1、支持 IP 电话信令的增强型智能网呼叫模型的研究2002 年 6 月北京邮茸大学如 n.2002第 25 卷第 2 期JournalotBeringUniversityotPostsandTelecommunicationsVo1.25No.2文章缩号:10075321(2002)02 006305支持 IP 电话信令的增强型智能网呼叫模型的研究孙其博,杨放春,苏森(北京邮电大学国家重点实验室.北京 100876)摘要:研究了智能同和 IP 嗣融合所需的呼叫模型,以支持基于 VolP 建议的多媒体业务.分析了现有智能同呼叫模型在 IN/IP 综合中的局限眭及其原因,基于分层原则独立提出了满足
2、VoIP 信令需求的增强型智能网呼叫模型,并路出了增强后的智能网呼叫模型与典型的 VolP信令H.323 建议之间的集成方式.关 t 调:智能嗣lP 网呼叫模型;H.323 建议中圉分类号:TNgl6.2 文献标识码:AAStudyonEnhancedINCallModelforSupportingVolPSignalingSUNQibo,YANGFangchun,SUSen(NadonaLaboratoryofSwitchingTechnologyandTelecommunicationNetworksBeijiagUniversityofPestsandTBeijng100876tChin
3、a)Altract:WiththefastdevelopmentofH.323 一 basedIPtelephonyinrecentyears,thestudyofintegrationbetweentheintelligentnetwork(IN)andIPnetworkisbecomingaspot.WefirstlyinvestigatetheprincipleoftheintegrationofINandIP?andanalyzethedisadvantagesofexistingINbasiccallmodeltosupportVoIPcal1andthereason.Thenwep
4、roposeanenhancedcal1mode1basedonlaveredstructureinordertofullyexploittheadvantagesintroducedbyVolPsignalingandillustratetheintegrationoftheenhancedcallmodelandatypicalVoIPsignalingH.323Rec0mmendation.Keywords:intelligentnetwork;IPnetwork;callmodel;H.323智能网(IN)OE 信网的演进过程中扮演了重要的角色,它可以在电信网中方便地引入新业务功能并以
5、一种高效的方式加快业务开发和业务部署.传统 IN 的研究与开发主要集中在PSTN 上.近年来随着以 ITUT 的 H.323 建议为基础的 IP 电话的快速发展,网络运营商收稿日期;20010625基盘项目 r 国家自然科学基金项目资助(69972008,60002006)作者简介;孙其博(1975 一),男,博士研究生.北京邮电大学第 25 卷和用户希望 IP 电话也能够象传统 PSTN 电话一样快速提供具有竞争力的新业务.一个自然的选择就是实现 IP 电话系统与智能网的综合,充分利用智能网成熟的业务开发和部署能力为IP 电话用户提供智能业务,这已成为目前智能网技术研究的一个热点 0.1IN
6、/IP 综合的体系结构智能网的基本思想是将电信网的呼叫控翩能力与业务控制能力分离,由网络完成基本呼叫控制功能,而将业务控制功能集中在智能网功能实体中完成.IN 体系结构的核心功能实体包括 SCF,SSF 和 CCF 等.其中,SCF 包含业务逻辑, 负责提供业务控制功能;SSF/CCF 负责提供基本呼叫处理和连接控制功能,并接受 SCF 的控制.IN 与 IP 综合的体系结构如图 1 所示.在 IN 和 IP 网络的综合体系结构中,一般由网守(gatekeeper)充当 SSF/CCF,并控制终端之间的连接建立过程.本文将这样的 H.323 网守称为 IPSSP(即 IP 侧的业务交换点,也称
7、软 SSP).2IN/IP 综合的基本原理为了实现呼叫控制和业务控制功能上的分离,同时提供图 1IN/IP 融合体系结构两者之间的有效交互,智能网定义了基本呼叫状态模型(BCSM)来描述交换机(SSF/CCF)为建立和维护用户通信链路所要求的动作.BCSM 通过将底层网络的呼叫处理过程模型化,为 SCF 提供了观察呼叫处理过程的统一呼叫视图以及介入网络呼叫控制过程的统一方式.BCSM 由一对高级的有限状态自动机(FSM)组成,每个 FSM 包括 3 种成分;(1)呼叫点PIC(pointincal1),代表了呼叫状态 ;(2)转移(transition),由驱动呼叫进行的事件引起,并带来状态的
8、改变;(3) 检测点 DP(detectpoint),代表了可让 IN.看到“的基本呼叫处理过程中的一些事件.在 DP 点上,基本呼叫的处理过程可以挂起,并等待 IN 业务逻辑的指令.为了使 H.323 呼叫能够透明地接入 IN 业务,就必须将 H.323 呼叫的处理过程按IN 的方式模型化,以便向业务控制点(SCP)提供符合 IN 规定的呼叫处理过程的抽象视图.在 VolP网络中,传统 H323 网守上也存在一个呼叫模型.与 BCSM 相比,该呼叫模型是一个与 H.323协议密切相关的专用呼叫模型,一般称为 H.323 协议状态机 .因此,在实际研究中,IN/IP 综合要解决的一个关键问题就
9、是如何将 H.323 协议状态机映射到 I 呼叫状态模型,目前的解决方法一般采用叠加方式实现“.所谓叠加方式就是将 IN 呼叫状态模型叠加在 H.323 协议状态机上,使所有的呼叫均接受来自两个呼叫模型的同步处理:H.323 协议状态机处理 H.323 信令消息的接受和最终的发送,IN 呼叫状态模型负责将呼叫的处理过程标准化,并将相关的呼叫状态信息上报业务控制逻辑.本质上,叠加方式的主要目标是实现具体 H.323 协议消息(消息序列)到 IN呼叫状态和呼叫事件的映射,以及 IN 控制操作到协议消息的映射.在叠加方式中,IN 呼叫模型一般采用 INCS2 基本呼叫模型,但这种方式存在很大的局限性
10、.文献 E3的研究表明采用 INCS2 呼叫模型将使 VolP 所能够提供的业务限制在传统SSF 所支持的能力范围内.第 2 期孙其博等:支持 IP 电话信令的增强型智能网呼叫模型的研究3 传统 IN 基本呼叫状态模型的不足造成这种局限性的主要原因在于传统 IN 是按照电路交换设计的,其呼叫状态模型采用的是“ 集中式“ 建模方式,它所描述的呼叫建立和承载建立的过程是统一的.相应的,传统BCSM 所包含的 DP 和 PIC 的含义也是按照这种方式定义的.但是,在 H.323 中,呼叫控制过程与承载控制过程实现了完全分离 .为了使 BCSM状态所代表的含义不发生变化,因此,在映射过程中,相应的建立
11、承载通道的控制信息将被忽略,这就使 IN 不能直接获取与 H.323 呼叫相关的承载连接的当前状态.显然,BCSM 模型化的呼叫建立过程与 H.323 呼叫的实际建立过程存在着偏差.事实上 ,基于 BCSM 的呼叫处理只能处理单承载连接的呼叫,由于多媒体呼叫可以同时具有多个承载通道,它们在通话阶段的任何时候都可能打开或者关闭,在这些情况下,如果仍采用传统 IN 呼叫状态模型,将导致在 SCF 所看到的呼叫状态与承载控制过程建立的承载通道的实际状态之间产生严重误差.因此,IN 基本呼叫模型只能支持基本的语音呼叫,不能提供对多媒体业务控制的支持.在 IN/IP 综合的体系结构中实现对多媒体业务的控
12、制 ,就需要在现有智能网呼叫模型的基础上进行增强.最重要的一点是承载连接的概念应当被加入到 IN 呼叫模型中.4IN 强型呼叫模型的研究4.1 增强型呼叫模型的结构要使 IN 呼叫模型适应 H,323 协议的功能需求,解决的方法是在 IN 呼叫状态模型中引入更多的 DP 和 PIC 进行增强,但引入更多的 DP 和 PIC 也将增加呼叫模型设计的复杂度.增强后的呼叫模型不仅要能够表示呼叫建立的控制过程和承载通道建立的控制过程,还要能够处理呼叫控制和媒体控制之间的协作关系.按照传统的“整体式“ 方法构建的呼叫模型将不能适应 H.323信令提供的所有能力,作者根据 H.323 的信令特点, 提出了
13、一个基于层次性原则构造的呼叫模型,如图 2 所示.IN 呼叫模型的整体结构包含 3 个相对独立的控制层面:图 2 呼叫模型的分层结构(1)呼叫控制层:包含 1 个“呼叫控制“FSM,负责模型化呼叫信令信道的操作(2)承载管理层:包含 1 个“承载管理“FSM,负责模型化承载控制信道的操作;(3)连接状态层:包括一组独立的承载连接 “FSM,每一个承载连接 FSM 负责模型化1个逻辑通道的处理过程和状态.图 2 所示的呼叫模型结构充分考虑了 H,323 建议中呼叫控制和连接控制的分离特征,使呼叫的 2 个控制阶段得到明显区分,并且在该模型中每一个逻辑通道由 1 个单独的 FSM 表示,为控制单个
14、逻辑通道提供了基础.4.2 呼叫模型状态机的定义下面给出各层有限状态机的定义.限于篇幅,只给出了发端侧的各层 FSM 的定义,终端侧的 FSM 的定义与此类似.(1)呼叫控制层呼叫控制 FSM 如图 3 所示.与 INCS/CS2BCSM 非常相似 ,实际上 H.323 呼叫与经典呼叫在最初的呼叫控制建立阶段所执行的动作基本上是一样的.该层 FSM 中 DP一DP8 以及北京邮电大学第 25 卷PIC1 一 PIC6 的含义与 INCS 一 2BCSM 的定义一致 .需要注意的是,该层 FSM 终止于 PIC7OSetup(呼叫建立)“状态,PIC7 仅代表呼叫参与方之间的呼叫关系已经建立,在
15、该状态呼叫的承载通道并不一定建立,但是,呼叫控制FSM 在进入 PIC7(即呼叫建立完成)后,将根据 H.245 信道的打开请求,发出创建连接管理 FSM 的指示,并且停留在该状态以监控呼叫控制层进一步发送的呼叫事件.(2)承载管理层由于在呼叫的承载通道建立过程中,绝大多数步骤都可以被两端发起,因此发端和终端的连接状态机具有同样的PIC 和 DP.但是,针对呼叫的每一个参与方,仍然需要有一个独立的承载管理状态机,如图 4 所示.各 PIC 点和 DP 点的含义如下:a)PIC8(BearNull,承载一空闲):当呼叫控制 FSM 位于PIC7 时,承载管理 FSM 才能进入此状态.PIC8 表
16、明 H.245 控制通道控制信道已经打开,并处于空闲状态.在该状态下,当收到能力集协商指示(DPl1)或者角色协商指示(DP2)时进入PIC0;b)PIC9(LookAhead,前瞻):该状态指示主被叫方之间正在交换能力集或者协商主从角色.当能力集交换成功并且主从角色协商完毕,FSM 进入 PIC10.图 4 承载管理 FSMc)PIC0(BearCoordination,承载一协调):该状态用以监控逻辑信道的操作请求,在该状态下,当承载管理 FSM 收到主被叫方之间的逻辑通道打开请求(DP14),关闭请求(DP16),修改请求(DP15),指示相应的底层连接状态 FSM 执行 PIC的转移;
17、图中,与 DP4,DP15,DP6 相连的闪电型箭头代表了在上下层状态机之间的“直接“交互,它们并不导致承载管理 FSM 状态的变化.当呼叫处于通话状态时,承载管理FSM 停留在PIC0 以监控连接控制层(即 H.245 信遭)承载通道操作事件.由于 PIC0 状态对应了多个DP 点,因此在该状态可以实现对不同逻辑通道的并行操作的管理.(3)连接状态层H.323 呼叫中的每一个媒体连接的状态都由一个单独的逻辑通道 FSM 模型化.如图 5 所示.图中 DP 和 PIC 的命名已经充分表明了所指示的含义,这里不作进一步的解释.为了使该 FSM 更具有通用性,定义了一些暂时没有被H.245 使用到
18、的 DP 和 PIC(如 PIC14“ChannelModifing,DP22“Modified“等).承载管理 FSM 在 PIC10 状态,根据承载建立请求指示在连接状态层创建一个新的逻辑通道 FSM.例如,承载管理FSM 接收到终端发送的 OpenLogicalChannel(OLC)消囤 5 逻辑通道 FSM第 2 期孙其博等:支持 IP 电话信令的增强型智能网呼叫模型的研究 67息,将创建一个新的 FSM 来监控该逻辑通道.4.3H.323 消息与增强呼叫模型的映射关系增强后的呼叫模型将呼叫控制与承载连接控制过程分开建模,使呼叫控制过程和承载控制过程可以分别管理,并能够提供对不同逻辑
19、通道的单独控制的能力.H.323 信令消息与增强后的呼叫模型之间的映射关系如图 6 所示.为清晰和简化起见,省略了与各状态对应的 DP点的转移,因此图中承载管理 FSM 的 PIC9(LookAhead)和 PIC10(BearCoordination)两个状态尽管都对应多个 H.245 消息,但由于它们拥有多个 DP点,固此在同一个状态中仍可以清楚地分辨出不同的H.245 消息.由图 6 可以看出,H.323 信令消息与该呼叫模型之间的映射基本上是一对一的关系.这表明增强模型能很好地反映出 H.323 协议的信令特点,因此该模型在功能上与 H323 协议状态机是等价的关系,同时在表示方式上又
20、完全符合智能网规范,因此该模型适用于 IN/IP 综合网络体系结构中,多媒体业务控制的需要.并且由于我们在设计模型时充分考虑了 IP 网多媒体业务的信令控制特点,因此该模型具有比较好地通用性,也可用于其它 VolP 协议,如 SIP 协议等.5 结束语.=盔匝受盎巫虱亘主匝j 茧茎亘1主巳!壁r-l-一Il卜 f 瓦 1rhmlIL:塑辫型慧薏飘圉 6H.323 信夸消息和增强 BSCM 的映射智能网提供了在电信网中快速开发和部署新业务的能力,基于 H.323 建议的 IP电话网络正在迅速发展中,两者的结合必将为 IP 电话业务的发展提供巨大的机遇 .H.323建议提供了呼叫控制与连接控制完全
21、分离的信令功能,为多媒体业务的开发提供了更强有力的功能,但是传统智能网的呼叫模型不能充分利用这种信令结构的优点,因此需要新的呼叫模型.在本文中,提出了一种增强的呼叫模型,适应了 H.323 信令呼叫控制与连接控制分离的需要,为 IN 提供了更加灵活地管理 H.323 呼叫的能力,为实现多媒体业务控制奠定了基础.参考文献:1lTuT.Q.12xxSeriesofrecommendationrelatedtoINEs.2:lTuTRec.H.323,PacketbasedMultimediaCommunicationsSystemsS.1998.3VivianiG,eta1.EURESCOMP91
22、6:SupportingofH.323byrNc.ICIN20004TsunChiehChiang,JanetDouglas.INservicesforconvergedtelephonyJ.IEEECom.2000,108115.5ChapronJ,ChatrasB.AnanalysisofINcallmodelsuitabilityinthecontextofVolPJ_ComputerNetworks,2001.35(3):521535.6VemuriK.ThecallmodelintegrationframeworkZ.IETFinternetdrMt.workinprogress.7
23、HariuT,AkibaJ.eta1.Studyoncallmode/ofadvancedintelligentnetworkforcontrollingB-ISDNrC.962002 年 6 胃北京邮电大学 Jun.2002第 25 卷第 2 期 JournalofBeijir,gUniversityoPostsandTeletommunlcations!.2!.文章编号:1007-5321(2002)02 006806分布式人侵检测技术的研究柴平碹,龚向阳,程时端(北京邮电大学国家重点实验室,北京 100876)擅要为了使网络安全管理方便,安全产品功能容易扩展,在对其它安全产品进行分析,借鉴井参考了 CIDF 的基础上提出了一种综合,开放的分布式入侵检测框架.赍绍了一个已实现了的,基于
