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網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用中對H.323的移動(dòng)擴(kuò)展

任銳 2007/06/11

　　摘要：網(wǎng)絡(luò)電話實(shí)現(xiàn)了基于IP的雙向、實(shí)時(shí)的傳輸。H.323就是其標(biāo)準(zhǔn)，它允許IP與基于電路交換的電話的互通，但是對于移動(dòng)的IP主機(jī)卻是不支持的。本文中探討了對于H.323的在移動(dòng)主機(jī)方面的擴(kuò)展，使網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)得以對移動(dòng)IP主機(jī)支持。本文中的提出的方法結(jié)合了蜂窩電話系統(tǒng)和移動(dòng)IP機(jī)制的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了語音的實(shí)時(shí)傳輸對主機(jī)的支持。本方法的關(guān)鍵在于在會(huì)議中動(dòng)態(tài)加入、退出過程中的復(fù)雜的管理功能。本方法可以看做是對基于H.323的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的一個(gè)附加功能。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)電話、H.323、VoIP、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話

1.概述

　　網(wǎng)絡(luò)電話，也叫做VoIP或者IP電話，其標(biāo)準(zhǔn)是由ITU制訂的H.323。H.323提供了對于多媒體通信包括系統(tǒng)組件，控制信息及基于包交換的通信功能組件的定義�；贖.323，一個(gè)IP呼叫中的數(shù)據(jù)、語音及視頻可以通過RTP協(xié)議進(jìn)行傳輸。

　　而對于IP電話，一些極具吸引力的服務(wù)越來越多的都面向移動(dòng)特性的支持。隨著PDA、筆記本電腦、WLAN的流行，以及對于全面接入的要求，互聯(lián)網(wǎng)上主機(jī)的移動(dòng)性逐漸成為熱點(diǎn)。因此，網(wǎng)絡(luò)電話對于移動(dòng)性的支持也隨之成為關(guān)鍵。例如當(dāng)一個(gè)用戶使用POTS電話向一個(gè)IP電話呼叫時(shí)，也許這個(gè)IP主機(jī)并不是固定的。它有可能正從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)向另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)。就象蜂窩電話一樣，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話需要在通話進(jìn)行的過程中進(jìn)行無縫漫游。然而，在目前的H.323中，移動(dòng)主機(jī)是禁止的，主要是因?yàn)榛A(chǔ)的IP機(jī)制中隱式的假設(shè)主機(jī)的固定的。而目前，基于電路交換的蜂窩電話以及無線移動(dòng)IP機(jī)制都是支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的。

　　在本文中，將提出一種擴(kuò)展的H.323用以支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。本方法在不增加新組件的情況下，僅對H.323做少量修改就能達(dá)到移動(dòng)性的支持。

2.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話

　　本部分將對H.323的移動(dòng)擴(kuò)展進(jìn)行論述。H.323中的終端的定義將被擴(kuò)展包括固定和移動(dòng)兩類，其它的H.323的實(shí)體將不做改變。首先是對如何對目前基于H.323的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的移動(dòng)擴(kuò)展進(jìn)行說明，并系統(tǒng)架構(gòu)及移動(dòng)管理中的呼叫信號處理程序。

　　2.1. 網(wǎng)絡(luò)電話：從固定終端到移動(dòng)終端

　　網(wǎng)絡(luò)電話可以使IP主機(jī)與另外一個(gè)的基于IP網(wǎng)絡(luò)的IP主機(jī)或者通過ITG（Internet Telephony Gateway）與基于電路交換的電話進(jìn)行實(shí)時(shí)的語音服務(wù)。為了支持移動(dòng)功能，漫游是必須要支持的。在必要的時(shí)候，移交功能（Handoff）也是需要的。例如由于跨越了地區(qū)，移交是必須要進(jìn)行的，否則通話將會(huì)中斷。

　　對于GSM系統(tǒng)，移動(dòng)電話在跨越一個(gè)蜂窩的時(shí)候需要進(jìn)行移交處理。連接將從上一個(gè)蜂窩移交給新的蜂窩，上一個(gè)蜂窩中的連接將被釋放。漫游是通過歸屬位置登記器（HLR）和記錄移動(dòng)電話的位置信息的訪問位置登記器（VLR）實(shí)現(xiàn)的。HLR記錄了登記區(qū)域在本服務(wù)區(qū)的用戶的信息，而VLR記錄了登記區(qū)域非本服務(wù)區(qū)的用戶的信息。當(dāng)一個(gè)訪問者的位置要更新時(shí)，VLR將更新發(fā)給HLR以便以后的呼叫處理。值得注意的是，移動(dòng)代理（HLR或VLR）中位置信息的更新對于面向連接的蜂窩電話系統(tǒng)，是隱式的時(shí)行的。

　　在有線或無線的IP電話網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)移動(dòng)電話當(dāng)跨越子網(wǎng)時(shí)將導(dǎo)致該終端的IP地址的變化。Mobile IP是目前互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)管理的主要標(biāo)準(zhǔn)。對Mobile IP機(jī)制而言，漫游是由本地代理和非本地代理進(jìn)行支持的，類似于HLR和VLR。然后，Mobile IP并不支持移交功能，因?yàn)樗腔跓o連接服務(wù)模型的。從另一方面而言，IP電話 服務(wù)是一種電話服務(wù)，它需要基于包交換的面向連接的服務(wù)。同時(shí)，基于電路交換的蜂窩電話系統(tǒng)和無連接的Mobile IP機(jī)制都不支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。因此需要提出一種新方法來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP電話服務(wù)。

　　2.2. 系統(tǒng)架構(gòu)

　　H.323定義中，區(qū)域指由H.323實(shí)體（終端、ITG、MCU）組成的集合，并由一個(gè)網(wǎng)守進(jìn)行管理。每一個(gè)區(qū)域只有一個(gè)網(wǎng)守，但允許多個(gè)子網(wǎng)通過路由器連接進(jìn)來。對于這種多子網(wǎng)單網(wǎng)守的特性，我們發(fā)現(xiàn)這與GSM系統(tǒng)中的服務(wù)區(qū)類似，網(wǎng)守就相關(guān)于HLR或者VLR。服務(wù)區(qū)中有移動(dòng)電話終端和代理管理下的基站，類似的一個(gè)區(qū)域中有多個(gè)子網(wǎng)并都在一個(gè)網(wǎng)守的管理下。當(dāng)移動(dòng)IP電話從一個(gè)子網(wǎng)漫游到另外一個(gè)子網(wǎng)時(shí)，IP電話的IP地址就發(fā)生了變化。如果不做移交處理的話，連接將中斷。

　　為了實(shí)現(xiàn)在對話中進(jìn)行漫游，一些術(shù)語將被引入。本地區(qū)域H.323終端平時(shí)所在的區(qū)域，非本地區(qū)域指終端訪問的區(qū)域，相應(yīng)的就有本地網(wǎng)守和非本地網(wǎng)守。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)主機(jī)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)稱為區(qū)域內(nèi)漫游，當(dāng)它進(jìn)行跨區(qū)域漫游時(shí)，稱為區(qū)域間漫游。當(dāng)進(jìn)行區(qū)域內(nèi)漫游時(shí)，網(wǎng)守是不進(jìn)行位置更新的。位置更新僅發(fā)生在區(qū)域間漫游中。當(dāng)終端漫游到一個(gè)非本地區(qū)域時(shí)，終端通知該區(qū)域的網(wǎng)守它的傳輸?shù)刂罚↖P地址及端口號）并通過所訪問的子網(wǎng)的DHCP獲得一個(gè)新的臨時(shí)地址。然后該網(wǎng)守將該臨時(shí)地址通知本地網(wǎng)守。本地網(wǎng)守將移動(dòng)終端的本地地址與臨時(shí)地址進(jìn)行綁定。應(yīng)該注意的是，網(wǎng)守的職責(zé)是地址翻譯、呼叫訪問控制及可能的呼叫信令，類似于GSM中的移動(dòng)交換中心。

　　2.3. 移動(dòng)管理

　　移動(dòng)管理是基于無連接的IP網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)成功的關(guān)鍵因素。核心功能包括：注冊、會(huì)話建立、漫游和移交。In H.323/H.225.0，終端被注冊在網(wǎng)守，以便通過不可靠的RAS通道訪問系統(tǒng)。會(huì)話建立和終止是在呼叫動(dòng)作執(zhí)行后進(jìn)行的。對可靠的會(huì)話信令通道也是如此。然而，就如前面所說，H.323是不是移動(dòng)性的。因此，它沒有機(jī)制來保證漫游和移交，更不用說注冊和位置更新了。下面我們將說明如果來擴(kuò)展目前H.323標(biāo)準(zhǔn)的漫游和移交功能。

　　當(dāng)一個(gè)H.323終端在通話過程中在不同的子網(wǎng)中漫游時(shí)，會(huì)造成IP地址的改變，如果不進(jìn)行移交處理，通知將中斷。圖1（a）就演示了該場景。TL1表示H.323終端，位于子網(wǎng)1中，TL2表示該終端漫游至子網(wǎng)2。這兩個(gè)子網(wǎng)處于同一個(gè)網(wǎng)守的管理下，也就是所謂的區(qū)域內(nèi)漫游。圖1（b）展示了區(qū)域間漫游。在這兩種情況中，ITG與TL1間只有一個(gè)連接。在漫游過程中，TL1與ITG進(jìn)行通信。當(dāng)移交處理結(jié)束后，ITG與TL1的連接已經(jīng)中斷，ITG與TL2建立了新的連接。老連接中的占用的資源被釋放。這里的移交處理與GSM中是相似的。即新的連接建立與老連接并存，然后中斷老的連接。

　　意外的是，上面所描述的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話漫游過程中的移交處理可以通過H.323中ad hoc多點(diǎn)會(huì)議中的動(dòng)態(tài)加入和退出來實(shí)現(xiàn)。Ad Hoc多點(diǎn)會(huì)議是一種點(diǎn)到點(diǎn)的會(huì)議，它可以在會(huì)話中擴(kuò)展到同一時(shí)間的多點(diǎn)會(huì)議。動(dòng)態(tài)加入和退出的步驟在圖2中有說明。

　　首先，點(diǎn)到點(diǎn)的會(huì)議首先是建立在ITG與TL1間的。TL2之后再加入會(huì)議中無論是通過邀請還是它自己通過ITG中MC的申請。ITG與TL2間新的連接在TL2加入時(shí)建立。最后，TL1在TL2加入后退出會(huì)議。這樣ITG與TL1間連接的中斷將不會(huì)影響ITG與TL2的連接。這也說明了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話的移交處理與ad hoc多點(diǎn)會(huì)議的動(dòng)態(tài)加入與退出是等價(jià)的。圖3（a）說明了ITG與TL1通信時(shí)的漫游。圖2（b）說明了子網(wǎng)1向子網(wǎng)2的移交處理。圖2（c）說明了在移交處理結(jié)束后ITG與TL1連接的中斷。最后，移交處理成功完成，只剩下ITG與TL2的連接，如圖2（d）所示。

　　移動(dòng)管理與ad hoc多點(diǎn)會(huì)議的動(dòng)態(tài)加入與退出的一致性說了H.323支持移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的可能性。更有趣是，本方法對于無縫支持移動(dòng)IP電話服務(wù)可以不需要任何額外的開銷。

3. 總結(jié)

　　我們提出了一種通過擴(kuò)展H.323實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)的方法，并展示了系統(tǒng)架構(gòu)及相應(yīng)的移動(dòng)管理功能。在擴(kuò)展過程中并不需要任何額外的開銷。我們盡量利用了IP網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的協(xié)議，無縫的將移動(dòng)特性與H.323集成起來。
本方法結(jié)合蜂窩電話系統(tǒng)和基于包交換的Mobile IP機(jī)制的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了面向連接的基于IP網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)電話服務(wù)。使其支持固定與移動(dòng)主機(jī)間做雙向、實(shí)時(shí)的語音傳輸。并且本方法是完全實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用層的，使系統(tǒng)有了更加廣泛的可用的性。

　　最后，本方法的提出不僅為全面的移動(dòng)語音服務(wù)提供了支持，也為全面的移動(dòng)多媒體通信提供可參考架構(gòu)。目前多媒體通信正在走向全面的融合，因些對于各種終端的支持成為目前必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，這也是我們下一階段的重點(diǎn)研究工作。

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