下一代網(wǎng)絡(luò)中ＳＩＰ和Ｈ．３２３互通網(wǎng)關(guān)研究和設(shè)計(jì)

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)融合成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流趨勢(shì)，信令網(wǎng)的融合互通顯得非常重要。H.323和SIP是當(dāng)前、VoIP網(wǎng)絡(luò)上的主要控制信令，對(duì)于基于這兩種協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互通的研究很有必要。本文分析了H.323網(wǎng)絡(luò)和SIP網(wǎng)絡(luò)在互通過(guò)程中所需解決的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的H.323網(wǎng)絡(luò)和SIP網(wǎng)絡(luò)互通的信令網(wǎng)關(guān)，初步展現(xiàn)了軟交換平臺(tái)的雛形。

關(guān)鍵詞：下一代網(wǎng)絡(luò)；SIP；H.323；信令網(wǎng)關(guān)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)16-21210-02

Research and Design of the Signal Gateway between SIP and H.323 Protocol in Next Generation Network

HUO Zhuo-qun

(Anhui Finance and Trade Vocational College，Hefei 230601，China)

Abstract:With the development of network technology，the inosculation of networks Become strend of current technology， especially the inosculation of signaling networks.Now H.323 and SIP are the primary control signals in the Voip networks ，so it is very important to research on the interworking between the two protocols.The paper analyzes the interworking problems between SIP and H.323， gives a simple signaling gateway，which shows the proto type of the soft switch.

Key words:NGN;SIP;H.323;Signaling gateway

1 引言

下一代網(wǎng)絡(luò)是可以提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體等各種業(yè)務(wù)的綜合開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通成了下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在我國(guó)的IP網(wǎng)絡(luò)，廣泛采用的是H.323協(xié)議，作為較早出現(xiàn)的分組網(wǎng)絡(luò)多媒體控制協(xié)議，其缺點(diǎn)是比較復(fù)雜。SIP協(xié)議是IETF制定的多媒體通信系統(tǒng)框架協(xié)議，以模塊化、服務(wù)的一體化、簡(jiǎn)單化及可擴(kuò)展性為指導(dǎo)思想，因此SIP可以避免H.323的協(xié)議復(fù)雜、連接建立延遲大和實(shí)現(xiàn)困難等問(wèn)題。本著網(wǎng)絡(luò)融合的思想，對(duì)基于H.323和SIP這兩種協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互通的研究，是研究下一代網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的部分。

2 H.323協(xié)議和SIP協(xié)議介紹

H.323是一個(gè)框架性建設(shè)，它涉及到終端設(shè)備、視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸、通信控制、網(wǎng)絡(luò)接口方面的內(nèi)容，還包括了組成多點(diǎn)會(huì)議的多點(diǎn)控制單元(MCU)、網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)守等設(shè)備。從協(xié)議上說(shuō)，H.225.0和H.245是H.323系統(tǒng)的核心協(xié)議，前者卞要用于呼叫控制，后者用于媒體信道控制。在任何呼叫開(kāi)始之前，首先必須在端點(diǎn)之間建立呼叫聯(lián)系，同時(shí)建立H.245控制信道，這就是H.225.0呼叫信令協(xié)議的主要功能。當(dāng)控制功能交給H.245以后，原則上呼叫聯(lián)系可以釋放，呼叫釋放也是由H.225.0完成。

SIP(Session InitiationProtocol)協(xié)議是分組網(wǎng)絡(luò)中處理語(yǔ)音和多媒體通信的呼叫控制信令協(xié)議，在IP網(wǎng)絡(luò)中常稱為會(huì)話控制協(xié)議或會(huì)話發(fā)起協(xié)議，其基本功能是通信會(huì)話建立、釋放和修改以及終端通信能力的協(xié)商。SIP消息主要分為SIP請(qǐng)求消息和SIP響應(yīng)消息，SIP定義了6個(gè)請(qǐng)求消息，它們分別是NVITE，BYE，OPTIONS，ACK，REGISTER和CANCEL消息，6類響應(yīng)消息分別是:1XX，2XX，3XX，4XX，5XX和6XX。

3 SIP和H3.323協(xié)議互通的研究

SIP和H.323協(xié)議都是作為多媒體通信的應(yīng)用層控制信令協(xié)議，都是為IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，但是兩者設(shè)計(jì)的風(fēng)格很大不同，主要有以下幾點(diǎn)。

1)呼叫建立的過(guò)程不同。H.323呼叫建立過(guò)程涉及到三條信道的建立:RAS信道、H.225呼叫信令信道和H.245控制信道。這三條信道在時(shí)間上依次建立，所以呼叫建立的時(shí)間比較長(zhǎng)。在SIP中，會(huì)話請(qǐng)求過(guò)程和媒體協(xié)商過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，呼叫建立的時(shí)間明顯縮短。

2)會(huì)話能力的協(xié)商以及媒體集的描述上，采用的方法不一樣。H.323系統(tǒng)采用的是H.245消息描述，并占獨(dú)立的信道發(fā)送。而SIP采用的是SDP協(xié)議描述，封裝在SIP消息中發(fā)送。

3)消息的編碼方式不同。H.323編碼格式采用基于ASNA的壓縮二進(jìn)制編碼方式，需要專門(mén)的代碼生成器生成。而SIP消息的編碼格式是基于文本方式，編解碼工作比較容易。

從協(xié)議互通角度考慮，SIP和H.323網(wǎng)絡(luò)互通需要考慮的問(wèn)題主要有:

1)信令消息映射和呼叫過(guò)程同步。

2)H.245終端能力集和SDP語(yǔ)法的轉(zhuǎn)換。

3)二進(jìn)制編碼和文本編碼的轉(zhuǎn)換。

4)地址的轉(zhuǎn)換和尋址的實(shí)現(xiàn)。

這里重點(diǎn)分析SIP和H.323的地址轉(zhuǎn)換和消息映射的方法。

SIP和H.323支持的地址格式是不同的，H.323支持的地址類型很多，如H323-ID，E.164號(hào)碼、E-MAIL地址、IP地址和主機(jī)名，URL地址等。SIP地址則采用URL結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行定義，典型的格式是SIP:userinfo@HOST。從SIP地址到H.323地址轉(zhuǎn)換規(guī)則如下:

當(dāng)SIP地址中包含電話號(hào)碼的時(shí)候，這部分將被轉(zhuǎn)化成為H.323地址中e164部分。SIP地址中的userinfo部分會(huì)直接轉(zhuǎn)成為h323-ID。如果SIP地址中的存在類似的user@domain，那么可以直接轉(zhuǎn)化成為H.323地址的 url-ID部分。如果SIP地址存在user@group這中email地址格式，那么將email地址轉(zhuǎn)化為H.323地址的mail-ID部分。如果SIP地址中存在IP地址和端口的部分，H.323地址需要用transport-1D表示。

在H.323和SIP中，呼叫控制方式和控制消息都有很大的區(qū)別，SIP和H.323之間的消息映射就是網(wǎng)關(guān)收到消息，按照通信流程的規(guī)則，進(jìn)行不同協(xié)議消息的轉(zhuǎn)換，這是完成互通工作的重要部分.消息映射一般情況下是一對(duì)一的映射，有的時(shí)候一條消息會(huì)被映射成一個(gè)消息隊(duì)列(連續(xù)的幾個(gè)消息的集合)，在這種情況在，消息的映射就是一到多的映射，下面是一些消息映射表。

表1 SIP和H.323消息映射表

4 H.323-SIP互通信令網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

SIP-H.323信令網(wǎng)關(guān)是一個(gè)連接SIP網(wǎng)絡(luò)和H.323網(wǎng)絡(luò)的信令網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以獨(dú)立工作，也可以集成在軟交換系統(tǒng)中，作為其一個(gè)互通翻譯的模塊工作。SIP-H.323網(wǎng)關(guān)中定義了H.323網(wǎng)守模塊、SIP接口模塊、Route(H.323呼叫信令處理模塊)、翻譯模塊這4個(gè)主要模塊，另外還有SIP協(xié)議棧、H.323協(xié)議棧以及連接主控的接口模塊。

網(wǎng)守模塊是H.323定義的標(biāo)準(zhǔn)組件之一，本系統(tǒng)中作為H.323呼叫信令中RAS消息的接入點(diǎn)，負(fù)責(zé)處理H.323終端呼叫接入請(qǐng)求，終端以及其他網(wǎng)守的注冊(cè)請(qǐng)求，在網(wǎng)關(guān)內(nèi)同Route模塊之間完成信息交互，將收到的H.225和H.245消息發(fā)送給Route模塊，由Route模塊處理。系統(tǒng)中的SIPy接口模塊，主要作用向相連的SIP代理服務(wù)器發(fā)送SIP消息，同時(shí)接收來(lái)自SIP服務(wù)器的SIP消息。在網(wǎng)關(guān)內(nèi)同網(wǎng)守模塊和Route模塊通過(guò)內(nèi)部消息通信。提供基本的H.323呼叫信令控制，控制H.323通信過(guò)程中的通信流程，同時(shí)和網(wǎng)守模塊以及翻譯模塊通過(guò)內(nèi)部消息通信。完成SIP消息和H.323信令之間的消息的翻譯和映射，在內(nèi)部通過(guò)消息和router模塊通信。SIP協(xié)議棧服務(wù)于SIP接口模塊，解釋基本的SIP方法，完成對(duì)SIP消息的編碼、解碼工作。 H.323協(xié)議棧面向網(wǎng)守模塊、Router模塊和Translator模塊，為它們提供H.323的編解碼工作和主控模塊的接口模塊，作用是當(dāng)網(wǎng)關(guān)作為NGN平臺(tái)中的翻譯模塊時(shí)，和主控模塊通信時(shí)使用。

當(dāng)信令網(wǎng)關(guān)作為軟交換平臺(tái)子模塊的時(shí)候，需要增加和主控的接口模塊，同時(shí)，信令網(wǎng)關(guān)在結(jié)構(gòu)上需要一定調(diào)整。首先，SIP和H.323消息由主控模塊統(tǒng)一接收和發(fā)送，信令網(wǎng)關(guān)模塊內(nèi)的SIP接口模塊和網(wǎng)守模塊需要取消，信令網(wǎng)關(guān)只負(fù)責(zé)SIP和H.323的信令映射工作。其次，由于系統(tǒng)存在ENUM地址翻譯服務(wù)器，軟交換系統(tǒng)中的網(wǎng)守和SIP服務(wù)器通過(guò)主控接查找ENUM服務(wù)器，可以得到被叫的相關(guān)地址信息。

下面是一次從H.323終端到SIP終端呼叫的信令流程，我們把H.323網(wǎng)守和SIP接口從網(wǎng)關(guān)中提取出來(lái)，可以更好的分析各個(gè)模塊間的消息。

圖2 H323終端到SIP終端通信的信令和模塊間消息流程圖

首先是用戶向平臺(tái)注冊(cè):（下轉(zhuǎn)第1235頁(yè)）

（上接第1211頁(yè)）

不論是H.323還是SIP終端用戶，如果要通過(guò)網(wǎng)守或者SIP代理服務(wù)器向被叫發(fā)起呼叫請(qǐng)求，首先向所屬于的上級(jí)服務(wù)器登記。在本系統(tǒng)中，主控模塊通過(guò)ENUM模塊對(duì)用戶的身份合法性進(jìn)行判斷。例如當(dāng)主控模塊收到用戶注冊(cè)請(qǐng)求消息，但提取的主叫信息和ENUM服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)如果不符合，將禁止其接入請(qǐng)求。

然后是通信信令過(guò)程：

1)網(wǎng)守模塊收到H.323終端的呼叫接入請(qǐng)求，完成解碼后，取得被叫號(hào)碼，然后通知主控。主控查找EUMU服務(wù)器，取得被叫的信息，將所得的信息返回給網(wǎng)守模塊，網(wǎng)守將返回H.323終端ACF允許接入消息，消息中攜帶被叫地址信息。

2)主叫發(fā)送Setup消息到網(wǎng)守模塊，提出呼叫請(qǐng)求。網(wǎng)守模塊首先通知主控有呼叫請(qǐng)求，主控將記錄此消息。接著網(wǎng)守將Setup消息轉(zhuǎn)換成內(nèi)部消息格式，通知翻譯模塊，翻譯模塊收到后，翻譯成對(duì)等的SIP消息，通知SIP接口發(fā)出。

3)SIP接口收到翻譯模塊的消息后，向SIP被叫發(fā)送INVITE消息。被叫終端收到后，同意接納呼叫，發(fā)送180振鈴和200OK給SIP接口。SIP接口通知主控被叫振鈴和被叫摘機(jī)的信息，接著通知翻譯模塊，要求消息翻譯。翻譯模塊做出消息映射后，將結(jié)果發(fā)送給網(wǎng)守，網(wǎng)守把Alerting和Connect消息返回終端用戶。下面的是媒體集映射部分，這里先不討論。

可以看到，在呼叫建立的過(guò)程中，翻譯模塊完成了消息映射工作，ENUM服務(wù)器完成了尋址定位，而主控則是協(xié)調(diào)這些模塊工作，同時(shí)記錄了呼叫建立過(guò)程的主被叫一些重要的狀態(tài)。

5 結(jié)論

本文就SIP和H.323網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)所涉及的問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)的SIP和H.323網(wǎng)絡(luò)互通的信令網(wǎng)關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停O(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)作為軟交換系統(tǒng)的子模塊時(shí)，和總控協(xié)調(diào)工作，完成網(wǎng)絡(luò)間通信的流程。由于軟交換系統(tǒng)的復(fù)雜性，網(wǎng)關(guān)還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以滿足多任務(wù)情況下網(wǎng)絡(luò)通信的需要。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。