H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)

陳亮 2008/02/18

　　摘要：H.323和會(huì)話初始化協(xié)議(SIP)都是基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信協(xié)議，采用實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)傳送實(shí)時(shí)的音頻視頻傳輸，二者之間可以通過設(shè)置信令網(wǎng)關(guān)互通，完成信令消息的翻譯和轉(zhuǎn)換功能。要實(shí)現(xiàn)H.323與SIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通，必須解決地址格式的轉(zhuǎn)換、消息映射和終端能力協(xié)商等方面的問題。H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)在H.323和SIP互通中占有得要的地位，它能夠使位于不同網(wǎng)絡(luò)的用戶直接和對端進(jìn)行媒體交換，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)之間的通信。H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的功能會(huì)越來越完善，也會(huì)越來越適應(yīng)用戶更加廣泛的業(yè)務(wù)需要。

　　Abstract:H.323andSessionInitiation Protocol (SIP) are IP-based multimedia network communications protocols using Real-time Transfer Protocol (RTP) to transmit real-time audio and video. The signaling gateway can be set up between the H.323 network and the SIP network to complete the signal translation and conversion functions. To achieve interoperability between H.323 and SIP networks, the address format conversion, message mapping and terminal capability negotiation should be solved. The H.323-SIP signaling gateway is important for the interoperability of H.323 and SIP networks, and enables users in different networks to communicate directly and achieve Peer-to-peer (P2P) and Peer-to-multipeer (P2MP) communications. The functions of H.323-SIP signaling gateway will become increasingly sound and adaptive to users’ widening business demands.

　　Keywords:H.323-SIPsignalinggateway; SIP networks; H.323 networks

　　隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高和網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷增加，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正逐漸融合，以分組交換技術(shù)為核心的IP電話業(yè)務(wù)逐漸成為市場的主流。目前被廣泛接受的網(wǎng)絡(luò)電話(VoIP)控制信令體系包括國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組(ITU-T)的H.323協(xié)議和互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)的會(huì)話初始化協(xié)議(SIP)，二者實(shí)現(xiàn)的信令控制功能基本相同，但設(shè)計(jì)風(fēng)格和實(shí)現(xiàn)方法不同。H.323協(xié)議與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)互通性較好，應(yīng)用廣泛，技術(shù)較為成熟；而SIP與IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)合得更好，信令簡單，易于擴(kuò)充。因此，在實(shí)際應(yīng)用中考慮到多媒體通信對兩種協(xié)議優(yōu)點(diǎn)的依賴，在相當(dāng)長的時(shí)間里SIP與H.323將共存，這使得H.323網(wǎng)絡(luò)與SIP網(wǎng)絡(luò)互通具有重要意義。

1.H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的含義

　　H.323是ITU-T制定的關(guān)于多媒體通訊的標(biāo)準(zhǔn)，它通過一組協(xié)議的相互協(xié)作來實(shí)現(xiàn)對呼叫的控制，主要包括H.245控制協(xié)議、H.225.0連接建立協(xié)議、H.235安全協(xié)議和音頻編碼器G.711、G.722等,其控制區(qū)域包括注冊、許可和狀態(tài)(RAS)信令部分、呼叫控制信令部分、媒體控制和傳輸部分3部分。

　　H.323中呼叫的建立過程和媒體、參數(shù)協(xié)商等的信令控制過程是分開進(jìn)行的，它先通過H.225.0協(xié)議在終端之間建立呼叫連接，為H.245協(xié)議打開傳輸控制協(xié)議(TCP)通道，然后在終端之間進(jìn)行性能交換、參數(shù)協(xié)商、主從確定等控制[1]。

　　SIP協(xié)議是由IETF提出的一種開放的IP電話信令協(xié)議，它基于文本，其消息的句法和報(bào)頭與超文本傳輸協(xié)議(HTTP)相同，它利用HTTP的幀頭域、編碼規(guī)則、錯(cuò)誤代碼和認(rèn)證機(jī)制來實(shí)現(xiàn)信令控制。SIP中呼叫控制的信息封裝在SIP消息的報(bào)頭中，因此會(huì)話請求過程與媒體協(xié)商過程是同時(shí)進(jìn)行的，這樣SIP呼叫建立過程就相對短一些，而且簡單明了。

　　H.323和SIP都是多媒體通信的應(yīng)用層協(xié)議，都提供呼叫建立、呼叫撤銷、呼叫控制、補(bǔ)充業(yè)務(wù)和可交換能力，這使得實(shí)現(xiàn)兩個(gè)協(xié)議的互通相對比較容易。H.323和SIP都是基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信協(xié)議，采用實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)傳送實(shí)時(shí)的音頻視頻傳輸，二者之間通信的復(fù)雜度不高，可以通過設(shè)置信令網(wǎng)關(guān)(SGW)來解決二者的互通，完成信令消息的翻譯和轉(zhuǎn)換功能。

　　為了便于區(qū)別軟交換網(wǎng)絡(luò)和公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)之間的7號信令網(wǎng)關(guān),下面將把H.323和SIP之間的網(wǎng)關(guān)稱為H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)。

2.H.323與SIP的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　SIP和H.323在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有很大的不同，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　在開發(fā)速度上SIP優(yōu)于H.323協(xié)議，不過如果H.323協(xié)議原語部分解析得較好的話，事實(shí)上兩者開發(fā)速度相差不大。

　　在多播方面SIP具有優(yōu)勢，已經(jīng)應(yīng)用于很多多播骨干網(wǎng)絡(luò)。而H.323v1、H.323v2要使用多單播同時(shí)進(jìn)行的方式才能完成，不過H.323v3版本對多播的支持已有很大改善。

　　在地址的運(yùn)用上，SIP使用統(tǒng)一資源定位器(URL)機(jī)制，使SIP能以一種非常靈活的方式重定向到非SIP服務(wù)器上去，另外一個(gè)SIP呼叫的SIP終端也能重定向到某個(gè)網(wǎng)頁或者是電子郵件地址，而H.323的命名的機(jī)制比較混亂。

　　對于SIP而言，所有的消息都采用文本編碼，所以SIP消息非常簡單，這樣開發(fā)時(shí)通過簡單的網(wǎng)絡(luò)檢測就可以調(diào)試。反觀H.323協(xié)議采用了誤碼率(PER)或者誤包率(BER)的二進(jìn)制編碼方式，信令不是非常直觀。

　　系統(tǒng)資源的消耗上，SIP可以說是開銷驚人，每次服務(wù)器發(fā)出通告的時(shí)候，都需要建立一個(gè)監(jiān)聽套接字，這樣的結(jié)果勢必造成大量的閑置套接字，假設(shè)在建立一個(gè)完整的代理/注冊/流網(wǎng)關(guān)三者合而為一的園區(qū)出口網(wǎng)關(guān)的時(shí)候，資源上勢必會(huì)非常的緊張，這個(gè)是不能不予以考慮的問題。相反H.323在打開邏輯通道的情況下，只建立一個(gè)套接字。

　　SIP沒有會(huì)議控制能力，所以只能做到點(diǎn)對點(diǎn)的媒體通訊。而H.323一開始就考慮了會(huì)議功能，其中還包含了H.332會(huì)議控制協(xié)議。

　　基于無線的網(wǎng)絡(luò)而言，H.323有很大優(yōu)勢，由于其信令采用二進(jìn)制編碼，所以比較適合手持設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，而SIP由于采用文本方式就沒有這樣的能力。

3.H.323與SIP網(wǎng)絡(luò)互通的實(shí)現(xiàn)

　　盡管H.323和SIP作為多媒體通信應(yīng)用層控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)的信令功能基本相同，都是用RTP/RTCP作為媒體傳輸?shù)膮f(xié)議，但是從本質(zhì)上看，這兩個(gè)協(xié)議之間還存在著較大的區(qū)別。

　　通過表1的比較可以知道，要實(shí)現(xiàn)H.323與SIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通，必須解決地址格式的轉(zhuǎn)換、消息映射和終端能力協(xié)商等方面的問題[2]。

　　圖1為H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的框架結(jié)構(gòu)， H.323和SIP信令網(wǎng)關(guān)包含一個(gè)H.323協(xié)議棧和一個(gè)SIP協(xié)議棧，同時(shí)包含一個(gè)H.323-SIP翻譯單元。H.323協(xié)議棧負(fù)責(zé)接收和發(fā)送呼叫信令以及控制消息與H.323網(wǎng)絡(luò)通信，SIP協(xié)議棧負(fù)責(zé)接收和發(fā)送SIP消息同時(shí)與SIP網(wǎng)絡(luò)通信。H.323-SIP翻譯單元?jiǎng)t實(shí)現(xiàn)H.323消息和SIP消息的翻譯與地址映射。在整個(gè)通信過程中H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)將提供呼叫流程的信令轉(zhuǎn)換。

　　3.1 H.323與SIP之間的地址轉(zhuǎn)換

　　在H.323與SIP的互通中，H.323和SIP各自所支持的地址格式不同。SIP系統(tǒng)中地址典型格式是SIP:User@Host，而H.323系統(tǒng)中地址格式不受限制，可以是E.164標(biāo)識、各種URL格式、H.323 ID、Email ID等。在跨越不同的系統(tǒng)時(shí)必須對地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就要求H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)不但能夠識別消息中所包含的地址類型，而且還可以根據(jù)地址映射的規(guī)則將其變換為對端地址類型，實(shí)現(xiàn)一致和唯一的SIP URL到H.323地址或者H.323地址到SIP URL的映射[3]。

　　(1) H.323到SIP的地址映射

　　H.323別名地址轉(zhuǎn)換為SIP地址，要盡可能把別名地址中的URL ID轉(zhuǎn)換為”SIP:User@Host”格式；在SIP URL中，Host是必須的。如果H.323的E.l64 ID格式中不含有Host部分信息，該Host可以用H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的IP地址代替；如果是傳輸端口標(biāo)識，則將該傳輸端口標(biāo)識映射為SIP URL的Host部分。SIP URL的user部分可以是H.323 ID和E.l64 ID，若端口號沒有指定可以使用默認(rèn)的5060端口；如果是Email ID格式，則在該地址前加上“SIP:”后直接當(dāng)作SIP URL。

　　(2) SIP到H.323的地址映射

　　將SIP地址轉(zhuǎn)換為H.323地址較簡單，如果SIP URL為電話號碼形式的話，則可以將其映射為H.323的E.164標(biāo)識，并且將SIP電話用戶部分的“+”、“-”、“.”都去掉；如果SIP URL的形式是User@Group的話，則可直接映射為H.323的Email ID，并將SIP字段去掉；如果SIP URL的格式是SIP:User@IP address，那么該地址就可以映射為一個(gè)傳輸端口標(biāo)識，并在這之前加上“IP:”。

　　3.2 消息的轉(zhuǎn)換

　　在呼叫控制和相關(guān)消息等方面，H.323和SIP存在很大的區(qū)別。H.323中H.225呼叫控制信令主要包括RAS消息和Q391呼叫信令消息兩個(gè)部分，而SIP消息包括請求和響應(yīng)兩種。這就需要H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)中將其轉(zhuǎn)換成SIP網(wǎng)絡(luò)的OK響應(yīng)消息；而H.323網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的呼叫振鈴消息則被轉(zhuǎn)換成SIP網(wǎng)絡(luò)的180振鈴響應(yīng)消息。

　　通常消息映射是一對一映射，但有時(shí)也可能是一個(gè)消息到多個(gè)消息的映射。例如SIP網(wǎng)絡(luò)的INVIITE消息，被轉(zhuǎn)換成H.323網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的呼叫建立SETIP消息(網(wǎng)絡(luò)中不存在網(wǎng)守)或接入請求ARQ消息(網(wǎng)絡(luò)中存在網(wǎng)守)。

　　此外，還存在消息參數(shù)的轉(zhuǎn)換，如：H.225.0的Display-Info參數(shù)對應(yīng)于SIP中的From字段，而DestinationCallsignalAdderss參數(shù)對應(yīng)于TO字段。

　　在信令消息的轉(zhuǎn)換中，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)還需考慮以下問題：

　　一個(gè)給定協(xié)議的信令消息或參數(shù)可能沒有一個(gè)完全匹配的另一協(xié)議的響應(yīng)信令消息或參數(shù)，這時(shí)需要由H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)創(chuàng)建消息信令之間的映射或者H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)做一定的處理以在共同理解的基礎(chǔ)上產(chǎn)生統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

　　兩個(gè)協(xié)議對信令消息的理解出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)能夠產(chǎn)生基于共同理解統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的錯(cuò)誤信息。

　　3.3 媒體能力協(xié)商

　　H.323采用H.245協(xié)議來描述主、被叫方能力的協(xié)商，而SIP中媒體信息描述則由會(huì)話描述協(xié)議(SDP)完成，因此媒體協(xié)商的過程就是SDP協(xié)議與H.245的交互過程。媒體能力協(xié)商的關(guān)鍵在于媒體能力的交換和媒體能務(wù)的解釋。

　　(1) 媒體能力交換

　　SIP會(huì)話請求過程和媒體協(xié)商過程等是一起進(jìn)行的，因此呼叫建立時(shí)間短；而H.323中呼叫建立過程和媒體參數(shù)協(xié)商的信令控制過程是分開進(jìn)行的。當(dāng)進(jìn)行媒體能力協(xié)商的時(shí)候， H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)將SIP轉(zhuǎn)換到H.323，只需把SIP的INVITE消息進(jìn)行拆分就能實(shí)現(xiàn)；反之就很復(fù)雜，必須隨H.323進(jìn)程一步一步地疊加。

　　由于H.323的呼叫建立存在快速連接和非快速連接兩種模式，H.323到SIP的轉(zhuǎn)換過程中媒體能力交換方式也有所不同。

　　H.323終端在支持快速連接時(shí)，H.323的SETUP消息中實(shí)際上包含了快速啟動(dòng)單元，該單元攜帶了媒體能力參數(shù)。因此，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)只需將SETUP消息中的快速啟動(dòng)單元所指明的信息用SDP描述，并加載在INVITE消息中發(fā)送給SIP用戶，SIP用戶就能獲得媒體交換能力。而SIP用戶在收到主叫的INVITE消息后，可以通過SIP的OK消息傳遞SIP的媒體交換能力。

　　H.323終端不支持快速連接時(shí)，由于建立呼叫、協(xié)商能力和RTP端口號是分開的，而SIP要求這兩種信息在一個(gè)INVITE消息中發(fā)出，因此SIP只有等到H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)與H.323終端建立起H.245邏輯信道后才能獲得媒體交換能力。

　　(2) 媒體能力的解釋

　　H.323的媒體交換能力由H.245協(xié)議定義，它的媒體描述為優(yōu)先遞減的描述符集。例如{[a1,a2][v1,v2][dl]}表示同時(shí)支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)的傳送，音頻的格式只能為a1或a2，視頻格式只能為v1或v2。而SIP的媒體交換能力由SDP協(xié)議定義，SDP不具備H.245中描述各集合復(fù)雜關(guān)系的功能。因此,這種媒體交換能力的不同定義可能會(huì)在呼叫中產(chǎn)生一些誤解，給正常通信造成一定的麻煩。這就需要H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)具備能務(wù)解釋一致性的能力，即要求H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)接收到SIP網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的呼叫請求時(shí)，信令網(wǎng)關(guān)就從其SDP中的媒體字段獲得關(guān)于媒體格式和媒體能力的數(shù)據(jù)，并把他們轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的H.245能力交換信息。同樣，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)也能將H.245協(xié)議描述的媒體格式和媒體能力轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的SDP能力交換信息。

4.結(jié)束語

　　綜上所述，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)在SIP和H.323互通中占有得要的地位。它能夠使位于不同網(wǎng)絡(luò)的用戶直接和對端進(jìn)行媒體交換，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)之間的通信，降低網(wǎng)絡(luò)的成本，提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，滿足下一代網(wǎng)絡(luò)體系的開放性和多業(yè)務(wù)性的需要。因此隨著下一代網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，H.323-SIP信令網(wǎng)關(guān)的功能會(huì)越來越完善，也會(huì)越來越適應(yīng)用戶更加廣泛的業(yè)務(wù)需要。

5.參考文獻(xiàn)

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　　[3]精英科技.視頻壓縮與音頻編碼技術(shù)[M].北京: 中國電力出版社, 2000.

作者簡介：

　　陳亮，福建電信福州研發(fā)中心項(xiàng)目經(jīng)理，本科畢業(yè)于福州大學(xué)無線電系通信專業(yè)。曾擔(dān)任長途交換機(jī)、市話交換機(jī)以及小靈通核心網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作，以及前端市場營銷工作。現(xiàn)從事電信產(chǎn)品研發(fā)工作，對通信行業(yè)發(fā)展方向有較為深入的了解。主要研究方向?yàn)?G核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，未來移動(dòng)通信新業(yè)務(wù)。曾在福建通信科技發(fā)表過《淺析小靈通定位應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)方案》。

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