引言

　　近年來隨著數(shù)據(jù)通信和IP業(yè)務的迅速發(fā)展，以分組交換為基礎的IP網(wǎng)絡由于其簡單和開放，得到了越來越廣泛的應用。

　　已有專家預測，未來的各項電信業(yè)務將統(tǒng)一在IP網(wǎng)絡上。傳統(tǒng)電話網(wǎng)將不可避免地過渡到以數(shù)據(jù)業(yè)務特別是IP業(yè)務為中心的融合的NGN(下一代網(wǎng)絡)。NGN將以IP網(wǎng)絡為核心，通過以TCP/IP為基礎的分組交換網(wǎng)絡，承載起包括話音在內的所有通信類業(yè)務。

　　1 NGN網(wǎng)絡體系和軟交換技術

　　NGN以分組交換網(wǎng)為核心，以傳送話音、數(shù)據(jù)、多媒體綜合業(yè)務為目標，可以完成實時應用或非實時應用。它與現(xiàn)有各種網(wǎng)絡進行互通，并逐漸走向融合和統(tǒng)一，兼容現(xiàn)有的電信業(yè)務和Internet服務，并為快速提供新的業(yè)務創(chuàng)造有利環(huán)境。

　　目前，業(yè)界對NGN體系結構按功能從垂直方向上分為邊緣層、核心層、控制層和業(yè)務層4層，各層之間通過標準的開放接口互連，并通過標準的接口和協(xié)議實現(xiàn)與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的互連和互通，見圖1。

　　在這4個層次中，控制層可以看作是核心，目前主要是采用軟交換方式來實現(xiàn)。與現(xiàn)有的各種有線或無線網(wǎng)絡的互連互通則依靠各種MG(媒體網(wǎng)關)。

　　這4個層次的具體功能如下：

　　1)邊緣層

　　該層的主要功能是將各種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(PSTN、ISDN、IN、H.323、Internet、專網(wǎng)等)和各種用戶終端接入核心分組傳送網(wǎng)，對用戶業(yè)務進行集中、匯聚和傳送，同時通過各種媒體網(wǎng)關實現(xiàn)NGN與現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡之間的互連互通。提供各種寬帶、窄帶、移動、固定用戶的接入。主要網(wǎng)絡部件為TG(中繼網(wǎng)關)、SG(信令網(wǎng)關)、AG(接入網(wǎng)關)和IAD(集成接入部件)等。

　　2)核心層

　　該層是能夠提供QoS(服務質量)保證的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)，主要功能是完成業(yè)務信息的高速交換和傳送。該層的主要網(wǎng)絡部件為寬帶交換機、高速路由器、高速光傳送網(wǎng)等數(shù)據(jù)交換和傳輸設備。

　　3)控制層

　　該層是整個網(wǎng)絡的智能心臟，是一個集中的控制平臺。其主要功能是提供終端用戶端到端的呼叫/會話控制、接入?yún)f(xié)議適配、互連互通和資源管理等功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的控制和融合。該層的主要網(wǎng)絡功能為軟交換、MGC(媒體網(wǎng)關控制器)、呼叫代理、呼叫控制器、呼叫服務器等。

　　4)應用層

　　該層是NGN業(yè)務與服務的支撐環(huán)境，除提供傳統(tǒng)智能業(yè)務外，還可以通過提供開放的、功能強大的API(應用編程接口)，供第三方業(yè)務開發(fā)者調用，以便迅速開發(fā)出新的業(yè)務。該層在垂直方向上由應用和中間件兩部分組成。其中，應用部分的主要網(wǎng)絡部件為各種AS(應用服務器)，如AAA(認證、鑒權、計費) 服務器、PS(策略服務器)和OSS(運營支撐系統(tǒng))等，提供各種業(yè)務的控制邏輯，完成增值業(yè)務和相應的服務處理。中間件包括鑒權、計費、目錄、安全、瀏覽、查找、導航、格式轉換等軟件組件。

　　軟交換技術的思路是將業(yè)務、呼叫控制、媒體控制進行分離。軟交換設備位于分層后的呼叫控制層，與媒體層的網(wǎng)關交互作用，接收終端的相關信息，指示網(wǎng)關完成連接控制。MG的主要功能是將一種網(wǎng)絡中的媒體轉換成另一種網(wǎng)絡所要求的媒體格式。例如：MG能夠在電路交換網(wǎng)的承載通道和分組網(wǎng)的媒體流之間進行轉換。TG是在電路交換網(wǎng)與分組網(wǎng)絡之間的網(wǎng)關，用來終結大量的數(shù)字電路。AG是將模擬線與分組網(wǎng)絡相連的網(wǎng)關。

　　圖2是軟交換設備系統(tǒng)結構示意圖。圖中虛線圍框表示軟交換設備實體。

　　從圖2可看出，軟交換設備內部主要分為資源管理功能、MG接人功能、呼叫控制功能、互連互通功能、業(yè)務提供功能等功能模塊。與外部接口全部采用標準協(xié)議，例如，與SG的接口采用Sigtran(SS7/IP)協(xié)議;與AAA服務器的接口采用Radius協(xié)議;與應用服務器的接口采用SIP協(xié)議;與網(wǎng)管服務器的接口采用SNMP協(xié)議;與H.523網(wǎng)絡的互通采用H.323協(xié)議族;與MG(TG、AG)的接口采用H.248協(xié)議;軟交換之間的呼叫或軟交換設備與SIP終端的呼叫采用SIP協(xié)議。

　　通過這種分離，軟交換網(wǎng)絡體系具有了很多優(yōu)點，一個軟交換設備可以同時控制多個MG，系統(tǒng)的可擴充性得到了提高;其次，具體的媒體流的轉換由相應的MG完成，有利于設備的單一性和可靠性;當一個軟交換設備故障時，可以由其他軟交換設備來代替完成MG的控制，提高了系統(tǒng)的冗余度;最后，軟交換設備和MG之間采用標準的協(xié)議控制，有利于不同設備的廠家開展競爭和合作。

　　2 H.248協(xié)議在NGN中的應用

　　2.1 H.248協(xié)議結構

　　H.248/Megaco協(xié)議(MG控制協(xié)議)，簡稱H.248協(xié)議，是IETF、ITU-T制定的一個非對等協(xié)議，用在MGC和MG之間的通信。主要功能是建立一個良好的業(yè)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(yè)務網(wǎng)關(TG、AG、RG(注冊網(wǎng)關))等的管理，實現(xiàn)分組網(wǎng)絡和PSTN(公共交換電話網(wǎng))做的業(yè)務互通。

　　一個H.248消息可以分為幾層，，第1層可以看做是消息頭和若干個事務組成，事務可以是事務請求(Transaction Req)，也可以是事務應答(Transaction Reply)。每一個事務又可以看做是事務頭和若干個動作組成，每個動作都是與一個上下文相關的。一個動作(Action)包括一個上下文頭部和若干個命令。每個命令(Command)包含命令頭部和若干個描述符。這種結構如圖3所示。

　　事務保證順序命令的執(zhí)行，即在一個事務中，命令是按序執(zhí)行的。當所有命令成功執(zhí)行時事務才成功執(zhí)行，當其中一個命令失敗時，整個事務失敗。

　　行動是與上下文是密切相關的，它由一系列局限于一個上下文的命令組成。在一個行動內，命令需要順序執(zhí)行。

　　命令是H.248消息的主要內容，實現(xiàn)對上下文和終端屬性的控制，包括指定終端報告事件的什么信號和動作可施加于終端，以及指定上下文的拓撲結構。

　　信號意味著終端會發(fā)生某些事情，如送音或顯示文本消息等。信號由軟交換通過信號描述符來指定，同時可以指定它的持續(xù)時問，一般情況下，當終端檢測到某個事件時，會自動停止信號的播放。

　　2.2呼叫流程描述

　　由于篇幅所限，本文僅對典型性的模擬用戶發(fā)起的呼叫以流程圖形式說明。模擬用戶呼叫建立流程圖見圖4。圖中，假設MG1和MG2隸屬于同一個軟交換。

3 H.248協(xié)議下用戶信號音的改變

 

　　在通信業(yè)務中，用戶從話機中會聽到系統(tǒng)播放的不同的信號音。通過這些信號音，用戶可以得知當前的通信狀況。這些信號音在H.248協(xié)議中，是由軟交換控制設備向MG發(fā)出相關信令，由MG合成，并向用戶播放。以用戶摘機后聽到的撥號音為例，下面是軟交換核心設備發(fā)送到MG的消息：

　　

 

　　其中：cg表示呼叫進程音通用包，dt是其中撥號音的標識。在RFC3015中定義的呼叫進程音通用包種類如表1所示。

　　

 

　　從這個消息結構可以看出，對于用戶信號音的選擇，是由軟交換設備通過H.248消息中信號(Signals)的特定參數(shù)定義并下發(fā)MG執(zhí)行的。用戶有時因為一些特殊業(yè)務需要聽特殊的信號音，例如主叫用戶登記立即呼叫轉移后，摘機聽到的是特殊撥號音(該特殊撥號音提示用戶有特殊業(yè)務登記，避免用戶因遺忘取消而導致來電錯誤轉移)。對于這樣的要求，可以通過修改信號中的參數(shù)進行變化?？梢赃x擇cg包中的其他音代碼，在軟交換核心設備與MG之間的H.248協(xié)議消息如下：

　　

 

　　其中：xcg是擴展的呼叫進程音通用包(Q.1950定義)，spec是其中定義的特殊撥號音標識。

　　可以看到，對于用戶信號音的變化需要選擇新的參數(shù)，增加了軟交換內部對于用戶業(yè)務判斷的條件，且軟交換設備和此軟交換下所有MG均要支持。這種方式比較適用于全網(wǎng)范圍內對于各種標準化的業(yè)務所需信號音的定義。但如果用戶有個性化信號音需求(比如把撥號音換成音樂)，上述方式因為屬于系統(tǒng)級改動，對流程有影響，且無法滿足大量不同用戶的個性化需求，用戶也無法對信號音進行自主選擇，所以不具備實施性。

　　那么是否有其他方式可以實現(xiàn)呢?通過圖4的H.248呼叫流程知道，雖然MG播放什么信號音是由軟交換核心設備控制的，但真正實現(xiàn)用戶信號音的播放則是MG本身。也就是說，與傳統(tǒng)交換機信令音提供方式不同，H.248協(xié)議下，用戶的各種信號音均由本地網(wǎng)關提供，如果改變MG中這些信號音對應的音資源，則能在不改變信令參數(shù)以及業(yè)務流程的情況下，改變用戶聽到的信號音，因為這種改變只改變本地網(wǎng)關音資源數(shù)據(jù)，所以對于其他網(wǎng)關下的用戶以及軟交換核心設備都沒有影響。

　　與傳統(tǒng)電信交換機不同，MG有多種形式，有接人上千用戶的大型設備，也有供家庭使用的只接幾部電話的小型終端，甚至就是話機形式。對于小型設備，因為均是面向個別用戶，上述音資源的修改方案正好可以滿足用戶個性化信號音的需求。

　　

 

　　通過這種方式實現(xiàn)的個性化信號音，可以避免對軟交換系統(tǒng)以及整個呼叫流程做任何改動。相比目前電信公司提供的通過智能網(wǎng)方式實現(xiàn)的個性化信號音(如彩鈴)，以上方式有實現(xiàn)成本低(由小型網(wǎng)關設備提供此功能)、用戶使用方便(可隨時修改音資源)、無需繳納電信公司業(yè)務使用費等優(yōu)勢。需要指出的是，因為信號音的播放受到軟交換設備信令控制，如果被叫有彩鈴業(yè)務，則軟交換將建立主叫網(wǎng)關與彩鈴業(yè)務平臺之間的話路連接，而不向主叫網(wǎng)關發(fā)送放回鈴音的信令。在這種情況下，主叫將聽到被叫的彩鈴音而不是自己定義在網(wǎng)關上的信號音。

　　由于目前通信網(wǎng)絡中信號音都為單音頻組合方式，因此在小型網(wǎng)關設計中均采用簡單的DSP合成實現(xiàn)，缺少大容量音資源存儲單元和較復雜的音合成單元。所以僅測試了通過改變信號音的音頻組合實現(xiàn)用戶個性化信號音。隨著軟交換網(wǎng)絡的部署，個人使用的小型網(wǎng)關設備將大量出現(xiàn)。屆時，為滿足用戶個性化需求而生產的設備將與現(xiàn)在手機一樣，具備大容量音資源存儲單元和較復雜的音合成單元。用戶設定個性化的特點信號音將成為可能。

　　4結束語

　　本文從NGN的整體結構描述出發(fā)，對NGN中最主要的軟交換技術中的H.248協(xié)議進行分析，就H.248協(xié)議應用流程進行了闡述，并提出了在H.248協(xié)議下，通過修改MG音資源數(shù)據(jù)，從而改變用戶接收的信號音的新思路。該方案將隨著H.248話機以及小型網(wǎng)關設備的發(fā)展而得以廣泛實現(xiàn)。

　　隨著電信運營商對軟交換網(wǎng)絡的部署，已經(jīng)證實了H.248協(xié)議完全可以在IP網(wǎng)絡中實現(xiàn)目前PSTN中的各種通信業(yè)務，并且在新業(yè)務的應用方面有更強的靈活性和實現(xiàn)的簡易性。H.248協(xié)議必將成為NGN中的主流通信協(xié)議。