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基于SIP的VoIP

时间:2019-03-09 17:44 作者:IP永利博平台 分享到:

  随着Internet的不断普及,实时多媒体通信已经成为网络发展的一个趋势和热点。传统的PSTN已经远远不能满足人们对语音、图像以及数据的要求。Internet技术的不断发展以及语音、图像压缩技术的进步使得这种需要变为可能。
  (Voice over IP)是一种通过Internet传送语音信号的技术,目前已经有ITU-T提出的H.323标准以及IETF提出的SIP标准。H.323标准包括H.225呼叫控制信令和RAS信令、H.245媒体控制信令、H.450补充业务信令;SIP标准包括呼叫控制扩展和SDP媒体描述规范。二者实现的信令控制功能基本相同。但H.323采用ASN.1和PER(Packet Encoding Rules,分组编码规则)的二进制描述,比较复杂,而SIP类似于HTTP和RTSP(Real Time Stream Protocol,实时流协议),消息报文均用文本描述, 有更好的功能扩充性,比较简单。考虑到在语音业务中,移动用户占据了很大一部分。因此,如何实现VoIP系统与无线通信网络特别是第二代移动通信系统GSM(Global System for Mobile)的互连是一个很重要的问题。
  2 GSM网络的交换信令
  GSM系统支持泛欧漫游和多厂商环境,除了A-bis接口外,GSM的接口协议是统一的。GSM系统各接口采用的分层协议结构是符合开放系统互连(OSI)参考模型的。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能。GSM信令协议按照接口可分为无线接口信令、基站接入信令和网络接口信令。
  2.1 无线接口(Um)信令
  无线接口信令包括三个功能子层:RM(无线资源管理),MM(移动性管理),CM(连接管理)。RM的作用是对无线信道进行分配、释放、切换处理、无线链路性能监视和控制。MM定义了移动用户位置更新、周期更新、鉴权、开机接入、关机退出、TMSI的附着/分配以及重新分配和设备识别等过程。CM负责呼叫建立和呼叫释放,包括补充业务和SMS的控制。由于有MM子层的屏蔽,CM子层已感觉不到用户的移动性,包括去话建立、来话建立、呼叫中改变传输模式、MM连接中断后重建和DTMF传送等信令过程[2]。
  2.2 基站接入信令
  基站接入信令包括A-bis接口信令和A接口信令。
  A-bis接口信令主要定义了业务管理过程。业务管理过程透明传送绝大部分的无线接口信令消息,并对BTS的物理和逻辑设备进行管理。基站接入信令包括三个应用实体。
  (1)BSSMAP(BSS Management Application Part,BSS管理应用部分):用于MSC和BSS交换管理信息,对BSS进行资源管理、调度、监测、切换控制等。
  (2)DTAP(Direct Transfer Application Part,直接传送应用部分):用于透明传送MSC和MS之间的消息,这些消息主要是连接管理和移动性管理协议消息。RM协议消息终结于BSS,不再发往MSC。
  (3)BSSOMAP(BSS Operation Maintenance Application Part,BSS操作维护应用部分):用于MSC和BSS之间交换维护管理信息。
  2.3 网络接口信令
  网络接口包括B~G,其信令协议是MAP(Mobile Application Part,移动应用部分),它是7号信令系统的一种应用层协议,由SCCP(Signalling Connection Control Part,信令连接控制部分)和TCAP(Transaction Capability Application Part,事务处理应用部分)支持。其主要功能是支持移动用户漫游、切换和网络的安全保密、实现全球联网。MAP协议定义了以下信令过程:位置登记和删除、补充业务处理、呼叫建立过程中检索用户参数、切换、用户管理、操作和维护、位置登记器的故障恢复、IMEI的管理、用户鉴权、网络安全功能的管理。
  3 基于SIP的VoIP系统
  3.1 SIP的体系结构
  SIP是由IETF提出的多媒体通信协议,它是一种基于文本的应用层信令协议,它在参与会话的一方或多方中创建,修改和终止会话。SIP支持的会话包括因特网永利博平台,分布式多媒体,多媒体会议等。包含以下实体:UA(用户代理)、Proxy Server(代理服务器) 、Register Server(注册服务器) 、Redirect Server(重定向服务器)。SIP是基于HTTP的请求/应答交互模型,每一次交互由一个请求和至少一个应答组成。SIP支持以下功能:呼叫建立、呼叫处理、用户能力交换、用户定位、用户可用性判定[3]。
  3.2 SIP呼叫信令过程
  首先,主叫SIP用户获得被叫用户的地址,其形式为用户名@域名,然后通过DNS过程将被叫用户地址转化为IP地址,启动SIP呼叫信令过程:
  第一步:主叫方用户代理向被叫放送INVITE请求。
  第二步:主叫代理服务器根据被叫地址,利用定位技术,查找到被叫代理服务器,并向其转发INVITE请求。
  第三步:被叫代理服务器向被叫用户代理发出INVITE请求。
  第四步:用户应答,被叫沿原路返回200 OK消息。
  第五步:主叫沿原路径回送ACK消息。
  第六步:通话开始。
  4 GSM-SIP网关解决方案
  GSM移动通信系统基于传统的电路交换,而Internet永利博平台采用的是基于IP数据报的分组交换,交换方式的不同决定了两者不能直接互通,而必须借助于网关设备。而SIP与PSTN(Public Switched Telephone Network,公用永利博平台交换网)的互通已有相应规范SIP-T。在SIP与GSM的互连互通问题上,一种比较简单的做法是利用PSTN作为媒介,所有的呼叫经过GSM/PSTN网关和PSTN/Internet网关处理,从而完成呼叫接续。
  这种方法实现起来比较简单,原有的设备无需做出改动。缺点是会带来“三角路由问题”,增加了呼叫时延,效率比较低。另一种方法是在GSM系统和SIP系统之间配置GSM-SIP网关。GSM-SIP网关必须兼具MSC和SIP UA(SIP User Agent,SIP用户代理)的功能,在Internet一侧,它发送和接受SIP信令消息;而在GSM系统一侧,它处理GSM的呼叫信令消息。为了实现这两个不同网络系统之间的互连互通,GSM-SIP网关首先必须能正确理解GSM呼叫信令和SIP消息并作出相应的翻译。例如,当SIP UA发出目的地为GSM网络终端MS(Mobile Station,移动台)的INVITE消息时,SIP Proxy Server(SIP代理服务器)根据该消息的字段信息进行消息路由,转发至下一跳的SIP Proxy Server。当路由至GSM-SIP网关时,该网关必须分析该消息各个字段的信息并重新生成GSM呼叫信令,从而完成呼叫的接续。表1给出了GSM呼叫信令和SIP消息之间的映射。
  4.1 物理配置
  GSM-SIP网关位于GSM网的GMSC(Gateway Mobile Switching Centre,网关移动交换中心)上,可以作为交换机的IWF(Interworking Function)模块与MSC位于同一设备之上,即移动交换中心兼具GSM-SIP网关的功能。也可以与MSC分离而成为一台独立的物理设备。如图2所示。
  4.2 GSM-SIP的信令互通
  GSM-SIP的互通根据呼叫方和被叫方的位置可以分为以下三种情况:MS为呼叫方,Internet永利博平台用户为被叫方;Internet永利博平台用户为呼叫方,MS为被叫方;呼叫方和被叫方均为MS,MS之间通过Internet转接。
  4.2.1 MS呼叫Internet永利博平台用户
  首先MS发出CALL SETUP消息,该消息经A接口的DTAP和A-bis接口TM(业务管理实体)的透明转接后传送到MSC处。MSC分析该消息报文并从中提取被叫方号码。在SIP中,被叫方号码是用SIP URL表示的。SIP URL的一般结构为SIP:用户名:口令@主机:端口:传送参数。根据被叫方号码,便可以判断出该被叫用户为Internet永利博平台用户,继而由MSC将该消息转发至GSM-SIP网关。由网关设备最终完成CALL SETUP消息至SIP INVITE消息的翻译[5]。
  4.2.2 Internet永利博平台用户呼叫MS
  SIP UA发出INVITE消息,其中消息报文的To字段为被叫MS的MSISDN(Mobile Station Interna -
  tional ISDN Number,移动台国际ISDN号码)。SIP PROXY收到INVITE消息后,根据MSISDN向MS所属的HLR询问MS当前的位置信息,相应的信令消息为SS7 MAP的MAP_SEND_
  ROUTING_INFORMATION。如果该用户已漫游到外地,则通过MAP_PROVIDE_ROAMING_NUMBER向所在的VLR请求MSRN(Mobile Station Roaming Number,移动台漫游号)。将MSRN作为检索参数在用户数据库中查找相应的GSM-SIP网关的SIP地址后,SIP PROXY将INVITE消息转发到该网关。由网关将SIP INVITE消息翻译成GSM CALL SETUP信令,从而完成Internet永利博平台用户到MS的呼叫建立。
  4.2.3 MS之间通过Internet转接
  该情况下呼叫接续过程可分解为MS至Internet和Internet至MS两个过程,此时的Internet只是起着转接网的作用,虽然会带来效率上以及服务质量上的问题,但是可以降低GSM用户通话费率,仍然具有很大的市场前景。
  4.3 GSM-SIP的媒体互通
  其中的控制协议为IETF提出的MGCP(Media Gateway Control Protocol,媒体网关控制协议),,它是在综合SGCP(Simple Gateway Control Protocol,简单网关控制协议)和IPDC(Internet Protocol Device Control,IP设备控制)协议的基础上形成的,供网关控制器控制网关使用。MGCP的主要构件为MG(Media Gateway,媒体网关)和MGC(Media Gateway Controller,媒体网关控制器)。MG的作用主要是对MGC发出的命令做出响应或者是在有事件发生时通知MGC,并对语音信号进行媒体适配。而MGC负责向MG发出合适的命令,例如通知MG某一个端点的Off Hook/On Hook的事件[1]。
  5 结束语
  本文讨论了基于SIP的VoIP系统与GSM移动通信系统的互通问题,着重分析了呼叫处理的信令过程,提出了二者信令的映射关系。

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