Ｈ．２４８協議在３ＧＰＰ Ｒ４中的應用

【摘要】 第三代移動通信系統網絡復雜，內容廣泛，主要分為核心網、無線網與業務網，本文重點分析第三代移動通信系統中R4版本的核心網MSC部分，從論述3G的網絡結構出發，詳細闡述了核心網分布式體系的基本機制，MSC Server如何通過H.248協議控制MGW。

【關鍵詞】 MSC；MGW；H.248

【中圖號】 TN929.5【文獻標示碼】 B 【文章編號】 1005-1074(2008)11-0175-02

1 緒論

隨著移動通信市場的不斷擴大，移動語言業務正逐步替代固定電話業務，固定運營商的語音業務正被不斷分流。據UMTS論壇估計，到2010年，3G業務的收益將超過3000億美元，其中三分之二來自數據業務，這正是運營商所尋求的新的收入增長點。電路域規劃。類R4組網是在R4組網的基礎上提出的一種組網方案。該方案提出是為了沿用R4組網的控制承載分離的軟交換架構，同時規避IP承載話音的技術風險。該組網方案的實質是采用R4的架構、TDM承載組網。類R4組網下MSC由MSC Server和MGW組成，MSC Server和MGW分離。一個MSC Server控制下的局內MGW間采用TDM承載， MSC Server和MGW之間信令采用IP專線或者承載在ATM上。MSC局間采用ISUP信令和 TDM話路互連。類R4組網需要考慮局內MGW網絡拓撲和Mc接口的承載類型。本次黑龍江通信3G規劃采用PreR4組網，根據各地市的實際情況，采用不同的組網應用模式。

2 R4網元實體

從R99到R4，UMTS基本結構在電路域上發生了變化，根據呼叫控制和承載以及承載控制分離的思想，R99網絡電路域的網元實體（G）MSC在R5階段演化為媒體網關MGW和（G）MSC Server兩部分；同時相關接口發生了變化，增加了MGW和MSC Sever之間的Mc接口、MSC Sever和GMSC Sever之間的Nc接口、MGW之間的Nb接口以及R-MGW和HLR之間的Mh接口。H.248就是Mc接口的協議。

2.1 網絡接口

2.1.1 網關控制協議體系結構的基本思想 完全遵從H.248標準，目前制定工作在ITU-T G16工作組進行，與IETF MEGACO WG工作組相關；H.248和MeGaCo是同一種協議，是ITU與IETF共同努力的結果，ITU-T稱之為H.248，而IETF稱為MeGaCo。

H.248協議是在MGCP協議的基礎上，結合其它媒體網關控制協議特點發展而成的一種協議。它將分布式網關分解成幾個功能子模塊--呼叫控制實體MGC和媒體處理實體MG，并為這些模塊的通信指定標準協議。它使網關有更高的伸縮性，同時允許網關由分布在不同物理平臺的多個供應商提供的部件組成。它的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等的管理，實現網絡之間的業務互通。

2.1.2 Mc接口定義及功能 Mc接口是MSC Server（或GMSC Server）與媒體網關MGW間的標準接口，其協議遵從H.248協議，并針對3GPP特殊需求定義了H.248擴展事務（Transaction）及包（Package）。Mc接口為3GPP R4新增接口，物理接口方式可選擇ATM、IP或TDM。Mc接口的協議消息編碼采用二進制或文本方式，底層傳輸機制將采用MTP-3b（基于ATM的信令傳輸）或SCTP（基于IP的信令傳輸）為其提供協議承載。Mc接口提供了MSC Server（或GMSC Server）在呼叫處理過程中控制MGW中各類靜態及動態資源（IP/ATM/TDM）的能力（包括終端屬性、終端連接交換關系及其承載的媒體流）；該接口還提供了獨立于呼叫的MGW狀態維護與管理能力。

2.2 使用分離網關模型實現互通 媒體網關（MGW）：當媒體流從SCN（交換電路網絡）流向包網絡的時候，網關終結SCN流，打包媒體數據（如果媒體數據不是基于包的形式），并把打包后的業務數據流傳給分組網絡。當媒體流從分組網絡流向SCN時，執行相反的功能。媒體網關控制器（MGC）：MGC負責處理MGW上的資源注冊和管理。MGC可能具備這樣的能力：根據本地的策略來授權資源的使用。對于信令傳輸而言，MGC可能具有這種能力：發起和終結SCN信令協議，如SS7-ISUP和Q.931/DSS1。信令網關（SG）：是一個信令代理，能夠在IP邊緣發送和接收SCN內部信令。SS7-Internet網關中的SG功能可能包括SS7信令中的中

繼、翻譯和終結。Mc為（G）MSC Server和MGW之間的接口，有如

下特點。①存在支持不同呼叫模型的靈活的連接處理以及使H.323用戶使用不受限制的不同媒體的處理；②開放的結構支持該接口的包定義和定義的擴充；③MGW物理節點資源的動態共享，一個物理的 MGW可以分割成多個分離的邏輯MGW；④根據H.248協議實現在MGW控制的承載和管理資源之間動態的傳輸資源共享；⑤支持移動特定的功能，如SRNS重定位/切換等。

3 連接模型與兩個重要概念(Context和 Termination)

協議的連接模型主要描述媒體網關中的邏輯實體，這些邏輯實體由媒體網關控制器控制。這個連接模型中的主要的抽象概念是終端（Termination）和關聯（Context）。在H.248/Megaco定義的連接模型中，包括關聯和終端兩個實體。一個關聯中至少要包含一個終端，否則此關聯將被刪除。同時一個終端在任一時刻也只能屬于一個關聯。關聯（Context）：關聯描述一個終端集之間的關聯關系，當一個關聯涉及多個終端時，關聯將描述這些終端所組成的拓撲結構以及媒體混合交換的參數。它可以通過Add命令進行創建，通過Subtract進行刪除。一個關聯中必須包含終端。關聯（Context）的四個屬性。① ContextID：32bits，在網關范圍內唯一標識一個關聯。Context ID是由MG決定的，在MG的范圍內是唯一的。②Topology：拓樸，用于描述一個關聯內部終端之間的媒體流向。終端也存在一個稱之為MODE的屬性，用于描述媒體的流向，但它描述的是相對于關聯外部的流向。③Priority：標識媒體網關對關聯處理的優先級。 MGC還可以在MG重啟時平滑處理中，根據優先級處理大量Context到達的情況。取值范圍為0到15，取值越小優先級越大。④Emergency：描述關聯的緊急處理信息。也提供一種優先處理Context的方式。終端（Termination）終端是位于媒體網關中的一個邏輯實體，可以發送/接收媒體和（或）控制流。例如表示一個時隙、一個IP端口(IP地址+端口號)、或一個ATM端口(VPI/VCI)。終端通常可分為兩類，一類是半永久終端，用來表示物理實體。例如TDM信道，只要這個TDM信道在媒體網關中被配置，就一直存在，只有當配置信息被刪除與之對應的終端才會消失。另一類稱為臨時終端，代表臨時性的信息流，例如RTP流，當需要時創建，使用完畢后就刪除。臨時終端通過ADD命令創建，通過SUBTRACT命令清除。與此不同，當一個半永久終端被加入一個特定關聯時，它是從NULL關聯中獲取，而當從特定關聯中刪除時，它又被返回到NULL關聯。終端特征通過屬性來描述，這些屬性被組合成描述符在命令中攜帶。終端被創建時，媒體網關會為其分配一個唯一標識。終端屬性，可以創建新的終端或者修改已存在終端的屬性。終端ID，對不同的終端通過終端ID來引用，終端ID是由MG自己設置的。終端ID有兩種通配方式：\"ALL\"和\"CHOOSE\"。終端屬性和描述符，終端擁有屬性，屬性擁有唯一的屬性ID。ROOT終端，通常用來表示媒體網關本身，允許在ROOT終端上定義包，也可以擁有屬性、事件、信號、統計和參數。ROOT終端可以出現在Modify、Notify、AuditValue、AuditCapability、ServiceChange命令中，其它任何對ROOT終端的使用都是錯誤。Termination ID:用二進制編碼表示可以有64位，文本編碼可以達64個字符。屬性 Properties:終端本身具有的屬性。事件 Events:終端能夠檢測事件的發生。如：摘機事件。信號 Signals:網關產生的各種類型的媒體流。如：各種信號音。統計Statistics:用于描述一個Termination的統計信息，它可以在一次呼叫完成后向MGC上報，或者MGC使用命令AuditValue查詢相關的統計信息，該信息用來計費。包（Package）不同類型網關的終端可能具有不同的特性。為了獲取媒體網關/媒體網關控制器之間良好的互操作性，將終端的可選屬性組合成包，通常終端實現這些包的一個子集。H.248協議的消息編碼消息是H.248協議發送的一個信息單元。消息可以使用二進制格式和文本格式編碼。采用二進制編碼時，使用ITU-T X.680（ASN.1）定義的規范描述，使用X.690定義的BER規則編碼；采用文本方式編碼時，遵循RFC 2234 ABNF規范。MGC必須支持兩種編碼格式，MG可能支持其中任何一種或兩種方式。H.248消息都有相同的結構。H.248消息結構，H.248協議的消息機制，H.248協議發送或接受的信息單元稱為消息，消息從消息頭（Header）開始，后面是若干個事務。消息頭中包含消息標識符（MID，Message Identifier）和版本字段：MID用于標識消息的發送者，可以是域地址、域名或設備名，一般采用域名。版本字段用于標識消息遵守的協議版本。版本字段有1位或2位數，目前版本為1。消息內的事務是相互獨立的，當多個被獨立處理時，消息沒有規定處理的先后次序。事務（Transaction）MGC和MG之間的一組命令構成事務，事務由TransactionID進行標識。事務包含一個或多個動作，一個動作由一系列局限于一個關聯的命令組成。一個事務從\"事務頭部\"（TransHdr）開始。在TransHdr中包含TransactionID。TransactionID由事務的發送者指定，在發送者范圍內是唯一的。TransHdr后面是該事務的若干動作，這些動作必須順序執行。若某動作中的一個命令執行失敗，該事務中以后的命令將終止執行（Optional命令除外）。引入事務的一個重要功能是可以保證命令的順序執行。當命令標記為\"Optional\"（可選命令），該命令可以越過一個命令執行失敗而導致以后命令終止執行的限制，即如果可選命令執行不成功，其后的命令可以繼續執行。動作（Action）動作是由一系列局限于一個關聯的命令組成。動作與關聯（Context）是密切相關的，動作由ContextID進行標識。在一個動作內，命令需要順序執行。一個動作從關聯頭部（CtxHdr）開始，在CtxHdr包含ContextID，用于標識該動作對應的關聯。ContextID由MG指定，在MG范圍內是唯一的。MGC必須在以后的與此關聯相關的事務中使用ContextID。在CtxHdr后面是若干命令，這些命令都與ContextID標識的關聯相關。協議棧結構H.248協議應用于Mc接口，該協議傳輸可以基于IP（圖中a），也可基于ATM（圖中b）。目前的組網結構一般采用基于IP的傳輸方式。

4 結語

由于H.248協議簡單、功能強大，且擴展性很好，在推出后受到了廣泛地關注，并迅速得到了廣泛應用。關于H.248的補充建議和擴展包也不斷推出。從技術角度來看，MSC分離已經是可以實現而且是大勢所趨，MSC的分離非常符合現在所提出的對下一代網信令和媒體分離的思想。不過MSC分離的好處是顯而易見的，相信隨著3G業務范圍的不斷擴大，優越性將會更明顯的表現出來。而隨著H.248協議的不斷完善和擴充，它真正能夠被應用到3G核心設備中，會對3G業務的推廣起重要作用。

5 參考文獻

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