NGN協(xié)議——下一代網(wǎng)絡協(xié)議解析
2007/08/31
隨著Internet和PSTN的進一步發(fā)展，下一代網(wǎng)絡（NGN）已經(jīng)在中國進入小規(guī)模商用階段，NGN全面無縫支持話音、視頻和數(shù)據(jù)，具有龐大復雜的協(xié)議體系架構(gòu)。
NGN協(xié)議
軟交換是NGN的核心技術(shù)，為NGN提供具有實時性要求的業(yè)務呼叫控制和連接控制。從1999年開始，國際軟交換協(xié)會（ISC：InternationaL
Softswitch Consortium）已制定了一些相關的軟交換標準草案，并頒布了一些標準，目前ISC、ITU-T、IETF等國際組織正在合作制訂并完善相關的協(xié)議和標準。
按照功能和特點來分，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)務應用協(xié)議、維護管理協(xié)議等。目前所涉及到的具體協(xié)議如下：
- 呼叫控制協(xié)議：包括承載無關呼叫控制（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；會話發(fā)起協(xié)議（SIP）；媒體網(wǎng)關控制協(xié)議（MGCP）。
- 業(yè)務應用協(xié)議：包括ParLay；JAIN；INAP；MAP；LDAP；RADIUS。
- 維護管理協(xié)議：包括SNMP和公共開放策略服務（COPS）協(xié)議。
MGCP協(xié)議
MGCP是由IETF的MEGACO工作組較早定義的媒體網(wǎng)關控制協(xié)議它是在綜合簡單網(wǎng)關控制協(xié)議（SGCP）和IP設備控制（IPDC）協(xié)議兩個協(xié)議的基礎上形成的，應用在軟交換設備與MGCP終端之間。
MGCP采用了網(wǎng)關分離的思路，將以前的信令和媒體集中處理的網(wǎng)關分解為兩部分：媒體網(wǎng)關（MG）和呼叫代理（CA），CA處理信令，MG處理媒體。CA控制MG的動作，由CA向MG發(fā)出要執(zhí)行的命令，MG將所搜集的消息上報給CA。
MGCP的連接模型基于端點（endpoint）和連接（connection）兩個構(gòu)件。端點發(fā)送或接收數(shù)據(jù)流，由軟交換控制設備控制的終端在呼叫所涉及的端點間建立連接，一個端點上可以建立多個連接，不同呼叫的連接可以終結(jié)于同一個端點。
MGCP采用會話描述協(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的同步機制，但對CA和CA之間的同步機制沒有定義，這是該協(xié)議需要完善的地方。盡管MGCP協(xié)議具有易實現(xiàn)等特點，使IP電話網(wǎng)可以接入PSTN，實現(xiàn)端到端電話業(yè)務，但其互通性和所支持的業(yè)務能力有限。
H.248/MEGACO協(xié)議
H.248/MEGACO也稱為媒體網(wǎng)關控制協(xié)議，是ITU與IETF兩大國際標準組織合作，在MGCP協(xié)議的基礎上，結(jié)合其他媒體網(wǎng)關控制協(xié)議的特點發(fā)展而成的，應用在媒體網(wǎng)關和軟交換設備之間、軟交換設備與H.248/MEGACO終端之間，在媒體網(wǎng)關控制功能和兼容性方面較MGCP大大增強。
H.248/MEGACO采用業(yè)務與控制分離、控制與承載分離的思想，定義了兩個抽象的概念：終結(jié)點（termination）和關聯(lián)（context）。終結(jié)點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)關邏輯實體，終結(jié)點可以發(fā)送或接收一個或者多個數(shù)據(jù)流。例如，在一個多媒體會議中，一個終結(jié)點可以支持多種媒體，并且發(fā)送或者接收多個媒體流；關聯(lián)所描述的內(nèi)容是在一些終結(jié)點之間的連接關系。終結(jié)點和關聯(lián)都有許多描述符對于終結(jié)點，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)關和軟交換控制設備之間的一組命令組，稱為事務交互。每個事務交互包含一個或多個關聯(lián)，每個關聯(lián)包含一個或多個命令，每個命令包含一個或多個描述符。事務交互保證對命令的有序處理，即在一個事務交互中的命令是順序執(zhí)行的；但并不保證各個事務交互之間的有序處理，即對一個事務交互的處理可以以任何順序進行，也可以同時進行。
H.248/MEGACO定義了媒體網(wǎng)關之間的連接的總體框架，但對媒體網(wǎng)關與軟交換設備間的呼叫建立狀態(tài)機沒有嚴密的定義。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。
SIP協(xié)議
SIP是由IETF提出的在IP網(wǎng)絡上進行多媒體通信的控制協(xié)議，應用在軟交換設備之間、軟交換設備與SIP終端之間、軟交換設備與基于IP的呼叫控制應用服務器之間。
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、媒體能力等會話相關信息，消息機制采用了客戶機/服務器（cLient/server）請求和響應的應答機制�？蛻魴C發(fā)起請求，服務器進行響應，以建立或者終結(jié)會話，會話內(nèi)容可以是Internet多媒體會議、Internet電話呼叫、多媒體信息流分配。SIP呼叫由一個全局惟一的呼叫標識（CaLL-ID）予以標識。
SIP的請求消息有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的一種擴展補充協(xié)議，支持PSTN信令在IP網(wǎng)絡上的協(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電話問題，但SIP有著與H.323完全不同的設計思想，它是一個分散式的協(xié)議。在下一代網(wǎng)絡中，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)絡的增值業(yè)務打造比較完美的平臺，但由于在消息自動擁塞控制、對智能網(wǎng)業(yè)務的支持、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。
BICC協(xié)議
BICC協(xié)議由ITU-T SG11研究組完成標準化，由ISUP協(xié)議演進而來，是一種在骨干網(wǎng)中實現(xiàn)使用與業(yè)務承載無關的呼叫的控制協(xié)議。BICC定義了信令傳送轉(zhuǎn)換器（STC）、應用傳送機制（APM）、承載控制隧道協(xié)議（BCTP）和IP承載控制協(xié)議（IPBCP）。通過點編碼建立信令聯(lián)系，信令鏈路通過靜態(tài)SCTP連接，BICC節(jié)點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)點分為服務節(jié)點（SN）和呼叫協(xié)調(diào)節(jié)點（CMN），SN具有承載控制功能（BCF），CMN不具有承載控制功能。對于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體需要用呼叫承載控制（CBC）信令來發(fā)送消息。SN和CMN都使用“半呼叫”模型，每個完整的呼叫分為“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/sN＝2～30等。BICC信令消息包括初始地址消息（IAM）、地址全消息（ACM）、應答消息（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題，可以用于任何承載網(wǎng)絡，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)絡承載，這可能是業(yè)界看好BICC的原因之一。
2002年6月，中國信息產(chǎn)業(yè)部頒布了四套BICC相關國家標準：《與承載無關的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第1部分：BICC的功能》、《與承載無關的呼叫控制（BICC）規(guī)范
第２部分：BICC的消息、參數(shù)的基本功能和格式》、《與承載無關的呼叫控制（BICC）規(guī)范 第3部分：BICC的程序》、《與承載無關的呼叫控制（BICC）規(guī)范
第４部分：BICC的應用傳送機制（APM）、隧道和IP承載控制協(xié)議（BCTP）》。由此可見，BICC協(xié)議在中國、在NGN中必將得到很好的實施與應用。
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)絡上傳送PSTN信令的傳輸控制協(xié)議。SIGTRAN定義了一個比較完善的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
- 信令應用層：TCAP；TUP；ISUP；SCCP；MTP3；Q931/QSIG
不同的信令應用層需要不同的信令傳輸適配層，但IP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用層的對應關系如下：
- SUA對應TCAP
- M3UA對應TUP；ISUP；SCCP、TCAP
- M2UA/M2PA對應MTP3、ISUP
- IUA對應Q931/QSIG、ISUP
（1）SCTP協(xié)議
SCTP由IETF提出，是一個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，通過自身的證實與重發(fā)機制來保證用戶數(shù)據(jù)在兩個SCTP端點間可靠傳送。相對于TCP等其他傳輸協(xié)議，SCTP傳輸時延小，可避免某些大數(shù)據(jù)對其他數(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第三級用戶適配層協(xié)議，提供信令點編碼和IP地址的轉(zhuǎn)換。用于在軟交換與信令網(wǎng)關之間實現(xiàn)七號信令協(xié)議的傳送，支持在IP網(wǎng)上傳送MTP第三級的用戶消息，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第二級用戶對等層間的適配層協(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，它直接實現(xiàn)了TCAP over IP功能。
SIGTRAN支持PSTN信令應用的標準原語接口，利用標準的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。
ParLay協(xié)議
ParLay協(xié)議是ParLay工作組制定、由歐洲電信標準委員會（ETSI）發(fā)布的開放業(yè)務接入的應用編程接口。
ChinaITLab
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