VoIP网络中H.248与H.323互通的研究

摘要：H.248和H.323是VoIP中两种关键协议，两者能否互通对VoIP的大量部署具有重要作用。文章在比较分析H.248和H.323协议的基础上，提出实现两协议互通的三种方案，并据此讨论了互通必须解决的几个问题，最后详细阐述了H.248和H.323互通信令流程。

关键词：H.248 H.323 协议互通 VoIP

中图分类号：TP393 文献标识码： A 文章编号：1007-9416(2011)12-0028-03

H.248和H.323是VoIP中两种重要的协议，两者均可在IP网络上实现语音、多媒体等通信业务。这两种协议具有不同的特点和优点，在各自的应用领域中都具有不可替代的技术优越性。基于H.323协议的IP电话网络是目前应用最为广泛的VoIP实现技术，而H.248虽然提出时间不长，但已受到运营商以及设备制造商的极大关注。随着H.248协议的不断推广，它与H.323的互通成为一个越来越紧迫的问题。

1、H.248与H.323协议比较分析

1.1 协议思想

H.323标准是由ITU-T制定的，它可以单独组成大规模VoIP网络。H.248是ITU-T与IETF共同开发的标准媒体网关控制协议，单独使用只能组成小规模的企业VoIP网络，它作为补充协议，可以用于H.323或SIP的IP电话系统组成大规模VoIP网络。

H.323网关不但要执行媒体格式变换，还要进行信令转换和控制网关内部资源，其过于复杂的功能不利于IP电话系统的大规模部署。H.248将H.323网关功能分解到媒体网关、信令网关和媒体网关控制器三个不同的功能实体中实现。它将复杂的控制功能集中在媒体网关控制器，媒体网关功能相对简单，有利于协议版本升级以及引入新业务。

1.2 网络体系结构

H.248采用主从式的协议结构，定义了两个功能实体：媒体网关（MG）与媒体网关控制器（MGC），其网络结构如图1(1)所示。媒体网关负责媒体格式变换，接受媒体网关控制器的统一控制。媒体网关控制器负责根据收到的信令控制媒体网关的连接建立和释放，完成基于状态机的呼叫控制，它真正对信令消息进行分析和处理，并进行应用层的互通变换。

H.323系统的功能实体包括：终端、网关、网守、多点控制单元，网络体系结构如图1所示。网关提供H.323终端与其他类型终端之间的媒体信息编码的转换和信令的转换。网守完成地址翻译、呼叫接纳控制、带宽控制、区域管理功能。

1.3 协议构成与呼叫控制

H.323协议簇由一系列协议构成，包括用于呼叫控制的H.225.0、用于媒体控制的H.245和用于补充业务的H.450系列，协议构成复杂，不容易模块化实现。H.248协议本身只实现呼叫控制，媒体协商由SDP处理，认证采用过渡性AH方案，协议功能单一，比较易于模块化实现。

H.323网关建立连接可以通过网守，也可以网关之间直接建立连接。 H.248网关完全在媒体网关控制器的控制下进行呼叫连接，网关之间不能直接建立连接。非快速连接情况下，H.323的呼叫建立过程和媒体参数协商是分开进行的。H.248协议中，媒体能力参数通过SDP协议嵌入到消息体中，在呼叫建立的同时完成媒体协商。

1.4 应用实现

H.323协议推出较早，技术相对成熟，国内原有的VoIP网络几乎全部基于H.323协议构建。H.248在ITU-T和IETF开发之初，就是计划将其作为标准颁布，其对网关的集中控管思想非常符合电信运营商的需求。目前支持H.248的产品并没有被大规模使用，但是在未来其应用必将越来越广泛。

2、H.248与H.323互通实现方案

目前H.248与H.323的互通在两者的标准中都没有统一的规范，各设备厂商使用的方法也不尽相同。本文介绍三种互通实现方案，三种方案都定义了一个称为IWF(Interworking Function)的互通模块。 IWF对来自H.248的信令消息进行消息翻译和消息转换功能，并将转换后的H.323 信令消息转发到对端H.323网络，或者反之。

2.1 方案一，IWF模块作为单独的功能实体

如图2所示。此时有两种互通的实现方法：

(1)IWF既相当于MGC控制下的一个H.248网关，又相当于H.323网络的一个网关。

当H.248终端发起至H.323网络的呼叫，MGC判断出被叫为H.323网关后，发送Add给IWF，IWF通过地址映射、消息映射将该命令转换为Setup发送给H.323网守。当H.323终端发起至H.248终端的呼叫时，存在的问题是网守要通过LRQ消息确定目标地址，而IWF是捕获不到LRQ消息的，所以在实现上必须增加IWF捕获LRQ的功能。该方法的优点是MGC与H.323网守均不必改动，缺点是一次呼叫信令交互数量很多，实现起来比较复杂。

(2)IWF既相当于一个MGC，又相当于一个H.323网守。

这种情况下，IWF可以捕获到H.323网守发送的LRQ消息，但IWF与MGC之间无法通过H.248协议通信，可以选择SIP协议。该方法使IWF实现相对容易，但MGC对SIP协议的支持势必增加了互通的复杂性。

2.2 方案二，IWF模块集成在媒体网关控制器中

如图3所示。对H.323 网络而言，带有IWF模块的MGC相当于它的一个网守，同时也相当于它的一个终端。当H.248终端发起至H.323网络的呼叫，IWF可以使用组播地址发送LRQ消息确定被叫地址，收到LCF回复后生成Setup消息发送给H.323网守。当H.323终端发起至H.248终端的呼叫，IWF模块可以捕获H.323网守的LRQ消息，并回送LCF。

该方案需在MGC中增加IWF功能模块，虽然增加了MGC的复杂性，但MGC与IWF可以通过内部消息通信，不需要实现对SIP协议的支持，这种方法与方案一(2)相比简单，更易于实现。

2.3 方案三，IWF模块集成在H.323网守中

如图4所示。IWF相当于MGC控制下的一个H.248网关。该方案中的互通方法与方案一(1)类似，H.323网关做主叫时，IWF要通过Notify命令向MGC报告摘机、拨号完成等事件，而IWF与H.323网守可以通过H.323协议通信。

综上所述，将IWF模块集成在MGC或H.323网守中，要比作为单独的功能实体在实现上相对容易。具体选择集成在哪个设备中需要根据具体的实现环境决定，本文接下来的讨论中将以方案二为基础，将IWF模块集成在媒体网关控制器中。

3、互通关键问题分析

(1)消息映射。H.248消息编码格式既可以采用ASN.1方式，也可以采用文本行方式。H.323遵循ASN.1标准，包括呼叫信令消息和媒体控制消息。表1列出了两协议间的部分消息映射状态：

IWF分析收到的一端协议模块的消息,根据呼叫状态机和消息映射表进行映射, 并按照另一端协议规则及编码方式进行封装,从而完成两种协议间的转换。

(2)媒体能力协商。H.248采用SDP消息封装媒体能力参数，并且包含在控制信令消息中发送，而H.323采用H.245协议进行媒体能力协商，在非快速呼叫情况下，与呼叫控制信令分开发送。IWF模块需要解析出消息中媒体能力协商部分，进行SDP消息格式与H.245协议格式之间的转换。具体主要是H.245协议的Terminal Capability Set消息与SDP协议的m=??(media name and transport address)属性的转换。

(3)地址翻译与寻址。两协议支持的地址格式不同，H.248在消息标识（MID）字段指明网关地址，可以是域地址、域名或设备名，一般采用[IP地址]：端口号形式，而终结点用终结点ID来表示，由媒体网关分配；H.323支持的地址类型有H.323-ID、E.164号码、E-mail地址、IP地址和端口号、URL地址等。

IWF地址翻译过程：1)H.248地址到H.323地址的翻译比较简单，可直接表示为IP地址和端口号形式的H.323地址。2)H.323地址到H.248地址的翻译较复杂，如果H.323地址不是IP地址和端口号形式，则需要通过映射机制来完成，比如H.323采用E.164号码时，IWF模块需解决E.164号码与H.248终结点ID之间的转换。

IWF寻址过程包括两种情况：1)H.248主叫呼叫H.323被叫时，媒体网关控制器判断被叫不是H.248终端，它发送内部消息给IWF，IWF收到该消息向被叫H.323网守发出LRQ请求，如果网守判断该被叫是本区内的用户，则发送LCF消息给IWF并携带自身或被叫的呼叫信令信道运输层地址。2)H.323主叫呼叫H.248被叫时，网守用搜寻多播地址发送LRQ消息查询目标地址，IWF捕获到该消息后，回送LCF消息告之媒体网关控制器地址。

4、互通信令流程

下面给出H.248与H.323互通信令流程，详细分析互通过程。假设H.248终端主叫，呼叫H.323终端，H.323采用快速连接、直接选路信令方式，完整的信令流程如图5所示。

(1)-(2)是主叫H.248终端摘机、拨号并上报MGC的过程。(4)MGC分析被叫号码，确定要在H.248终端和H.323终端之间建立连接，发送Add命令给主叫端，指示建立新的关联并加入相应物理终结点和RTP终结点。(5)IWF发送LRQ消息确定被叫H.323终端的地址。(6)网守收到LRQ消息后，在回送的LCF中包含被叫H.323终端的呼叫信令信道运输层地址。(7)在IWF和H.323终端之间的呼叫信令信道上，IWF发送Setup消息至H.323终端，主叫端的媒体信息包含在Setup的快速启动单元中一并发送。(8)H.323终端回送Call Proceeding消息，指示已抵达，正在处理。(9)H.323终端接受此呼叫，向网守发送ARQ。(10)网守回送ACF。(11)H.323终端向用户振铃并向IWF发送Alerting消息。(12)IWF收到Alerting后，向H.248终端发送Modify命令，指示播放回铃音。(13)被叫摘机，H.323终端发送Connect消息至IWF，该消息的快速启动单元中包含了被叫能够支持的媒体信息。(14)IWF通过Modify命令将被叫的媒体信息告之主叫。至此，H.248与H.323终端之间的连接建立完毕，媒体信道已打开。

5、结语

从保护原有设备投资以及组建大型IP电话网络角度，尽可能方便可靠地实现H.323 与H.248协议之间的无缝呼叫具有重要现实意义。本文提出了互通实现的几种方案，并初步讨论了可能遇到的问题，具体实现中的细节问题，需要进一步探讨研究。