CN100546302C - 在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信协议的承载技术，公开了一种在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，使得可以使用现有TDM网络的七号信令直接承载媒体网关控制协议。本发明中，用信令点来识别软交换和媒体网关，将媒体网关控制协议处理层设置为一种SCCP用户。可以使用DPC+SSN或GT+SSN进行消息路由；对过长的媒体网关控制协议消息在SCCP进行分段和重装。

Description

在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法
技术领域
本发明涉及通信协议的承载技术，特别涉及软交换和媒体网关间协议的下层承载技术。
背景技术
随着通信技术的发展，通信网络也在向下一代网络(Next GenerationNetwork，简称“NGN”)迅速演进，其中，交换技术发展的趋势是业务控制和承载媒体相分离。通过业务控制和承载媒体的分离，用户可以自行配置和定义自己的业务特征而不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展更新的业务需求，也使得网络具备了可扩展性和快速部署新业务的能力，使网络运营商更具竞争力。
为了实现业务控制和承载媒体的分离，传统的交换机被划分为软交换(SoftSwitch)和媒体网关(Media Gateway，简称“MGW”)两部分。软交换和媒体网关可以作为独立实体设置在不同的地方，从而方便了维护，并且大部分数据可就近交换，节省了传输资源。
而且随着移动通信的发展，移动通信网络，包括宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，简称“WCDMA”)和码分多址2000(CodeDivision Multiple Access 2000，简称“CDMA2000”)网络，也在电路域核心网引入了承载和控制分离的结构。其中，WCDMA把原有的移动交换中心(Mobile Switching Center，简称“MSC”)划分为移动软交换服务器(MSCserver)和MGW两个设备；CDMA把原有的MSC划分为移动软交换中心(Mobile Switching Center emulation，简称“MSCe”)和媒体网关MGW两个设备。
固定网的软交换和移动通信核心网中的移动软交换设备可以统称为软交换，软交换和MGW间采用互联网工程任务组(Internet Engineering TaskForce，简称“IETF”)定义的MEGACO协议或国际电信联盟-电信标准部(International Telecommunication Union Telecommunication StandardizationSector，简称“ITU-T”)定义的H.248协议作为媒体网关控制(Media GatewayControl，简称“MGC”)协议。MEGACO协议和H.248协议基本相同，用于软交换和MGW之间的通信，提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。关于MEGACO/H.248协议的具体细节，可以参见《Megaco Protocol Version 1.0》(RFC 3015)，中文可译为《媒体网关控制协议1.0版》(RFC 3015)。本文以H.248协议说明。
由于一个H.248消息包可以很大，最大消息包长度约1000个字节，因此H.248协议需要使用下层承载协议。目前，典型的H.248协议下层承载采用网际互连协议(Internet Protocol，简称“IP”)网的传输控制协议(TransferControl Protocol，简称“TCP”)、流控制传输协议(Stream Control TransmissionProtocol，简称“SCTP”)或用户数据报协议(User Datagram Protocol，简称“UDP”)协议，或用异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称“ATM”)网的消息传送部分层3宽带(Message Transfer Part Level 3Broadband，简称“MTP3B”)协议。
现有的典型的业务控制和承载媒体分离的网络的物理连接示意图如图1所示。其中，软交换和MGW等网络实体通过IP承载网或ATM承载网连接。
软交换和MGW之间使用IP承载网和ATM承载网的协议层次分别如图2和图3所示。
为了更好理解本发明方案，这里对七号信令(Signalling System No.7，简称“SS7”)做简要介绍。在传统的时分多路复用(Time Division Multiplexing，简称“TDM”)承载网中，物理传输使用E1或光纤等，以E1为例，一个E1划分为32个时隙，可以用一些时隙来传信令。在目前使用TDM承载网的电信网中，已广泛使用七号信令，七号信令协议是分层的。其中，与本发明相关的七号信令协议层如图6所示。
与本发明相关的七号信令协议层自底向上分为：物理层、消息传输部分2(Message Transfer Part 2，简称“MTP2”)、消息传送部分层3(MessageTransfer Part Level 3，简称“MTP3”)、信令连接控制部分(SignallingConnection Control Part，简称“SCCP”)层、SCCP应用层和业务层。每个信令点具有对等的七号信令协议层，如图6所示，信令点1和信令点2分别承载了对等的七号信令协议层。本领域的普通技术人员理解，协议分层也即等同于消息包是分层的，对等协议层对消息包进行同层次的相应处理，例如发送端的SCCP层从上层即SCCP应用层接收数据包，并进行分段操作后发送给下层，而接收端的SCCP层则将从下层接收到的数据包进行重组，并提交给SCCP应用层。
SCCP应用层目前有基站子系统应用部分(Base Station Sub-systemApplication Part，简称“BSSAP”)，移动应用部分(Mobile Application Part，简称“MAP”)和智能网应用部分(Intelligent Network Application Part，简称“INAP”)等。以BSSAP为例，信令点1为MSC，信令点2为基站控制器(Base Station Controller，简称“BSC”)，MSC的业务层产生要发到BSC消息时，首先，消息在SCCP应用层进行BSSAP层处理，加上子系统等信息，打上BSSAP消息头发送到SCCP层；接着，消息在SCCP层处理，加上信令点等信令，再打上SCCP消息头，送到MTP3层处理；接着，消息在MTP3层处理，选定链路等，在MTP层填写相关信息，发送到MTP2处理；MTP2层通过物理层将消息发送到BSC；在接收端，即BSC处，七号信令协议层自底向上逐层解开消息包，从MTP2发送到MTP3，再发送到SCCP层，SCCP层根据子系统发送到BSSAP层，BSSAP层处理后送到业务应用层。BSC向MSC发送消息也同理，这样实现消息对等交互。
考虑到有时网络环境并不提供IP承载网或ATM承载网，而传统公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，简称“PSTN”)使用的TDM承载网的网络覆盖率很高，此时，软交换和MGW等网络实体就需要通过TDM承载网连接。使用TDM承载网连接实现的软交换和MGW分离的网络的物理连接示意图如图4所示。其中，信令转接点(Signalling Transfer Point，简称“STP”)用于转发TDM承载网使用的七号信令消息。
现有技术方案使用路由器或其他时隙交叉仪，把IP数据包通过速率适配承载到TDM承载网的时隙里，实现软交换和MGW之间TDM承载网的连接。熟悉本领域的技术人员理解，路由器或时隙交叉仪可以实现时隙数据的插入，完成IP数据包到TDM承载网时隙的映射，但软交换和MGW之间相当于还是使用IP连接。
现有技术方案使用路由器将IP数据包承载到TDM承载网的时隙中的网络的物理连接如图5所示。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：TDM网络的七号信令对媒体网关控制协议的承载是间接的，不但需要额外增加设备，而且还不能利用TDM承载网中已有的信令网络，也无法利用STP的信令转接功能。
造成这种情况的主要原因在于，现有技术方案的软交换和MGW之间仍然使用IP协议，只是通过路由器或时隙交叉仪将承载信令的IP数据映射到TDM承载网上传输，因此无法使用TDM承载网中已有的信令网络进行传输，而且由于STP无法获得信令点相关信息，因此也无法利用STP的信令转接功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，使得可以使用现有TDM网络的七号信令直接承载媒体网关控制协议。
为实现上述目的，本发明提供了一种在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，包含以下步骤：
A为软交换和媒体网关配置七号信令协议的消息传送部分信令协议层和信令点编码；
B为软交换和媒体网关在所述七号信令协议的信令连接控制部分应用层位置配置媒体网关控制协议处理层和子系统号，其中，子系统号对应于媒体网关控制协议处理层，并且子系统号区别于其它类型的信令连接控制部分应用层的子系统号；
C所述媒体网关控制协议处理层至少在部分消息路由过程中使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据。
其中，所述媒体网关控制协议处理层处理所述媒体网关控制协议，所述媒体网关控制协议为MEGACO/H.248协议。
此外在所述方法中，还包含以下步骤：
信令连接控制部分层从所述媒体网关控制协议处理层接收媒体网关控制协议消息，并在所述媒体网关控制协议消息长度大于预定长度时进行分段并使用增强单位数据向下层转发；
所述信令连接控制部分层从下层接收所述增强单位数据并进行重组，并根据所述子系统号转发给所述媒体网关控制协议处理层。
此外在所述方法中，所述媒体网关控制协议处理层将所述媒体网关控制协议消息发送给所述信令连接控制部分层时还指明所述子系统号。
此外在所述方法中，若所述软交换和所述媒体网关直接相连，则为所述软交换和所述媒体网关配置国内备用网的信令点编码。
此外在所述方法中，所述媒体网关控制协议处理层的子系统号为88。
此外在所述方法中，还为所述软交换和所述媒体网关配置全局码，所述步骤C中，所述媒体网关控制协议处理层至少在到达目的地前的最后一次消息路由过程中使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据；在经过信令转接点STP转接时，使用该全局码和所述子系统号作为路由依据或使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，用信令点来识别软交换和媒体网关，将媒体网关控制协议处理层设置为一种SCCP用户。可以使用DPC+SSN或GT+SSN进行消息路由；对过长的媒体网关控制协议消息在SCCP进行分段和重装。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即首先，由于可以在TDM网络中实现业务控制和承载媒体分离，因此本发明方案将大大简化TDM网络的升级，从而使TDM网络更方便维护，更节省传输资源；其次，在网络环境不提供IP承载网或ATM承载网时，本发明方案可以尽快利用原有的TDM网络，快速实现软交换和媒体网关的组网；第三，本发明不需要额外的设备，仅需要对软交换和MGW进行简单的软件升级即可以实现，相比于现有技术方案具有很大的成本优势；第四，由于本发明方案将MEGACO/H.248协议承载在七号信令网上，并且可以使用STP的信令转接，将大大提高MEGACO/H.248协议数据包传输的实时性和可靠性。
附图说明
图1是现有的典型的业务控制和承载媒体分离的网络的物理连接示意图；
图2是软交换和MGW之间使用IP承载网的协议层次示意图；
图3是软交换和MGW之间使用ATM承载网的协议层次示意图；
图4是使用TDM承载网连接实现的软交换和MGW分离的网络的物理连接示意图；
图5是现有技术方案使用路由器将IP数据包承载到TDM承载网的时隙中的网络的物理连接的示意图；
图6是与本发明相关的七号信令协议层；
图7是根据本发明一个较佳实施方式的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法中软交换和MGW使用的对等协议层；
图8是根据本发明一个较佳实施方式的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法的流程。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
考虑到网络环境可能提供IP承载网或ATM承载网，并且现有的IP网络存在时延、抖动和丢包的情况，没有传统TDM传输网可靠，因此本发明方案将媒体网关控制协议(H.248协议)承载在TDM网中的七号信令上，并且在异地传输时可以使用STP实现信令转接。
本发明方案MEGACO/H.248协议消息的传送使用基于七号信令的协议层，在软交换和MGW上配置消息传送部分(Message Transfer Part，简称“MTP”)信令协议层，软交换和MGW均设置一个区别于其它七号信令协议层中的SCCP应用层类型的子系统号(Sub-System Number，简称“SSN”)，在SCCP应用层上进行H.248协议处理。
为了实现七号信令系统的消息路由，本发明方案在软交换和MGW上增加七号信令中使用的信令点设置，以七号信令的信令点标识软交换和MGW等网络实体，消息路由方式可以使用目的信令点编码(Destination Point Code，简称“DPC”)和子系统号(DPC+SSN)路由到对端；为了在使用STP进行信令转接时减少MTP层信令点的配置，可以在软交换和MGW上增加七号信令中使用的全局码(Global Title，简称“GT”)设置，使用全局码和子系统号(GT+SSN)路由到对端。
本发明方案在MEGACO/H.248协议的大数据包传送时，可以利用SCCP的分段和重装功能，由SCCP层对大数据包进行分段并使用增强单位数据(Extended Unit Data，简称“XUDT”)消息发送到对端，并由对端的SCCP层进行重新组装后发送给对端的SCCP应用层进行H.248协议处理。
本发明所带来的优点显而易见，首先，由于可以在TDM网络中实现业务控制和承载媒体分离，因此本发明方案将大大简化TDM网络的升级，从而使TDM网络更方便维护，更节省传输资源；其次，在网络环境不提供IP承载网或ATM承载网时，本发明方案可以尽快利用原有的TDM网络，快速实现软交换和媒体网关的组网；第三，本发明不需要额外的设备，仅需要对软交换和MGW进行简单的软件升级即可以实现，相比于现有技术方案具有很大的成本优势；第四，由于本发明方案将MEGACO/H.248协议承载在七号信令网上，并且可以使用STP的信令转接，将大大提高MEGACO/H.248协议数据包传输的实时性和可靠性。
为了更好的说明本发明方案，下面结合本发明较佳实施方式和相关附图进行说明。
考虑到MTP3的数据包的上限为306字节，而一个MEGACO/H.248协议数据包约1000字节，因此，不能将MEGACO/H.248协议数据包承载在MTP3之上，因此本发明将其承载在SCCP之上，并利用SCCP的分段重组功能，实现消息包的传送。
根据本发明一个较佳实施方式的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法中软交换和MGW使用的对等协议层如图7所示。
本领域的普通技术人员可以看出，本发明中软交换和MGW使用的对等协议层基于图6所示七号信令协议层实现，但本发明中SCCP应用层为H.248处理层。本领域的普通技术人员可以理解，本发明方案使用信令点标识软交换和MGW；H.248处理层类似于现有技术中的BSSAP，用于对MEGACO/H.248协议进行处理。为了和BSSAP、MAP等SCCP应用层的命名方式统一，在本发明一个较佳实施方式中，H.248处理层也称为媒体网关应用部分。
根据本发明一个较佳实施方式的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法的流程如图8所示。
首先进入步骤810，业务层发送消息给H.248处理层。在本发明一个较佳实施方式中，发送端为软交换，接收端为MGW，软交换的业务层产生要求MGW创建端点的消息，即需要向MGW发送一条H.248的ADD消息。
接着，进入步骤820，H.248处理层生成H.248消息。在本发明一个较佳实施方式中，H.248处理层根据MEGACO/H.248协议将业务层ADD消息的信元组成一个H.248协议的ADD消息。本领域的技术人员理解，一般H.248协议的ADD消息长度约为700到1000字节。
接着，进入步骤830，H.248处理层选择路由方式并将H.248消息发送给SCCP层。需要说明的是，路由方式可以为DPC+SSN路由或GT+SSN路由，其中，SSN为媒体网关应用部分也即H.248处理层的业务子系统号，该SSN区别于其它的SCCP应用层，SSN的取值只要不与现有的其它已有SCCP应用层相同即可，在本发明一个较佳实施方式中，SSN取值为88。在本发明一个较佳实施方式中，如果使用DPC+SSN路由，则需要为软交换和MGW配置DPC和SSN，此时路由使用的DPC为接收端MGW的DPC；如果使用GT+SSN路由，则除配置DPC之处还需要事先为软交换和MGW配置GT和SSN，此时路由使用的GT为接收端MGW的GT。本领域的普通技术人员理解，由于此时使用七号信令网的方式配置路由，因此消息可以在七号信令网中传输，并且可以使用STP的信令转接功能。在实施路由时，用信令点是必须的，用全局码是可选的，经过STP多次转接时中间可用全局码，但最后一段还是要用信令点找到目的地。
在本发明另一个较佳实施方式中，对于软交换和MGW直接相连接的情况，可以采用国内备用网的DPC，以减少国内网的DPC的占用。此外，需要说明的是，H.248处理层将H.248消息发送给SCCP层还指明其SSN。
接着，进入步骤840，SCCP层根据接收的消息包长度按照SCCP协议处理。在该步骤中，SCCP判断消息包的大小，对大于255字节的消息包，根据SCCP协议自动分段，并使用XUDT消息发送。本领域的普通技术人员理解，按照SCCP协议，最多可以把消息分成16段，每段最长255字节，最大支持255*16＝4080字节，完全可以满足H.248消息传送的要求。
接着，进入步骤850，下层根据七号信令协议在七号信令网中转发消息。在该步骤中，分段后的XUDT消息通过下层协议在七号信令网中转发到接收端的对等层。该步骤中的处理方法即为现有七号信令网的处理方法，在此不详细说明。
接着，进入步骤860，对端SCCP层完成接收消息的SCCP协议处理后将消息上报给H.248处理层。在本发明一个较佳实施方式中，接收端MGW的SCCP层收到XUDT消息，按SCCP协议启动重装机制，完整重装后，判断SCCP的SSN为媒体网关应用部分，则用UDT指示原语，把消息发送到H.248处理层。其中，对于其中分段丢失等各项异常情况，按照已定义的SCCP规范处理，详细参见《国内NO.7信令方式技术规范信令连接控制部分(SCCP)，1995》7.2.5.3节关于分段和重装功能的相关描述和第5章关于消息的格式和编码，或《ITU-T Q.714，07/1996》的4.1节。
接着，进入步骤870，对端媒体网关应用部分根据信令点确定消息来源并进行相应H.248协议处理。
接着，进入步骤880，对端业务层根据下层接收消息进行相应处理。
需要说明的是，在部分系统中对媒体网关起控制作用的设备也可能有其它的名称，如媒体网关控制功能(Media Gateway Control Function，简称“MGCF”)、媒体网关控制器(Media Gateway Controller，简称“MGC”)等，只要可以对媒体网关起到控制作用，就可以应用本发明的方案，属于本发明的范围。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，包含以下步骤：
A为软交换和媒体网关配置七号信令协议的消息传送部分信令协议层和信令点编码；
B为软交换和媒体网关在所述七号信令协议的信令连接控制部分应用层位置配置媒体网关控制协议处理层和子系统号，其中，所述子系统号对应于所述媒体网关控制协议处理层，并且所述子系统号区别于其它类型的信令连接控制部分应用层的子系统号；
C所述媒体网关控制协议处理层至少在部分消息路由过程中使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据。
2.根据权利要求1所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，所述媒体网关控制协议处理层处理所述媒体网关控制协议，所述媒体网关控制协议为MEGACO/H.248协议。
3.根据权利要求1所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，还包含以下步骤：
信令连接控制部分层从所述媒体网关控制协议处理层接收媒体网关控制协议消息，并在所述媒体网关控制协议消息长度大于预定长度时进行分段并使用增强单位数据向下层转发；
所述信令连接控制部分层从下层接收所述增强单位数据并进行重组，并根据所述子系统号转发给所述媒体网关控制协议处理层。
4.根据权利要求3所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，所述媒体网关控制协议处理层将所述媒体网关控制协议消息发送给所述信令连接控制部分层时还指明所述子系统号。
5.根据权利要求1所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，若所述软交换和所述媒体网关直接相连，则为所述软交换和所述媒体网关配置国内备用网的信令点编码。
6.根据权利要求1所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，所述媒体网关控制协议处理层的子系统号为88。
7.根据权利要求1所述的在时分多路复用网络中实现媒体网关控制协议的方法，其特征在于，还为所述软交换和所述媒体网关配置全局码，所述步骤C中，所述媒体网关控制协议处理层至少在到达目的地前的最后一次消息路由过程中使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据；在经过信令转接点STP转接时，使用该全局码和所述子系统号作为路由依据或使用所述信令点编码和所述子系统号作为路由依据。
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