实用而新颖的VOIP软交换互通软件系统
上海伟功网络通信技术有限公司 刘刚强博士
2005/03/22
IP多媒体技术的突破口是语音通信，其标志性应用就是IP电话，或称为VoIP（Voice over IP）技术。目前VoIP以基于H.323协议的电信级IP电话为主，由于H.323其协议复杂，并将控制和承载功能合为一体，难以保证系统的可靠性和灵活性，很大程度上制约了系统的进一步发展；而基于MGCP协议的IP电话则可以弥补H.323协议之不足，因而得以迅速崛起，因此就将二者的结合与互通提到议事日程。
本系统顺应了这种技术发展和市场的需求，利用软交换技术，实现H.323和MGCP的互通，将已普遍应用的H.323 IP电话与最新发展的MGCP IP电话有机地融为一体，不仅使得系统的可靠性和灵活性得到很大的提高，而且使得其接入部分不再依赖于传统的电话网，既能适合当前已有的IP电话，又能适应于新技术发展的需要，从而实现了真正意义上的IP电话，这无论对传统的电信运营商，还是新兴的宽带网络运营商都带来了很大的经济效益和社会效益。
本系统的主要特点就是要实现H.323和MGCP两种协议之间的互通，但是这两种协议的存在着很大的差异，H.323协议是按照电信规范来进行设计的，系统结构非常完整、复杂；而MGCP协议则比较适合于管理VoIP的接入设备，体系结构简单、使用灵活。为此，第一个要解决的问题就是设计新的体系结构，使之包容两者之间的差异性。根据两种协议的特点，本系统利用了分层的结构来进行设计，即利用MGCP协议设计呼叫代理（Call Agent，简称CA）系统来管理媒体网关（Media Gateway，简称MG）设备，即呼叫代理和媒体网关之间的通信利用MGCP协议来实现；与此同时，利用H.323协议设计网守（Gatekeeper，简称GK）来管理呼叫代理和中继网关（Trunk Gateway，简称TG）。呼叫代理、中继网关和网守之间的通信利用H.323协议来实现。从网守的角度上来看，由一个呼叫代理及其管理的媒体网关的集合相当于一个网关设备。在这样的分层结构体系上看，呼叫代理起着至关重要的作用，是网守、中继网关和媒体网关间交互的桥梁，又是H.323和MGCP协议互通的中介。第二个要解决的重要问题就是异种协议流程之间的互通。H.323协议对呼叫的流程有非常详细和完整的规定，它利用RAS协议完成网关和网守之间的通信，而Q.931和H.245则分别是实现网关之间的呼叫信令和通信信道控制的信令；但MGCP协议本身则没有对呼叫流程进行具体的规定。这样，利用MGCP协议的灵活性，将MGCP与H.323协议的呼叫流程融为一体，完成异种协议之间的互通。
本系统目前已经完全达到了设计要求的功能，即通过采用分层的体系结构实现了基于两种协议的融合，实现了两种协议之间的互通，并达到了呼叫控制的目的。并在此基础上实现了热线电话（hot line）、呼叫限制等增值业务。系统的性能指标，如系统的呼叫接通率、呼叫的持续时间、处理能力等，均达到了设计的要求。
系统的真正价值应该在实际应用中得以体现。这套系统的很重要的一个应用领域就是VoIP接入网的建设。其典型的应用如图1所示。
该应用方案主要是用于IP电话的接入方案，适合于新的电信运营商利用IP电话方式组建电话接入网。主要的设备包括用户设备和局端设备两部分。局端设备主要有H.323中继网关TGW、呼叫代理CA、网守GK三部分，GK用以管理TGW和CA，TGW用以将IP以数字中继（如ISDN
PRI）接入PSTN系统，而CA则用以管理用户端的设备：媒体网关。用户设备主要就是媒体网关MG，在CA的管理下实现IP电话的接入，对于较大的企业用户，一般有PBX，可以将PBX的模拟中继接入MG；对没有PBX的小企业和家庭用户，可以将MG直接连接电话机（或采用IP电话机：集成了MG和电话机的功能），以上两种的方式下，电话用户在使用方式与平时使用的固定电话完全一样。
这种H.323与MGCP结合的方案，与单一H.323协议的方案相比具有很多优势。前面已经指出，H.323协议适合于实现骨干VoIP语音系统，但将其单独用于VoIP接入网时存在很多的问题。VoIP接入网的一个主要特点就是采用大量的媒体网关，每个媒体网关的容量比较小，一般通过模拟线连接电话机或PBX，而基于H.323协议的网守直接来管理这些媒体网关时，确是大材小用，形成用复杂的协议来支持功能简单的媒体网关情况，使得网守支持的呼叫容量受到了很大的限制；从另一个角度来看，媒体网关作为用户接入设备，往往是放在用户一侧，这样对媒体网关的维护和管理会产生和增加很大的成本。再者，支持H.323协议的媒体网关在收集拨叫的号码时也会存在较大的困难。若单独采用MGCP协议时，又根本无法实现对中继网关的管理。现在有了本系统后，将H.323和MGCP结合,许多问题就迎刃而解了。很显然，由于呼叫代理的存在，使得网守不必直接管理大量的媒体网关，这样网守支持的容量就有了很大的提高。与H.323协议不同，在MGCP协议的体系中，媒体网关的功能比较单纯，其智能主要集中在呼叫代理中，呼叫代理的数量相对较少，而且是位于运营商的机房中，若进行系统升级、增加系统功能等，都非常方便，这十分有利于运营的维护和管理；MGCP还有支持动态地实现拨号方案，很容易地识别拨号结束等特点。总的来说，两种协议的有机结合，在很大程度上简化了媒体网关的实现、可以很方便地实现系统的升级、系统运营的控制和配置等。
本系统实现了H.323协议和MGCP协议的互通，不仅适合于VoIP接入网的建设，也可以使大规模的VoIP系统能得以实现，即利用MGCP协议使得呼叫代理可以管理媒体网关，而利用H.323协议可以实现呼叫代理之间的呼叫，从而组成了大规模的VoIP系统。通过这两种协议共同来构建的新的VoIP系统，发挥了两种协议的长处，避开了其短处，使得系统具有更好的灵活性、可靠性和经济性。
本系统在一些证券公司、银行和电信部门也已经得到了使用，取得了很大成功，为这些企业和直接用户带来了明显的经济效益和巨大的社会效益。
VoIP的主流协议还有会话发起协议SIP和H.248，SIP协议在下一代网络（NGN）得到了大量的应用，成为NGN系统中异种协议之间互连的主要协议，而H.248协议是在MGCP协议的基础上发展而来的，在功能上得到了很大的扩充。虽然SIP协议和H.248协议目前真正使用的还不多，但发展非常迅速，通过本系统利用对H.323和MGCP协议的研究和实现所积累的经验，可以为今后这四种协议之间的互通开发，甚至于大规模软交换系统和NGN的开发奠定坚实的基础。
上海伟功公司供稿 CTI论坛编辑
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