網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用中對H.323的移動擴展
任銳 2007/06/11
摘要：網(wǎng)絡(luò)電話實現(xiàn)了基于IP的雙向、實時的傳輸。H.323就是其標準，它允許IP與基于電路交換的電話的互通，但是對于移動的IP主機卻是不支持的。本文中探討了對于H.323的在移動主機方面的擴展，使網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)得以對移動IP主機支持。本文中的提出的方法結(jié)合了蜂窩電話系統(tǒng)和移動IP機制的特點，實現(xiàn)了語音的實時傳輸對主機的支持。本方法的關(guān)鍵在于在會議中動態(tài)加入、退出過程中的復雜的管理功能。本方法可以看做是對基于H.323的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的一個附加功能。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)電話、H.323、VoIP、移動網(wǎng)絡(luò)電話
1.概述
網(wǎng)絡(luò)電話，也叫做VoIP或者IP電話，其標準是由ITU制訂的H.323。H.323提供了對于多媒體通信包括系統(tǒng)組件，控制信息及基于包交換的通信功能組件的定義。基于H.323，一個IP呼叫中的數(shù)據(jù)、語音及視頻可以通過RTP協(xié)議進行傳輸。
而對于IP電話，一些極具吸引力的服務(wù)越來越多的都面向移動特性的支持。隨著PDA、筆記本電腦、WLAN的流行，以及對于全面接入的要求，互聯(lián)網(wǎng)上主機的移動性逐漸成為熱點。因此，網(wǎng)絡(luò)電話對于移動性的支持也隨之成為關(guān)鍵。例如當一個用戶使用POTS電話向一個IP電話呼叫時，也許這個IP主機并不是固定的。它有可能正從一個網(wǎng)絡(luò)向另一個網(wǎng)絡(luò)移動。就象蜂窩電話一樣，移動網(wǎng)絡(luò)電話需要在通話進行的過程中進行無縫漫游。然而，在目前的H.323中，移動主機是禁止的，主要是因為基礎(chǔ)的IP機制中隱式的假設(shè)主機的固定的。而目前，基于電路交換的蜂窩電話以及無線移動IP機制都是支持移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的。
在本文中，將提出一種擴展的H.323用以支持移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。本方法在不增加新組件的情況下，僅對H.323做少量修改就能達到移動性的支持。
2.移動網(wǎng)絡(luò)電話
本部分將對H.323的移動擴展進行論述。H.323中的終端的定義將被擴展包括固定和移動兩類，其它的H.323的實體將不做改變。首先是對如何對目前基于H.323的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的移動擴展進行說明，并系統(tǒng)架構(gòu)及移動管理中的呼叫信號處理程序。
2.1. 網(wǎng)絡(luò)電話：從固定終端到移動終端
網(wǎng)絡(luò)電話可以使IP主機與另外一個的基于IP網(wǎng)絡(luò)的IP主機或者通過ITG（Internet Telephony Gateway）與基于電路交換的電話進行實時的語音服務(wù)。為了支持移動功能，漫游是必須要支持的。在必要的時候，移交功能（Handoff）也是需要的。例如由于跨越了地區(qū)，移交是必須要進行的，否則通話將會中斷。
對于GSM系統(tǒng)，移動電話在跨越一個蜂窩的時候需要進行移交處理。連接將從上一個蜂窩移交給新的蜂窩，上一個蜂窩中的連接將被釋放。漫游是通過歸屬位置登記器（HLR）和記錄移動電話的位置信息的訪問位置登記器（VLR）實現(xiàn)的。HLR記錄了登記區(qū)域在本服務(wù)區(qū)的用戶的信息，而VLR記錄了登記區(qū)域非本服務(wù)區(qū)的用戶的信息。當一個訪問者的位置要更新時，VLR將更新發(fā)給HLR以便以后的呼叫處理。值得注意的是，移動代理（HLR或VLR）中位置信息的更新對于面向連接的蜂窩電話系統(tǒng)，是隱式的時行的。
在有線或無線的IP電話網(wǎng)絡(luò)中，一個移動電話當跨越子網(wǎng)時將導致該終端的IP地址的變化。Mobile IP是目前互聯(lián)網(wǎng)移動管理的主要標準。對Mobile
IP機制而言，漫游是由本地代理和非本地代理進行支持的，類似于HLR和VLR。然后，Mobile IP并不支持移交功能，因為它是基于無連接服務(wù)模型的。從另一方面而言，IP電話
服務(wù)是一種電話服務(wù)，它需要基于包交換的面向連接的服務(wù)。同時，基于電路交換的蜂窩電話系統(tǒng)和無連接的Mobile IP機制都不支持移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。因此需要提出一種新方法來實現(xiàn)移動IP電話服務(wù)。
2.2. 系統(tǒng)架構(gòu)
H.323定義中，區(qū)域指由H.323實體（終端、ITG、MCU）組成的集合，并由一個網(wǎng)守進行管理。每一個區(qū)域只有一個網(wǎng)守，但允許多個子網(wǎng)通過路由器連接進來。對于這種多子網(wǎng)單網(wǎng)守的特性，我們發(fā)現(xiàn)這與GSM系統(tǒng)中的服務(wù)區(qū)類似，網(wǎng)守就相關(guān)于HLR或者VLR。服務(wù)區(qū)中有移動電話終端和代理管理下的基站，類似的一個區(qū)域中有多個子網(wǎng)并都在一個網(wǎng)守的管理下。當移動IP電話從一個子網(wǎng)漫游到另外一個子網(wǎng)時，IP電話的IP地址就發(fā)生了變化。如果不做移交處理的話，連接將中斷。
為了實現(xiàn)在對話中進行漫游，一些術(shù)語將被引入。本地區(qū)域H.323終端平時所在的區(qū)域，非本地區(qū)域指終端訪問的區(qū)域，相應(yīng)的就有本地網(wǎng)守和非本地網(wǎng)守。當一個移動主機在一個區(qū)域內(nèi)移動時稱為區(qū)域內(nèi)漫游，當它進行跨區(qū)域漫游時，稱為區(qū)域間漫游。當進行區(qū)域內(nèi)漫游時，網(wǎng)守是不進行位置更新的。位置更新僅發(fā)生在區(qū)域間漫游中。當終端漫游到一個非本地區(qū)域時，終端通知該區(qū)域的網(wǎng)守它的傳輸?shù)刂罚↖P地址及端口號）并通過所訪問的子網(wǎng)的DHCP獲得一個新的臨時地址。然后該網(wǎng)守將該臨時地址通知本地網(wǎng)守。本地網(wǎng)守將移動終端的本地地址與臨時地址進行綁定。應(yīng)該注意的是，網(wǎng)守的職責是地址翻譯、呼叫訪問控制及可能的呼叫信令，類似于GSM中的移動交換中心。
2.3. 移動管理
移動管理是基于無連接的IP網(wǎng)絡(luò)的移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)成功的關(guān)鍵因素。核心功能包括：注冊、會話建立、漫游和移交。In H.323/H.225.0，終端被注冊在網(wǎng)守，以便通過不可靠的RAS通道訪問系統(tǒng)。會話建立和終止是在呼叫動作執(zhí)行后進行的。對可靠的會話信令通道也是如此。然而，就如前面所說，H.323是不是移動性的。因此，它沒有機制來保證漫游和移交，更不用說注冊和位置更新了。下面我們將說明如果來擴展目前H.323標準的漫游和移交功能。
當一個H.323終端在通話過程中在不同的子網(wǎng)中漫游時，會造成IP地址的改變，如果不進行移交處理，通知將中斷。圖1（a）就演示了該場景。TL1表示H.323終端，位于子網(wǎng)1中，TL2表示該終端漫游至子網(wǎng)2。這兩個子網(wǎng)處于同一個網(wǎng)守的管理下，也就是所謂的區(qū)域內(nèi)漫游。圖1（b）展示了區(qū)域間漫游。在這兩種情況中，ITG與TL1間只有一個連接。在漫游過程中，TL1與ITG進行通信。當移交處理結(jié)束后，ITG與TL1的連接已經(jīng)中斷，ITG與TL2建立了新的連接。老連接中的占用的資源被釋放。這里的移交處理與GSM中是相似的。即新的連接建立與老連接并存，然后中斷老的連接。
意外的是，上面所描述的移動網(wǎng)絡(luò)電話漫游過程中的移交處理可以通過H.323中ad hoc多點會議中的動態(tài)加入和退出來實現(xiàn)。Ad Hoc多點會議是一種點到點的會議，它可以在會話中擴展到同一時間的多點會議。動態(tài)加入和退出的步驟在圖2中有說明。
首先，點到點的會議首先是建立在ITG與TL1間的。TL2之后再加入會議中無論是通過邀請還是它自己通過ITG中MC的申請。ITG與TL2間新的連接在TL2加入時建立。最后，TL1在TL2加入后退出會議。這樣ITG與TL1間連接的中斷將不會影響ITG與TL2的連接。這也說明了移動網(wǎng)絡(luò)電話的移交處理與ad
hoc多點會議的動態(tài)加入與退出是等價的。圖3（a）說明了ITG與TL1通信時的漫游。圖2（b）說明了子網(wǎng)1向子網(wǎng)2的移交處理。圖2（c）說明了在移交處理結(jié)束后ITG與TL1連接的中斷。最后，移交處理成功完成，只剩下ITG與TL2的連接，如圖2（d）所示。
移動管理與ad hoc多點會議的動態(tài)加入與退出的一致性說了H.323支持移動IP網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的可能性。更有趣是，本方法對于無縫支持移動IP電話服務(wù)可以不需要任何額外的開銷。
3. 總結(jié)
我們提出了一種通過擴展H.323實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的方法，并展示了系統(tǒng)架構(gòu)及相應(yīng)的移動管理功能。在擴展過程中并不需要任何額外的開銷。我們盡量利用了IP網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的協(xié)議，無縫的將移動特性與H.323集成起來。
本方法結(jié)合蜂窩電話系統(tǒng)和基于包交換的Mobile IP機制的特點，實現(xiàn)了面向連接的基于IP網(wǎng)絡(luò)的移動網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。使其支持固定與移動主機間做雙向、實時的語音傳輸。并且本方法是完全實現(xiàn)的應(yīng)用層的，使系統(tǒng)有了更加廣泛的可用的性。
最后，本方法的提出不僅為全面的移動語音服務(wù)提供了支持，也為全面的移動多媒體通信提供可參考架構(gòu)。目前多媒體通信正在走向全面的融合，因些對于各種終端的支持成為目前必不可少的一個環(huán)節(jié)，這也是我們下一階段的重點研究工作。
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