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下一代网络中的媒体网关

2/14/2005来源:电信网络人气:7443

(中国电信集团北京研究院100083) 谭国权
  摘 要 首先分析了下一代网络(NGN)的基本框架结构,然后着重论述了其中重要的组成部分——媒体网关设备。

  关键词 NGN H.248 MGCP

  1 引言

  一个成功的运营网络不仅要求具有高可靠性、高质量的核心传送能力以及综合接入能力,而且更需要具有灵活开放的业务或服务提供能力。网络和业务管理能力。随着PSTN/ISDN、Internet和移动通信的普及以及接入带宽能力的扩大,人们对各种新业务的需求也不断增强。可以预见,未来运营商竞争的焦点已不仅在于其带宽有多大。接入手段多么丰富,而在于其业务或服务的提供能力,在于其业务或服务的质量与价格,要能够向用户提供丰富且经济的业务或服务,就需要有可靠的技术保障,而NGN技术就是这些问题最佳的解决方案。

  2 NGN的分层结构

  与传统的网络不同,NGN以在统一的网络架构上解决各种综合业务的灵活提供能力为出发点,提供诸,“业务逻辑、业务的接入和传送手段,业务的资源提供能力和业务的认证管理等服务。为此,在NGN中,以执行各种业务逻辑的软交换(Softswitch)设备为核心进行网络的构架建设。除此之外,业务逻辑可在应用服务器上统一完成,并可向用户提供开放的业务应用编程接口(API)。因此,在NGN中业务层面和业务控制层面从传统的网络中分离出来,已成为重要的一部分(以后运营商的竞争将会集中在业务层面)。而对于媒体流的传送和接入层面,NGN将通过各种接入手段将接入的业务流集中到统一的分组网络平台上传送。另外重要的一点就是NGN强调网络的开放性,其原则包括网络架构、网络设备、网络信令和协议。

  一般认为,NGN包括4个开放的层面。

  (1)网络业务层(Network Service layer)

  网络业务层主要负责业务逻辑的相关处理,如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口等。此外,业务层还负责业务相关的管理功能,如业务认证和业务计费等。

  (2)控制层(Control layer)

  控制层主要涉及软交换相关的功能,完成业务逻辑的具体执行,其中包含呼叫智能和路由等操作。此层是NGN的核心神经,决定用户收到的业务,并能控制低层网络元素对业务流的处理。

  (3)接入和传输层(access and Transport layer)

  接入和传输层由各种媒体网关或智能接入终端设备组成,其功能是将用户连接至网络,然后集中用户业务将它们传递至目的地,其中包括各种接入手段。

  (4)核心媒体层(Media layer)

  核心媒体层负责将信息格式转换成能够在网络上传递的信息格式。例如将话音信号分割成ATM信元或ip包。此外,媒体层还可以将信息选路至目的地。

  3 媒体网关的功能

  媒体网关在NGN中扮演着重要的角色,如果说软交换是NGN的“神经”,应用层是NGN的“大脑”,那么媒体网关就是NGN的“四肢”,任何业务都需要媒体网关在软交换的控制下实现。

  在相关的标准(如H.248、MGCP)中,媒体网关被定义为是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。如媒体网关能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转换,可以处理音频、视频或T.120,也具备处理这三者任意组合的能力,并且能够进行全双工的媒体翻译,可以演示视频/音频消息,实现其他IVR功能,同时还可以进行媒体会议等。

  媒体网关主要涉及的功能如下。

  (1)用户或网络接入功能

  媒体网关负责各种用户或各种接入网络的综合接入,如普通电话用户、ISDN用户、ADSL接入、以太网用户接入或PSTN/ISDN网络接入、V5接入和3G网络接入等。总之,媒体网关设备是用户或用户网络接入核心媒体层的“接口网关”。

  (2)接入核心媒体网络功能

  媒体网关以宽带接入手段接入核心媒体网络。目前接入核心媒体网络主要通过ATM或IP接入。ATM是面向连接的第2层技术,具有可靠的业务质量(QoS)保证能力,IP则是目前应用广泛的第3层技术。

  (3)媒体流的映射功能

  在NGN中,任何业务数据都被抽象成媒体流,媒体流可以是话音、视频信息,也可以是综合的数据信息。由于用户接入和核心媒体之间的网络传送机制的不一致性,因而需要将一种媒体流映射成另一种网络要求的媒体流格式。但是由于业务和网络的复杂性,媒体流映射并不是简单的映射,它涉及到媒体编码格式、数据压缩算法、资源预约和分配。特殊资源的检测处理。媒体流的保密等多项与媒体流属性相关的内容。此外,对不同的业务特性又有其特殊的要求,如话音业务对回声抑制、静音压缩、舒适噪音插入等有其特别要求。

  (4)受控操作功能

  媒体网关受软交换的控制,它绝大部分的动作,特别是与业务相关的动作都是在软交换的控制下完成的,如编码、压缩算法的选择,呼叫的建立、释放、中断,资源的分配和释放,特殊信号的检测和处理等。媒体网关和软交换之间的特殊关系决定了它们之间控制协议的重要性,MGCP和H.248就是软交换和媒体网关之间的控制协议。MGCP由IETF定义,实现相对简单,早期应用比较多,但目前的趋势则是转向了由ITU-T定义的H.248标准(可以说H.248是IETF与ITU-T结合的标准,IETF中叫MEACO)。

  (5)管理和统计功能

  作为网络中的一员,媒体网关同样受到网管系统的统一管理,媒体网关也要向软交换或网管系报告相关的统计信息。

  4 媒体网关中几个问题的讨论

  4.1 媒体网关的分类

  从设备本身讲,媒体网关并没有一个明确的分类,因为媒体网关负责将各种用户或网络综合接入到核心网络,但并不是说任何一个媒体网关设备都要支持所有的接入功能。媒体网关同样要遵循开放性原则,未来的NGN中的媒体网关都要受到软交换系统的统一控制。根据媒体网关设备在网络中的位置,可以将其分为如下几类。

  (1)中继媒体网关

  主要针对传统的PSTN/ISDN的中继媒体网关,负责PSTN/ISDN的C4或C5的汇接接入,将其接入到ATM或IP网络,主要实现VoATM或VoIP功能。

  (2)综合接入媒体网关

  综合接入媒体网关负责各种用户或接入网的综合接入,如直接将PSTN/ISDN用户,Ethernet用户、ADSL用户或V5用户接入。这类综合接入媒体网关一般放置在靠近用户的端局,同时它还具有拨号Modem数据业务分流的功能。

  (3)小区或企业用媒体网关

  从目前的情况看,放置在用户住宅小区或企业的媒体网关主要解决用户话音和数据(主要指Internet数据)的综合接入,未来可能还会解决视频业务的接入。

  4.2 MGCP与H.248/MEGACO协议

  MGCP是IETF较早定义的媒体网关控制协议,主要从功能的角度定义媒体网关控制器和媒体网关之间的行为,实现比较简单,没有H.248那样对包和属性的详细定义,事件交互的机制也比较简单。事件交互由一个操作和一个响应组成,对属性参数没有过多的定义。困此,MGCP具有实现简单等特点,但其互通性和支持业务的能力受到限制。

  H.248/MEGACO因其功能灵活、支持业务能力强而受到重视,而且不断有新的附件补充其能力,是目前媒体网关和软交换之间的主流协议,目前国内通信标准推荐软交换和媒体网关之间应用H.248协议。

  H.248和MECIACO在协议文本上相同,只是在协议消息传输语法上有所区别,H.248采用ASN.1语法格式(ITU-T X.680 1997),MEGACO采用ABNF语法格式(RFC2234)。

  4.3 ATM和IP

  在媒体网关中,ATM和IP之间的争论主要集中在两者承载话音和视频的能力上,IP既是Internet协议,又是无连接的基于包的交换,传统的IP对QoS没有足够的保证,是一种“尽力而为”的机制,相比之下,ATM采用定长信元、面向连接的机制,提供完善的QoS保证和流量控制机制,ATM对各种业务的承载有着不可替代的优势。在IP QoS机制没有完善以前(目前IP吸收了很多ATM的特性,还有很多技术在研究IP的QoS保证机制。如RSVP、IPv6和IP diffsev等),在NGN中, ATM和IP还将共存一段相当长的时间,在对话音的支持上,ATM具有明显的优势。但随着IP QoS保证机制的最后解决(如在IPv6中),IP最终会成为下一代核心网络的承载标准。

  5 结束语

  下一代网络要取得成功,离不开各种媒体网关的综合业务接入能力和在软交换系统控制下实现具体业务的能力,NGN技术以业务为核心展开,而业务关系到各个方面的问题,媒体网关设备只是这些业务链条中重要的一个环节。从某种程度上讲,媒体网关与软交换系统的配合决定着下一代网络的网络体系架构。

摘自《电信技术》2002.1