網(wǎng)絡(luò )電話(huà)應用中對H.323的移動(dòng)擴展
任銳 2007/06/11
摘要：網(wǎng)絡(luò )電話(huà)實(shí)現了基于IP的雙向、實(shí)時(shí)的傳輸。H.323就是其標準，它允許IP與基于電路交換的電話(huà)的互通，但是對于移動(dòng)的IP主機卻是不支持的。本文中探討了對于H.323的在移動(dòng)主機方面的擴展，使網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)得以對移動(dòng)IP主機支持。本文中的提出的方法結合了蜂窩電話(huà)系統和移動(dòng)IP機制的特點(diǎn)，實(shí)現了語(yǔ)音的實(shí)時(shí)傳輸對主機的支持。本方法的關(guān)鍵在于在會(huì )議中動(dòng)態(tài)加入、退出過(guò)程中的復雜的管理功能。本方法可以看做是對基于H.323的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統的一個(gè)附加功能。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、H.323、VoIP、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)
1.概述
網(wǎng)絡(luò )電話(huà)，也叫做VoIP或者IP電話(huà)，其標準是由ITU制訂的H.323。H.323提供了對于多媒體通信包括系統組件，控制信息及基于包交換的通信功能組件的定義。基于H.323，一個(gè)IP呼叫中的數據、語(yǔ)音及視頻可以通過(guò)RTP協(xié)議進(jìn)行傳輸。
而對于IP電話(huà)，一些極具吸引力的服務(wù)越來(lái)越多的都面向移動(dòng)特性的支持。隨著(zhù)PDA、筆記本電腦、WLAN的流行，以及對于全面接入的要求，互聯(lián)網(wǎng)上主機的移動(dòng)性逐漸成為熱點(diǎn)。因此，網(wǎng)絡(luò )電話(huà)對于移動(dòng)性的支持也隨之成為關(guān)鍵。例如當一個(gè)用戶(hù)使用POTS電話(huà)向一個(gè)IP電話(huà)呼叫時(shí)，也許這個(gè)IP主機并不是固定的。它有可能正從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )向另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )移動(dòng)。就象蜂窩電話(huà)一樣，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)需要在通話(huà)進(jìn)行的過(guò)程中進(jìn)行無(wú)縫漫游。然而，在目前的H.323中，移動(dòng)主機是禁止的，主要是因為基礎的IP機制中隱式的假設主機的固定的。而目前，基于電路交換的蜂窩電話(huà)以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)IP機制都是支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)的。
在本文中，將提出一種擴展的H.323用以支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)。本方法在不增加新組件的情況下，僅對H.323做少量修改就能達到移動(dòng)性的支持。
2.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)
本部分將對H.323的移動(dòng)擴展進(jìn)行論述。H.323中的終端的定義將被擴展包括固定和移動(dòng)兩類(lèi)，其它的H.323的實(shí)體將不做改變。首先是對如何對目前基于H.323的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統的移動(dòng)擴展進(jìn)行說(shuō)明，并系統架構及移動(dòng)管理中的呼叫信號處理程序。
2.1. 網(wǎng)絡(luò )電話(huà)：從固定終端到移動(dòng)終端
網(wǎng)絡(luò )電話(huà)可以使IP主機與另外一個(gè)的基于IP網(wǎng)絡(luò )的IP主機或者通過(guò)ITG（Internet Telephony Gateway）與基于電路交換的電話(huà)進(jìn)行實(shí)時(shí)的語(yǔ)音服務(wù)。為了支持移動(dòng)功能，漫游是必須要支持的。在必要的時(shí)候，移交功能（Handoff）也是需要的。例如由于跨越了地區，移交是必須要進(jìn)行的，否則通話(huà)將會(huì )中斷。
對于GSM系統，移動(dòng)電話(huà)在跨越一個(gè)蜂窩的時(shí)候需要進(jìn)行移交處理。連接將從上一個(gè)蜂窩移交給新的蜂窩，上一個(gè)蜂窩中的連接將被釋放。漫游是通過(guò)歸屬位置登記器（HLR）和記錄移動(dòng)電話(huà)的位置信息的訪(fǎng)問(wèn)位置登記器（VLR）實(shí)現的。HLR記錄了登記區域在本服務(wù)區的用戶(hù)的信息，而VLR記錄了登記區域非本服務(wù)區的用戶(hù)的信息。當一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)者的位置要更新時(shí)，VLR將更新發(fā)給HLR以便以后的呼叫處理。值得注意的是，移動(dòng)代理（HLR或VLR）中位置信息的更新對于面向連接的蜂窩電話(huà)系統，是隱式的時(shí)行的。
在有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )中，一個(gè)移動(dòng)電話(huà)當跨越子網(wǎng)時(shí)將導致該終端的IP地址的變化。Mobile IP是目前互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)管理的主要標準。對Mobile
IP機制而言，漫游是由本地代理和非本地代理進(jìn)行支持的，類(lèi)似于HLR和VLR。然后，Mobile IP并不支持移交功能，因為它是基于無(wú)連接服務(wù)模型的。從另一方面而言，IP電話(huà)
服務(wù)是一種電話(huà)服務(wù)，它需要基于包交換的面向連接的服務(wù)。同時(shí)，基于電路交換的蜂窩電話(huà)系統和無(wú)連接的Mobile IP機制都不支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)。因此需要提出一種新方法來(lái)實(shí)現移動(dòng)IP電話(huà)服務(wù)。
2.2. 系統架構
H.323定義中，區域指由H.323實(shí)體（終端、ITG、MCU）組成的集合，并由一個(gè)網(wǎng)守進(jìn)行管理。每一個(gè)區域只有一個(gè)網(wǎng)守，但允許多個(gè)子網(wǎng)通過(guò)路由器連接進(jìn)來(lái)。對于這種多子網(wǎng)單網(wǎng)守的特性，我們發(fā)現這與GSM系統中的服務(wù)區類(lèi)似，網(wǎng)守就相關(guān)于HLR或者VLR。服務(wù)區中有移動(dòng)電話(huà)終端和代理管理下的基站，類(lèi)似的一個(gè)區域中有多個(gè)子網(wǎng)并都在一個(gè)網(wǎng)守的管理下。當移動(dòng)IP電話(huà)從一個(gè)子網(wǎng)漫游到另外一個(gè)子網(wǎng)時(shí)，IP電話(huà)的IP地址就發(fā)生了變化。如果不做移交處理的話(huà)，連接將中斷。
為了實(shí)現在對話(huà)中進(jìn)行漫游，一些術(shù)語(yǔ)將被引入。本地區域H.323終端平時(shí)所在的區域，非本地區域指終端訪(fǎng)問(wèn)的區域，相應的就有本地網(wǎng)守和非本地網(wǎng)守。當一個(gè)移動(dòng)主機在一個(gè)區域內移動(dòng)時(shí)稱(chēng)為區域內漫游，當它進(jìn)行跨區域漫游時(shí)，稱(chēng)為區域間漫游。當進(jìn)行區域內漫游時(shí)，網(wǎng)守是不進(jìn)行位置更新的。位置更新僅發(fā)生在區域間漫游中。當終端漫游到一個(gè)非本地區域時(shí)，終端通知該區域的網(wǎng)守它的傳輸地址（IP地址及端口號）并通過(guò)所訪(fǎng)問(wèn)的子網(wǎng)的DHCP獲得一個(gè)新的臨時(shí)地址。然后該網(wǎng)守將該臨時(shí)地址通知本地網(wǎng)守。本地網(wǎng)守將移動(dòng)終端的本地地址與臨時(shí)地址進(jìn)行綁定。應該注意的是，網(wǎng)守的職責是地址翻譯、呼叫訪(fǎng)問(wèn)控制及可能的呼叫信令，類(lèi)似于GSM中的移動(dòng)交換中心。
2.3. 移動(dòng)管理
移動(dòng)管理是基于無(wú)連接的IP網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)成功的關(guān)鍵因素。核心功能包括：注冊、會(huì )話(huà)建立、漫游和移交。In H.323/H.225.0，終端被注冊在網(wǎng)守，以便通過(guò)不可靠的RAS通道訪(fǎng)問(wèn)系統。會(huì )話(huà)建立和終止是在呼叫動(dòng)作執行后進(jìn)行的。對可靠的會(huì )話(huà)信令通道也是如此。然而，就如前面所說(shuō)，H.323是不是移動(dòng)性的。因此，它沒(méi)有機制來(lái)保證漫游和移交，更不用說(shuō)注冊和位置更新了。下面我們將說(shuō)明如果來(lái)擴展目前H.323標準的漫游和移交功能。
當一個(gè)H.323終端在通話(huà)過(guò)程中在不同的子網(wǎng)中漫游時(shí)，會(huì )造成IP地址的改變，如果不進(jìn)行移交處理，通知將中斷。圖1（a）就演示了該場(chǎng)景。TL1表示H.323終端，位于子網(wǎng)1中，TL2表示該終端漫游至子網(wǎng)2。這兩個(gè)子網(wǎng)處于同一個(gè)網(wǎng)守的管理下，也就是所謂的區域內漫游。圖1（b）展示了區域間漫游。在這兩種情況中，ITG與TL1間只有一個(gè)連接。在漫游過(guò)程中，TL1與ITG進(jìn)行通信。當移交處理結束后，ITG與TL1的連接已經(jīng)中斷，ITG與TL2建立了新的連接。老連接中的占用的資源被釋放。這里的移交處理與GSM中是相似的。即新的連接建立與老連接并存，然后中斷老的連接。
意外的是，上面所描述的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)漫游過(guò)程中的移交處理可以通過(guò)H.323中ad hoc多點(diǎn)會(huì )議中的動(dòng)態(tài)加入和退出來(lái)實(shí)現。Ad Hoc多點(diǎn)會(huì )議是一種點(diǎn)到點(diǎn)的會(huì )議，它可以在會(huì )話(huà)中擴展到同一時(shí)間的多點(diǎn)會(huì )議。動(dòng)態(tài)加入和退出的步驟在圖2中有說(shuō)明。
首先，點(diǎn)到點(diǎn)的會(huì )議首先是建立在ITG與TL1間的。TL2之后再加入會(huì )議中無(wú)論是通過(guò)邀請還是它自己通過(guò)ITG中MC的申請。ITG與TL2間新的連接在TL2加入時(shí)建立。最后，TL1在TL2加入后退出會(huì )議。這樣ITG與TL1間連接的中斷將不會(huì )影響ITG與TL2的連接。這也說(shuō)明了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)的移交處理與ad
hoc多點(diǎn)會(huì )議的動(dòng)態(tài)加入與退出是等價(jià)的。圖3（a）說(shuō)明了ITG與TL1通信時(shí)的漫游。圖2（b）說(shuō)明了子網(wǎng)1向子網(wǎng)2的移交處理。圖2（c）說(shuō)明了在移交處理結束后ITG與TL1連接的中斷。最后，移交處理成功完成，只剩下ITG與TL2的連接，如圖2（d）所示。
移動(dòng)管理與ad hoc多點(diǎn)會(huì )議的動(dòng)態(tài)加入與退出的一致性說(shuō)了H.323支持移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)的可能性。更有趣是，本方法對于無(wú)縫支持移動(dòng)IP電話(huà)服務(wù)可以不需要任何額外的開(kāi)銷(xiāo)。
3. 總結
我們提出了一種通過(guò)擴展H.323實(shí)現移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)的方法，并展示了系統架構及相應的移動(dòng)管理功能。在擴展過(guò)程中并不需要任何額外的開(kāi)銷(xiāo)。我們盡量利用了IP網(wǎng)絡(luò )現有的協(xié)議，無(wú)縫的將移動(dòng)特性與H.323集成起來(lái)。
本方法結合蜂窩電話(huà)系統和基于包交換的Mobile IP機制的特點(diǎn)，實(shí)現了面向連接的基于IP網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)。使其支持固定與移動(dòng)主機間做雙向、實(shí)時(shí)的語(yǔ)音傳輸。并且本方法是完全實(shí)現的應用層的，使系統有了更加廣泛的可用的性。
最后，本方法的提出不僅為全面的移動(dòng)語(yǔ)音服務(wù)提供了支持，也為全面的移動(dòng)多媒體通信提供可參考架構。目前多媒體通信正在走向全面的融合，因些對于各種終端的支持成為目前必不可少的一個(gè)環(huán)節，這也是我們下一階段的重點(diǎn)研究工作。
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