多媒體軟交換系統(tǒng)技術(shù)的探討

中國電信集團北京研究院 趙慧玲 葉華 2002/02/22

圖1 基于軟交換的網(wǎng)絡體系架構(gòu)示意

其中：

接入層：支持多媒體業(yè)務和用戶的接入。
傳送層：采用分組技術(shù)，提供一個綜合傳送平臺。
控制層：是軟交換系統(tǒng)的控制核心，完成多媒體呼叫和業(yè)務的控制等功能。
業(yè)務層：提供各種增值服務、多媒體業(yè)務和第三方業(yè)務。

2 相關(guān)設備

　　在整個支持多媒體業(yè)務的軟交換網(wǎng)絡體系中，除了核心的軟交換設備以外，還有許多與多媒體業(yè)務相關(guān)的網(wǎng)元設備，其功能分述如下：

1） 軟交換。它是多種邏輯功能實體的集合，提供綜合業(yè)務的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務功能，是下一代電信網(wǎng)中語音/數(shù)據(jù)/視頻業(yè)務呼叫、控制、業(yè)務提供的核心設備。軟交換設備與媒體服務器、各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端、應用服務器以及其它軟交換設備間采用標準協(xié)議相互通信。

2） 應用服務器
它負責各種增值業(yè)務和智能業(yè)務的邏輯產(chǎn)生和管理，并且還提供各種開放的API，為第三方業(yè)務的開發(fā)提供創(chuàng)作平臺。應用服務器是一個獨立的組件，與控制層的軟交換無關(guān)，從而實現(xiàn)了業(yè)務與呼叫控制的分離，有利于新業(yè)務的引入。

3） 多點控制器（MC）
它主要完成會議電話及視頻會議的控制功能，對會議進行集中管理。它可以控制多點處理器與各終端進行語音、視頻、數(shù)據(jù)編解碼的能力協(xié)商，優(yōu)先權(quán)設置等。

4） 多點處理器（MP）
它主要負責多媒體會議的語音、視頻、數(shù)據(jù)的混合、切換和同步等功能。還具有語音編碼的轉(zhuǎn)換功能。

5） 會議電視網(wǎng)關(guān)
負責接收和處理來自非數(shù)據(jù)用戶終端的信令和音頻、視頻等媒體流�？梢蕴幚硪环N或多種媒體流，經(jīng)過相關(guān)處理后發(fā)送到相應的MP或用戶終端，用戶終端發(fā)送的信令消息映射成相應的消息經(jīng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給軟交換設備。

6） 媒體網(wǎng)關(guān)
其主要功能是將一種網(wǎng)絡中的媒體轉(zhuǎn)換成另一種網(wǎng)絡所要求的媒體格式。它提供多種接入方式，如數(shù)據(jù)用戶接入、模擬用戶接入、ISDN接入、V5接入、中繼接入等。

7） 媒體服務器
它提供專用媒體資源功能，例如語音通知、數(shù)字接收器等。同時為滿足電信新業(yè)務需求，還可以支持個性化動態(tài)語音編程、支持資源的動態(tài)加載和修改。

8） SIP/H.323智能終端設備
這些設備支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)等功能。如：可視電話、會議終端、內(nèi)置多媒體功能的PC、PDA等。

三、多媒體業(yè)務分類

1會話型業(yè)務
　　一般泛指人和人之間的信息傳遞或信息交互，包括點對點的可視電話業(yè)務、點對多點的視頻教育業(yè)務、多點對多點的會議電視業(yè)務等。這些業(yè)務需要傳遞視頻、聲音、圖形、數(shù)據(jù)以及文本中的一種媒體流或幾種媒體流的組合和交互處理。

2分配型業(yè)務
　　泛指信息源對人群之間的信息傳遞，是一種點對多點的業(yè)務。不同于傳統(tǒng)的電視業(yè)務，它既可以是廣播型業(yè)務，也可以是點播型業(yè)務，如VOD。

3檢索型業(yè)務
　　泛指個人對多信息源之間的信息檢索，用戶可以隨時從不同地點的多媒體數(shù)據(jù)庫中檢索到需要的多媒體信息，如文字信息、音頻信息、圖象或視頻信息。

4消息轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務
　　泛指人和人之間信息的轉(zhuǎn)發(fā)，可以是點對點、點對多點、多點對點。轉(zhuǎn)發(fā)的信息可以是文字、圖象、聲音和視頻信息，無對實時性要求，一般可以用存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

四、 PARLAY API 簡介

　　1998年4月，Parlay工作組成立，成員主要有英國電信、Ulticom 、微軟 、北電 、西門子組成，并于1998年12月出版提出最初的版本。Parlay工作組的目標是通過規(guī)范開放應用程序接口，聯(lián)合IT應用和通信應用的開發(fā)能力，促使通信應用數(shù)量的飛速發(fā)展。1999年5月，隨著AT&T、Cegetel、Cicso、Ericsson、IBM和Lucent等6個新成員的加入，成員總數(shù)增加至共11名。2000年1月API2.0出版，僅6個月后，API2.1出版。在2001年2月，Parlay工作組成員增加至37個，并推出Parlay3.0。Parlay API的版本中比較具有影響力的版本是2.1和3.0，由于Parlay標準化組織以后的版本只對版本3.0具有向后兼容性而對2.1版本沒有后相兼容性，因此目前我國行業(yè)標準是以Parlay3.0為基準。

　　鑒于PaylayAPI的廣泛應用和它在業(yè)界的重大影響，許多著名的標準化組織和業(yè)界組織相繼宣布在自己制定的標準或規(guī)范中已經(jīng)采用了或者即將采用Parlay API規(guī)范。這些組織主要包括ITU-T、ETSI、IEEE、IETF、3GPP、OMG、TINA-C、Softswitch論壇、JAIN等。目前，Parlay工作組、ETSI和3GPP已經(jīng)聯(lián)合起來，共同發(fā)展Parlay協(xié)議。圖2為3個標準組織發(fā)布的Parlay版本的對應關(guān)系。

圖3 PARLAY API示意圖

　　由圖3可見，ParlayAPI位于現(xiàn)有網(wǎng)絡之上，現(xiàn)有網(wǎng)絡的網(wǎng)絡單元通過Parlay網(wǎng)關(guān)與應用服務器進行交互，從而提供第三方業(yè)務或綜合的業(yè)務，Parlay網(wǎng)關(guān)與應用服務器之間的接口為Parlay API。Parlay網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有網(wǎng)絡的網(wǎng)絡單元之間的協(xié)議采用各個網(wǎng)絡的現(xiàn)有協(xié)議。

　　Parlay API技術(shù)規(guī)范共定義了以下五種接口，見圖4。
　　客戶應用和框架間的接口（接口1）
　　客戶應用和業(yè)務能力特性之間的接口（接口2）
　　框架和業(yè)務能力特性之間的接口（接口3）
　　框架和企業(yè)經(jīng)營者之間的接口（接口4）
　　框架和第三方業(yè)務提供商之間的接口（接口5）

圖4 PARLAY接口示意圖

　　通過Parlay提供的第三方業(yè)務主要分為以下幾類：

　　通信類業(yè)務：如點擊撥號、VOIP、點擊傳真、可視電話、會議電話等，以及與位置相關(guān)的緊急呼叫業(yè)務、路邊助手業(yè)務等。

　　消息類業(yè)務：如統(tǒng)一消息、短消息、語音信箱、E_Mail、多媒體消息、聊天等。

　　信息類服務：如新聞、體育、旅游、金融、天氣、黃頁、票務等各種信息的查詢、訂制、通知等，以及基于未知的人員跟蹤、找朋友等。

　　支付類業(yè)務：如電子商務、移動銀行、網(wǎng)上支付、即時售訂票、收費瀏覽等。

　　娛樂類業(yè)務：如游戲、博彩、謎語、教育、廣告等。

　　各類業(yè)務可以相對獨立，也可以有機結(jié)合，例如可以在查詢信息時根據(jù)相應的信息進行支付類業(yè)務，再如各種娛樂可以通過不同的消息方式來表現(xiàn)（短消息、Email），將娛樂與消息業(yè)務相結(jié)合。

五、 H.323協(xié)議

　　H.323協(xié)議被普遍認為是目前在分組網(wǎng)上支持語音、圖象和數(shù)據(jù)業(yè)務最成熟的協(xié)議。它是由ITU-T第16研究組提出的，當時研究H.323協(xié)議的初衷是希望該協(xié)議用于多媒體會議系統(tǒng)，但目前它卻在IP電話領(lǐng)域得到廣泛應用。該協(xié)議已經(jīng)成為ITU-T近幾年在通信領(lǐng)域推出的商用程度最高的協(xié)議。

　　H.323是一個框架性協(xié)議，它是由系列協(xié)議組成的，圖5列出了H.323棧的基本內(nèi)容。

圖5 H.323協(xié)議棧

其中：

　　H.323：基于分組的多媒體通信系統(tǒng)
　　H.225.0：分組多媒體通信系統(tǒng)的呼叫信令協(xié)議和媒體分組化
　　H.245：多媒體通信的控制協(xié)議
　　G.711:話音頻率的脈沖編碼調(diào)制
　　G.723.1:多媒體通信5.3/6.3kbit/s雙速率語音編碼器
　　G.729：采用共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼線形預測激勵的8kbit/s語音編碼
　　G.729a：低復雜度CS-ACELP 8kbit/s語音編碼

　　H.323系統(tǒng)是在不保證服務質(zhì)量的分組網(wǎng)中提供多媒體通信業(yè)務。分組網(wǎng)包括局域網(wǎng)（LAN）、企業(yè)網(wǎng)、城域網(wǎng)等。H.323系統(tǒng)由終端、網(wǎng)關(guān)、多點控制單元(MCU)、網(wǎng)守(Gatekeeper)等單元組成。

　　我國目前IP電話網(wǎng)上使用的H.323協(xié)議基本上是第二版，而目前ITU-T已經(jīng)推出H.323v3和H.323v4版。與H.323v2相比，H.323v3重點增加了網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議、管理域間協(xié)議、移動管理協(xié)議、H.323系統(tǒng)和協(xié)議的管理信息庫（MIB）等；而H.323v4則在H.323v3的基礎上重點對QoS的問題進行補充。

　　目前ITU-T第16組在重點研究如何進一步擴展H.323協(xié)議，以擴展其支持多媒體業(yè)務的能力和移動性管理的能力。

六、支持多媒體業(yè)務的軟交換系統(tǒng)應研究的問題

1 網(wǎng)絡組網(wǎng)的方式

　　傳統(tǒng)電信網(wǎng)經(jīng)過長期的運營積累，在網(wǎng)絡組織方面已經(jīng)具有相當成熟的經(jīng)驗；而基于軟交換的網(wǎng)絡組織目前國內(nèi)外尚無成熟的經(jīng)驗，是采用基于軟交換的全平面結(jié)構(gòu)，還是分區(qū)域選路結(jié)構(gòu)等在技術(shù)和實踐方面都有待進一步的探索。 由于缺乏大范圍的運行網(wǎng)絡，因而對軟交換系統(tǒng)的性能測試只能夠在小型組網(wǎng)中進行，這與大型組網(wǎng)的實際情況有較大的差距，因而如何在實驗型網(wǎng)絡中，真實的作出軟交換系統(tǒng)的性能測試還需要進一步研究。

2 開展協(xié)議兼容性的研究， 軟交換體系結(jié)構(gòu)基本協(xié)議框架已經(jīng)清晰，基本上分為如下四類協(xié)議以提供不同接入設備的需要以及設備間互通的需要：

1）媒體控制協(xié)議：H.248/MGCP、SIP、H.323。
2）信令控制協(xié)議： Sigtran中所包含的信令適配協(xié)議、信令傳輸協(xié)議；如M3UA、SCTP等。
3）互通協(xié)議：BICC/SIP、BCP-T、H.323。
4）應用支持協(xié)議：Parlay、RADIUS、COPS。

　　然而上述協(xié)議尚未做到兼容性，標準還在發(fā)展之中；不同廠家的軟交換在技術(shù)標準的選用及協(xié)議的兼容性方面還難以做到相互兼容。BICC協(xié)議、SIP－T協(xié)議和H.248協(xié)議也在發(fā)展之中，協(xié)議的選項需要運營商根據(jù)業(yè)務的需要來進一步確定。由于協(xié)議的不成熟，這給我們在制定測試標準時帶來了一定的困難，特別是在互通性測試方法存在很大問題。

3 目前軟交換系統(tǒng)實現(xiàn)了一定數(shù)量的多媒體業(yè)務，但業(yè)務流程還處于發(fā)展之中，非常不成熟。

4 基于SIP的網(wǎng)絡剛剛起步。SIP已被業(yè)界認為是最有希望取代H.323的終端控制協(xié)議，基于SIP的網(wǎng)絡也已形成了一套比較完整的體系結(jié)構(gòu)，但其建設和發(fā)展在國際上剛剛開始，國內(nèi)則幾乎是空白，暫時還無法發(fā)揮其應有的作用。

5 多媒體終端的類型有限。目前支持多媒體業(yè)務的終端絕大多數(shù)是H.323終端，SIP終端在支持多媒體業(yè)務方面僅處于剛剛起步階段。

6 多媒體軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方式各不相同，有些采用將多媒體業(yè)務直接在軟交換內(nèi)實現(xiàn)，有些則通過上層的應用服務器實現(xiàn)，支持的業(yè)務主要以語音與數(shù)據(jù)相結(jié)合的業(yè)務，如電子白板，同步瀏覽，以及視頻會議等。

7 開展支持多媒體業(yè)務的軟交換網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡互通性的研究，包括如何跨網(wǎng)提供話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務。

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