移动软交换协议分析资料.doc
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1、软交换协议分析第4章 BICC协议第1章 H.248协议1.1 概述H.248和MEGACO是ITU-T与IETF共同努力的结果,ITU-T称之为H.248,而IETF称为MEGACO,以下通称为H.248。H.248是一种媒体网关控制协议,在分离网关体系中,H.248协议用作媒体网关控制器(Media Gateway Controller,即MGC)与媒体网关(Media Gateway,即MG)之间的通信,实现MGC对MG的控制功能。在UMTS系统,H.248协议应用于Mc接口上。1.1.1 Mc接口定义及功能1. Mc接口定义Mc接口是MSC Server(或GMSC Server)与媒
2、体网关MGW间的标准接口,其协议遵从H.248协议,并针对3GPP特殊需求,定义了H.248扩展事务交互(Transaction)及包(Package)。Mc接口为3GPP R4新增接口,物理接口方式可选择ATM或IP。Mc接口的协议消息编码采用二进制或文本方式,底层传输机制将采用MTP3b(基于ATM的信令传输)或SCTP(基于IP的信令传输)为其提供协议承载。2. Mc接口功能Mc接口提供了MSC Server(或GMSC Server)在呼叫处理过程中控制MGW中各类传输方式(IP/ATM/TDM)的静态及动态资源的能力(包括终端属性、终端连接交换关系及其承载的媒体流);该接口还提供了独
3、立于呼叫的MGW状态维护与管理能力。1.1.2 H.248协议的应用MSOFTX3000在UMTS系统中用作MSC Server(或GMSC Server),是核心网控制面设备,处于分离网关体系的控制地位(即作MGC)。H.248协议应用于MSOFTX3000与媒体网关(UMG8900)之间的接口上,该接口在UMTS定义为Mc接口,如图1-1所示。图1-1 H.248协议的应用1.1.3 协议栈结构如图1-2所示,H.248协议应用于Mc接口,该协议传输可以基于IP(图中a),也可基于ATM(图中b)。目前的组网结构一般采用基于IP的传输方式。图1-2 H.248协议结构1.2 H.248协议
4、介绍1.2.1 概述1. 基本概念l 媒体网关(MG):媒体网关将一种类型网络的媒体转换成另一网络所要求的格式,例如,媒体网关可能终结交换电路网的承载信道(如PCM)和分组网络的媒体流(如IP网络中的媒体流)。可以有能力分别对音频、视频和数据进行处理,并且能够进行全双工的媒体转换。也可以播放一些音频/视频信号,执行一些IVR功能,甚至具有提供媒体会议的能力。l 媒体网关控制器(MGC):负责对相关于MG内媒体信道连接控制的呼叫状态进行维护。l 多点控制单元(MCU):控制多方会议(通常会包含对音频、视频和数据的处理)的建立和协调的实体。l 流(Stream):作为呼叫或者会议的一部分,而被媒体
5、网关发送/接收的双向媒体或控制流。2. 连接模型协议的连接模型描述了能够被MGC所控制,位于MG内的逻辑实体或对象。连接模型的主要抽象是终端(Termination)和关联(Context)。图1-3是对连接模型的一个图形化抽象表示:图1-3 H.248/MEGACO协议连接模型示意图在H.248/Megaco定义的连接模型中,包括关联和终端两个实体。一个关联中至少要包含一个终端,否则此关联将被删除。同时一个终端在任一时刻也只能属于一个关联。(1) 关联(Context)关联描述一个终端集内部的关联关系,当一个关联涉及多个终端时,关联将描述这些终端所组成的拓扑结构以及媒体混合交换的参数。NUL
6、L关联为特殊关联,用于容纳当前不与任何其它终端处于关联状态的终端。当终端处于NULL关联中时,允许对其进行参数查询、修改,请求事件检测等操作。关联所允许包含的最大终端数目是个依赖于媒体网关实现的属性。关联的属性主要包括:l ContextID,32bits,在网关范围内唯一标识一个关联。特殊关联ID表示如表1-1:表1-1 特殊关联编码对照图关联二进制编码表示文本编码表示NULL关联0-CHOOSE关联0xFFFFFFFE$ALL关联0xFFFFFFFF*l 拓扑,用于描述一个关联内部终端之间的媒体流向。终端也存在一个称之为MODE的属性,用于描述媒体的流向,但它描述的是相对于关联外部的流向。
7、l 优先级,标识媒体网关对关联处理的优先级。取值范围为0到15,取值越小优先级越大。l 紧急指示,用于在某些紧急情况下指示网关进行优先处理。(2) 终端(Termination)终端是位于媒体网关中的一个逻辑实体,可以发送/接收媒体和(或)控制流。终端特征通过属性来描述,这些属性被组合成描述符在命令中携带。终端被创建时,媒体网关会为其分配一个唯一标识。终端通常可分为两类,一类是半永久终端,用来表示物理实体。例如TDM信道,只要这个TDM信道在媒体网关中被配置,就一直存在,只有当配置信息被删除时,与之对应的终端才会消失。另一类称为临时终端,代表临时性的信息流,例如RTP流,当需要时创建,使用完毕
8、后就删除。临时终端通过ADD命令创建,通过SUBTRACT命令清除。与此不同,当一个半永久终端被加入一个特定关联时,它是从NULL关联中获取,而当从特定关联中删除时,它又被返回到NULL关联。l 终端属性,可以创建新的终端或者修改已存在终端的属性。l 终端ID,对不同的终端通过终端ID来引用,终端ID是由MG自己设置的。终端ID有两种通配方式:“ALL” 和“CHOOSE”。l 包,不同类型网关的终端可能具有不同的特性。为了获取媒体网关/媒体网关控制器之间良好的互操作性,将终端的可选属性组合成包,通常终端实现这些包的一个子集。l 终端属性和描述符,终端拥有属性,属性拥有唯一的属性ID。l RO
9、OT终端,通常用来表示媒体网关本身,允许在ROOT终端上定义包,也可以拥有属性、事件、信号、统计和参数。ROOT终端可以出现在Modify、Notify、AuditValue、AuditCapability、ServiceChange命令中,其它任何对ROOT终端的使用都是种错误。l 命令,协议提供了命令以操作连接模型的逻辑实体:关联和终端。大多数命令由媒体网关控制器发起,媒体网关作为响应方。比较特殊的是Notify和ServiceChange两个命令,前者从媒体网关发往媒体网关控制器,后者则可以双向传递。命令含义请参考后面的命令解释部分内容。l 描述符,命令的参数表现为描述符,描述符包括一个
10、名字和一个由子项构成的列表。描述符可以作为命令的输出在响应中返回,这些返回的描述符,如果不存在任何内容,则用只包含描述符名和空子项列表来表示。1.2.2 消息结构消息是H.248协议发送的一个信息单元。消息可以二进制格式和文本格式编码。l 采用二进制编码时,使用ITU-T X.680(ASN.1)定义的规范描述,使用X.690定义的BER规则编码;l 采用文本方式编码时,遵循RFC 2234 ABNF规范。MGC必须支持两种编码格式,MG可能支持其中任何一种或两种方式。H.248消息都有相同的结构,一个H.248消息的结构如图1-5所示。图1-5 H.248消息结构一个H.248消息(Mess
11、age)包含多个事务交互(Transaction),消息中的事务交互之间没有关系,可以单独处理;一个事务交互由多个动作(Action)构成,动作对应关联(Context);动作由一系列局限于一个关联的命令(Command)组成。由此,H.248消息构成机制如图1-6所示。图1-6 消息构成机制1. 消息(Message)H.248协议发送或接受的信息单元称为消息,消息从消息头(Header)开始,后面是若干个事务交互。消息头中包含消息标识符(MID,Message Identifier)和版本字段:l MID用于标识消息的发送者,可以是域地址、域名或设备名,一般采用域名。l 版本字段用于标识消
12、息遵守的协议版本。版本字段有1位或2位数,目前版本为1。消息内的事务交互是相互独立的,当多个被独立处理时,消息没有规定处理的先后次序。2. 事务交互(Transaction)MGC和MG之间的一组命令构成事务交互,事务交互由TransactionID进行标识。事务交互包含一个或多个动作,一个动作由一系列局限于一个关联的命令组成。一个事务交互从“事务头部”(TransHdr)开始。在TransHdr中包含TransactionID。TransactionID由事务交互的发送者指定,在发送者范围内是唯一的。TransHdr后面是该事务交互的若干动作,这些动作必须顺序执行。若某动作中的一个命令执行失
13、败,该事务交互中以后的命令将终止执行(Optional命令除外)。引入事务交互的一个重要功能是可以保证命令的顺序执行。当命令标记为“Optional”(可选命令),该命令可以越过一个命令执行失败而导致以后命令终止执行的限制,即如果可选命令执行不成功,其后的命令可以继续执行。事务交互包括请求和响应两种类型,而响应也有两种:TransactionReply和TransactionPending。l TransactionRequest每个TransactionRequest请求激发一个事务交互。一个事务交互包含一个到多个动作,每个动作包含与同一个关联(Context)相关的一个到多个命令。Tran
14、sactionRequest结构如下:l TransactionReplyTransactionReply是事务交互接收者对TransactionRequest的一种响应,表明接收者完成该TransactionRequest命令执行,对每个事务交互都应有一个Reply响应。有两种情况表明一个TransactionRequest执行完成:(1) TransactionRequest中的所有命令成功执行完毕;(2) TransactionRequest中的一个非可选命令执行失败。TransactionReply结构如下:l TransactionPendingTransactionPending由
15、接收者发送,指示事务交互正在处理,但仍然没有完成。当命令处理时间较长时,可以防止发送者重发事务交互请求。TransactionPending结构如下:可见,事务交互表现为TransactionRequest,对TransactionRequest接收者必须响应一个TransactionReply,在此之前可能由许多TransactionPending响应。表1-2 H.248事务交互(Transaction)事务交互说明MGW Communication UpMGC与MGW通信恢复后,MGW上报的消息MGW Out Of ServiceMGW出现故障时,上报MGC,表示MGW离开服务MGW R
16、estorationMGW从故障中恢复后,MGW上报的恢复消息MGW Register系统上电后,MGW主动发送注册消息给MGC,请求注册。只有MGW成功注册,MGC才可以使用MGW的资源MGW Re-Register在一些情况下,如MGC切换时,MGC可以要求MGW重新注册(G)MSC Server Ordered Re-Register(G)MSC Server请求MGW重新注册,MGW收到命令后,发起定义的事务交互(G)MSC Server Restoration(G)MSC Server从故障中恢复后,(G)MSC Server发送该消息给MGWTermination Out Of S
17、ervice终端出现故障时,MGW发送该消息给MGC,以便MGC不再使用该资源Termination Restoration当终端从故障中恢复,MGW发送该消息,通知MGC更新资源状态Audit Value审计请求终端资源的各种属性的当前值Audit Capability审计请求终端资源的各种属性的能力集合MGW Capability Change由于故障或OMC配置改变MGW时,MGW使用该事务交互通知MGC,以便MGC更新MGW的能力状态(G) MSC Server Out Of Service当(G)MSC Server出现故障时,通知MGWChange Through Connecti
18、on改变终端的MODE属性。该操作可用于控制媒体流程的方向,包括向前、向后、双向和隔离Change Flow Direction通过修改终端之间的拓扑参数,控制终端之间的媒体流方向Isolate Bearer Termination把一个终端从其他终端的媒体流关系中孤立出来, 不与任何一个终端发生媒体流关系Join Bearer Termination在存在的关联中加入一个终端Establish Bearer建立MGW之间的承载。该操作包括申请终端资源和到目的MGW的承载Prepare Bearer从MGW申请终端资源,该操作在建立承载之前。它可能导致产生一个新的关联Activate Inte
19、rworking Function激活MGW上的IWF功能Release Bearer释放MGW之间的承载,该操作不释放终端资源Release Termination释放终端资源Bearer ReleasedMGW上报的承载释放完成事件。该事件由MGC请求Bearer EstablishedMGW上报的承载创建完成事件。该事件由MGC请求Send Tone送音操作。呼叫时,MGC请求终端向某一方向送一个音,如回铃音、忙音等Play Announcement 智能业务、补充业务等应用中播放通知音Send DTMF送DTMF音Detect DTMF 请求MGW检测DTMF音Report DTMFM
20、GW向MGC上报检测DTMF音完成Announcement CompletedMGW上报通知音播放完成Activate Voice Processing Function激活语音处理功能,包括EC、预留电路资源等Tunnel Information UpMGW向MGC上报IPBCP帧,MGC通过隧道把它送给对端MGWTunnel Information DownMGC把其它MGC送来的IPBCP消息发给MGWTone CompletedMGW上报完成播放音事件Stop AnnouncementMGC请求MGW停止送通知音Stop ToneMGC请求MGW停止送音Stop DTMFMGC请求MG
21、W停止送DTMF音Stop DTMF DetectionMGC请求MGW停止DTMF检测Confirm CharMGC请求MGW确认保留的资源Modify CharMGC修改以前保留在MGW上的资源Reserve Char MGC保留MGW上的资源Bearer Modified承载修改完成事件Bearer Modification Failed承载修改故障事件TFO ActivationMGC激活MGW的TFO功能Optimal Codec and Distant List NotifyMGW上报TFO时Codec 协商的Codec列表。Codec ModifyMGW上报Codec修改结果Di
22、stant Codec ListMGW上报远端Codec协商结果Command Rejected当MGW从MGC检测到不合法或不可执行的命令,MGW返回拒绝的命令Modify Bearer CharacteristicsMGC请求修改承载资源3. 动作(Action)动作与关联(Context)是密切相关的,它由一系列局限于一个关联的命令组成。动作由ContextID进行标识。在一个动作内,命令需要顺序执行。一个动作从关联头部(CtxHdr)开始,在CtxHdr包含ContextID,用于标识该动作对应的关联。ContextID由MG指定,在MG范围内是唯一的。MGC必须在以后的与此关联相关的
23、事务交互中使用ContextID。在CtxHdr后面是若干命令,这些命令都与ContextID标识的关联相关。4. 命令(CMD)命令是H.248消息的主要内容,实现对关联和终端属性的控制,包括指定终端报告的事件什么信号和动作可施加于终端,以及指定关联的拓扑结构等。命令由命令头部(CMDHdr)与命令参数构成,在H.248协议中,命令参数被组织成“描述符”(Descriptor)。H.248协议定义了八个命令,其中“Notify”是由MG发给MGC,“ServiceChange”可由MG或MGC发送,其它命令都是由MGC发给MG。H.248命令参见表1-3。表1-3 H.248命令命令发送方向
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