H.248協議

協議介紹

H.248協議定義的連接模型包括終端（terminal）和上下文（context）兩個主要概念。終端是MG中的邏輯實體，能發送和接收一種或多種媒體，在任何時候，一個終端屬於且只能屬於一個上下文，可以表示時隙、模擬線和RTP（real time protocol）流等。終端類型主要有半永久性終端（TDM通道或模擬線等）和臨時性終端（如RTP流，用於承載語音、數據和視頻信號或各種混合信號），用屬性、事件、信號、統計表示終端特性。

協議作用

為了解決屏蔽終端多樣性問題，在協議中引入了包（package）概念，將終端的各種特性參數組合成包。一個上下文是一些終端間的聯繫，它描述終端之間的拓撲關係及媒體混合/交換的參數。

朗訊公司（Lucent）在MGCP協議中首次提出context概念，使協議具有更好的靈活性和可擴展性，H.248/MeGaCo沿用了這個概念，它可用Add命令創建，用Subtract或Move命令刪除。

H.248協議是由MGC控制MG的協議，也稱MeGaCo。H.248中引入了context概念，增加了許多package的定義，從而將MGCP大大推進一步。可以說H.248建議已取代 MGCP，成為 MGC與 MG之間的協議標準。

將網關分解成MG和 MGC是研製大型電信級IP電話網關的需要。

MGC的功能

⑴處理與網守間的H.225 RAS消息；

⑵處理 No.7信令（可選）；

⑶處理H.323信令（可選）。

MG的功能

⑴IP網的終結點介面；

⑵電路交換網終結點介面；

⑶處理 H.323信令（在某類分解中）；

⑷處理帶有RAS(registeration admission status）功能的電路交換信令（在某類分解中）；

⑸處理媒體流。

消息

消息是協議發送的信息單元，一個消息包含一個消息頭和版本號，消息頭包含發送者的ID。消息中的事務彼此無關，可以獨立處理。協議消息的編碼格式為文本格式和二進位格式。

MGC必須支持這兩種格式，MG可以支持其中任一種格式。當MG發起呼叫時，MGC建立一個新的上下文，並使用Add命令將 R7rP流和模擬線這兩個終端分別添加到上下文中，當 MG結束呼叫后，MGC使用Subtract命令將終端從上下文中刪除，釋放資源。

用Modify命令可以修改終端的屬性和信號參數。

命令

H.248還定義了：

⑴Move命令，將一個終端從一個上下文移到另一個上下文；

⑵AuditValue命令，返回終端特性的當前狀態；

⑶AuditCapabilities命令，返回終端特性的能力集；

⑷Notify命令，允許 MG將檢測到的事件通知 MGC；

⑸ServiceChange命令，允許 MG通知MGC一個或多個終端將要脫離或加入業務，也可以用於MG註冊到 MGC表示可用性，以及MGC的掛起和MGC的主、備轉換通知等。

⑹Add命令，增加一個終端到一個關聯中。

⑺Modify命令，修改一個終端的屬性、事件和信號參數。

⑻Subtract命令，從一個關聯中刪除一個終端，同時返回終端的統計狀態。

H.248與MGCP在協議概念和結構上有很多相似之處，但也有不同。

H.248/MeGaCo協議簡單、功能強大，且擴展性很好，允許在呼叫控制層建立多個分區網關；MGCP是H.248/MeGaCo以前的版本，它的靈活性和擴展性不如H.248/MeGaCo。

H.248支持多媒體，MGCP不支持多媒體。應用於多方會議時，H.248比 MGCP容易實現。

MGCP基於UDP傳輸，H.248基於傳輸控制協議（TCP）、UDP等。H.248的消息編碼基於文本和二進位，MGCP的消息編碼基於文本。

隨著數據通信和IP業務的迅速發展，以分組交換為基礎的IP網路由於其簡單和開放，得到了越來越廣泛的應用。已有專家預測，未來的各項電信業務將統一在IP網路上。傳統電話網將不可避免地過渡到以數據業務特別是IP業務為中心的融合的NGN（下一代網路）。NGN將以IP網路為核心，通過以TCP/IP為基礎的分組交換網路，承載起包括話音在內的所有通信類業務。

NGN和軟交換

NGN以分組交換網為核心，以傳送話音、數據、多媒體綜合業務為目標，可以完成實時應用或非實時應用。它與現有各種網路進行互通，並逐漸走向融合和統一，兼容現有的電信業務和Internet服務，並為快速提供新的業務創造有利環境。

業界對NGN體系結構按功能從垂直方向上分為邊緣層、核心層、控制層和業務層4層，各層之間通過標準的開放介面互連，並通過標準的介面和協議實現與現有通信網路的互連和互通，見圖1。

在這4個層次中，控制層可以看作是核心，主要是採用軟交換方式來實現。與現有的各種有線或無線網路的互連互通則依靠各種MG（媒體網關）。

這4個層次的具體功能如下：

1）邊緣層

該層的主要功能是將各種傳統網路（PSTN、ISDN、IN、H.323、Internet、專網等）和各種用戶終端接入核心分組傳送網，對用戶業務進行集中、匯聚和傳送，同時通過各種媒體網關實現NGN與現有電路交換網路之間的互連互通。提供各種寬頻、窄帶、移動、固定用戶的接入。主要網路部件為TG（中繼網關）、SG（信令網關）、AG(接入網關）和IAD（集成接入部件）等。

2）核心層

該層是能夠提供QoS（服務質量）保證的數據承載網，主要功能是完成業務信息的高速交換和傳送。該層的主要網路部件為寬頻交換機、高速路由器、高速光傳送網等數據交換和傳輸設備。

3）控制層

該層是整個網路的智能心臟，是一個集中的控制平台。其主要功能是提供終端用戶端到端的呼叫/會話控制、接入協議適配、互連互通和資源管理等功能，從而實現網路業務的控制和融合。該層的主要網路功能為軟交換、MGC（媒體網關控制器）、呼叫代理、呼叫控制器、呼叫伺服器等。

4）應用層

該層是NGN業務與服務的支撐環境，除提供傳統智能業務外，還可以通過提供開放的、功能強大的API（應用編程介面），供第三方業務開發者調用，以便迅速開發出新的業務。該層在垂直方向上由應用和中間件兩部分組成。其中，應用部分的主要網路部件為各種AS（應用伺服器），如AAA（認證、鑒權、計費）伺服器、PS（策略伺服器）和OSS（運營支撐系統）等，提供各種業務的控制邏輯，完成增值業務和相應的服務處理。中間件包括鑒權、計費、目錄、安全、瀏覽、查找、導航、格式轉換等軟體組件。

軟交換技術的思路是將業務、呼叫控制、媒體控制進行分離。軟交換設備位於分層后的呼叫控制層，與媒體層的網關交互作用，接收終端的相關信息，指示網關完成連接控制。MG的主要功能是將一種網路中的媒體轉換成另一種網路所要求的媒體格式。例如：MG能夠在電路交換網的承載通道和分組網的媒體流之間進行轉換。TG是在電路交換網與分組網路之間的網關，用來終結大量的數字電路。AG是將模擬線與分組網路相連的網關。

圖2是軟交換設備系統結構示意圖。圖中虛線圍框表示軟交換設備實體。

從圖2可看出，軟交換設備內部主要分為資源管理功能、MG接人功能、呼叫控制功能、互連互通功能、業務提供功能等功能模塊。與外部介面全部採用標準協議，例如，與SG的介面採用Sigtran(SS7/IP）協議；與AAA伺服器的介面採用Radius協議；與應用伺服器的介面採用SIP協議；與網管伺服器的介面採用SNMP協議；與H.523網路的互通採用H.323協議族；與MG(TG、AG）的介面採用H.248協議；軟交換之間的呼叫或軟交換設備與SIP終端的呼叫採用SIP協議。

通過這種分離，軟交換網路體系具有了很多優點，一個軟交換設備可以同時控制多個MG，系統的可擴充性得到了提高；其次，具體的媒體流的轉換由相應的MG完成，有利於設備的單一性和可靠性；當一個軟交換設備故障時，可以由其他軟交換設備來代替完成MG的控制，提高了系統的冗餘度；最後，軟交換設備和MG之間採用標準的協議控制，有利於不同設備的廠家開展競爭和合作。

其在NGN中的應用

2.1 H.248協議結構

H.248/Megaco協議（MG控制協議），簡稱H.248協議，是IETF、ITU-T制定的一個非對等協議，用在MGC和MG之間的通信。主要功能是建立一個良好的業務承載連接模型，將呼叫和承載連接進行分離，通過對各種業務網關（TG、AG、RG（註冊網關））等的管理，實現分組網路和PSTN（公共交換電話網)做的業務互通。

一個H.248消息可以分為幾層，，第1層可以看做是消息頭和若干個事務組成，事務可以是事務請求（Transaction Req），也可以是事務應答（Transaction Reply）。每一個事務又可以看做是事務頭和若干個動作組成，每個動作都是與一個上下文相關的。一個動作（Action）包括一個上下文頭部和若干個命令。每個命令（Command）包含命令頭部和若干個描述符。這種結構如圖3所示。事務保證順序命令的執行，即在一個事務中，命令是按序執行的。當所有命令成功執行時事務才成功執行，當其中一個命令失敗時，整個事務失敗。

行動是與上下文是密切相關的，它由一系列局限於一個上下文的命令組成。在一個行動內，命令需要順序執行。

命令是H.248消息的主要內容，實現對上下文和終端屬性的控制，包括指定終端報告事件的什麼信號和動作可施加於終端，以及指定上下文的拓撲結構。

信號意味著終端會發生某些事情，如發送消息或顯示文本消息等。信號由軟交換通過信號描述符來指定，同時可以指定它的持續時間，一般情況下，當終端檢測到某個事件時，會自動停止信號的播放。2.2呼叫流程描述

由於篇幅所限，本文僅對典型性的模擬用戶發起的呼叫以流程圖形式說明。模擬用戶呼叫建立流程圖見圖4。圖中，假設MG1和MG2隸屬於同一個軟交換。

用戶信號音的改變

在通信業務中，用戶從話機中會聽到系統播放的不同的信號音。通過這些信號音，用戶可以得知當前的通信狀況。這些信號音在H.248協議中，是由軟交換控制設備向MG發出相關信令，由MG合成，並向用戶播放。以用戶拆機后聽到的撥號音為例，下面是軟交換核心設備發送到MG的消息：

其中：cg表示呼叫進程音通用包，dt是其中撥號音的標識。在RFC3015中

定義的呼叫進程音通用包種類如表1所示。

從這個消息結構可以看出，對於用戶信號音的選擇，是由軟交換設備

通過H.248消息中信號（Signals）的特定參數定義並下發MG執行的。用戶有時因為一些特殊業務需要聽特殊的信號音，

例如主叫用戶登記立即呼叫轉移后，摘機聽到的是特殊撥號音（該特殊撥號音提示用戶有特殊業務登記，避免用戶因遺忘取消而導致來電錯誤轉移）。對於這樣的要求，可以通過修改信號中的參數進行變化。可以選擇cg包中的其他音代碼，在軟交換核心設備與MG之間的H.248協議消息如下：

其中：xcg是擴展的呼叫進程音通用包（Q.1950定義），spec是其中定義的特殊撥號音標識。

可以看到，對於用戶信號音的變化需要選擇新的參數，增加了軟交換內部對於用戶業務判斷的條件，且軟交換設備和此軟交換下所有MG均要支持。這種方式比較適用於全網範圍內對於各種標準化的業務所需信號音的定義。但如果用戶有個性化信號音需求（比如把撥號音換成音樂），上述方式因為屬於系統級改動，對流程有影響，且無法滿足大量不同用戶的個性化需求，用戶也無法對信號音進行自主選擇，所以不具備實施性。

那麼是否有其他方式可以實現呢?通過圖4的H.248呼叫流程知道，雖然MG播放什麼信號音是由軟交換核心設備控制的，但真正實現用戶信號音的播放則是MG本身。也就是說，與傳統交換機信令音提供方式不同，H.248協議下，用戶的各種信號音均由本地網關提供，如果改變MG中這些信號音對應的音資源，則能在不改變信令參數以及業務流程的情況下，改變用戶聽到的信號音，因為這種改變只改變本地網關音資源數據，所以對於其他網關下的用戶以及軟交換核心設備都沒有影響。

與傳統電信交換機不同，MG有多種形式，有接人上千用戶的大型設備，也有供家庭使用的只接幾部電話的小型終端，甚至就是話機形式。對於小型設備，因為均是面向個別用戶，上述音資源的修改方案正好可以滿足用戶個性化信號音的需求。

通過這種方式實現的個性化信號音，可以避免對軟交換系統以及整個呼叫流程做

任何改動。相比電信公司提供的通過智能網方式實現的個性化信號音（如彩鈴），以上方式有實現成本低（由小型網關設備提供此功能）、用戶使用方便（可隨時修改音資源）、無需繳納電信公司業務使用費等優勢。需要指出的是，因為信號音的播放受到軟交換設備信令控制，如果被叫有彩鈴業務，則軟交換將建立主叫網關與彩鈴業務平台之間的話路連接，而不向主叫網關發送放回鈴音的信令。在這種情況下，主叫將聽到被叫的彩鈴音而不是自己定義在網關上的信號音。

由於通信網路中信號音都為單音頻組合方式，因此在小型網關設計中均採用簡單的DSP合成實現，缺少大容量音資源存儲單元和較複雜的音合成單元。所以僅測試了通過改變信號音的音頻組合實現用戶個性化信號音。隨著軟交換網路的部署，個人使用的小型網關設備將大量出現。屆時，為滿足用戶個性化需求而生產的設備將與手機一樣，具備大容量音資源存儲單元和較複雜的音合成單元。用戶設定個性化的特點信號音將成為可能。

本文從NGN的整體結構描述出發，對NGN中最主要的軟交換技術中的H.248協議進行分析。

就H.248協議應用流程進行了闡述，並提出了在H.248協議下，通過修改MG音資源數據，從而改變用戶接收的信號音的新思路。該方案將隨著H.248話機以及小型網關設備的發展而得以廣泛實現。

隨著電信運營商對軟交換網路的部署，已經證實了H.248協議完全可以在IP網路中實現PSTN中的各種通信業務，並且在新業務的應用方面有更強的靈活性和實現的簡易性。H.248協議必將成為NGN中的主流通信協議。