对H.323标准进展的思考
VoIP目前得到突飞猛进
的发展,标准的成熟是发展的必要条件。现在对于VoIP的语音包传送都采用RTP/RTC
P,而VoIP信令有H.323与SIP两种,电信运营商广泛采用的是H.323。H.32
3采用"对等"模式,任何实体都认为是"端点",在端点之间交互H.225(改进的Q.93
1)呼叫接续信令、H.245控制信令。为实现与PSTN的互连,VoIP中引入网关,网关
也是一种端点,目前的网关既完成媒体格式转换也完成信令转换,这与电信的信令与电路相分离的
原则不符。
关守有管理区域的功能,但与传统电信交换机在网络中的位置相差甚远。关守的主要功能是
地址解析与认证,关守路由H.225、H.245信令仅仅是其可选功能,如果工作在路由信令
工作模式,会增加关守的负荷及呼叫接续的时延。如果不工作在路由信令模式,关守对呼叫行为将
失去控制,只能通过Status等消息探询终端。另外现在许多厂商的网关与接入服务器有渊
源,网关支持RADIUS,认证工作可由网关与RADIUS服务器完成,这与关守的认证功能
又有些冲突。
事实上目前的VoIP体系结构上还存在比较多的缺陷,虽然VoIP得到飞速发展,但主
要是价格因素,然而价格是人为的。VoIP能否继续得以前进仍需要以科学的技术体系结构为依
托,H.323标准需要不断修正以解决IP网络向下一代电信网络演进过程中的一些问题,本文
旨在说明其中的几个关键点。
一、网络的可扩展性
最初H.323是针对局域网上的多媒体通信而制订的,无论是设备方面还是网络方面都未
对可扩展性作充分考虑。
1.大容量的网关
H.323V2仅仅将网关看作是一组逻辑上的端点集合,正常模式下每个端点需要H.2
25及H.245的信令信道,这两种信令信道都采用TCP。在大容量网关之间存在大量的并发
呼叫,每个逻辑端点都维持TCP连接对网关而言消耗的资源太大,这将影响设备的可扩展性。目
前网关在电信网中的位置已经逐步由接入演变为端局甚至是汇接局,网关之间采用适用于终端的分
离信令信道模式显得非常笨重。在H.323V3中提出共用TCP信令信道,即在网关之间无需
为每个呼叫建立信令信道,而是信令信道可供多个呼叫共用,各呼叫用CRV相区分。一个呼叫的
结束可以不关闭信令信道而供后续呼叫所采用,避免频繁建TCP连接的开销。另外H.323V
3 Annex E中也提出用UDP承载信令的方法,定义了可靠机制,UDP的采用进一步降低
资源开销,同时也缩短呼叫建立时延。
2.呼叫建立时间的缩短
为了节省设备资源,同时也为了缩短呼叫建立的时间,H.323V2中提出H.245隧
道模式及Fast Connect方式,尽量避免建立单独的H.245信令信道。对VoIP
而言Fast Connect是非常有效的;对于多媒体通信而言,采用Fast Connec
t可以先建立一对语音流,然后再用其它方式建立所需要的其他数据流。
按照通常的流程,在Q.931的Connect消息交互完成后进行H.245的消息传
送,H.245首先是交换终端能力集,然后进行主从决定,H.245隧道方式的采用可以将这
两个H.245过程提前到Connect消息之前进行,这在H.323V4中已有规定。
3.域间通信
关守管理一个区(zone),若干个区组成域(domain),域的概念由H.323
V3的Annex G提出,定义边界单元(Border Element)来完成域间通信。域
间通信体现在高效的 globally 地址解析方法、费率信息的交互方法、clearing
house 的授权与认证机制及运营商得到精确的″使用″信息的途径。在BE中存放地址解析
的条目(template),每个template由地址图样(pattern)、路由信息
(routeInfo)及TTL(Time to Live)组成,其中路由信息中包含地址解
析的下一步指示,如指示主叫发SETUP消息到被叫还是给出下一步解析的地址;包含所选路由
的费率信息等。Template可以通过静态配置或BE间动态消息交互确定。
由于域间通信主要用于运营商之间,clearinghouse是域间通信的重要成员,
其BE除完成地址解析的顶层会聚功能外,授权与认证也是其必备功能。另外呼叫起始与结束有报
告机制,运营商可得到"使用"信息,以便计费。
关守之间的通信协议中规定采用LRQ消息,LRQ可以通过组播的方式发送,但目前这种
方式的使用有很大的限制,关守之间通信尚需进一步规范化。
H.323V3定义的域间通信非常类似于电信网络中的编号路由机制,这为组建大规模运
营网络提供了切实的基础。
4.流量的均衡
能够完成对特定PSTN用户连接的网关数目可能有多个,关守需要掌握网关精确的可用
度,以便在网关之间作话务量的均衡。在H.323V4中明确了网关向关守报告精确资源的方
法,这对提高网络设备的利用率很有好处。
二、可靠性
关守虽然是VoIP的可选实体,但在组建大规模运营网络时,往往是不可缺少的实体,通
常一个区由一个关守管理,如果关守出现故障,将影响新的呼叫的建立,也可能对建立中的呼叫
(如果关守路由)产生影响。在H.323V2中就有Alternate GK的概念,但并未
说明其操作流程,而在H.323V4中详细规定了启用Alternate GK的方法。
在H.323V2中规定了补充业务的框架(H.450.1)及Call transfe
r(H.450.2)、Call diversion(H.450.3),在随后版本中增加
了Call hold(H.450.4)、Call Park/Pickup(H.450.
5)、Call Waiting(H.450.6)、Message Waiting(H.4
50.7)、Name Identification Service(H.450.8)、C
all Completion(H.450.9),现在还在不断添加。
各种补充业务的规定试图使VoIP能够提供与电信网络相当的服务,IP电话的内涵不仅
仅是一种便宜的电话,由于IP电话也可认为是Internet上的一种业务,而且便于与In
ternet上其他业务相融合,不仅能够提供目前电话网所能提供的业务,而且还能依托Int
ernet创造出原先PSTN上难以提供的业务(如点击拨号)。
三、从"对等"到"主从"
H.323标准制定时认为终端的能力较强,因此采用无中心的对等模型,这种模式符合I
nternet自由开放的特点,但是在向电信网络过渡时逐渐暴露出一些问题。例如由于网络缺
乏中心控制点,H.323中的各种业务的实施显得不太方便。
在目前的VoIP体系结构中关守可以演变为中心控制点,为了发现与控制补充业务,关守
需要路由呼叫控制信令,而H.323的信令比较复杂,复杂的原因之一在于消息采用ASN.1
的表示方式,消息的解析修改都需要ASN.1编译码器,关守路由信令意味着繁重的编译码,另
外信令信道基于TCP,对关守路由呼叫每个呼叫至少对应两个信令信道,由于许多关守基于通用
服务器,其TCP连接的并发数是有限制的。笔者认为在现有VoIP体系结构中为了让关守扮演
中心控制点,同时又尽量支持大量并发,需要采取如下措施。
1.首先在RAS消息交互阶段就对被叫状态进行查询,如果能完成特定补充业务,可以决
定不路由信令。
2.为了达到比较完整的呼叫控制,通常需要路由Q.931信令,好在H.323中修正
后的Q.931信令并不复杂。
3.尽量不路由H.245信令,因为H.245属于端到端协商信令,而且消息结构、过
程非常复杂;如果避免不了路由H.245信令,尽量少修改H.245信令。
4.如果路由H.245信令可考虑采用隧道模式,即将H.245信令在H.225信令
消息的H.245Control字段携带,这样避免建立独立的H.245信令信道。
H.323将智能推到网络终端,这与电信模型背道而弛,虽然通过关守功能的强化可以解
决部分问题,但是在构建大型运营网络时已力不从心,比较难以开展各种增值业务,H.323对
于业务生成环境并未涉及。特别是随着宽带城域网的不断建设,基于PC的终端大量出现,较原先
网关方式带来更大问题。
为了适应网络宽带化的趋势,为了构建电信级VoIP网络,也为了解决网关之间的互操作
性,为了平滑实现VoIP网络与PSTN的融合及实现VoIP网络上的智能网,H.323V
4中引入网关分解,即将原先的网关分解为媒体网关(MG)、媒体网关控制器(MGC)、信令
网关(SG),其中的MGC正演变为SoftSwitch。
网关分解的核心思想是将呼叫控制智能集中在MGC,这样在MGC与MG之间形成了主从
关系。MGC与MG功能的分离从概念上与现在的程控交换机非常类似,不过程控交换机的呼叫控
制智能与低层的交换网络之间的接口是封闭的,而在MGC与MG之间的接口是开放的,即H.2
48协议(Megaco)。H.248协议提出了一种"呼叫模型",采用Terminatio
n与Context的概念,应该说这种模式对呼叫控制的描述是很有意义的。开放的结构使得M
GC的实现不再依赖于特定的硬件平台,可以在通用UNIX服务器上实现,不但使成本下降,而
且使一些小公司有机会进入电信领域,电信的各种有特色的业务提供的周期将缩短。信令网关的作
用是SIGTran,原先的7号信令的应用部分如ISUP、TUP等用MTP承载,而SG提
供了MTP与TCP/IP之间的转接,即将ISUP通过TCP/IP承载,SG仅仅完成信令
承载方式之间的转换,并不涉及对ISUP的解释,ISUP的解释由MGC完成。
在MGC之间通常用IP网络作沟通,它们之间采用分组网呼叫控制信令,如H.323或
SIP等,从MGCP到H.248它们与H.323或SIP并非处于敌对,而是协同工作,
H.323与SIP才是相互竞争的。MGC的位置类似于交换机,MGC之间的信令类似局间信
令,ISUP被实践证明作为局间信令是切实可行的,当H.323用作MGC之间信令时,增加
了ISUP隧道的工作方式,因为在信令转换时难以避免信息的丢失,而完全理解ISUP也是困
难的,ISUP的许多特性又是不适合分组网络的,因此在H.323上引入ISUP隧道模式比
较好地解决了分组网络中继电路交换网的信令沟通问题。
虽然"软交换"的概念越来越受到重视,但是这一模型是否真正如人们想象地那样发挥作用还
有待实践的检验,因为开放协议的弊端在于其效率较低,呼叫模型是非常复杂的,试图对呼叫模型
协议化是否合适,现在下结论还为时过早。
对等模型与主从模型会并存,例如基于PC的IP电话或传统网关与MGC之间仍需工作在
对等模型,这两种模型有各自的应用场合,究竟谁占上风取决于市场的取舍。
四、结论
H.323的协议修正历程表明了在构建VoIP网络时,网络的可扩展性始终是一个不可
忽视的问题,随着宽带网络的建设,流媒体业务变得越来越重要,宽带分组网络逐步取代PSTN
的趋势开始显现,这为VoIP的发展提供了很好的平台。H.323协议作为下一代网络的支撑
协议之一会扮演越来越重要的角色。当然我们也必须清楚地认识在H.323协议提出时的很多条
件已经发生了变化,H.323也在修订中增加了许多新的内涵。(南京联创系统集成股份有限公
司 顾恺)