多媒體軟交換系統技術(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(luò )體系架構示意

其中：

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

2 相關(guān)設備

　　在整個(gè)支持多媒體業(yè)務(wù)的軟交換網(wǎng)絡(luò )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(wù)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(shí)體的集合，提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務(wù)功能，是下一代電信網(wǎng)中語(yǔ)音/數據/視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設備。軟交換設備與媒體服務(wù)器、各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端、應用服務(wù)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(wù)器
它負責各種增值業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)的邏輯產(chǎn)生和管理，并且還提供各種開(kāi)放的API，為第三方業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)提供創(chuàng )作平臺。應用服務(wù)器是一個(gè)獨立的組件，與控制層的軟交換無(wú)關(guān)，從而實(shí)現了業(yè)務(wù)與呼叫控制的分離，有利于新業(yè)務(wù)的引入。

3） 多點(diǎn)控制器（MC）
它主要完成會(huì )議電話(huà)及視頻會(huì )議的控制功能，對會(huì )議進(jìn)行集中管理。它可以控制多點(diǎn)處理器與各終端進(jìn)行語(yǔ)音、視頻、數據編解碼的能力協(xié)商，優(yōu)先權設置等。

4） 多點(diǎn)處理器（MP）
它主要負責多媒體會(huì )議的語(yǔ)音、視頻、數據的混合、切換和同步等功能。還具有語(yǔ)音編碼的轉換功能。

5） 會(huì )議電視網(wǎng)關(guān)
負責接收和處理來(lái)自非數據用戶(hù)終端的信令和音頻、視頻等媒體流。可以處理一種或多種媒體流，經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后發(fā)送到相應的MP或用戶(hù)終端，用戶(hù)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(luò )中的媒體轉換成另一種網(wǎng)絡(luò )所要求的媒體格式。它提供多種接入方式，如數據用戶(hù)接入、模擬用戶(hù)接入、ISDN接入、V5接入、中繼接入等。

7） 媒體服務(wù)器
它提供專(zhuān)用媒體資源功能，例如語(yǔ)音通知、數字接收器等。同時(shí)為滿(mǎn)足電信新業(yè)務(wù)需求，還可以支持個(gè)性化動(dòng)態(tài)語(yǔ)音編程、支持資源的動(dòng)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、數據等功能。如：可視電話(huà)、會(huì )議終端、內置多媒體功能的PC、PDA等。

三、多媒體業(yè)務(wù)分類(lèi)

1會(huì )話(huà)型業(yè)務(wù)
　　一般泛指人和人之間的信息傳遞或信息交互，包括點(diǎn)對點(diǎn)的可視電話(huà)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對多點(diǎn)的視頻教育業(yè)務(wù)、多點(diǎn)對多點(diǎn)的會(huì )議電視業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)需要傳遞視頻、聲音、圖形、數據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(wù)
　　泛指信息源對人群之間的信息傳遞，是一種點(diǎn)對多點(diǎn)的業(yè)務(wù)。不同于傳統的電視業(yè)務(wù)，它既可以是廣播型業(yè)務(wù)，也可以是點(diǎn)播型業(yè)務(wù)，如VOD。

3檢索型業(yè)務(wù)
　　泛指個(gè)人對多信息源之間的信息檢索，用戶(hù)可以隨時(shí)從不同地點(diǎn)的多媒體數據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消息轉發(fā)型業(yè)務(wù)
　　泛指人和人之間信息的轉發(fā)，可以是點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、多點(diǎn)對點(diǎn)。轉發(fā)的信息可以是文字、圖象、聲音和視頻信息，無(wú)對實(shí)時(shí)性要求，一般可以用存儲轉發(fā)。

四、 PARLAY API 簡(jiǎn)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(mén)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(guò)規范開(kāi)放應用程序接口，聯(lián)合IT應用和通信應用的開(kāi)發(fā)能力，促使通信應用數量的飛速發(fā)展。1999年5月，隨著(zhù)AT&T、Cegetel、Cicso、Ericsson、IBM和Lucent等6個(gè)新成員的加入，成員總數增加至共11名。2000年1月API2.0出版，僅6個(gè)月后，API2.1出版。在2001年2月，Parlay工作組成員增加至37個(gè)，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(méi)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(zhù)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范中已經(jīng)采用了或者即將采用Parlay API規范。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(lái)，共同發(fā)展Parlay協(xié)議。圖2為3個(gè)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(jiàn)，ParlayAPI位于現有網(wǎng)絡(luò )之上，現有網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )單元通過(guò)Parlay網(wǎng)關(guān)與應用服務(wù)器進(jìn)行交互，從而提供第三方業(yè)務(wù)或綜合的業(yè)務(wù)，Parlay網(wǎng)關(guān)與應用服務(wù)器之間的接口為Parlay API。Parlay網(wǎng)關(guān)與現有網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )單元之間的協(xié)議采用各個(gè)網(wǎng)絡(luò )的現有協(xié)議。

　　Parlay API技術(shù)規范共定義了以下五種接口，見(jiàn)圖4。
　　客戶(hù)應用和框架間的接口（接口1）
　　客戶(hù)應用和業(yè)務(wù)能力特性之間的接口（接口2）
　　框架和業(yè)務(wù)能力特性之間的接口（接口3）
　　框架和企業(yè)經(jīng)營(yíng)者之間的接口（接口4）
　　框架和第三方業(yè)務(wù)提供商之間的接口（接口5）

圖4 PARLAY接口示意圖

　　通過(guò)Parlay提供的第三方業(yè)務(wù)主要分為以下幾類(lèi)：

　　通信類(lèi)業(yè)務(wù)：如點(diǎn)擊撥號、VOIP、點(diǎn)擊傳真、可視電話(huà)、會(huì )議電話(huà)等，以及與位置相關(guān)的緊急呼叫業(yè)務(wù)、路邊助手業(yè)務(wù)等。

　　消息類(lèi)業(yè)務(wù)：如統一消息、短消息、語(yǔ)音信箱、E_Mail、多媒體消息、聊天等。

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

　　支付類(lèi)業(yè)務(wù)：如電子商務(wù)、移動(dòng)銀行、網(wǎng)上支付、即時(shí)售訂票、收費瀏覽等。

　　娛樂(lè )類(lèi)業(yè)務(wù)：如游戲、博彩、謎語(yǔ)、教育、廣告等。

　　各類(lèi)業(yè)務(wù)可以相對獨立，也可以有機結合，例如可以在查詢(xún)信息時(shí)根據相應的信息進(jìn)行支付類(lèi)業(yè)務(wù)，再如各種娛樂(lè )可以通過(guò)不同的消息方式來(lái)表現（短消息、Email），將娛樂(lè )與消息業(yè)務(wù)相結合。

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(yǔ)音、圖象和數據業(yè)務(wù)最成熟的協(xié)議。它是由ITU-T第16研究組提出的，當時(shí)研究H.323協(xié)議的初衷是希望該協(xié)議用于多媒體會(huì )議系統，但目前它卻在IP電話(huà)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(gè)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
　　H.225.0：分組多媒體通信系統的呼叫信令協(xié)議和媒體分組化
　　H.245：多媒體通信的控制協(xié)議
　　G.711:話(huà)音頻率的脈沖編碼調制
　　G.723.1:多媒體通信5.3/6.3kbit/s雙速率語(yǔ)音編碼器
　　G.729：采用共軛結構代數碼線(xiàn)形預測激勵的8kbit/s語(yǔ)音編碼
　　G.729a：低復雜度CS-ACELP 8kbit/s語(yǔ)音編碼

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

　　我國目前IP電話(huà)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(diǎn)增加了網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議、管理域間協(xié)議、移動(dòng)管理協(xié)議、H.323系統和協(xié)議的管理信息庫（MIB）等；而H.323v4則在H.323v3的基礎上重點(diǎn)對QoS的問(wèn)題進(jìn)行補充。

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

六、支持多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統應研究的問(wèn)題

1 網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)的方式

　　傳統電信網(wǎng)經(jīng)過(guò)長(cháng)期的運營(yíng)積累，在網(wǎng)絡(luò )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(luò )組織目前國內外尚無(wú)成熟的經(jīng)驗，是采用基于軟交換的全平面結構，還是分區域選路結構等在技術(shù)和實(shí)踐方面都有待進(jìn)一步的探索。 由于缺乏大范圍的運行網(wǎng)絡(luò )，因而對軟交換系統的性能測試只能夠在小型組網(wǎng)中進(jìn)行，這與大型組網(wǎng)的實(shí)際情況有較大的差距，因而如何在實(shí)驗型網(wǎng)絡(luò )中，真實(shí)的作出軟交換系統的性能測試還需要進(jìn)一步研究。

2 開(kāi)展協(xié)議兼容性的研究， 軟交換體系結構基本協(xié)議框架已經(jīng)清晰，基本上分為如下四類(lèi)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(chǎng)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(yíng)商根據業(yè)務(wù)的需要來(lái)進(jìn)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(shí)帶來(lái)了一定的困難，特別是在互通性測試方法存在很大問(wèn)題。

3 目前軟交換系統實(shí)現了一定數量的多媒體業(yè)務(wù)，但業(yè)務(wù)流程還處于發(fā)展之中，非常不成熟。

4 基于SIP的網(wǎng)絡(luò )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(luò )也已形成了一套比較完整的體系結構，但其建設和發(fā)展在國際上剛剛開(kāi)始，國內則幾乎是空白，暫時(shí)還無(wú)法發(fā)揮其應有的作用。

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

6 多媒體軟交換系統的實(shí)現方式各不相同，有些采用將多媒體業(yè)務(wù)直接在軟交換內實(shí)現，有些則通過(guò)上層的應用服務(wù)器實(shí)現，支持的業(yè)務(wù)主要以語(yǔ)音與數據相結合的業(yè)務(wù)，如電子白板，同步瀏覽，以及視頻會(huì )議等。

7 開(kāi)展支持多媒體業(yè)務(wù)的軟交換網(wǎng)絡(luò )與其他網(wǎng)絡(luò )互通性的研究，包括如何跨網(wǎng)提供話(huà)音、數據和視頻業(yè)務(wù)。

中國電信(www.chinatelecom.com.cn)