分离网关结构

9.1.1分离网关基本思想

       如前所述，目前有两种1P电话技术，分别基于H.323和SIP。这两个协议原先开发的目的都是用于建立Internet上的多媒体会议，因此都假设客户设备具有很高的智能。实际上首先得到应用的是IP电话，它只需用到这些协议提供的部分功能。

       IP电话系统首先要为PSTN用户提供服务，使用户能够节省长途电话费用。为此，引入了1P电话网关，以建立PS1N和Internet之间的呼叫连接。为了完成这一任务，网关不但要执行媒体格式变换，  还要进行信令转换，在Internet一侧执行H.323或SIP协议，在PSTN侧通常执行ISDN信令。除此以外，还要控制网关内部资源，为每个呼叫建立网关内部的话音通路。

上述网关结构对于1P电话系统的大规模部署具有相当的制约，主要表现为：

．扩展性：运营商期望未来1P电话系统能支持数百万用户，但现有网关大多只能支持几千用户。其原因是网关既要支持媒体变换，又要支持媒体控制和信令，功能过于复杂。

．和PS1N的无缝综合：运营商希望未来IP电话用户的使用方法和目前PS1N完全相同。但现有1P电话系统均要求二次拨号，即先拨业务接入码和网关相接，然后才能拨被叫号码。

．可用性：运营商要求系统业务中断时间和PSTN相仿，每年仅几分钟。但现有网关结构缺乏故障保护机制，不能满足此要求。

．7号信令能力：运营商期望目前由7号信令网提供给PSTN用户的各种业务也能提供给1P电话用户，但现有许多网关，尤其是ISP提供的网关尚不能支持7号信令。

       于是人们提出了网关分解的概念，其分解功能模型如图9.1所示。它由三部分组成：

 

 

图9.1  网关分解功能模型

．媒体网关(MG-MediaGateway)：负责媒体变换以及PSTN和IP两侧通路的连接。

．信令网关(SGW-SignallingGateway)：负责信令转换。需要指出的是，SGW只进行PSTN/ISDN信令的底层转换，即从TDM电路方式转换成TCP/IP传送方式，并不改变其应用层消息。因此，从应用层角度看，SGW对于信令仍是透明的。

．媒体网关控制器(MGC—MediaGatewayController)：负责根据收到的信令控制媒体网关的连接建立和释放。MGC才真正对信令消息进行分析和处理，并进行应用层的互通变换。

       上述接口命名源自EfSITIPHON小组的基本呼叫参考结构。目前网关这三部分功能合为一体，接口J和N均为内部接口，并无特殊意义。提议的改进结构则将这三部分功能置于不同的物理实体中去实现，其关键就是将媒体变换功能和网关控制功能相分离。使网关只承担简单的媒体变换功能，复杂的网关控制功能则由网关之外独立的控制实体执行，该实体称为呼叫代理(callagent)，两者之间的接口，即N接口上运行的协议就是MGCP。

       由于功能简化，网关容量可以显著增加，解决了扩展性问题。一个网关可受多个呼叫代理控制，其中一个发生故障，另一个可以接管其控制，从而有效地提高了系统的可用性。此外，独立的呼叫代理可以支持7号信令，因而无需二次拨号，还可以向IP电话用户提供PSTN所能提供的所有业务。

       上述分离网关结构的重要特点是将控制智能集中到网络中来，即少量的呼叫代理中，其思路和电信网中的智能网类似。该结构有利于快速引入新业务，它只需要更新呼叫代理软件，网关则无需更改。尤其重要的是，当未来1P网络大规模扩展，进人每家每户时，我们可以设计一种功能非常简单的住宅网关(RGW—Residential Gate­way)，直接与普通电话相连，用户无需购置新的昂贵的设备，仍然利用原来的电话机就能进行1P电话通信了。这时，电话机和RGW就组成用户室内设备(CPE—CustomerPremiseEquipment)。分离网关结构的最大好处就是只要求CPE具有十分有限的功能，增加新业务时，CPE亦无需更新或安装新的软件，因此也不会造成由于主被叫CPE不兼容无法使用新业务的问题。正因为如此，有些运营商已开始按照这一结构部署大容量的IP电话系统，以便未来能够无缝取代PSTN网络，在一个公共的IP网络上提供包括电话、Internet接入、多媒体会议等一系列业务。

        当然，上述集中式智能的概念和Internet模型是背离的，后者假设大部分智能都位于CPE，而网络是智能程度很低的＂盲网络＂。之所以采用这种集中式结构的理由是，它更有利于提供高度可靠的IP电话服务。自然，在一般时间内，集中式结构和基于智能化CPE的分布式结构会相互共存，某些不需要与PSTN互通、可靠性要求不高或使用范围较小的业务仍然可以由智能化CPE提供。最终将由市场来决定这两种结构的取舍和应用范围。

9.1.2分离网关网络结构

       采用上述分离网关思想的IP电话系统网络结构如图9.2所示。虽然，它支持的仍然是“电话—IP-  电话”型业务，但是一侧电话是经过RGW直接进入1P网，从功能上相当于一个H.323终端，但只是一个＂盲终端”，并非智能化的PC。

 

图9.2   分离网关网络结构

       该网络有两类网关：接人简单电话终端的RGW和支持PSTN互通的中继网关(TGW—TrunkingGateway)，两类网关均通过MGCP受呼叫代理的控制。7号信令网关则使呼叫代理能与PSTN的7号信令网交互。

下面简述网络各部件的功能特点。

1.RGW

       RGW负责采集IP电话用户的事件信息（如摘机、挂机等），将且这些事件经IP网传给呼叫代理。它还支持RTP，以完成端到端IP话音数据传送。

       RGW还可以有其它的附加功能，如支持话音和视频接口、家庭联网、远端电源控制等。它可以经由某种接人网，如HFC、ADSL或ATM与IP网络接口。

       RGW的最低要求是能支持一根PSTN电话线；支持MGCP建立呼叫；支持经RTP的话音通信和具备相应网络接口。它通过常规的RJ-11接口和电话机相接，用户可以重用原来的电话机，并获得相同的服务。由于功能简单，RGW的价格应是低廉的。

2.TGW

       TGW负责桥接PSTN和IP网络，完成话音IDM格式和RTP数据包的相互转换，并经MGCP受呼叫代理的控制，完成连接建立。

       在PSTN侧，话音是经由中继线由交换机接入的，因此TGW必须能支持多种类型的中继线，例如7号信令中继、MFC中继、模拟中继线等。还需要能提供中继接入所需的各种音信号，如7号信令的导通检验音、MFC中继的多频信号音等，能检测和解释这些信号音并向呼叫代理报告。需要时，还可装备录音通知或交互式语音应答设备，在呼叫代理的控制下提供与PSTN用户的交互。

3. 7号信令网关

       如果TGW的PS'TN侧连接的是7号信令中继，则7号信令可以采用非直联方式，经由信令转接点STP送往7号信令网关。该网关将底层协议M1P变换成TCP/IP，并对地址信息等作必要的适配后，将上层信令消息（如ISUP)经IP网络送往呼叫代理。因此，就信令网关而言，7号信令指的是其公共的底层传送协议栈。如果传送的是ISUP消息，则网关的PSTN侧是7号信令网传送ISUP，记作ISUP/SS7；网关的IP侧是IP网传送ISUP，记作ISUP/IP。IETF和ITU-T正在合作制定这样的转换协议，已接近完成。同样，经TCAP传送的各类电信网控制消息(TCAP/SS7)也能经信令网关转换后透明传给呼叫代理，藉此，叫呼代理可与PSTN网中的各类网络控制点交互，继承相应的增值业务。典型应用就是与智能网的业务控制点SCP交互，传送INAP消息，向1P电话用户提供诸如800这样的智能网业务。

4..呼叫代理

       呼叫代理通过MGCP控制RGW和TGW。网关将用户摘挂机等事件报告给呼叫代理，后者通过MGCP指示网关如何处理呼叫。

       呼叫代理处理PSTN中继的7号信令，如有必要还可完成至

       H.323或SIP协议簇的转换，以支持1P和PSTN的互通。按照同样的机理，呼叫代理还能与智能网的SCP互通，这样，不但能支持目前PSTN的各种业务，还可望未来在IP电话环境下开发新的业务。

       呼叫代理支持分布式结构，该结构允许在Internet中部署大量的呼叫代理，这些代理协同工作，共同控制网关。为此还需要定义呼叫代理之间的接口协议。例如，两个分属于不同代理控制的RGW要进行通话，两个呼叫代理之间必须交换呼叫控制信息。这相当于PSTN中的局间呼叫，呼叫代理相当于交换机，代理间信息交换相当于局间信令。

       由于目前电话网中的局间信令主要是  ISUP，因此呼叫代理之间协议的一个自然选择就是以ISUP为基础，但需要作某些扩充，如应能传递主被叫的IP地址、端口号和编解码方式等信息（由SDP描述）。

采用ISUP扩充形式作为代理间协议的缺点是ISUP过于复杂，包含不少1P电话中用不到的电路状态监视等消息，且难以支持未来Internet发展后需要提供的会议电视和多媒体等业务。

       呼叫代理间协议的另一个选择是SIP。它可封装ISUP参数，将此和SDP参数一起传送给其它呼叫代理。其优点是协议设计的本来目标就是支持Internet上的多媒体呼叫，协议简单且适应IP电话应用环境。

       目前呼叫代理间接口标准化尚未提到议事日程上来，其原因是在初始部署时该接口还显得不很重要。现在各个IP电话网络都是互相隔离的，网络间的互操作通过PSTN中介实现，不涉及代理间直接交互，其代价是需要多通过两个TGW，会增加传送时延。当IP电话网规模扩大，网间交互日益增多时，代理间接口协议就必须予以标准化。