在过去,传统电信网络(public switched telephone network;pstn)与因特网(internet protocol network;ip network)分属不同连结网络,电信网络仅单纯的用来传输模拟电话及传真,而因特网则是处理数字数据的传送。
由于数字讯号处理dsp技术的开发,计算机电话整合(computer telephony integration;cti)技术的演进,衍生出新的产品与服务,使得计算机与电话市场增加了新的应用,像是计算机电话应用产生器(application generator)讯息整合系统(unified messaging system;ums)和自动话务分配(automatic call distribution;acd)。
有了计算机电话整合技术成功的经验,遂想进而融合现有的因特网,于是有了因特网电话网关(internet telephony gateway;itg)的设计。过去几年是以itu-t h.323标准作为voip(voice over ip)技术的基础。
透过ip网络提供基本之电话服务。不过近来的发展已逐渐显示出原先h.323的架构并不符合voip系统未来长久发展之需,而势必得在其现有基础上做适当的调整,才能满足未来voip与pstn/plmn整合上的需求。
现在,一些世界标准组织及策略联盟纷纷提出新的协议与架构,例如:ietf(internet engineering task force)订定了mgcp、megaco、sip、sigtran等协定;isc协会(international softswitch consortium)亦着手制定网络交换机(softswitch)系统架构。
在这个系统中,有新的设备及协议,希望能整合传统电信pstn网络到ip网络中。藉由电信与信息技术的结合、标准化的系统架构,以及开放的应用程序接口,改变了电信产业未来的发展。
而网络交换机(softswitch)技术负责因特网电信与传统电信网络的介接,将在新一代的因特网电信系统扮演相当重要的角色。 softswitch系统架构 发展新世代因特网电信技术,首要面对的课题就是要能与现有的电信网络架构整合。在图1中,分别描绘了传统电信网络(图左侧)及因特网电信(图右侧)的架构示意图。
传统电信网络中电话建立的过程为:语音(voice)部份是经由局用网络交换机(co switches)之间的trunk接口传输;信令(signaling)部份则是透过ss7网络传递。如果只是一般的通话,负责通话控制(call control)的ss7 isup信令,仅会透过ss7网络的信号转运点(signal transfer point;stp)。
在发话端交换机(originating switch)与受话端网络交换机terminating switch)之间传送;然而,当通话需要智能网络服务(in services)时,则要发送ss7 tcap信令,经由ss7网络转送至提供该服务的服务控制点(service control point;scp),要求提供该项服务;
若是该项服务包括语音播放(announcement)、互动语音响应(interactive voice response;ivr),此时scp就会要求智能型设备(intelligent peripheral;ip)播放语音给发话端,同时侦测发话端的按键,并将按键结果之dtmf回传给scp,用来决定该项服务的进行。
在因特网电信架构中,为了与传统电信网络介接(interworking),安排了信令网关(signaling gateway;sg)和ss7网络连接,以接收由ss7网络传送来的信令,经过格式转换再交由媒体网关控制器mgc(media gateway controller;
在mgcp称之为话务代理(call agent))。mgc的功能包含通话控制与路由(routing)、信令处理、媒体网关控制,以及产生通话记录(call detail records;cdr)。mgc和信令网关之间的接口规格目前正由ietf sigtran(signaling transport)这个工作小组所制定。
在此架构中,媒体网关(media gateway;mg)则扮演着媒体格式转换的角色,它负责将电信网络传递来的语音或影像格式转换成ip网络上所传递的rtp格式。而mgc则透过mgcp或megaco/h.248来控制不同类型的媒体网关。另外,mgc与mgc之间的沟通则是藉由sip-t(sip for telephones),现今sip-t仍在ietf作进一步的研议。
相对于传统电信网络提供服务的scp与ip,在因特网电信架构中也有类似的组件,例如:应用服务器(application server;as)类似scp,负责提供加值性的服务(如:080、voice mail服务),它可支持jain或parlay的标准应用程序接口,提供给上层的应用程序发展者,使得应用服务的开发更为容易且具可移植性(portability);
而as与mgc间的通讯协议sip-tsi(sip-telephony service interface),目前尚在isc讨论阶段,并无明确的文件数据;另外,媒体服务器(media server;ms)则类似传统电信网络的智能型设备(intelligent peripheral;ip),利用rtp来传送语音讯息给媒体网关(或网络电话)。
或是接收媒体网关(或网络电话)传送来的语音讯息和dtmf按键数据。而应用服务器与媒体服务器间的通讯协议,甚至两者间的架构关系,都仍在isc讨论,并无确切的结果。 softswitch相关通讯协议 透过通讯协议的制定,在新世代因特网电信架构中组件之间有了沟通的标准接口。
使得组件的开发者有了共通的依据,而组件的购买者也有了选择的机会,可以依照需要来选购所要的组件产品,同时降低了系统更新的成本,也让系统架构拥有弹性扩充(scalability)的能力。另外,制造商可以自由地发展自己的产品,而且不同厂商所生产的产品也具有互通性。接下来我们将介绍softswitch相关的三个开放式接口标准。
sigtran (signaling transport) 首先来看signaling gateway接收来自ss7网络的信令,如何在ip网络上传递。图2和图3分别显示ss7 isup(isdn user part)和tcap(transaction capabilities applications part)信令如何作信令格式的转换。
其中,ietf sigtran工作群组定义了交换线路网络信令调适ssa(switched circuit network signaling adaptation;ssa)和共通信令运输cst(common signaling transport;cst)这两层的功能。
cst层建构在ip层之上,提供ss7信令在ip网络上可靠的传输。目前正为cst层制订sctp(stream control transmission protocol)这个通讯协议;之所以会舍弃现有的tcp,而另外定义sctp的主要原因有二。
一为ss7的信令传递通常都是很急迫的,稍有延迟便失去了意义,tcp的retransmission机制将会造成不良的影响。二为tcp容易受到resource-attack这样的攻击而造成系统的当机,而sctp针对安全性的议题则有较周延的考虑。至于ssa层则是专门负责支持ss7信令中原有的特性或功能(例如:sccp(signaling connection control part)层的全域名称转换(global title translation)。
mgcp/megaco megaco与mgcp (media gateway control protocol)与从字面上解释即知,它们是定义媒体网关控制器mgc用来控制媒体网关mg的沟通标准,mgcp与megaco两者运作方式都采主从式(master-slave)架构,仅仅使用数个简单的命令(commands)就可完成通话的建立与终结。
mgcp第一次发表于1998年10月,而最后版本于1999年10月发表为rfc 2705;至于megaco /h.248则己在2000年11月分别为itu-t与ietf会议接受,发表为rfc 3015.虽然这两个协议具有相同的架构与类似的运作精神,但是相较于mgcp,megaco提供更弹性的接口,让mgc对mg上的资源作动态管理。
像在网络交换机中,通话建立的过程,mgc透过commands管理媒体网关mg上的端点(endpoints),此端点同时包含了一组分别面对pstn与internet的资源;相对地,在megaco的联机模式中,mgc透过commands管理的是媒体网关mg上的终端(terminations),而不论是面对pstn或internet的资源,都个别地被视为一终端。
sip(session initiation protocol) sip是一种属于因特网应用层(application-layer)的信令控制协议,用来建立(create)、更改(modify)与终结(terminate)议程。目前有六个方法(methods)可供使用来发送需求(requests),分别是邀请(invite)、确认(ack)、再见(bye)、取消(cancel)、选项(options)、注册(register)。
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