實(shí)用而新穎的VOIP軟交換互通軟件系統
上海偉功網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)有限公司 劉剛強博士
2005/03/22
IP多媒體技術(shù)的突破口是語(yǔ)音通信，其標志性應用就是IP電話(huà)，或稱(chēng)為VoIP（Voice over IP）技術(shù)。目前VoIP以基于H.323協(xié)議的電信級IP電話(huà)為主，由于H.323其協(xié)議復雜，并將控制和承載功能合為一體，難以保證系統的可靠性和靈活性，很大程度上制約了系統的進(jìn)一步發(fā)展；而基于MGCP協(xié)議的IP電話(huà)則可以彌補H.323協(xié)議之不足，因而得以迅速崛起，因此就將二者的結合與互通提到議事日程。
本系統順應了這種技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)的需求，利用軟交換技術(shù)，實(shí)現H.323和MGCP的互通，將已普遍應用的H.323 IP電話(huà)與最新發(fā)展的MGCP IP電話(huà)有機地融為一體，不僅使得系統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(lài)于傳統的電話(huà)網(wǎng)，既能適合當前已有的IP電話(huà)，又能適應于新技術(shù)發(fā)展的需要，從而實(shí)現了真正意義上的IP電話(huà)，這無(wú)論對傳統的電信運營(yíng)商，還是新興的寬帶網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商都帶來(lái)了很大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
本系統的主要特點(diǎn)就是要實(shí)現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(zhù)很大的差異，H.323協(xié)議是按照電信規范來(lái)進(jìn)行設計的，系統結構非常完整、復雜；而MGCP協(xié)議則比較適合于管理VoIP的接入設備，體系結構簡(jiǎn)單、使用靈活。為此，第一個(gè)要解決的問(wèn)題就是設計新的體系結構，使之包容兩者之間的差異性。根據兩種協(xié)議的特點(diǎn)，本系統利用了分層的結構來(lái)進(jìn)行設計，即利用MGCP協(xié)議設計呼叫代理（Call Agent，簡(jiǎn)稱(chēng)CA）系統來(lái)管理媒體網(wǎng)關(guān)（Media Gateway，簡(jiǎn)稱(chēng)MG）設備，即呼叫代理和媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信利用MGCP協(xié)議來(lái)實(shí)現；與此同時(shí)，利用H.323協(xié)議設計網(wǎng)守（Gatekeeper，簡(jiǎn)稱(chēng)GK）來(lái)管理呼叫代理和中繼網(wǎng)關(guān)（Trunk Gateway，簡(jiǎn)稱(chēng)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(lái)實(shí)現。從網(wǎng)守的角度上來(lái)看，由一個(gè)呼叫代理及其管理的媒體網(wǎng)關(guān)的集合相當于一個(gè)網(wǎng)關(guān)設備。在這樣的分層結構體系上看，呼叫代理起著(zhù)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(wèn)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和完整的規定，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(méi)有對呼叫流程進(jìn)行具體的規定。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。
本系統目前已經(jīng)完全達到了設計要求的功能，即通過(guò)采用分層的體系結構實(shí)現了基于兩種協(xié)議的融合，實(shí)現了兩種協(xié)議之間的互通，并達到了呼叫控制的目的。并在此基礎上實(shí)現了熱線(xiàn)電話(huà)（hot line）、呼叫限制等增值業(yè)務(wù)。系統的性能指標，如系統的呼叫接通率、呼叫的持續時(shí)間、處理能力等，均達到了設計的要求。
系統的真正價(jià)值應該在實(shí)際應用中得以體現。這套系統的很重要的一個(gè)應用領(lǐng)域就是VoIP接入網(wǎng)的建設。其典型的應用如圖1所示。
該應用方案主要是用于IP電話(huà)的接入方案，適合于新的電信運營(yíng)商利用IP電話(huà)方式組建電話(huà)接入網(wǎng)。主要的設備包括用戶(hù)設備和局端設備兩部分。局端設備主要有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以數字中繼（如ISDN
PRI）接入PSTN系統，而CA則用以管理用戶(hù)端的設備：媒體網(wǎng)關(guān)。用戶(hù)設備主要就是媒體網(wǎng)關(guān)MG，在CA的管理下實(shí)現IP電話(huà)的接入，對于較大的企業(yè)用戶(hù)，一般有PBX，可以將PBX的模擬中繼接入MG；對沒(méi)有PBX的小企業(yè)和家庭用戶(hù)，可以將MG直接連接電話(huà)機（或采用IP電話(huà)機：集成了MG和電話(huà)機的功能），以上兩種的方式下，電話(huà)用戶(hù)在使用方式與平時(shí)使用的固定電話(huà)完全一樣。
這種H.323與MGCP結合的方案，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)現骨干VoIP語(yǔ)音系統，但將其單獨用于VoIP接入網(wǎng)時(shí)存在很多的問(wèn)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(guò)模擬線(xiàn)連接電話(huà)機或PBX，而基于H.323協(xié)議的網(wǎng)守直接來(lái)管理這些媒體網(wǎng)關(guān)時(shí)，確是大材小用，形成用復雜的協(xié)議來(lái)支持功能簡(jiǎn)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(lái)看，媒體網(wǎng)關(guān)作為用戶(hù)接入設備，往往是放在用戶(hù)一側，這樣對媒體網(wǎng)關(guān)的維護和管理會(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)在收集撥叫的號碼時(shí)也會(huì )存在較大的困難。若單獨采用MGCP協(xié)議時(shí)，又根本無(wú)法實(shí)現對中繼網(wǎng)關(guān)的管理。現在有了本系統后，將H.323和MGCP結合,許多問(wèn)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，呼叫代理的數量相對較少，而且是位于運營(yíng)商的機房中，若進(jìn)行系統升級、增加系統功能等，都非常方便，這十分有利于運營(yíng)的維護和管理；MGCP還有支持動(dòng)態(tài)地實(shí)現撥號方案，很容易地識別撥號結束等特點(diǎn)。總的來(lái)說(shuō)，兩種協(xié)議的有機結合，在很大程度上簡(jiǎn)化了媒體網(wǎng)關(guān)的實(shí)現、可以很方便地實(shí)現系統的升級、系統運營(yíng)的控制和配置等。
本系統實(shí)現了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，也可以使大規模的VoIP系統能得以實(shí)現，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)現呼叫代理之間的呼叫，從而組成了大規模的VoIP系統。通過(guò)這兩種協(xié)議共同來(lái)構建的新的VoIP系統，發(fā)揮了兩種協(xié)議的長(cháng)處，避開(kāi)了其短處，使得系統具有更好的靈活性、可靠性和經(jīng)濟性。
本系統在一些證券公司、銀行和電信部門(mén)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(hù)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟效益和巨大的社會(huì )效益。
VoIP的主流協(xié)議還有會(huì )話(huà)發(fā)起協(xié)議SIP和H.248，SIP協(xié)議在下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）得到了大量的應用，成為NGN系統中異種協(xié)議之間互連的主要協(xié)議，而H.248協(xié)議是在MGCP協(xié)議的基礎上發(fā)展而來(lái)的，在功能上得到了很大的擴充。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(guò)本系統利用對H.323和MGCP協(xié)議的研究和實(shí)現所積累的經(jīng)驗，可以為今后這四種協(xié)議之間的互通開(kāi)發(fā)，甚至于大規模軟交換系統和NGN的開(kāi)發(fā)奠定堅實(shí)的基礎。
上海偉功公司供稿 CTI論壇編輯
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