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H.323-SIP信令網關的實現

陳亮 2008/02/18

　　摘要：H.323和會話初始化協(xié)議(SIP)都是基于IP網絡的多媒體通信協(xié)議，采用實時傳送協(xié)議(RTP)傳送實時的音頻視頻傳輸，二者之間可以通過設置信令網關互通，完成信令消息的翻譯和轉換功能。要實現H.323與SIP網絡之間的互通，必須解決地址格式的轉換、消息映射和終端能力協(xié)商等方面的問題。H.323-SIP信令網關在H.323和SIP互通中占有得要的地位，它能夠使位于不同網絡的用戶直接和對端進行媒體交換，實現點到點、點到多點之間的通信。H.323-SIP信令網關的功能會越來越完善，也會越來越適應用戶更加廣泛的業(yè)務需要。

　　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

　　隨著計算機運算能力的提高和網絡帶寬的不斷增加，傳統(tǒng)電信網絡和計算機網絡正逐漸融合，以分組交換技術為核心的IP電話業(yè)務逐漸成為市場的主流。目前被廣泛接受的網絡電話(VoIP)控制信令體系包括國際電信聯(lián)盟遠程通信標準化組(ITU-T)的H.323協(xié)議和互聯(lián)網工程任務組(IETF)的會話初始化協(xié)議(SIP)，二者實現的信令控制功能基本相同，但設計風格和實現方法不同。H.323協(xié)議與傳統(tǒng)電信網絡互通性較好，應用廣泛，技術較為成熟；而SIP與IP網絡結合得更好，信令簡單，易于擴充。因此，在實際應用中考慮到多媒體通信對兩種協(xié)議優(yōu)點的依賴，在相當長的時間里SIP與H.323將共存，這使得H.323網絡與SIP網絡互通具有重要意義。

1.H.323-SIP信令網關的含義

　　H.323是ITU-T制定的關于多媒體通訊的標準，它通過一組協(xié)議的相互協(xié)作來實現對呼叫的控制，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、參數協(xié)商等的信令控制過程是分開進行的，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，然后在終端之間進行性能交換、參數協(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、錯誤代碼和認證機制來實現信令控制。SIP中呼叫控制的信息封裝在SIP消息的報頭中，因此會話請求過程與媒體協(xié)商過程是同時進行的，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用層協(xié)議，都提供呼叫建立、呼叫撤銷、呼叫控制、補充業(yè)務和可交換能力，這使得實現兩個協(xié)議的互通相對比較容易。H.323和SIP都是基于IP網絡的多媒體通信協(xié)議，采用實時傳送協(xié)議(RTP)傳送實時的音頻視頻傳輸，二者之間通信的復雜度不高，可以通過設置信令網關(SGW)來解決二者的互通，完成信令消息的翻譯和轉換功能。

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

2.H.323與SIP的技術實現

　　SIP和H.323在技術實現上有很大的不同，具體表現在以下幾個方面。

　　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，已經應用于很多多播骨干網絡。而H.323v1、H.323v2要使用多單播同時進行的方式才能完成，不過H.323v3版本對多播的支持已有很大改善。

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

　　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)時通過簡單的網絡檢測就可以調試。反觀H.323協(xié)議采用了誤碼率(PER)或者誤包率(BER)的二進制編碼方式，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，每次服務器發(fā)出通告的時候，都需要建立一個監(jiān)聽套接字，這樣的結果勢必造成大量的閑置套接字，假設在建立一個完整的代理/注冊/流網關三者合而為一的園區(qū)出口網關的時候，資源上勢必會非常的緊張，這個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，只建立一個套接字。

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

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

3.H.323與SIP網絡互通的實現

　　盡管H.323和SIP作為多媒體通信應用層控制協(xié)議實現的信令功能基本相同，都是用RTP/RTCP作為媒體傳輸的協(xié)議，但是從本質上看，這兩個協(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，要實現H.323與SIP網絡之間的互通，必須解決地址格式的轉換、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信令網關的框架結構， H.323和SIP信令網關包含一個H.323協(xié)議棧和一個SIP協(xié)議棧，同時包含一個H.323-SIP翻譯單元。H.323協(xié)議棧負責接收和發(fā)送呼叫信令以及控制消息與H.323網絡通信，SIP協(xié)議棧負責接收和發(fā)送SIP消息同時與SIP網絡通信。H.323-SIP翻譯單元則實現H.323消息和SIP消息的翻譯與地址映射。在整個通信過程中H.323-SIP信令網關將提供呼叫流程的信令轉換。


　　3.1 H.323與SIP之間的地址轉換

　　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標識、各種URL格式、H.323 ID、Email ID等。在跨越不同的系統(tǒng)時必須對地址進行轉換，這就要求H.323-SIP信令網關不但能夠識別消息中所包含的地址類型，而且還可以根據地址映射的規(guī)則將其變換為對端地址類型，實現一致和唯一的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別名地址轉換為SIP地址，要盡可能把別名地址中的URL ID轉換為”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信令網關的IP地址代替；如果是傳輸端口標識，則將該傳輸端口標識映射為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的5060端口；如果是Email ID格式，則在該地址前加上“SIP:”后直接當作SIP URL。

　　(2) SIP到H.323的地址映射

　　將SIP地址轉換為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傳輸端口標識，并在這之前加上“IP:”。

　　3.2 消息的轉換

　　在呼叫控制和相關消息等方面，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呼叫信令消息兩個部分，而SIP消息包括請求和響應兩種。這就需要H.323-SIP信令網關中將其轉換成SIP網絡的OK響應消息；而H.323網絡發(fā)出的呼叫振鈴消息則被轉換成SIP網絡的180振鈴響應消息。

　　通常消息映射是一對一映射，但有時也可能是一個消息到多個消息的映射。例如SIP網絡的INVIITE消息，被轉換成H.323網絡發(fā)出的呼叫建立SETIP消息(網絡中不存在網守)或接入請求ARQ消息(網絡中存在網守)。

　　此外，還存在消息參數的轉換，如：H.225.0的Display-Info參數對應于SIP中的From字段，而DestinationCallsignalAdderss參數對應于TO字段。

　　在信令消息的轉換中，H.323-SIP信令網關還需考慮以下問題：

　　一個給定協(xié)議的信令消息或參數可能沒有一個完全匹配的另一協(xié)議的響應信令消息或參數，這時需要由H.323-SIP信令網關創(chuàng)建消息信令之間的映射或者H.323-SIP信令網關做一定的處理以在共同理解的基礎上產生統(tǒng)一的標準。

　　兩個協(xié)議對信令消息的理解出現錯誤時，H.323-SIP信令網關能夠產生基于共同理解統(tǒng)一標準基礎上的錯誤信息。

　　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)商的關鍵在于媒體能力的交換和媒體能務的解釋。

　　(1) 媒體能力交換

　　SIP會話請求過程和媒體協(xié)商過程等是一起進行的，因此呼叫建立時間短；而H.323中呼叫建立過程和媒體參數協(xié)商的信令控制過程是分開進行的。當進行媒體能力協(xié)商的時候， H.323-SIP信令網關將SIP轉換到H.323，只需把SIP的INVITE消息進行拆分就能實現；反之就很復雜，必須隨H.323進程一步一步地疊加。

　　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，H.323的SETUP消息中實際上包含了快速啟動單元，該單元攜帶了媒體能力參數。因此，H.323-SIP信令網關只需將SETUP消息中的快速啟動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，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INVITE消息中發(fā)出，因此SIP只有等到H.323-SIP信令網關與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]}表示同時支持音頻、視頻、數據的傳送，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中描述各集合復雜關系的功能。因此,這種媒體交換能力的不同定義可能會在呼叫中產生一些誤解，給正常通信造成一定的麻煩。這就需要H.323-SIP信令網關具備能務解釋一致性的能力，即要求H.323-SIP信令網關接收到SIP網絡發(fā)出的呼叫請求時，信令網關就從其SDP中的媒體字段獲得關于媒體格式和媒體能力的數據，并把他們轉換成對應的H.245能力交換信息。同樣，H.323-SIP信令網關也能將H.245協(xié)議描述的媒體格式和媒體能力轉換成對應的SDP能力交換信息。

4.結束語

　　綜上所述，H.323-SIP信令網關在SIP和H.323互通中占有得要的地位。它能夠使位于不同網絡的用戶直接和對端進行媒體交換，實現點到點、點到多點之間的通信，降低網絡的成本，提高網絡的運行質量，滿足下一代網絡體系的開放性和多業(yè)務性的需要。因此隨著下一代網絡的不斷發(fā)展，H.323-SIP信令網關的功能會越來越完善，也會越來越適應用戶更加廣泛的業(yè)務需要。

5.參考文獻

　　[1]盧政.如何成功的運用OPENH323來開發(fā)商業(yè)的H.323 協(xié)議棧[EB/OL]. 2002-11-18. http://www.chinajine.com/Shop/ShowProduct.asp?ProductID=12374.

　　[2]糜正琨.IP網絡電話技術[M].北京: 人民郵電出版社, 2000.

　　[3]精英科技.視頻壓縮與音頻編碼技術[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)中心項目經理，本科畢業(yè)于福州大學無線電系通信專業(yè)。曾擔任長途交換機、市話交換機以及小靈通核心網絡的維護工作，以及前端市場營銷工作�，F從事電信產品研發(fā)工作，對通信行業(yè)發(fā)展方向有較為深入的了解。主要研究方向為3G核心網網絡架構，未來移動通信新業(yè)務。曾在福建通信科技發(fā)表過《淺析小靈通定位應用及實現方案》。

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