媒体控制协议

11.6.1　媒体控制协议

RFC2719把传统网关分解为媒体网关（MG）、信令网关（SG）和媒体网关控制器（MGC）三部分，由此产生了媒体网关控制协议，目前的媒体网关控制协议有MGCP和H.248/Megaco。

1）MGCP

MGCP是SGCP、IPDC相结合的产物，它一被提出来就受到业界极大的关注，它既可以用于H.323/IP电话体系，也可用于SIP/IP电话体系。MGCP的特点是简单性、可靠性。它本身只限于处理媒体流控制、呼叫处理等，将智能工作卸载到软交换上，使得媒体网关成为一个简单的设备，MGCP通过软交换实现对多业务分组网边缘上的如VoIP网关、VoATM网关、Cable Modem、机顶盒、软PBX等数据通信设备的外部控制和管理。

MGCP定义的连接模型包括端点（Endpoint）和连接（Connection）两个概念。端点用来接收和发送数据，它既可以是物理端点，也可以是虚拟端点。MGCP协议大致把端点分为8类，包括数字信道、模拟线、IVR接入点等。连接是在点到点，点到多点之间建立的一种关联，当端点之间要传送数据时，就由软交换设备控制的终端在呼叫涉及的端点间建立连接，一个端点可以建立多个连接，不同呼叫的连接可以终结于同一个端点。

在MGCP的呼叫控制中，事件（Event）和信号（Signal）是非常重要的概念，MGCP把网关能侦测出的状态称为事件，例如电话拿起（Off－hook）或挂上（On－hook）即为两种事件。MGCP亦定义一些网关能产生的信号，如拨号音。MGCP通过对端点和连接上的事件进行检测和判别来对呼叫流向进行控制，指示端点应该向用户发送或终止何种信号。例如，当端点检测到用户的摘机事件时，就向用户发送拨号音信号。MGC可要求端点在检测到某些事件发生时，向其发出通知，由它来处理。但也可请求将某些信号（如拨号音、回铃音、忙音等）加到端点上，由端点直接处理。

事件和信号组合成包（Package），每个包由某一特定端点支持，用“包名/事件名”表示，每类端点有特定的包，包名和事件名均用数字字母串表示。MGCP中定义了十个基本包，包括：通用媒体包、DTMF包等。

MGCP采用文本协议，协议分为两类：命令和响应。每个命令需要接收方回送响应，采用三次握手方式证实，命令消息由若干命令行和若干参数组成，响应消息带三位数字响应码。MGCP采用UDP进行传送，采用SDP（媒体描述协议）向网关描述连接参数，例如媒体IP地址、端口、RTP（实时传输协议）等。

完整的MGCP协议栈如图11.17所示。

图11.17　MGCP协议栈结构

MGCP定义的基本命令：EndpointConfiguration由软交换发送给MG，用来规定端点所接收信号的编码格式；NotificationRequest表示软交换要求MG监视/报告端点上发生的事件；Notify表示软交换要求MG向其报告发生的事件，即端点在检测到指定事件时向软交换发送命令；CreateConnection表示软交换要求在MG端点间创建连接；ModifyConnection由软交换向MG发出，表示改变连接属性，包括连接的本地特征和远端特征；DeleteConnection表示MG要求软交换删除连接；AuditEndpoint表示软交换要求查看MG中端点状态；AuditConnection表示软交换要求查看MG中与连接相关的参数；RestartInprogress表示MG向软交换报告端点进入或退出服务。

MGCP的呼叫连接过程如图11.18所示。

图11.18　MGCP呼叫、连接建立过程

呼叫连接的两个端点分属不同的MG，假设属于同一个MGC。如果两个端点的MG分属不同的MGC时，为了同步在两个端点上创建连接，需要通过软交换间的信令协议如SIP来交换信息。呼叫、连接建立步骤：

（1）MGC请求MG1在端点（EP1）创建连接；

（2）MG1为该连接分配资源，向MGC回送响应，响应中提供第一个“会话描述”；

（3）MGC请求MG2在端点（EP2）创建连接，该命令携带MG1提供的“会话描述”；

（4）MG2为该连接分配资源，向MGC回送响应，响应重提供第二个“会话描述”；

（5）MGC用“ModifyConnection”命令向MG1的EP1提供MG2的“会话描述”，EP1、EP2之间就可以进行双向通信。

2）H.248/Megaco协议

H.248协议是MGCP的进一步开发，是2000年由ITU－T第16工作组提出的。

H.248连接模型主要的抽象概念是终节点（Termination）和关联域（Context），如图11.19所示。

图11.19　关联和终节点示意图

终节点位于MG中，是媒体或媒体控制流的发起者或接收者，可以终结一个或多个媒体流。终节点分为半永久性终节点和临时性终节点。半永久性终节点可以代表物理实体，如TDM信道或模拟线等；临时性终节点对应一个虚拟实体，用来表示临时性的媒体流，如RTP流。终节点可以支持各种信号（Signal）和事件（Event），同时还可以对终节点信息进行统计，当MGC要求时，把统计信息报告给MGC。

关联域是一组呼叫或会话中终节点的集合，关联域中能存在的终节点的最大数目由MG的特性决定，若MG只支持点到点连接，则每个关联域最多支持两个终节点，若MG支持点到多点连接，则可支持多个终节点。当MG发起呼叫时，如图11.19所示，MGC就创建一个新的关联域，并使用Add命令将RTP流和模拟线这两个终节点分别添加到关联域中。当MG所需的呼叫完成后，MGC就使用Subtract命令将终节点从关联中删除，从而释放所使用的资源。

终节点可用特性来进行描述，不同类型的终节点，其特性也不尽相同。如RTP终节点可用端口号（Port）、IP地址、语音编解码类型以及是否使用回声控制等特性来进行描述。而模拟线终节点可用摘挂机事件或者各种信号音（拨号音、回铃音、忙音等）等特性来描述。因此，H.248协议将终节点所包含的特性组成了一系列描述符，描述符可作为描述命令的输入和输出参数。H.248定义了十九个终节点特性描述语，如Modem、Multiplex（复用）、Media（媒体）、Local（本地）等。

H.248中的事件和信号概念与MGCP中相同，同时，为了解决终端多样性问题，在协议中也引入了包（Package）概念，将终端的各种特性参数组合成包，通过包来实现协议的可扩展性，不同类型的媒体网关所支持的包类型也不同。此外，IETF、ITU－T也正在研究并推出各种扩展包，使之能更好地应用于语音、数据、多媒体以及移动业务。

为了实现呼叫连接的建立、释放及MGC对MG的管理功能，H.248/Megaco协议定义了八个命令：Add表示向一个关联中添加终节点；Modify表示修改终节点的特性、事件和信号；Subtract表示解除一个终节点与它所处的关联之间的联系，同时返回有关终节点的统计数据；Move表示将一个终节点从它当前所在的关联转移到另一个挂念；AuditValue表示获取终节点的特性、事件、信号和统计的当前值；AuditCapabilities表示返回与终节点有关的特性、事件、信号和统计等所有可能值；Notify表示MG向MGC报告MG中所发生的事件；ServiceChange表示MG向MGC报告一个终节点或一组终节点将要退出服务或刚返回服务，及向MGC进行注册，报告MG将开始或完成了重新启动工作。

MG和MGC之间的一组命令组成了事务交互。事务（Transaction）是由一个或者多个动作（Action）组成。一个动作又由作用于同一关联域的一系列命令（Command）组成，因此，动作使用关联标识符（ContextID）来进行标识。其中，事务、动作和命令之间的关系如图11.20所示。

图11.20　事务、动作和命令的关系

H.248协议消息可采用二进制和文本两种方式进行编码，既可以在ATM上承载，也可以在IP上承载。当在IP上承载时，传输层可使用TCP或UDP两种协议。无论是TCP还是UDP，当使用文本方式进行编码时，协议消息所使用的缺省端口为2944，当使用二进制方式编码时，协议消息所使用的缺省端口为2945。

以模拟语音用户发起的呼叫建立流程为例，如图11.21所示，说明MGC和MG利用H.248协议来进行的呼叫。约定主叫模拟线用户与MG1连接，被叫模拟线用户与MG2连接，MG1与MG2同属于一个MGC管辖区内，呼叫建立由主叫用户发起，而呼叫释放则由被叫用户发起。

整个流程如下：

（1）软交换设备向MG1和MG2分别发送Modify命令，在空关联中加入一个终节点，等待摘机事件。

（2）主叫用户摘机，MG1向软交换设备发送Notify命令，报告摘机事件。

（3）软交换设备向MG1发送Modify命令，等待用户输入被叫号码，以及指示MG1向主叫用户播放拨号音。

（4）MG1向软交换设备发送Notify命令，将被叫号码上报给软交换设备。

（5）软交换设备MG1发送Add命令，创建一个新的关联域（Context），并在Context中加入主叫模拟线终节点和RTP终节点，其中连接模型设置为ReceiveOnly（只收），并设置抖动缓存、语音压缩算法等。MG1通过Reply命令返回该连接所使用的RTP端口号及采用的语音压缩算法。

图11.21　H.248协议呼叫流程示例

（6）软交换设备向MG2发送Add命令，创建一个新的关联域，在关联域中加入被叫模拟线终节点和RTP终节点，其中连接模型设置为SendReceive（可发可收），并设置抖动缓存、语音压缩算法等。同时，软交换设备指示MG2向被叫用户发送振铃音。MG2通过Reply命令返回该连接所使用的RTP端口号及采用的语音压缩算法。

（7）软交换设备向MG1发送Modify命令，告之主叫的远端地址（IP地址和RTP端口号），并指示MG1向主叫用户发送回铃音。

（8）被叫用户摘机，MG2向软交换设备发送Notify命令，报告摘机事件。

（9）软交换设备向MG2发送Modify命令，切断振铃音。

（10）软交换设备向MG1发送Modify命令，切断回铃音。

（11）主被叫双方建立通信连接，双方开始通话。

（12）被叫挂机，MG2向软交换发送Notify命令，报告挂机事件。

（13）软交换向MG2发送Subtract命令，指示删除关联域和终节点。

（14）软交换向MG1发送Subtract命令，指示删除关联域和终节点。