现代交换技术通信网中软交换协议的分析与比较.docx
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现代交换技术通信网中软交换协议的分析与比较
兰州交通大学本科生课程设计
中文题目:
通信网中MGCP与H.248/Megaco协议的
分析与比较
英文题目:
NetworkAnalysisandComparisonoftheSoftswitchingProtocolMGCPandH.248
课程：
现代交换技术
学院：
电信学院
专业：
通信工程
班级：
1003班
姓名：
学号：
指导教师：
完成日期:
2013年7月5日
摘要
作为NGN的一部分,软交换系统的发展打破了原来的仅仅基于H.32或SIP的VoIP实现方案,引入了媒体承载与呼叫控制分离的概念,实现语音、视频和数据的综合接入,将网络的复杂性推向核心设备软交换机。
本文从不同角度分析与比较两种媒体网关控制协议,即MGCP和H.248/Megaco。
关键词：
软交换协议；MGCP；H.248/Megaco；比较。
Abstract
AspartoftheNGN,thedevelopmentofsoftswitchsystembroketheoriginalonlyimplementationschemeofH.323orSIPbasedonVoIP,introducesthemediabearerandcallcontrolseparationconcept,implementationofintegratedaccesstovoice,videoanddata,thenetworkcomplexitytothecoreequipmentofsoftswitch.Thispaperanalysisandcomparisonoftwokindsofmediagatewaycontrolprotocol,namelyMGCPandH.248/Megaco.
Keywods：
SoftswitchProtocol;MGCP;H.248/Megaco;Comparison.
目录
第1章绪论4
1.1本论文的背景和意义4
1.2本论文的主要方法4
1.3本论文的主要内容4
第2章MGCP协议5
2.1MGCP概述5
2.2MGCP模型5
2.3MGCP命令与响应6
第3章H.248/Megaco协议8
3.1H.248/Megaco的概念8
3.2H.248/Megaco的连接模型8
3.3H.248/Megaco命令10
第4章MGCP与H.248/Megaco协议比较12
4.1主要方面12
4.2细节方面14
4.3结论14
参考文献15
第1章绪论
1.1本论文的背景和意义
随着NGN下一代网络网络技术的深入研究以H.248协议和MGCP为网关控制信令的软交换实验网在通信领域迅速展开。
H.248协议和MGCP协议的应用也越来越多。
然而在实际应用中运营商经常会遇到类似H.248协议和MGCP协议选择的困惑主要表现在TGAG或媒体资源服务器在选择H.248还是MGCP协议上存在不少争议。
尤其是由于MGCP协议发展历史较早市场上已经存在不少MGCP协议相关网关产品。
因此如何对H.248协议和MGCP协议进行正确的定位对于运营商规划软交换网络至关重要。
1.2本论文的主要方法
本论文主要应用分析与比较的方法从不同角度对H.248协议和MGCP协议作出说明。
1.3本论文的主要内容
本论文首先从MGCP概述，MGCP模型，MGCP命令与响应及H.248/Megaco的概念，H.248/Megaco的连接模型，H.248/Megaco命令作出分析，然后从不同角度比较两种协议。
第2章MGCP协议
2.1MGCP概述
媒体网关控制协议MGCP，1999年由IETF提出（RFC2705），2003年用RFC3435代替了2705。
它将早期的H.323网关分离成媒体网关（MG）与媒体网关控制器（MGC），MG仅负责简单的媒体格式转换功能，MGC负责呼叫连接和释放，MGCP则用于MG与MGC之间的通信。
MGCP是简单网关控制协议SGCP和IP设备控制协议IPDC结合的产物。
MGCP应用在MGCP终端和SS之间，当MG支持MGCP时，也可以用在MG和SS之间，用于控制MG或MGCP终端上的媒体流、控制流的链接、建立和释放。
MGCP定义了一种呼叫控制结构，在该结构中，呼叫控制与业务承载分离。
如图2.1所示，呼叫控制功能独立在MG（MediaGateway）外部，由称为MGC（MediaGatewayController）或CA（CallAgent）的外部呼叫控制单元处理。
MG需要执行MGC发出的命令，所以，从本质上说MGCP协议是一个主/从协议。
图2.1MGCP协议概念示意图
2.2MGCP模型
MGCP模型包括连接模型和呼叫控制模型两个模型，连接模型基于端点和连接两个基本构件，这是建立端到端语音通路的重要概念。
连接模型如图2.2所示。
图2.2MGCP连接模型图
（1）端点
端点是数据源或数据宿，分为物理端点和虚拟端点两类，目前定义了8种基本端点类型：
数字信道端点，模拟线端点，录音服务器接入点，交互式语音响应接入点，会议桥接入点，分组中继，监听接入点，ATM中继侧接口。
端点负责发送或接收数据流。
端点标志由端点所在网关域名和网关本地名组成，其格式为：
端点本地名@网关域名。
端点标识可用通配符“*”或“$”，“*”代表所有符合指定条件的端点；“$”代表从符合相关条件的端点中任选一个。
（2）连接
连接时端点之间的关系。
连接可以是点到点连接或多端点连接，点到点连接是两个互相发送数据的端点之间的一种关联，该关联在两个端点都建立起来后开始传送数据；多点连接是终端之间的关联，可通过将端点和会话相连的方式来建立多点连接。
连接是由MGC负责建立，有两个属性：
连接标识和呼叫标识。
连接标识由MG分配，它是一个十六进制的字符串。
呼叫标识由MGC创建，唯一区分每个电话用户。
2.3MGCP命令与响应
MGCP用9条命令完成端点处理和连接处理两种功能，分为两类：
SS向MG或MGCP终端发出的请求命令；MG或MGCP终端向SS发出的响应消息，如表2.1所示。
表2.1MGCP命令
序号
命令名称
原文
命令代码
发送方向
用途
1
端点配置
EndpointConfiguration
EPCF
SS→MG
规定端点所接收信号的编码格式
2
创建连接
CreatConnection
CRCX
SS→MG
在两个端点创建一个连接
3
修改连接
ModifyConnection
MDCX
SS→MG或MG←SS
改变连接属性，包括改变远端和本地的特征
4
删除连接
DeleteConnection
DLCX
SS→MG
删除连接，同时收集有关连接执行结果
5
通知请求
NotificationRequest
RONT
SS→MG
规定ss监视/报告事件的发生
6
通知
Notify
NTFY
MG←SS
在规定的观察事件发生时发生时报告事件的发生
7
审核终端
AuditEndpoint
AUEP
SS→MG
查看端点状态
8
审核连接
AuditConnection
AUCX
SS→MG
查看与连接相关的参数
9
重启进程
RestartInProgress
RSIP
SS←MG
通知一组端点退出服务或进入服务
所有的MGCP命令都有应答，应答中都携带返回码，指示命令的状态。
返回码是一个参数，目前定义了5个范围的值：
●000~099——响应证实；
●100~199——暂时响应；
●200~299——成功完成；
●400~499——暂时出错；
●500~599——持久出错。
第3章H.248/Megaco协议
3.1H.248/Megaco的概念
H.248/Megaco均称为媒体网关控制协议，由ITU-T和IETF共同制定，用于替代MGCP，ITU-T称之为H.248，IETF称之为Megaco。
二者在协议文本上相同，但在协议消息传输语法上不同，H.248采用ASN.1语法格式，Megaco采用ABNF语法格式。
H.248/Megaco协议的主要功能是建立一个良好的业务承载模型，将呼叫和承载连接进行分离，通过对各种业务网关（中继网关TG，接入网关AG，注册网关RG等），实现分组网络和PSTN网络的业务互通。
H.248/Megaco具有良好的扩展性，主要应用于MG和SS之间，SS和H.248/Megaco终端之间，SS通过此协议控制MG或H.248/Megaco终端上的媒体流的建立和释放。
3.2H.248/Megaco的连接模型
H.248/Megaco的连接模型主要用于描述媒体网关中的逻辑实体，这些逻辑实体由SS控制。
连接模型基于两个基本概念二建立：
终结点（Termination）和关联（Context）,类似于MGCP中的端点（Endpoit）和连接（Connection）。
因此终结点主要用于发送和/接收一个或多个数据点；关联指一些终结点之间的连接关系。
（1）终节点
终结点是H.248/Megaco终端或者MG上发送、终结媒体或控制流的逻辑实体，能够发送和/或接收一种或多种媒体，如模拟用户接入网关中的电话线、中继网关中的中继电路。
终结点有许多特性描述，这些特性组合成一组描述符包含在命令中。
H.248/Megaco协议的一条消息包含一个或多个事务处理，每个事物处理包含一个或多个关联，每个关联包含一个或多个命令，每个命令包含一个或多个描述符，每个描述符描述一类信息。
H.248/Megaco协议中定义的描述符共有19个，每个描述符的功能如表3.1所示。
表3.1H.248/Megaco协议中定义的描述符及功能
名称
功能
Modem
标识Modem的类型与特性
Mux
描述多媒体中节点和形成输入mux的终节点的复用类型
Media
媒体流的服务类别
TerminationState
与特定媒体流无关的终节点特性
Stream
对应于单个媒体流的romote/local/localcontrol描述符的列表
Local
包含对媒体网关从远端实体接收到的媒体流进行说明的一些特性
Remote
包含对媒体网关发送给远端实体的媒体流进行说明的一些特性
LocalControl
包含对媒体网关和媒体网关控制器有关的特性
Events
描述由媒体网关监测的事件，以及当事件被检测到时如何做出反应
EventBuffer
描述当事件缓存处于激活状态时，由媒体网关监测监测的事件
Signals
描述适用于终节点的信号和/或动作
Audit
可作为Auditvalue和Auditcapability命令的参数，定义需要审计的信息
Packages
可作为Auditvalue命令的输出参数，返回由终节点实现的包的列表
DigitMap
在媒体网关处处理DTMF音的指令
ServiceChange
可作为ServiceChange命令的输入参数，描述何种业务发生改变的及业务发生改变的原因
ObservedEvents
可作为Notice或Auditvalue命令的输出参数，用于报告监测到的事件
Statics
可作为Subtract，Auditvalue，Auditcapability命令的输出参数，报告与终节点有关的统计数据
Topology
描述关联中节点之间的媒体流流向
Error
定义错误代码和错误文本描述，该描述符可作为Notify请求命令和命令响应Reply的输出参数
（2）关联
终节点之间的连接关系，是描述终端之间拓扑关系及媒体混合或交换的参数，可通过Add命令进行创建，通过Subtract，Move命令进行删除。
使用Add命令向一个关联添加终节点，如果媒体网关控制器不指明将终节点添加到某个现存的关联中去，媒体网关就创建一个关联，使用Subtract命令将一个终节点从一个关联中删除，使用Move命令将一个终节点从一个关联转移到另一个关联。
一个关联可以包含多个终节点，但一个终节点一次只能存在与一个关联中。
3.3H.248/Megaco命令
H.248/Megaco定义了8个命令，如表3.2所示。
各个命令通过其携带的参数实现各种业务，完成对终节点和关联间的操作，完成呼叫的建立和释放。
命令分为两类：
SS向MG或H.248/Megaco终端发出的请求命令，MG或H.248/Megaco终端向SS发出的响应命令。
表3.2H.248/Megaco命令
序号
命令名称
原文
类型
用途
1
添加
Add
SS→MG
向一个关联中添加终节点。
使用Add命令向一个关联中添加进第一个终节点时，等于用Add命令创建了一个关联
2
减去
Subtract
SS→MG
解除一个终节点与他所处的关联见的联系，同时返回有关这个终节点的统计信息
3
移动
Move
SS→MG
将一个终节点从它当前所在关联转移到另一个关联，但不能用于空关联
4
修改
Modify
SS→MG
终节点上的属性，信号或事件等参数
5
审核值
AuditValue
SS→MG
查询并返回终节点上特性，事件，信号和统计的当前特征值
6
审核能力
AuditCapability
SS→MG
查询并返回终节点上特性，事件，信号和统计的所有能支持的功能特征值
7
通报
Notify
SS←MG
MG向SS报告其检测或发生的事件
8
业务改变
ServiceChange
SS→MG或MG←SS
当注册,启动或发生故障时向对方报告当前状态的改变
第4章MGCP与H.248/Megaco协议比较
以下从不同层面对MGCP与H.248/Megaco协议做出比较。
4.1主要方面
（1）从本质上说，H.248和MGCP协议都是用于媒体网关控制的接口协议，H.248协议是对MGCP协议的继承和发展。
H.248和MGCP协议有很多相似之处，也有很多不同，主要表现在H.248协议具有比MGCP协议更完善的协议功能，更广泛的适用范围和更强的可扩展性。
（2）从协议功能说，除IP语音业务、与PSTN语音互通、与ISDN语音互通业务等H.248协议和MGCP协议都能提供的基本业务外，H.248协议具备比MGCP协议更多的多媒体业务支持功能和更强的控制功能（如QoS控制、双归属技术等）。
例如，在多媒体业务支持方面，H.248协议通过复用描述符（Mux）来描述窄带复用承载能力（如H.221和H.223等），来实现与窄带多媒体系统（如H.320和H.324系统）互通，而MGCP协议并不支持与窄带多媒体系统的互通。
H.248协议具有MGCP协议不支持的多媒体视讯会议功能。
H.248协议制定了专用于H.323视讯会议的协议扩展包。
在控制功能方面，H.248协议定义了更完善的MG重启动和注销机制。
H.248协议在业务改变方法定义中除保留了MGCP协议中定义的正常注销（graceful）、强制注销（forced）、重启动（restart）、连接丢失（disconnected）四个属性之外，还增加了被动倒换（handoff）和主动倒换（failover）两个属性，从而使得H.248协议可以方便实现主备用MGC机制，为实际运营提供可靠的双归属机制。
H.248协议定义了更丰富的IP网络传输协议，MGCP仅选用UDP作为网络承载协议，而H.248协议可选使用UDP，TCP或SCTP协议进行承载。
在实际运营中，H.248协议可根据安全性和可靠性要求的不同选用不同的传输协议。
此外H.248协议还增加了比MGCP协议更强的MGC对MG进行资源控制和QoS控制等增强控制功能。
（3）从适用范围来说，由于H.248协议具备比MGCP协议更完善的功能和数量更多的协议扩展包，因此，H.248协议具有比MGCP协议更广泛的适用范围。
MGCP协议一般仅适用IAD设备、TG设备和具有模拟线接入的AG设备以及具有简单语音播放功能的媒体服务器设备。
H.248协议不仅可以适用于IAD设备、TG设备等基本网关类型，还可适用于具备V5.2接入的AG设备、媒体资源服务器、多点控制器（MC）、多点处理器（MP）等其他设备。
由于H.248协议具有比MGCP更多的优势，国内行标中也是把H.248协议作为TG设备、AG设备等设备必选协议，而把MGCP协议作为可选协议。
IAD设备则根据需求，可选用H.248或MGCP协议的任意一种。
（4）从协议互通性来说．由于MGCP协议研究相对较早，其在1999年就已经推出了第一个正式版本RFC2705，到2003年形成第二个版本RFC3435。
国内外已现存不少支持MGCP协议的产品，并已在国外运营网络获得了广泛应用，MGCP协议产品之间的互通性基本可以保证。
然而，H.248协议直到2000年才推出第一版本，且协议仍处于不断完善和发展的阶段，到目前为止，ITU-T已经批准或待批批准的H.248相关文档有34个。
目前市场上支持H.248协议的产品较少，尤其是由于缺乏足够的实际运营经验，导致H.248协议产品之间的互通性难以完全保障。
在国内软交换试验中进一步对H.248协议相关产品进行广泛试验和相关测试，不仅可以完善H.248协议，而且可以有助于互通性问题的解决。
随着H.248协议的不断完善以及随着国内软交换实验的深入开展，H.248协议互通性问题最终将得以解决。
（5）从可扩展性来说，MGCP协议和H.248协议都是采用扩展包的形式来实现协议的可扩展性。
MGCP协议由ETF制定，因此，MGCP协议更关注于IP业务应用。
H.248讲议是由ITU-T和MGCP共同制定，除IP业务应用外，H.248协议考虑了更多与现有传统PSTN/ISDN以及V5.2接入网业务兼容能力，以及更丰富的业务实现功能需求。
仅从协议扩展包的数量来看，MGCP制定了大约13个扩展包，ITU-T已经批准的H.248协议基本包13个、协议扩展包少有108个，3GPP正式批准的用于UMTS的H.248扩展包有9个，ETSI正式批准的H.248扩展包有4个。
多个标准化组织正在加快H.248协议及其应用的研究进程，不断推出新的扩展包，使得H.248协议可满足实际运营中复杂和日益丰富的业务需求。
以V5.2接入网为例，H.248协议正在考虑制定相关扩展包用于采用V5.2实现PSTN的接入。
H.248协议还制定了适用于更完善的语音服务器扩展包用实现资源服务器的增强语音播放功能。
4.2细节方面
（1）MGCP主要用于语音的连接管理，扩展性较差；H.248/Megaco通过增加分组定义对协议功能进行扩展，扩展性好。
（2）MGCP协议只支持文本编码，H.248/Megaco协议支持文本编码和二进制编码，协议的适应能力强。
（3）在事务处理方式上，MGCP协议一个事务中只有一个命令，H.248/Megaco协议一个事务中可以有多个动作，每个动作中又可以有多个命令，支持更多命令的处理，允许更大的规模。
（4）MGCP协议不支持多媒体业务，H.248/Megaco协议支持多媒体业务。
（5）MGCP协议只可在UDP上传输，H.248/Megaco协议可在TCP、UDP和SCTP上传送，甚至可使用ATM上的AAL2/AAL5等多种传输层。
（6）安全性方面，MGCP使用IPSec协议，H.248/Megaco在IPSec无效的情况下可使用认证报头协议AH和密钥交换协议IKE。
4.3结论
H.248/Megaco与MGCP相比较，H.248/Megaco具有简单，功能强大，扩展性好等优点，在SS与MG之间采用H.248/Megaco协议的优势比较明显。
参考文献
[1]现代通信交换技术,王喆,罗进文,北京：
人民邮电出版社，2008年。
[2]现代交换原理,桂海源，张碧玲,北京：
人民邮电出版社，2013年。
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