軟交換的常見(jiàn)協(xié)議以其作用

1、軟交換的常見(jiàn)協(xié)議以其作用北京郵電大學(xué)、八 、一. 刖言軟交換的概念最早起源于美國(guó)。受到IP PBX成功的啟發(fā)，為了提高網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)營(yíng)效益，網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展更加趨于合理、開(kāi)放，更好的效勞于用戶。業(yè)界提出了這樣一種思想：將傳統(tǒng)的 交換設(shè)備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議MGC、P H248 且主要使用純軟件進(jìn)行處理。于是，軟交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于軟交換既能執(zhí)行與基于硬件的傳統(tǒng)電話交換機(jī)相同的功能，又能同時(shí)處理IP通信，軟交換技術(shù)降低網(wǎng)絡(luò)本錢并且使得運(yùn)營(yíng)商能更快地獲得收入。二. 軟交換的概念軟交換技術(shù)是 NGN網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，為下一代網(wǎng)絡(luò) NGN具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)提供呼叫 控 制和連接

2、控制功能。軟交換技術(shù)獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、 計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力。三軟交換體系的結(jié)構(gòu)軟交換技術(shù)是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的核心技術(shù)。它的主要設(shè)計(jì)思路是：業(yè)務(wù)/控制與傳遞/接入別離，各實(shí)體間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行連接和通信。因此廣義上，軟交換就是一種解決方案，是一系列采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總稱。軟交換網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)如以下圖所示。C 軟交撰垃通點(diǎn) 軟交換網(wǎng)HJ48SIP IrMGCTMC終；終41=_ _四軟交換的常見(jiàn)協(xié)議極其作用軟交換所使用的協(xié)議非常多，包括、 SCTP、ISUP、TU

3、P、INAP、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、 MGC、P BICC、PRI、 BRI等。這些協(xié)議將標(biāo)準(zhǔn)整個(gè)軟交換的研發(fā)工作，使產(chǎn)品從使用 各廠家 私有協(xié)議階段進(jìn)入使用業(yè)界共同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議階段，各廠家之間產(chǎn)品互通成為可能，提供一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)、開(kāi)放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)部件可獨(dú)立開(kāi)展。下面對(duì)幾個(gè)主要協(xié)議做簡(jiǎn)單介紹。1.協(xié)議協(xié)議，也稱為Megaco協(xié)議，是MGC與MG之間的一種媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，它是在早期的MGCP協(xié)議根底上改進(jìn)而成。應(yīng)用于媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換之間及軟交換與H . 248/ Megaco終端之間。協(xié)議引入終端和關(guān)聯(lián)的概念。終端是 MG中的邏輯實(shí)體，可以發(fā)送或接收媒體流和控制流。終端有唯一

4、的標(biāo)志， 由MG在創(chuàng)立終端時(shí)分配。 終端類型主要有半永久性終端和臨時(shí)性終端， 半 永久性終端可以代表物理實(shí)體， 臨時(shí)性終端可以代表臨時(shí)性的信息流。 關(guān)聯(lián)為一組終端之 間的 聯(lián)系。 如果一個(gè)關(guān)聯(lián)中超過(guò)兩個(gè)終端， 那么關(guān)聯(lián)就對(duì)終端之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體混合和 交換參 數(shù)進(jìn)行描述。 空關(guān)聯(lián)是一種特殊的關(guān)聯(lián)， 它包含所有那些與其它終端沒(méi)有聯(lián)系的終端。 關(guān)聯(lián)中 的最大終端數(shù)是媒體網(wǎng)關(guān)的一個(gè)特性。 僅支持點(diǎn)到點(diǎn)連接的媒體網(wǎng)關(guān)， 在每個(gè)關(guān)聯(lián)中 僅允許兩 個(gè)終端存在。 支持會(huì)議呼叫的媒體網(wǎng)關(guān)可以允許三個(gè)或更多的終端同時(shí)存在于一個(gè) 關(guān)聯(lián)中。消息可給予 UDP/IP傳輸，此外還可基于其它多種傳輸協(xié)議傳輸，如承載在

5、IP網(wǎng)絡(luò)上的TCP、 SCTP和M3UA，承載在 ATM上的MTP3-B等。協(xié)議假設(shè)其下層的傳輸網(wǎng)絡(luò)是不可靠的， 因此 事務(wù)的狀態(tài)和可靠性有協(xié)議本身實(shí)現(xiàn)。的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如以下圖所示：協(xié)議的消息類型有兩類： 命令和響應(yīng)。 定義了 8個(gè)命令，用于對(duì)協(xié)議連接模型中的邏輯實(shí) 體 (關(guān)聯(lián)和終端)進(jìn)行操作和管理， 命令提供了實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)和終端進(jìn)行完全控制的機(jī)制。所有的命令都要求接收者回送響應(yīng)。命令和響應(yīng)的結(jié)構(gòu)根本相同，命令和響應(yīng)之間由事務(wù)ID相關(guān)聯(lián)。命令是消息的主要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)和終端屬性的控制，包括指定終端報(bào)告檢測(cè)到的事件，通知終端使用什么信號(hào)和動(dòng)作，以及指定關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。協(xié)議定義了八個(gè)命令：(1)

6、ADD :增加一個(gè) Term in ation 到一個(gè) Co ntext中，當(dāng)不指定 Con text ID 時(shí)(或第一次增 加一個(gè) Termin ati on)，將生成一個(gè) Con text，然后參加 Termin ati on 。 MODIF Y :修改一個(gè)Term in ation的屬性、事件和信號(hào)參數(shù)。如：修改終端的編碼類型、通知終端檢測(cè)摘機(jī)/掛機(jī)事件、修改終端的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(雙向/單向/隔離等)。(3) SUBSTRACT :從一個(gè) Con text 中刪除一個(gè) Termi natio n，同時(shí)返回 Termi nati on 的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)。 如果 Co ntext中再?zèng)]有其它的Termi

7、 natio n，將刪除此 Con text。 NOTIFY :允許MG將檢測(cè)到的事件通知給MGC。例如：MGW將檢測(cè)到的摘機(jī)事件上報(bào)給MGC。(5) MOVE :將一個(gè) Termi nati on 從一個(gè) Con text 轉(zhuǎn)移到另一個(gè) Co ntext 中。(6) AUDITVALUE :返回 Term in ation 的當(dāng)前的 Properties、Eve nts、Sig nals、Statistics。(7) AUDITCAPABILITIES:返回 MG 中 Termination 特性的能力集。(8) SERVICECHANGE :允許 MG向MGC通知一個(gè)或者多個(gè)終端將要脫離或

8、者參加業(yè)務(wù)。用來(lái)MG向 MGC進(jìn)行注冊(cè)、重啟通知。MGC可以使用 ServieceChange 對(duì) MG進(jìn)行重啟。MGC可以使用ServiceChange 通知 MG注銷一個(gè)或一局部的Termination。以下圖是協(xié)議的應(yīng)用2.媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGC P媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議MGC P是一種VOIP協(xié)議，應(yīng)用于分開(kāi)的多媒體網(wǎng)關(guān)單元之間。多媒 體 網(wǎng)關(guān)由包含 “智能呼叫控制的呼叫代理和包含媒體功能的媒體網(wǎng)關(guān)組成，其中的媒體功 能執(zhí)行諸如由 TDM語(yǔ)音到 VOIP的轉(zhuǎn)化。媒體網(wǎng)關(guān)包括端點(diǎn)， 呼叫代理能夠進(jìn)行創(chuàng)立、 修改和刪除連接， 在端點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)建立和控制 與 其它多媒體端點(diǎn)的媒體會(huì)話過(guò)程。媒體網(wǎng)關(guān)是一

9、種網(wǎng)絡(luò)單元，它提供 電路上的語(yǔ)音信 號(hào)與因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包之間的轉(zhuǎn)換。呼叫代理通知終點(diǎn)檢查特定事件并生成信號(hào)。終點(diǎn)自動(dòng)地通告呼叫代理其效勞狀態(tài)下的變化。此外， 呼叫代理還可以核查終點(diǎn)及終點(diǎn)連接。MGCP采 用的是呼叫控制結(jié)構(gòu)，這里的“智能呼叫控制處于網(wǎng)關(guān)外部，并由呼叫代理控制。MGCP設(shè)定呼叫代理之間采用同步方式發(fā)送連續(xù)命令和響應(yīng)給在它們控制下的網(wǎng)關(guān)，但其并沒(méi)有為同步呼叫代理設(shè)置專門的機(jī)制。 根本上，MGCP是一種主從協(xié)議， 由網(wǎng)關(guān)去執(zhí)行 由呼叫代理 發(fā)送的命令。MGCP采用的連接模式，其根本構(gòu)架是端點(diǎn)和連接。端點(diǎn)是源數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)接收器，它們可以是物理的也可以是虛擬的。物理終點(diǎn)的創(chuàng)立需要

10、安裝相應(yīng)硬件設(shè)備，而虛擬終點(diǎn)的創(chuàng)立可 由軟件完成。連接可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式也可以是多點(diǎn)方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接即兩端點(diǎn)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送的目的。一旦兩端點(diǎn)間建立起這樣的連接，那么端點(diǎn)間可以傳輸數(shù)據(jù)。多點(diǎn)連接的建立是通過(guò)連接端點(diǎn)和多點(diǎn)會(huì)話而實(shí)現(xiàn)的。連接的建立可以在各種承載網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。在MGCP模式中，網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，呼叫代理主要處理呼叫信令和呼叫處理功能。因此，呼叫代理實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)信令層并充當(dāng)了“關(guān)守或 體系的一個(gè)或多個(gè)“終點(diǎn)。以下圖是 MGCP協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。MGCP是一種文本協(xié)議。協(xié)議消息分為兩類：命令和響應(yīng)，每個(gè)命令需要接收方回送響應(yīng)，采用三次握手方式證實(shí)。命令消息由命令行和假設(shè)

11、干參數(shù)行組成。響應(yīng)消息帶有3位數(shù)字的響 應(yīng)碼，如“ 200 代表“成功處理和假設(shè)干參數(shù)行。其中事務(wù)的進(jìn)行由一條命令和強(qiáng)制響應(yīng)完成。下面提供了8種命令：1MGC > MGCreateCo nn ection :創(chuàng)立兩個(gè)終點(diǎn)間的連接；通過(guò)SDP規(guī)定終點(diǎn)的接收能力。2MGC > MGModifyCo nn ection :更改連接的屬性；與CreateCo nn ection 命令具有相同的參數(shù)。3MGC < > MGDeleteCo nn ection :終止連接，并在連接的執(zhí)行過(guò)程中收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。4MGC > MGNotificatio nRequest :當(dāng)在終端

12、的特定事件發(fā)生時(shí)，請(qǐng)求媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送相關(guān)通知。5MGC < MGNotify : 一旦觀察到事件發(fā)生，就通知媒體網(wǎng)關(guān)控制器。6MGC > MGAuditE ndpoi nt :決定終點(diǎn)狀態(tài)。7MGC > MGAuditCo nn ection :檢索與連接相關(guān)的參數(shù)。8MGC < MGRestartI nProgress :指單個(gè)終點(diǎn)或終點(diǎn)組將進(jìn)入或退出效勞的信號(hào)。以下圖是MGCP協(xié)議的應(yīng)用3.會(huì)話初始協(xié)議SIPSIP Session Initiation Protocol 是一個(gè)應(yīng)用層的信令控制協(xié)議。用于創(chuàng)立、修改和釋 放一個(gè)或 多個(gè)參與者的會(huì)話。 這些會(huì)話可以是In

13、ternet多媒體會(huì)議、IP 或多媒體分發(fā)。 會(huì)話的參與 者可以通過(guò)組播multicast 、網(wǎng)狀單播uni cast 或兩者的混合體進(jìn)行通信。SIP與負(fù)責(zé)語(yǔ)音質(zhì)量的資源預(yù)留協(xié)議RSVP互操作。它還與假設(shè)干個(gè)其他協(xié)議進(jìn)行協(xié)作，包括負(fù)責(zé)定位的輕型目錄訪問(wèn)協(xié)議LDAP、負(fù)責(zé)身份驗(yàn)證的遠(yuǎn)程身份驗(yàn)證撥入用戶效勞RADIUS以及負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)傳輸?shù)腞TP等多個(gè)協(xié)議。SIP的一個(gè)重要特點(diǎn)是它不定義要建立的會(huì)話的類型，而只定義應(yīng)該如何管理會(huì)話。有了 這種靈活性， 也就意味著 SIP可以用于眾多應(yīng)用和效勞中，包括交互式游戲、 音樂(lè)和視頻點(diǎn) 播以及語(yǔ)音、視頻和 Web會(huì)議。SIP消息是基于文本的，因而易于讀取和調(diào)試。

14、新效勞的編程更加簡(jiǎn)單，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言更加直觀。SIP如同電子郵件客戶機(jī)一樣重用 MIME類型 描述，因此與會(huì)話相關(guān)的應(yīng)用程序可以自動(dòng)啟動(dòng)。SIP重用幾個(gè)現(xiàn)有的比較成熟的 In ternet效勞和協(xié)議，如DNS、RTP、RSVP等。不必再引入新效勞對(duì) SIP根底設(shè)施提供支持，因?yàn)?根底設(shè)施很多局部已 經(jīng)到位或現(xiàn)成可用。對(duì)SIP的擴(kuò)充易于定義，可由效勞提供商在新的應(yīng)用中添加，不會(huì)損壞網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中基于SIP的舊設(shè)備不會(huì)阻礙基于SIP的新效勞。 例如，如果舊SIP實(shí)施不支持新的 SIP應(yīng) 用所用的方法或標(biāo)頭，那么會(huì)將其忽略。SIP獨(dú)立于傳輸層。因此，底層傳輸可以是采用ATM的IP。SIP使用用戶數(shù)據(jù)

15、報(bào)協(xié)議(UDP)以及傳輸控制協(xié)議(TCP)，將獨(dú)立于底層根底設(shè)施的用戶靈活地連接起來(lái)。SIP支持多設(shè)備功能調(diào)整和協(xié)商。如果效勞或會(huì)話啟動(dòng)了視頻和語(yǔ)音，那么仍然可以將語(yǔ)音傳輸?shù)讲恢С忠曨l 的設(shè)備，也可以使用其他設(shè)備功能，如單向視頻流傳輸功能。以下圖是SIP協(xié)議的棧結(jié)構(gòu)。在軟交換系統(tǒng)中，SIP協(xié)議主要應(yīng)用于軟交換與SIP終端之間，也有的廠家將SIP協(xié)議應(yīng) 用于軟交換與應(yīng)用效勞器之間，提供基于SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的增值業(yè)務(wù)?？偟膩?lái)說(shuō)，SIP協(xié)議主 要應(yīng)用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的業(yè)務(wù)，以及多媒體業(yè)務(wù)之間的呼叫建立與釋放。特別是SIP協(xié)議以其簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)，使作為移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織的3GPP已經(jīng)決定在其根底上建

16、立第三代移動(dòng)通信的全 IP網(wǎng)絡(luò)，并要求未來(lái)的 3G終端必須支持 SIP協(xié)議。以下圖是SIP協(xié)議的應(yīng)用。4.協(xié)議是由ITU制定的通信控制協(xié)議，用于在分組交換網(wǎng)中提供多媒體業(yè)務(wù)。協(xié)議實(shí)際上是一個(gè) 協(xié)議族，規(guī)定了 IP網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)上提供多媒體通信的部件？協(xié)議和規(guī)程？協(xié)議包括用于建立呼叫的、用于控制的、用于大型會(huì)議的以及用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的。協(xié)議的組成部件有終端，用于分組網(wǎng)絡(luò)中能提供實(shí)時(shí)、雙向通信的節(jié)點(diǎn)設(shè)備， 可以和網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)，用于在終端和廣域網(wǎng)上其它ITU終端之間提供實(shí)時(shí)二方通信的端點(diǎn)設(shè)備。網(wǎng)守，用于可選組件，其功能是向終端節(jié)點(diǎn)提供地址轉(zhuǎn)換及呼叫控制效勞。多點(diǎn)控制單元

17、MCU ，用于支持三個(gè)或三個(gè)以上的終端和網(wǎng)關(guān)之間的多點(diǎn)會(huì)議。以下圖是的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議族。聲像應(yīng)用終端控制和管理數(shù)據(jù)應(yīng)用音頻編解碼G.7xx視頻編解碼H.26xRTCPH.245H.RAST.120系列RTPUDPTCP網(wǎng)絡(luò)層IP鏈路層物理層其中，RAS協(xié)議是協(xié)議中的一種，端點(diǎn)終端或網(wǎng)守和網(wǎng)守之間使用的協(xié)議，主要執(zhí)行管理功能。RAS協(xié)議的過(guò)程包括：1 網(wǎng)守搜尋 2端點(diǎn)登記3端點(diǎn)定位4呼叫接入5呼 叫退出6帶寬管理7 狀態(tài)查詢8網(wǎng)關(guān)資源指示。呼叫信令協(xié)議以ISDN的為根底制訂，其中最重要。協(xié)議是ITU-T制定的一種關(guān)于呼叫控制的標(biāo)準(zhǔn)，是 ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口第三層 關(guān)于 根本呼叫控制的描述。協(xié)議用于控制

18、通信信道的建立、維護(hù)和釋放。協(xié)議的過(guò)程包括：1能力交換2邏輯信道信令過(guò)程 3接收方關(guān)閉邏輯信道請(qǐng)求4主從確定過(guò)程 5往返時(shí)延確定6環(huán)路維護(hù)7其它命令和指示。|以下圖是I辦議的應(yīng)川 *-冬如fMIX HM9 DomwlnHH . 彳 w v i j ri:GWlbfjfff口PljfjrH 23GWT5. SCTP協(xié)議SCTP協(xié)議是由IETF提出的一種關(guān)于流控制傳送協(xié)議。 主要是在無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)上傳送 PSTN信 令信息，該協(xié)議可以在 IP網(wǎng)上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 SCTP可以在確認(rèn)方式下，無(wú)過(guò)失、 無(wú)重 復(fù)地傳送用戶數(shù)據(jù)， 并根據(jù)通路的 MTU的限制， 進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的分段； 在多個(gè)流上保證 用戶

19、 消息的順序遞交， 把多個(gè)用戶的消息復(fù)制到 SCTP的數(shù)據(jù)塊中。 利用SCTP偶連的機(jī)制來(lái) 保證 網(wǎng)絡(luò)級(jí)的局部故障自處理。 SCTP還具有防止擁塞和防止遭受泛播及匿名攻擊的特點(diǎn)。SCTP協(xié) 議在軟交換中起著控制協(xié)議的主要承載者的作用。SCTP 是一個(gè)相當(dāng)新的協(xié)議，它在 2000 年 10 月份才成為一個(gè) RFC 標(biāo)準(zhǔn)。從那以后，它開(kāi) 始 進(jìn)入所有的主流操作系統(tǒng)，包括 GNU/Linux 、 BSD 和 Solaris 。在 Microsoft Windows 操 作系統(tǒng)上也有第三方的商業(yè)包可以使用。在獲得高可用性的同時(shí)，應(yīng)用程序也已經(jīng)開(kāi)始使用 SCTP 作為自己的主要傳輸機(jī)制。諸如 FTP File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議和 HTTP Hypertext Transfer Proto