適配層協(xié)議。
　　
　�。�4）IUA協(xié)議
　　
　　IUA是ISDN Q.931用戶適配層協(xié)議。
　　
　　（5）SUA協(xié)議
　　
　　SUA是SCCP用戶適配層協(xié)議。SUA與M3UA不同，它直接實(shí)現(xiàn)了TCAP over IP功能。
　　
　　SIGTRAN支持PSTN信令應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)原語(yǔ)接口，利用標(biāo)準(zhǔn)的IP傳送協(xié)議作為低層傳送信令，是NGN中重要的傳輸控制協(xié)議之一。
　　
　　6.ParLay協(xié)議
　　
　　ParLay協(xié)議是ParLay工作組制定、由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ETSI）發(fā)布的開放業(yè)務(wù)接入的應(yīng)用編程接口。