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《ＩＰ电话／传真业务总体技术要求》内容简介

　　近日，ＩＰ标准研究组圆满完成了《ＩＰ电话／传真业务总体技术要求》的制定工作，经信息产业部批准，现已正式颁布发行。《ＩＰ电话／传真业务总体技术要求》对ＩＰ电话业务给出了全面而详细的规定，使国内ＩＰ电话标准有了一个明晰的概念，故此，对《ＩＰ电话／传真业务总体技术要求》作一个概要的介绍，以飨读者。
　　　《ＩＰ电话／传真业务总体技术要求》（以下简称《总体技术要求》）是基于Ｈ．３２３协议系列，由于Ｈ．３２３是ＩＰ网会议系统的协议，不是专门为ＩＰ电话设计，再加上它原本设计是在局域网上使用，没有过多考虑到电信级网的特点，因而国内的技术体制在Ｈ．２３２基础之上作了必要的补充和增强。

１．ＩＰ电话业务网的体系结构

　　ＩＰ电话一般有四种组合形态，这里主要讨论ＩＰ电话中的两种组态，即电话到电话和ＰＣ到电话。在电信级的ＩＰ电话网中，尤以电话到电话组态为主。
　　在ＩＰ电话网中，用户电话的话音信息是经过两侧网关和ＩＰ网来沟通的。ＩＰ电话管理层的作用是用户认证、计费、地址翻译和网络资源管理等功能。对ＩＰ电话网来说，信息传递是一个平面拓扑结构，即语音流是在网关与网关间直接传递。电信级ＩＰ电话网的管理层则是分层的，分层结构的管理层便于组建大型网络。

　　根据业务发展的需要，ＩＰ电话的网守可分为三层，它们分别是二级网守、一级网守与顶级网守。
（１）二级网守是ＩＰ电话管理层的基础，它完成用户的接入认证；在本二级网守管理范围内的地址解析和向上级网守发起超出本二级网守管理范围的地址解析请求；实现对本网守管理范围内的资源及资源分配，管理本二级网守管理范围内网关的每一个呼叫；二级网守是ＩＰ电话网中的计费采集点。

（２）一级网守是ＩＰ电话网中管理层的中间层，它的任务是完成在本网守管理范围内的地址解析，一旦它的下层二级网守发现所要求解析的地址已超出它的范围，二级网守即向它主管一级网守发起地址解析请求，一级网守在收到二级网守解析请求后，如确定在它可以的解析范围内，它立即完成解析（如不考虑网关资源的平衡问题，一级网守直接完成地址解析功能；如要考虑网关资源平衡问题，则转发给相应二级网守，由二级网守解析后，再逐层转发。但从实际出发，网关端口的资源平衡不应由网守来处理），然后将结果回传给二级网守以完成本次地址解析。如一级网守确认该地址解析请求已超出其解析范围，则向其顶级网守发出解析请求，如果其快速存储器（ｃａｃｈｅ）中存有能解析该地址的网守地址，则一级网守可向相应网守（可以是其它一级网守，也可以是其它二级网守）发出地址解析请求。

（３）顶级网守是ＩＰ电话网中管理层的最高层，它的主要作用是完成本运行者中最高层地址解析，当地址在一级网守无法实现解析时，一级网守将向顶级网守发起地址解析请求，如果是同一运行者之间的地址解析，顶级网守将向发出请求的一级网守传递可以完成该次地址解析网守地址（可以是一级网守，也可以是二级网守），如果要解析地址不是同一运行者之间的地址则回传本顶级网守地址，呼叫将迂回（顶级网守）进行。顶级网守除要实现顶级地址解析外，还要负责不同运行者之间（包括国内与国外）呼叫迂回处理，即它要具有呼叫处理和计费的能力。顶级网守向另一个运行者的顶级网守请求地址解析，另一个运行者将向发出请求的顶级网守传送可以完成该次地址解析的网守地址，从而实现地址解析过程。

　　同样，根据业务发展的需要，用户接入认证也可分为三级，它们分别是二级认证中心、一级认证中心和顶级认证中心。

（１）二级认证中心是ＩＰ电话网中最下层的认证机构，一般来说它与二级网守配合，完成二级网守覆盖范围内的用户接入认证。接入认证分为两类，一类为储值卡用户的接入认证，这一般与发卡范围相适配，发卡机构一般拥有用户认证中心；另一类用户为主叫记费用户，二级认证中心一般与二级网守所管范围的电话用户数据库相配合，在二级认证中心可以完成认证用户，在二级认证中心完成认证的用户为漫游用户。

（２）一级认证中心是二级认证中心的上一级认证中心，当二级认证中心中无法完成认证的用户，则由二级认证中心向一级认证中心发起认证请求，一级认证中心管理着若干个二级认证中心，同时它也汇集这一些二级认证中心的全部用户数据，只要用户的认证范围在一级认证中心汇集用户数据范围之内，一级认证中心即可完成用户的认证。从而完成在一级网守管辖范围内的认证漫游工作。当一级认证中心也无法完成用户的接入认证时，一级认证中心将向顶级认证中心发出认证请求。

（３）顶级认证中心不象一级认证中心，它不存放用户数据，而只是存放指向其它一级认证中心的指针数据，及其它一级认证中心要求的令牌（密钥），顶级认证中心根据一级认证中心的请求确定能完成认证的另一个一级认证中心，将该地址及相应令牌（有一定有效期）发给一级认证中心，一级认证中心在获得该信息后即向另一个一级认证中心发出认证请求，从而完成认证的漫游过程。

２．ＩＰ电话的呼叫过程及拆线过程

（１）电话到电话的呼叫建立流程
《总体技术要求》建议采用快速呼叫建立过程，对于无法做到的情况下，也可以采用非快速建立方式，发送快速呼叫建立请求时，如果对方不支持快速呼叫，发端必须能够倒换成非快速连接。发端网关可以设定有接入认证和地址映射表的缓冲区，也可以不设定，如果设定有，则需要先利用缓冲区的数据进行接入认证和地址解析，失败时需再向管理中心发出接入认证或地址解析请求。

（ａ）快速呼叫建立流程
在Ｓｅｔｕｐ和Ａｌｅｒｔｉｎｇ消息中带有Ｈ．２４５的通道信息，网关间不需要进行Ｈ．２４５的消息连接。《总体技术要求》在描述呼叫流程的过程中，被叫网关与ＰＳＴＮ的接口信令均以ＩＳＵＰ为例。
●Ａ方用户使用电话机拨接入码和被叫号码接入到本地网关。
●网关１采集Ｂ方电话号码（被叫号码）和Ａ方电话号码（主叫号码），检查地址映射表，如有数据，直接进行地址翻译，否则利用“请求用户接入认证”（ＡＲＱ）消息，向网守发送。
●网守接收到来自网关１的“请求用户接入认证”（ＡＲＱ）消息后，检查用户合法性，确定用户权限，并进行地址翻译，将接入认证通过和授权（ＡＣＦ）或拒绝（ＡＲＪ）消息发送到网关１，网关１在收到ＡＣＦ消息后，作进一步处理，收到ＡＲＪ消息后，做拆线处理。
●如网关１有授权和地址映射缓冲区，在缓冲区中存储新数据，同时向被叫网关２发起呼叫建立请求“Ｓｔｅｕｐ″，里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●网关２向网关１发送“呼叫进展”（Ｃａｌｌ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ），里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●Ｈ．２４５通道建立成功后，网关２向ＰＳＴＮ发送ＩＡＭ，请求接续被叫。
●网关２收到ＰＳＴＮ发回的ＡＣＭ信号时，被叫振铃。
●网关２向网关１发送ＡＬＥＲＴ消息，网关１收到该消息后，向主叫发回铃音。
●被叫摘机，网关２收到ＡＮＭ消息。向网关１发送“连接”（Ｃｏｎｎｅｃｔ）消息。
●网关１收到Ｃｏｎｎｅｃｔ消息，启动计费计数器，同时接通主叫。
●向网守提供呼叫或开始计费的信息（任选）。

（ｂ）非快速呼叫建立流程
呼叫建立流程与快速连接的呼叫流程类似，只是在网关１发出的Ｓｅｔｕｐ消息里，没有Ｈ．２４５消息，网关２向网关１发出的ＣＡＬＬ ＰＲＯＣ消息里带有Ｈ．２４５的端口信息。网关１在收到ＣＡＬＬ ＰＲＯＣ消息后，首先与网关２进行能力交换；网关１与网关２之间进行主从决定处理流程；网关１与网关２之间进行逻辑通道打开处理。

（２）ＰＣ到电话的呼叫建立流程
《总体技术要求》规定ＰＣ到电话需要经过网守。呼叫建立流程以快速呼叫为例，描述ＰＣ到电话的呼叫建立流程：
●ＰＣ用户向网守发送“请求用户接入认证”（ＡＲＱ）消息。
●网守接收到来自ＰＣ的ＡＲＱ消息后，检查用户合法性，确定用户权限，并进行地址翻译，将接入认证通过和授权（ＡＣＦ）或拒绝（ＡＲＪ）消息发送到ＰＣ用户，ＰＣ用户在收到ＡＣＦ消息后，作进一步处理，收到ＡＲＪ消息后，做拆线处理。
●ＰＣ用户向网守发起呼叫建立请求“Ｓｅｔｕｐ″，里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●网守向被叫网关发起呼叫建立请求“Ｓｅｔｕｐ″，里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●被叫网关向网守发送ＣＡＬＬ ＰＲＯＣ消息，里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●网守向ＰＣ发送Ｃａｌｌ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ消息，里面包含有Ｈ．２４５的通道信息。
●被叫网关向被叫用户发送ＩＡＭ。
●被叫网关收到ＰＳＴＮ发回的ＡＣＭ信号时，被叫振铃。
●当网守收到来自被叫网关的ＡＬＥＲＴ后，向ＲＣ发送ＡＬＥＲＴ消息。
●被叫摘机，被叫网关收到ＡＮＭ消息。向网守发送“连接”（Ｃｏｎｎｅｃｔ）消息。
●（１１／１２）网守收到Ｃｏｎｎｅｃｔ消息，启动计费计数器，同时向ＰＣ用户发送Ｃｏｎｎｅｃｔ消息。

（３）国际呼叫建立流程
国际呼叫需要经过顶级网守进行呼叫建立。

（４）呼叫释放流程
呼叫释放应采用互不控方式，分两种情况：
●主叫用户先挂机；
●被叫用户先挂机；
　当计费采集点收到以下三类消息的时候，开始进行停止计费处理。
●收到ＰＳＴＮ网侧来的ＲＥＬ消息；
●收到ＩＰ网侧发来的Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃｏｍｐｌｅｔｅ消息；
●收到底侧发来的网络故障消息。

　　对于IP电话的标准问题，由于存在不同国际组织学术上的争议和不同设备制造商商业利益上的问题，因而众说纷纭。这使得国内的运营企业和设备制造企业很难把定主意，因而有必要对目前说法最多的几个方面作一些说明。目前说法最多一般涉及下列四个问题：

一、关于H.323建议

　　H.323建议是ITU-T第16研究组（SG16）为多媒体会议系统而提出的一个建议书，并不是为IP电话专门提出的，因而它涉及的范围要远比IP电话宽。只要是IP电话，特别是电话到电话经由网关的这种IP电话工作方式，就可以采用H．323建议来完成它要求的工作，因而H．323建议被“借”过来作为IP电话的标准。由于目前IP电话发展很快，而IP网的多媒体会议系统发展得相对比较慢，因而为了适应IP电话的应用，H.323也的确专为IP电话增加了一些新内容（如呼叫的快速建立过程）。对IP电话来说，它不只用H.323建议，而且用了一系列建议，其中有H.225、H.245、H.235、H.450和H.341等。只有H.323建议是“总体技术要求”，因而通常把这种方式的IP电话称为H.323 IP电话。
　　H.323建议是一个较为完备的建议书，它提供了一种集中处理和管理的工作模式，这种工作模式与电信网的管理方式是匹配的，这就是为什么电信网中使用的IP电话几乎无例外地都采用了基于H.323的IP电话工作模式。
目前对H.323 IP电话最有争议的是两个方面，一是：有人认为H.323模式只适用于做小网，不适宜做大网。其理由是H.323单域结构是无法做大网的，另外其地址解析命令LRQ用广播方式，又进一步限制了它的工作范围。前文我们已经比较详细地介绍了多级多域IP电话体系结构和多层非广播方式地址解析机理。显然，这个问题已经克服。从目前来看，理论和实践都表明H.323有能力做成任意规模的IP电话系统。
另一个是：认为H.323建议过于复杂，从而造成基于H.323建议的IP电话系统也过于复杂。在这一点上一些厂家的宣传是有误导的。包括IP电话在内的任何一个通信系统，在它的需求明确后，从系统角度来说，它的系统复杂度就已经确定，剩下的只是功能分配问题。是功能集中在中央，还是功能分配到边缘，这是要根据具体环境和管理体系而定的，而不是一概而论的。对于从电话到电话的IP电话来说，功能不可能分配到边缘（电话机是无智能的），而只可能用集中的管理和处理方式，因而H．323模式实际上是一种很好的工作模式。

二、关于SIP

另一个经常谈到的协议是SIP，SIP协议提出了另一套IP电话的体系结构，是一个与H．323并列的协议。为了对SIP协议有所了解，下面对SIP协议作较为详细的描述。

1．系统的组成

　　一个SIP系统主要由两部分组成：用户代理和网络服务器。用户代理有用户代理客户机（UAC）和用户代理服务器（UAS），其中用户代理客户机用于发起呼叫，而用户代理服务器则用于响应呼叫。用户代理客户机和用户代理服务器构成了用户端必备的应用程序，由这两个应用程序完成呼叫的发起和接收。网络服务器也有两类，它们是代理服务器（proxy）和重定位服务器（redirect）。代理服务器类似于HTTP的proxy和SMTP的MTA（Message Transfer Agent ），有点像中继器，它本身并不对用户请求进行响应，只是转发用户的中继器，然后将自身地址加入该消息的路径头部分，以保证将响应按原路返回并防止环路的发生。重定位服务器非常类似于DNA，它收到用户的请求后，若判定自身不是目的地址，则向用户响应下一个应访问服务器的地址，而不是转发请求报文。

2．SIP网络结构

　　SIP协议的出发点是想借鉴Web业务成功的经验，以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网，因此SIP有着与H．323完全不同的设计思想。它是一个分散式的协议，它将网络设备的复杂性向网络边缘推，使核心网络仍是一个“Best Effort″的传送通道，这就是SIP系统中核心网络服务器可以不保留状态（stateless）的原因（SIP消息本身含有一个呼叫的所有信息）。因为核心网络服务器需要处理大量的呼叫，不保留每一呼叫的状态，将大大提高系统的处理能力，为组建大规模的IP电话业务网奠定了基础，而边缘网络服务器可以是有状态的（stateful）。这种stateless和stateful结合的模式既可以充分发挥ＳＩＰ的特点（如用户定位和查找）又保留了Internet无法连接数据传送的设计思路。与以H.323协议为基础的IP电话相比，我们认为SIP协议需要相对智能的终端，即终端需要包含用户代理客户机构和用户代理服务器两部分，由这两部分实现呼叫请求、呼叫答应和一些用户的特定需要，正是因为SIP系统有了相对智能的终端系统，所以它才有可能实现用户个性化的需要。SIP协议的普遍使用有待于Internet用户的进一步发展和网上PC的数量与电话网上电话机的数量具有可比性。
其中IP网络包含SIP系统所必需的各种网络服务器。一次正常接续的流程是：
1）UAC向网络服务器（proxy或redirect）发出呼叫请求；
2）网络服务器（proxy或redirect）通过名字查找，用户定位，最终找到被叫UAS；
3）被叫UAS响应用户请求（拒绝或接受请求），该响应沿原路返回；
4）主叫UAC收到响应后，接通被叫或者终止这次呼叫请求；
对于用户终端是非智能终端的场合，也可以使用SIP协议作为呼叫信令，但这将大大削弱SIP协议特有的优势，如支持用户的移动性、用户对话的选择性以及与Web相结合的一些应用。
网关设备应兼有UAC和UAS的功能，相当于将智能用户终端向网络中间推移，由网关实现智能终端的功能。但在这种情况下，SIP协议所支持的用户个性化特点将大大被削弱，因为网关需要为多个用户而不是为单个用户服务。因此我们认为SIP协议更适用于智能用户终端，以现有的松散型Internet为基础，和现有的Internet上使用的协议紧密结合。另外可以考虑在用户电话机前加前置机的办法来取代网关设备，由前置机来实现UAC和UAS的功能，这样做的代价是将增加用户购买前置机的开销。

3．SIP消息

　　SIP协议主要有六类消息，它们分别是INVITE、BYE、OPTION、ACK、REGISTER和CANCEL消息。
　　INVITE：INVITE消息用于发起呼叫请求。INVITE消息包括消息头和数据区两部分。INVITE消息头包含主、被呼叫的地址信息，呼叫主题和呼叫优先级等信息；数据区则是关于会话媒体的信息，可由会话描述协议SDP来实现，SDP和H.245协议具有类似的功能，主要用于描述终端的媒体处理能力。由于数据区对于SIP协议是不可见的，因此SIP协议也可以和H.245协议相结合使用。
BYE：当一个用户决定中止会话时，可以使用BYE表示会话结束。
OPTIONS：用于询问被叫端的能力信息，但OPTIONS本身并不能发起呼叫。
ACK：对已收到的消息进行确认回答。
REGISTER：用于用户向SIP服务器传送位置信息或地址信息。
CANCEL：取消当前的请求，但它并不能中止已经建立的连接。

4．SIP的特点

　　SIP协议具有简单、扩展性好以及和现有的Internet应用紧密的特点。简单是指仅用三条消息INVITE、BYE和ACK与四个头（To，Form，Call-ID，CSeq）就能实现简单的Internet电话。扩展性是指网络服务器具有Stateful和Stateless相结合的特点。与现有Internet应用紧密结合的特点主要是指SIP协议可以和Web以及E-mail业务紧密结合，目前IETF的PINT工作组正在制定的点击拨号（click-to-dial）和点击传真（click-to-fax）协议就是以SIP为基础的。

三、关于MGCP、H.248

　　关于MGCP说得很多，也引起了相当程度的混乱。首先要明确指出的是MGCP与H.323和SIP不是同一层面的事。H.323建议和SIP协议提出了两套IP电话体系结构。二者是完全独立的，它们不可能互相兼容，不可能一个包含另一个，二者之间只是存在互通问题。MGCP不涉及IP电话的体系结构，只涉及网关分解问题，因而它不仅可以用于H.323 IP电话系统，也可以用于SIP 的IP电话系统。其次，在网关分解方面，IETF和ITU-T配合得很好。在两大组织直辖下，目前一个正式标准已经完成，这就是H.248建议／MACOGO。H.248中引入了context概念（最早由Lucent在MDCP中引入此概念），另外，增加了许多Package的定义，从而将MGCP大大推进了一步。应该说H.248建议已经取代了MGCP，成为MGC与MG之间的协议标准了。
网关分解成媒体网关（MG）与媒体网关控制器（MGC），是研制大型电信级的IP电话网关的需要。
从逻辑上来讲很简单，网关可以由媒体网关和媒体网关控制器组成。从物理上来讲就没有那么简单了，到目前为止，网关的分解并没有一种确定的方式，而是根据不同的需求作不同的分解。
一般来说媒体网关控制器的功能分别为：
—处理与网守间的H.225 RAS消息。
—处理7号信令（可选）。
—处理H.323信令（可选）。
而媒体网关的功能则为：
—IP网的终结点接口。
—电路交换网终结点接口。
—也可以处理H.323信令（在某类分解中）。
—也可以处理带有RAS功能的电路交换信令（在某类分解中）。
—处理媒体流。
由媒体网关控制器去控制媒体网关的协议为H.248建议，在讨论A接口协议之前有两个名词定义必须搞清楚：
●通信终结客体（termination）
通信终结客体是源媒体流或目的媒体流客体（object），通信终结客体可以用于表示时隙、模拟线和RTP流等。
●关联通信客体（context）
关联通信客体是一次呼叫或一个会话中的通信终结客体的集合，一个关联通信客体代表一次呼叫或一个会话中的媒体类型。例如从SCN到IP呼叫的关联通信客体包含TDM音频通信终结客体和RTP音频流通信终结客体。
关联通信客体（context）首次提出是在MDCP协议中，它使得协议的灵活性和可扩展性更好，H.248建议延用了这个概念。

四、软交换（Softswitch）

　　目前软交换（Softswitch）被炒得沸沸扬扬。似乎软交换又是一套全新的体系结构和一套全新的概念，它的提出产生了新一代IP电话设备。从本质上来说，软交换没有提出新的体系结构。目前IP电话的体系结构只有两种，一种是基于H.323的IP电话体系结构，另一种是基于SIP的IP电话体系结构，目前还没有第三种体系结构。应该说软交换只是一种实现手段。它可以用于基于H.323的IP电话体系内，也可以用于基于SIP的IP电话体系内。
　　与传统电话设备相比，IP电话的交换是很特别的。在传统电话系统中，交换由交换设备中的交换矩阵来实现，它可以是时分的，也可以是空分的。对IP电话来说，所谓交换只是通过系统将主叫方和被叫方的IP网内传输层地址（其中包括IP地址和UDP端口）互相交换，用户话音流由下层承载网（IP 网）来实现。因而IP电话的交换就是软交换。只是在最初的IP电话网关设计中，信令处理、IP网传送地址交换、编码语音流的传送是在同一设备中实现的，因此，从表面上看，IP电话设备与传统电话一样，交换是由硬件实现，这也是大家认为的“硬交换”。
　　随着IP电话技术的发展，人们发现IP电话的用户语音流（IP电话用户平面）和IP电话的接续（IP电话的控制平面）二者之间没有必然的物理上的联系和依存关系。它们的联系只是在IP网的传输层地址上，因而无须将这二者在物理上放在一起，从而导致IP电话网关的分解与H.248建议的产生。网关分解后的媒体网关控制器设备（MGC）就是软交换设备，在MGC处实现了IP网传输地址的交换。前文说过网关分解在H.323系统与SIP系统中均可采用，因而，软交换在这两种体系结构中均可采用。
当然软交换在这两种体系结构中还是有区别的。由于H.323是集中管理，系统状态资源都要管理，因而H.323的软交换设备要复杂一些。SIP体系是分散的，它不管理系统状态，SIP的软交换设备承担的工作量相对要小一些，因而SIP的软交换设备的呼叫处理能力要大于H.323的软交换设备。但正如前面已经讨论过的，SIP是有局限性的，它有一定的适用范围，这一点是必须要注意的。