實(shí)用而新穎的VOIP軟交換互通軟件系統(tǒng)
上海偉功網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有限公司 劉剛強(qiáng)博士
2005/03/22
IP多媒體技術(shù)的突破口是語音通信，其標(biāo)志性應(yīng)用就是IP電話，或稱為VoIP（Voice over IP）技術(shù)。目前VoIP以基于H.323協(xié)議的電信級(jí)IP電話為主，由于H.323其協(xié)議復(fù)雜，并將控制和承載功能合為一體，難以保證系統(tǒng)的可靠性和靈活性，很大程度上制約了系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展；而基于MGCP協(xié)議的IP電話則可以彌補(bǔ)H.323協(xié)議之不足，因而得以迅速崛起，因此就將二者的結(jié)合與互通提到議事日程。
本系統(tǒng)順應(yīng)了這種技術(shù)發(fā)展和市場的需求，利用軟交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)H.323和MGCP的互通，將已普遍應(yīng)用的H.323 IP電話與最新發(fā)展的MGCP IP電話有機(jī)地融為一體，不僅使得系統(tǒng)的可靠性和靈活性得到很大的提高，而且使得其接入部分不再依賴于傳統(tǒng)的電話網(wǎng)，既能適合當(dāng)前已有的IP電話，又能適應(yīng)于新技術(shù)發(fā)展的需要，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的IP電話，這無論對傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商，還是新興的寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)H.323和MGCP兩種協(xié)議之間的互通，但是這兩種協(xié)議的存在著很大的差異，H.323協(xié)議是按照電信規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常完整、復(fù)雜；而MGCP協(xié)議則比較適合于管理VoIP的接入設(shè)備，體系結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活。為此，第一個(gè)要解決的問題就是設(shè)計(jì)新的體系結(jié)構(gòu)，使之包容兩者之間的差異性。根據(jù)兩種協(xié)議的特點(diǎn)，本系統(tǒng)利用了分層的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，即利用MGCP協(xié)議設(shè)計(jì)呼叫代理（Call Agent，簡稱CA）系統(tǒng)來管理媒體網(wǎng)關(guān)（Media Gateway，簡稱MG）設(shè)備，即呼叫代理和媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信利用MGCP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)；與此同時(shí)，利用H.323協(xié)議設(shè)計(jì)網(wǎng)守（Gatekeeper，簡稱GK）來管理呼叫代理和中繼網(wǎng)關(guān)（Trunk Gateway，簡稱TG）。呼叫代理、中繼網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守之間的通信利用H.323協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。從網(wǎng)守的角度上來看，由一個(gè)呼叫代理及其管理的媒體網(wǎng)關(guān)的集合相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。在這樣的分層結(jié)構(gòu)體系上看，呼叫代理起著至關(guān)重要的作用，是網(wǎng)守、中繼網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)間交互的橋梁，又是H.323和MGCP協(xié)議互通的中介。第二個(gè)要解決的重要問題就是異種協(xié)議流程之間的互通。H.323協(xié)議對呼叫的流程有非常詳細(xì)和完整的規(guī)定，它利用RAS協(xié)議完成網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)守之間的通信，而Q.931和H.245則分別是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)之間的呼叫信令和通信信道控制的信令；但MGCP協(xié)議本身則沒有對呼叫流程進(jìn)行具體的規(guī)定。這樣，利用MGCP協(xié)議的靈活性，將MGCP與H.323協(xié)議的呼叫流程融為一體，完成異種協(xié)議之間的互通。
本系統(tǒng)目前已經(jīng)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的功能，即通過采用分層的體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了基于兩種協(xié)議的融合，實(shí)現(xiàn)了兩種協(xié)議之間的互通，并達(dá)到了呼叫控制的目的。并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了熱線電話（hot line）、呼叫限制等增值業(yè)務(wù)。系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如系統(tǒng)的呼叫接通率、呼叫的持續(xù)時(shí)間、處理能力等，均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
系統(tǒng)的真正價(jià)值應(yīng)該在實(shí)際應(yīng)用中得以體現(xiàn)。這套系統(tǒng)的很重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是VoIP接入網(wǎng)的建設(shè)。其典型的應(yīng)用如圖1所示。
該應(yīng)用方案主要是用于IP電話的接入方案，適合于新的電信運(yùn)營商利用IP電話方式組建電話接入網(wǎng)。主要的設(shè)備包括用戶設(shè)備和局端設(shè)備兩部分。局端設(shè)備主要有H.323中繼網(wǎng)關(guān)TGW、呼叫代理CA、網(wǎng)守GK三部分，GK用以管理TGW和CA，TGW用以將IP以數(shù)字中繼（如ISDN
PRI）接入PSTN系統(tǒng)，而CA則用以管理用戶端的設(shè)備：媒體網(wǎng)關(guān)。用戶設(shè)備主要就是媒體網(wǎng)關(guān)MG，在CA的管理下實(shí)現(xiàn)IP電話的接入，對于較大的企業(yè)用戶，一般有PBX，可以將PBX的模擬中繼接入MG；對沒有PBX的小企業(yè)和家庭用戶，可以將MG直接連接電話機(jī)（或采用IP電話機(jī)：集成了MG和電話機(jī)的功能），以上兩種的方式下，電話用戶在使用方式與平時(shí)使用的固定電話完全一樣。
這種H.323與MGCP結(jié)合的方案，與單一H.323協(xié)議的方案相比具有很多優(yōu)勢。前面已經(jīng)指出，H.323協(xié)議適合于實(shí)現(xiàn)骨干VoIP語音系統(tǒng)，但將其單獨(dú)用于VoIP接入網(wǎng)時(shí)存在很多的問題。VoIP接入網(wǎng)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是采用大量的媒體網(wǎng)關(guān)，每個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)的容量比較小，一般通過模擬線連接電話機(jī)或PBX，而基于H.323協(xié)議的網(wǎng)守直接來管理這些媒體網(wǎng)關(guān)時(shí)，確是大材小用，形成用復(fù)雜的協(xié)議來支持功能簡單的媒體網(wǎng)關(guān)情況，使得網(wǎng)守支持的呼叫容量受到了很大的限制；從另一個(gè)角度來看，媒體網(wǎng)關(guān)作為用戶接入設(shè)備，往往是放在用戶一側(cè)，這樣對媒體網(wǎng)關(guān)的維護(hù)和管理會(huì)產(chǎn)生和增加很大的成本。再者，支持H.323協(xié)議的媒體網(wǎng)關(guān)在收集撥叫的號(hào)碼時(shí)也會(huì)存在較大的困難。若單獨(dú)采用MGCP協(xié)議時(shí)，又根本無法實(shí)現(xiàn)對中繼網(wǎng)關(guān)的管理。現(xiàn)在有了本系統(tǒng)后，將H.323和MGCP結(jié)合,許多問題就迎刃而解了。很顯然，由于呼叫代理的存在，使得網(wǎng)守不必直接管理大量的媒體網(wǎng)關(guān)，這樣網(wǎng)守支持的容量就有了很大的提高。與H.323協(xié)議不同，在MGCP協(xié)議的體系中，媒體網(wǎng)關(guān)的功能比較單純，其智能主要集中在呼叫代理中，呼叫代理的數(shù)量相對較少，而且是位于運(yùn)營商的機(jī)房中，若進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)、增加系統(tǒng)功能等，都非常方便，這十分有利于運(yùn)營的維護(hù)和管理；MGCP還有支持動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)撥號(hào)方案，很容易地識(shí)別撥號(hào)結(jié)束等特點(diǎn)�？偟膩碚f，兩種協(xié)議的有機(jī)結(jié)合，在很大程度上簡化了媒體網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)、可以很方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)、系統(tǒng)運(yùn)營的控制和配置等。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了H.323協(xié)議和MGCP協(xié)議的互通，不僅適合于VoIP接入網(wǎng)的建設(shè)，也可以使大規(guī)模的VoIP系統(tǒng)能得以實(shí)現(xiàn)，即利用MGCP協(xié)議使得呼叫代理可以管理媒體網(wǎng)關(guān)，而利用H.323協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)呼叫代理之間的呼叫，從而組成了大規(guī)模的VoIP系統(tǒng)。通過這兩種協(xié)議共同來構(gòu)建的新的VoIP系統(tǒng)，發(fā)揮了兩種協(xié)議的長處，避開了其短處，使得系統(tǒng)具有更好的靈活性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
本系統(tǒng)在一些證券公司、銀行和電信部門也已經(jīng)得到了使用，取得了很大成功，為這些企業(yè)和直接用戶帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會(huì)效益。
VoIP的主流協(xié)議還有會(huì)話發(fā)起協(xié)議SIP和H.248，SIP協(xié)議在下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）得到了大量的應(yīng)用，成為NGN系統(tǒng)中異種協(xié)議之間互連的主要協(xié)議，而H.248協(xié)議是在MGCP協(xié)議的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在功能上得到了很大的擴(kuò)充。雖然SIP協(xié)議和H.248協(xié)議目前真正使用的還不多，但發(fā)展非常迅速，通過本系統(tǒng)利用對H.323和MGCP協(xié)議的研究和實(shí)現(xiàn)所積累的經(jīng)驗(yàn)，可以為今后這四種協(xié)議之間的互通開發(fā)，甚至于大規(guī)模軟交換系統(tǒng)和NGN的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
上海偉功公司供稿 CTI論壇編輯
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