IP电话多协议栈支持的解决方案

【摘　要】介绍了IP电话网关、SIP协议和H.248协议，并在H.323协议栈基础上提出支持H.248和SIP协议的IP电话网关解决方案。
　　关键词：H.323　SIP　网关　网守
　
1　引　言
　　根据《IP电话／传真业务总体技术要求》的规定，从国际标准化的符合程度和互通方面考虑　，目前我国IP电话／传真网络的建设应以ITU－TH．323协议为标准，据此我们开发了支持H.323协议栈的IP电话／传真网关系统。但是随着网络和VoIP（Voice over Internet Protocol）技术的不断发展，必须开发出适应不同网络的网关系统，以支持运营商的不同需要。
　　H.248和SIP（Session IniTIaTIon Protocol，会话初始化）协议是近来比较热门和发展较快的网络协议，本文将提出此二者和目前的H．323协议栈有效的结合开发的解决方案。
2　所开发的IP网关简介
　　所开发的电信级VoIP系统的网关SP30ITG是基于标准的，并且支持包括ITU－TT．120和H．323在内的各项国际规范。此外，系统采用G．711、G．723．1和G．729a语音编码技术以确保与各大电话系统的兼容性。下面介绍该系统的软件模块（如图1所示）。
　　　　　　　　　　　　　
　　VoIP模块的软件系统分为两大模块，CA（CallAgent，呼叫代理）模块和MG（Media　Gateway，媒体网关）模块。CA部分运行于CA板，主要完成呼叫控制、协议处理以及资源管理。MG部分运行于MG板，主要完成语音压缩与解压缩、RTP／RTCP（Real－TIme Transport Protocol／Real－TImeTransport ControlP　rotocol，实时传输协议／实时传输控制协议）处理等　。
　　CA部分的软件结构分为三个模块：CC（CallControl，呼叫控制）、RM（Resource Manage，资源管理）、H．323。H．323负责IP网络侧的信令处理，设备管理负责媒体网关板的管理，呼叫控制负责IP呼叫业务逻辑的控制，这些业务包括卡号用户的IP电话业务、主叫用户的IP电话业务　、卡号用户的IP传真业务、主叫用户的IP传真业务以及其他基于VoIP的增值业务，如Internet呼叫等待、统一消息、语音邮件等业务。H．323协议栈和呼叫控制模块是该系统的核心。　
　　MG板软件系统分为三部分，即微处理机软件部分、双音频检测／音产生部分和Voice／Fax DSP部分。微处理机软件部分完成对整个MG板的管理以及与CA进行通信；DTMF／TONE完成DTMF（Dual－Tone Multi　Frequency，双音多频）音的接收，提示语音的产生；Voice／Fax DSP部分完成语音／传真PCM码流的压缩和解压缩，同时完成静音压缩、回声抑制、抖动消除等功能。
3　H.248协议和SIP协议简介
　　H.248协议的主要功能是建立一个良好的业务承载连接模型，将呼叫和承载连接进行分离，通过对各种媒体网关的管理，实现分组网络和PSTN网络的业务互通。H．248为用户平面和控制平面提供了标准接口，使网络和业务的分离成为可能。
　　H．248的基本思想是将IP电话中的网关设备拆开，将它一拆为二，分开后的二部分，一个叫做MGC（Media Gateway Controller，媒体网关控制器），它管理着高层（三层以上）的资源，如信令、信道资源分配于高层管理系统的信令交换等；另一部分叫做MG（媒体网关），它管理下层资源，如语音流（含编码器）、采集拨号号码、提供各种拨号音等。网关分解为MGC和MG，其示意图如图2所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　目前我国已确定在IP电话中采用ITU－T的H．323协议体系，但是由于其构成复杂，实现较为困难，因此IETF的工作组提出了会话初始化协议SIP。SIP是一个客户／服务器协议 ，协议消息分为两类。其中，请求消息从客户机发往服务器，而响应消息则由服务器发往客户机。通常，SIP是通过“邀请”的方法实现的。所以说“邀请”是SIP协议的核心机制。
　　与H．323相比，SIP支持的呼叫控制功能和业务基本相同。同时由于SIP协议简单，并采用文本方式，因此具有更好的功能扩充性和网络可扩展性，并易于实现。H．323则具有较完备的呼叫和资源管理功能，较强的媒体协商功能和严格的后向兼容能力。　
　　国际上，基于SIP的IP电话系统正在发展，并已经有厂家提供了商用的SIP系统，因此今后迫切需要支持H．323和SIP的多协议栈。
4　H．323、SIP以及H．248多协议栈支持的解决方案
　　下面介绍多协议栈实现的总体方案，并且举例重点介绍在CA上实现对H．323和SIP支持。
4．1　多协议栈的总体方案
　　由于SIP消息的灵活性，因此可以在不改变原有的CC和交换机之间的ASP信令的情况下，实现IP电话／传真的SIP信令呼叫。而H．248协议由于具体规定了一次呼叫的消息流程，并且具体到了震铃、送回铃音等与交换机密切相关的细节，在不改变ASP信令的情况下是无法实现的，故考虑放在交换机侧较合适。但从总的SP30ITG网关系统来看体现了三种协议的支持（如图3所示）。
　　　　　　　　　　　　　　　
4．2　在CA上实现对H．323和SIP的支持
　　由于在H．323网关发起呼叫的情况与通常的H．323网关之间的呼叫建立过程一致，所以下面以SIP域发起呼叫、被叫方为多协议栈网关（SP30ITG）为例，描述多协议栈的具体实现（流程图如图4所示）。
　　　　　　　　　　　
　　对应于图4的呼叫建立流程大致如下：
　　（1）当多协议栈收到来自SIP域的INVITE消息后，将其进行消息格式转换。
　　（2）通过向H．323网守发送ARQ来进行主叫用户的合法性论证。
　　（3）如果该主叫用户为合法用户，网守会向多协议栈发送ACF（admission confirmation，认证确认）消息。
　　（4）当多协议栈收到ACF消息后，将向CC模块发送SETUP消息。
　　（5）CC模块向多协议栈发送Callproceeding消息，里面包含有本端的通道消息。
　　（6）多协议栈收到CC发送的Callproceeding消息后将其转换为SIP的100 trying消息响应回送给SIP主叫。
　　（7）CC模块向多协议栈发送Alerting消息。
　　（8）多协议栈收到CC发送的Alerting消息后将其转换为SIP的180 Ringing消息响应回送给SIP主叫。
　　（9）当H．323被叫摘机后，CC模块将向多协议栈发送Connect消息。
　　（10）多协议栈收到CC发送的Connect消息后将其转换为SIP的200 OK消息响应回送给SIP主叫　。
5　呼叫建立中的两个关键性问题及解决方法
5．1　消息转换
　　由于H．323体系的消息格式遵循ASN．1标准，而SIP则采用类似HTTP协议的消息格式。为了实现两者之间的呼叫建立，则必须进行消息转换。
　　ASN．1的基本编码规则是一种嵌套结构，其基本结构有3部分组成，分别为标识符8bit组、长度8bit组、内容8bit组，有些情况下还需要有内容结束8bit组。
　　SIP的消息格式与消息的类型有关，其中request消息表示从客户端到服务器的消息，而response消息则是服务器到客户端的消息。
　　　　　　　　　　
　　下面以SIP的INVITE消息为例，描述两者的消息转换的方法。在不同的呼叫模式下，SIP的可以映射的方式也有所不同。如在快速呼叫的情况下，IP的INVITE消息刚好映射为一条H.323的SETUP消息。而在慢速呼叫中，INVITE消息则可转换成SETUP和H．245消息。因此，在多协议栈中必须根据呼叫模式的不同而选择不同的消息映射表。
　　在消息转换中，还应该包括消息的内容转换。H．323和SIP的部分消息内容转换如表1所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　
5．2　媒体流格式的转换
　　在SIP中，描述由SDP（Session Description Protocol，会话描述协议）协议完成，而H．323中则是由H．245来实现媒体的控制，因此，媒体的协商过程就是SDP协议与H．245协议的交互过程　。
6　结束语
　　在已经开发完成的H．323协议栈基础上，提出多协议栈支持的具体解决方案，该方案在现有的网关系统SP30ITG上是完全可行的。 　参考文献