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        IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計

        2018-09-10 21:30:12李軍軍李卓琳
        計算機與網(wǎng)絡(luò) 2018年23期

        李軍軍 李卓琳

        摘要:探討了IMS在3GPP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用,根據(jù)IMS與PSTN域互通的實際需求分析了媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)的功能需求。MGCF負責進行ISDN用戶部分或承載無關(guān)呼叫控制與SIP協(xié)議之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,并且將會話轉(zhuǎn)發(fā)給IMS域。在此基礎(chǔ)上,分析了從IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的典型呼叫會話流程,提出了一種SIP與ISUP信令互通的結(jié)構(gòu)和消息映射機制,實現(xiàn)了IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計。

        關(guān)鍵詞:IMS;MGCF;SIP;ISUP

        中圖分類號:TP393文獻標志碼:A文章編號:1008-1739(2018)23-62-3

        0引言

        IMS是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式,能夠滿足當前終端客戶更新穎、更多樣化媒體業(yè)務(wù)的需求。由于IMS網(wǎng)絡(luò)基于IP協(xié)議和開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),可以將數(shù)據(jù)、語音及多媒體等多種業(yè)務(wù),采用不同的接入方式共享業(yè)務(wù)平臺。而在網(wǎng)絡(luò)演進的過程中,需要IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的軟交換網(wǎng)絡(luò)、公共電話交換網(wǎng)(PSTN)和2G移動網(wǎng)絡(luò)等長期共存并實現(xiàn)互通功能,需要實現(xiàn)IMS用戶與固定用戶、移動用戶之間的語音通話、視頻交流及短信等相關(guān)業(yè)務(wù)的通信[1]。

        為了充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)資源,研究IMS與PSTN網(wǎng)絡(luò)之間的互通問題是非常有必要的。而作為功能實體的媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGCF的實現(xiàn),正是解決IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的關(guān)鍵技術(shù)所在。MGCF采用H.248協(xié)議作為控制協(xié)議,主要功能是控制MGW完成話路的連通,同時處理來自PSTN等網(wǎng)絡(luò)的ISUP信息和來自IMS網(wǎng)絡(luò)的SIP消息,是完成IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的網(wǎng)絡(luò)實體,因此進一步研究MGCF具有很重要的應(yīng)用價值。

        1 MGCF設(shè)計的需求分析

        在IMS與PSTN域互通的過程中,MGCF扮演著重要的角色,它的功能類似于交換機。MGCF在網(wǎng)絡(luò)中的位置,如圖1所示。MGCF具備以下功能:①Mg接口用于疏通PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的會話過程,采用的是SIP協(xié)議;②Mj接口用于疏通IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的會話過程,采用的是SIP協(xié)議;③Mn接口用于MGCF控制IM-MGW,采用的是H.248協(xié)議;④同PSTN網(wǎng)路進行互通,采用的是ISUP協(xié)議。

        MGCF通過邏輯接口分別連接著IMS和PSTN兩部分,由于IMS網(wǎng)絡(luò)采用的是SIP協(xié)議,PSTN網(wǎng)絡(luò)采用的是ISUP協(xié)議,這2種協(xié)議使用的地址格式和消息格式截然不同。因此,要實現(xiàn)二者的互通,MGCF需要能夠進行相應(yīng)地址和信令的轉(zhuǎn)換和映射,如圖2所示。

        2 SIP和ISUP協(xié)議轉(zhuǎn)化與消息映射

        SIP協(xié)議是IETF提出的為了實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運行可靠多媒體的信令協(xié)議,具有呼叫控制與接入無關(guān)以及能夠靈活提供多種業(yè)務(wù)等優(yōu)點[2]。ISUP是NO.7(7號信令系統(tǒng))公共信道信令系統(tǒng)的用戶部分中的一種,包括語音業(yè)務(wù)和非話音業(yè)務(wù)(如電路交換數(shù)據(jù)通道)控制所必須的信令消息、功能和過程。ISUP可以完成電話用戶部分(TUP)和數(shù)據(jù)用戶部分(DUP)的功能,并且能實現(xiàn)范圍廣泛的ISDN業(yè)務(wù),具有非常廣闊的應(yīng)用價值。

        為了實現(xiàn)消息映射機制,將MGCF的接口分成I-MGCF(IMS-MGCF)和P-MGCF(PSTNMGCF)兩部分。其中I-MGCF負責傳遞從IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程, P-MGCF負責傳遞從PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程。從IMS網(wǎng)絡(luò)(SIP協(xié)議)到PSTN網(wǎng)絡(luò)(ISUP協(xié)議)的呼叫會話流程[3],如圖3所示。

        SIP與ISUP的消息映射在MGCF工作的不同階段完成,一個典型的MGCF消息映射過程包括以下2個階段。

        2.1發(fā)起呼叫

        IMS與PSTN呼叫過程中的功能實體還包括邊界網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)和IP多媒體-媒體網(wǎng)關(guān)功能(IM-MGW)。其中BGCF是IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)的分界點,它決定在何處與PSTN網(wǎng)絡(luò)進行連接;IM-MGW提供PSTN和IMS之間的接口,能夠在PSTN網(wǎng)絡(luò)的承載通道和分組網(wǎng)的媒體流之間進行轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和載荷處理等功能。

        2.1.1 IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程

        如圖4所示,IMS網(wǎng)絡(luò)下的終端用戶UE發(fā)起呼叫,被叫號碼為“tel”格式,IMS網(wǎng)絡(luò)中的S-CSCF發(fā)送請求到ENUM服務(wù)器進行被叫號碼查詢,ENUM服務(wù)器查詢不到此被叫號碼,返回失敗響應(yīng)[4]。S-CSCF接收到EMUM返回的失敗響應(yīng),將Invite消息傳遞給預置的BGCF,BGCF接收到S-CSCF傳遞的Invite消息,分析Invite的Request-URI的電話號碼獲得下一條MGCF的IP地址,并將該消息進行傳遞[5]。

        MGCF收到由BGCF發(fā)送的Invite請求消息后,根據(jù)被叫號碼進行路由分析,并轉(zhuǎn)發(fā)呼叫到PSTN網(wǎng)絡(luò),并向IM-MGW發(fā)起H.248消息實現(xiàn)媒體的創(chuàng)建。MGCF在收到PSTN網(wǎng)絡(luò)返回的媒體資源響應(yīng)消息ACM后,根據(jù)協(xié)商的信息向IM-MGW發(fā)起H.248消息進行媒體資源的保留,并向?qū)Χ薎MS網(wǎng)絡(luò)返回180 Ring響應(yīng)[6]。

        在收到PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的應(yīng)答消息ANM后,MGCF向IM-MGW發(fā)出H.248消息啟動媒體流,并向?qū)Χ薎MS網(wǎng)絡(luò)發(fā)出200 OK消息,實現(xiàn)會話的建立。

        2.1.2 PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程

        如圖5所示,PSTN網(wǎng)絡(luò)下的終端用戶UE發(fā)起呼叫,被叫號碼為“tel”格式,PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IAM消息到IM-MGW,IM-MGW發(fā)送IAM消息到MGCF。

        MGCF收到從PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的呼叫標識時,首先通過ENUM Server查詢被叫號碼的SIP URI,然后通過DNS Server查詢被叫所歸屬的I-CSCF的IP地址,最后產(chǎn)生一個Invite消息,發(fā)送到IMS網(wǎng)絡(luò)中I-CSCF[7]。

        2.2釋放呼叫

        在呼叫釋放階段,如果IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個呼叫釋放請求時,MGCF將收到的BYE請求轉(zhuǎn)化為非SIP信令REL發(fā)送到PSTN網(wǎng)絡(luò);如果PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個呼叫釋放請求時,MGCF將收到的REL請求轉(zhuǎn)化為SIP信令BYE發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)。

        3結(jié)束語

        MGCF在IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通中占有極其重要的地位。本文基于IMS在3GPP中的研究背景,分析了SIP控制協(xié)議與ISUP控制協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,通過對IMS與PSTN域互通中基本呼叫流程進行了探討,實現(xiàn)了IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計。

        參考文獻

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