H.323协议原理------网络基本构成单元

随着Internet的普及及基于TCP/IP网络技术的不断发展IP的应用越来越丰富IP网络电话的成功开发和应用预示了以IP为基础的新一代信息网络的出现  目前大多数厂商针对于IP网络电话技术都是在ITU-T制定的H.323标准基础之上开发制造的,因此把H.323当作了实际上的标准.现对其H.323定义的基本构成单元进行逐一浅要的分析,有助于对IP电话技术的认识和了解.H.323是ITU-T的多媒体通信协议系列H.32X中的一个.H.323的全称是基于分组交换的多媒体通讯系统H.323提供了基于IP网络的传送声音视频和数据的基本标准,它是一个框架协议,H.323定义了网络传输系统中的四种基本的构成单元终端Terminal 网关Gateway 网守Gatekeeper 和多点控制单元MCU
1 终端终端 是在H.323协议标准中进行实时通信的端点设备它可以发起呼叫或接受呼叫,它可以集成在个人计算机中也可以是在一个独立的设备如电话机可视电话机或PC机
2 网关(Gateway) IP 电话网关向PSTN 用户提供Internet 电话服务位于公用电话网PSTN/ISDN 和Internet的接口处,将众多的普通电话用户接入Internet 利用Internet网络作为载体传输语音信息将公用电信网上的语音信号压缩后通过Internet网络传送到对端IP 电话网关,同时接收来自于Internet网络上的IP包解压后还原成电信PSTN网的语音信号.IP电话网关提供PSTN/ISDN到Internet间的互通起到了衔接异种网络完成信号转换并处理全部通话过程的作用
IP电话网关提供哪些功能可从如下几方面进行浅要的分析
1) PSTN侧信令处理
IP电话网关提供对公用电话网PSTN 的接口在与PSTN侧的数字接口上IP电话网关系统支持以下多种信令格式
No.7信令TUP/ISUP/TCAP/INAP
中国1号
ISDN PRI
2) 话音处理
IP电话网关完成话音压缩/解压缩这由配置在DSP卡上的编解码器完成,目前 IP电话网关系统可以支持以下几种语音编码算法
G.729a 8K bit/s
G.723.1 5.3K bit/s or 6.3Kbit/s
G.711 64K bit/s
3 )IP网络侧协议处理
IP电话网关完成对特定的IP网络协议的处理,包括对PSTN侧信令处理模块送来的信息按照相应的IP网络侧协议格式打包传输出去以及把来自IP网络侧协议的理解并转换成相应的PSTN侧信令格式,IP电话网关系统具体支持的IP网络侧协议包括以下几种
支持TCP/UDP/IP协议族
支持H.323 v2系列和H.323 Annex G H.225.0 Annex G系列
支持RTP/RTCP网络协议
支持X.691协议实现了对ASN.1中的PER编码格式的支持
支持H.235安全性协议并提供了完备的安全性措施
4) IVR资源及业务控制
IP电话网关提供丰富的IVR资源支持普通话英语和方言等三种语音提示,IP电话业务支持主叫识别方式的一次拨号和二次拨号方式以及卡号识别的业务流程,包括卡号用户在线查询余额和在线修改密码功能
5) 计费统计代理
IP电话网关上实现Radius Client端功能通过充分地支持Radius协议,可以实现灵活的实时的精确的IP电话计费功能,同时各种话务统计原始数据也由此模块采集并传输到相应的系统处理
6) 维测网管代理
IP网关电话网关上实现SNMP Agent功能,通过对支持简单网络管理协议SNMP 实现了从远程管理终端上对 IP电话网关系统的管理与维护,如上可知IP电话网关主要完成电话呼叫到Internet呼叫的转换功能,,也就是提供传送格式的转换和通信流程的转换具体而言 IP电话网关能够在Internet网络侧和PSTN侧执行建立和清除流程,并根据网关所连接网络的不同特点对所传输的数据和信息的传输格式进行相应的转换
3 网守GateKeeper) 网守主要功能是完成H.323规定的地址翻译,访问控制,带宽控制,区域管理等,由单一关守管理的所有终端、网关和多点控制单元的集合称之为H.323域,同时为了实现对网守的远程监控,网守上应有网管功能,为了与计费认证中心通信应有Radius Client等按实现和功能可,以划分为以下几部分功能:RAS功能,呼叫处理功能,RADIUS Client程序及网管功能.
1) RAS功能
RAS功能包括:区域管理、用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全性管理
(1) 区域管理由于IP电话网络正在发展中网络的拓扑结构各种各样,考虑到目前的发展趋势,网守在结构上应能适应各种结构,既能支持单网守单区域,也能支持多网守多区域,在多区域情况下,各个区域即可以建立平等和直接的联系,也可通过上级网守联系每个区域,可配置多个网守以用于备份和负荷分担每个网关,保存两个网守的地址,网关启动后定期向网守发RRQ Registration Request 登录,如果登录失败则向另一网守登录,登录时网守保存网关的登录生存周期,超时后未重新收到网关的RRQ,则认为网关故障将其状态置为不可用.
(2) 用户认证  网关用ARQ Admission Request 把用户卡号和密码发给网守,网守再把卡号和密码送给计费认证中心,如果计费认证中心认证通过,网守向网关发ACF AdmissionConfirm 否则回ARJ Admission Reject
(3) 地址解析  网关在用户认证完成后,接受被叫号码,接收完被叫号码后把号码用ARQ送给网守,网守在路由表中查找目的网关的IP地址,如果目的网关不在本区域中,向上级网守或邻近网守请求,在别的区域中查找找到目的网关后,在ACF中返回其IP地址,未找到返回ARJ ,网守到网守的通信方式遵循H.225.0 Annex G的建议
(4)带宽管理  由于每个网关接入到Internet的带宽有限,为了避免在话务高峰期造成网络拥塞影响,所有的呼叫网守可设定进行带宽管理,网关在ARQ中填入所需的带宽,网守判断有无足够的带宽资源,如果资源不足就拒绝呼叫,由于呼叫所需的带宽取决于语音编码的类别,是否采取静音每个RTP包带几帧数据等,因此在ARQ中的带宽应按最大需求申请,在通话开始时再用BRQ Bandwidth Request 修改所需带宽.
(5) 路由管理  为了提高网络的可靠性和接通率,对话务流量进行分配,网守提供路由管理,在路由表中每个区号可以对应多个路由,路由具有优先级,选路时先选高优先级路由,如果高优先级路由拥塞或不可达再选低优先级的路由,当呼叫跨区域时双方的网守可以直接建立联系,也可以通过上级网守联系还可以通过别的同级网守联系,方式灵活保证系统的灵活配置和网络的可靠性,具有相同区号和路由特性的网关可以组成网关组,选路时可以针对网关也可以针对网关组,对某一网关组选路时可以按每个网关的优先级也可以按百分比在网关间进行流量分配,为了在某些情况下能与既不在本网守的控制下也无法与其它网守通信的网关互通路由还可设为独立网关直接与之通信.
(6) 安全性管理  由于Internet是一个开放的网络,容易遭到攻击,网守应提供基于H.235的安全机制在相互通信的网关和网守之间,网守与网守之间设置密码相互认证,为了与别的设备互通或别的原因,网守也可以不提供基于H.235的安全性机制或也可以针对IP地址进行认证,根据对方的IP地址来判断对方是否是合法用户
2) 呼叫处理功能
网守除了具有RAS功能外,还需要具有呼叫处理功能,利用H.225.0和H.245进行呼叫的建立能力,交换呼叫维护和结束呼叫等处理
3) RADIUS Client程序及网管功能  计费认证中心中保存着所有卡号用户的信息,当网关向网守发送ARQ请求对用户进行认证时,GK通过Radius Client向计费认证中心发送用户验证请求,等待计费认证中心的验证结果,呼叫开始通话时网守收到网关的通知后,通过Radius Client向计费认证中心发送计费开始消息,通话结束后发送计费结束消息,网守应支持SNMP 通过运行SNMP代理与网管中心建立联系,实现对网守的远程监控及管理.
4 多点控制单元MCU 其主要应用之一是在会议电话,由它来控制点到多点连接的建立,设置主席控制发言权,进行话路切换等.会议电话控制协议规定了如何建立各与会者至MCU的话音通道,协商会议的规模和能力,确定会议管理方式等过程.多点控制单元也可以用于连接两个终端的点对点会议(这种点对点会议以后可能发展为多点会议) MCU通常按H.231 MCU的方式行事,不过音频处理器不是必须的,MCU由两部分组成,必备的MC和可选的MP ,最简单的MCU可以只包括一个MC 没有MP ,MC是网络上的一个H.323实体,它为多点会议中三个或更多个终端的参与提供控制,也可以在点对点会议中连接两个终端,以后发展为多点会议,MC与所有终端进行能力协商,在共有的水平上进行通讯它也可以管理会议资源,例如谁正在多点传送视频.MC不执行媒体流的混响与交换. MP Multipoint Procressor 是网络上的H.323实体,它为多点会议中的媒体流提供集中处理能力,在MC的控制下提供混响交换,和其它对媒体流的处理过程,MP 能够处理单个或多个媒体流依赖于支持的会议类型本文仅对H.323协议的IP网络基本构成单元进行浅要的分析希望读者对IP网络电话有个初步
的了解和认识若想进一步的详细了解可参看相关的文档及手册