网络电话应用中对H.323协议的移动扩展

　　摘要：网络电话实现了基于IP的双向、实时的传输。H.323就是其标准，它允许IP与基于电路交换的电话的互通，但是对于移动的IP主机却是不支持的。本文中探讨了对于H.323的在移动主机方面的扩展，使网络电话服务得以对移动IP主机支持。本文中的提出的方法结合了蜂窝电话系统和移动IP机制的特点，实现了语音的实时传输对主机的支持。本方法的关键在于在会议中动态加入、退出过程中的复杂的管理功能。本方法可以看做是对基于H.323的网络电话系统的一个附加功能。

关键词：网络电话、H.323、VoIP、移动网络电话

1. 概述

网络电话，也叫做VoIP或者IP电话，其标准是由ITU制订的H.323。H.323提供了对于多媒体通信包括系统组件，控制信息及基于包交换的通信功能组件的定义。基于H.323，一个IP呼叫中的数据、语音及视频可以通过RTP协议进行传输。

而对于IP电话，一些极具吸引力的服务越来越多的都面向移动特性的支持。随着PDA、笔记本电脑、WLAN的流行，以及对于全面接入的要求，互联网上主机的移动性逐渐成为热点。因此，网络电话对于移动性的支持也随之成为关键。例如当一个用户使用POTS电话向一个IP电话呼叫时，也许这个IP主机并不是固定的。它有可能正从一个网络向另一个网络移动。就象蜂窝电话一样，移动网络电话需要在通话进行的过程中进行无缝漫游。然而，在目前的H.323中，移动主机是禁止的，主要是因为基础的IP机制中隐式的假设主机的固定的。而目前，基于电路交换的蜂窝电话以及无线移动IP机制都是支持移动网络电话服务的。

在本文中，将提出一种扩展的H.323用以支持移动网络电话服务。本方法在不增加新组件的情况下，仅对H.323做少量修改就能达到移动性的支持。

2. 移动网络电话

本部分将对H.323的移动扩展进行论述。H.323中的终端的定义将被扩展包括固定和移动两类，其它的H.323的实体将不做改变。首先是对如何对目前基于H.323的网络电话系统的移动扩展进行说明，并系统架构及移动管理中的呼叫信号处理程序。

2.1. 网络电话：从固定终端到移动终端

网络电话可以使IP主机与另外一个的基于IP网络的IP主机或者通过ITG（Internet Telephony Gateway）与基于电路交换的电话进行实时的语音服务。为了支持移动功能，漫游是必须要支持的。在必要的时候，移交功能（Handoff）也是需要的。例如由于跨越了地区，移交是必须要进行的，否则通话将会中断。

对于GSM系统，移动电话在跨越一个蜂窝的时候需要进行移交处理。连接将从上一个蜂窝移交给新的蜂窝，上一个蜂窝中的连接将被释放。漫游是通过归属位置登记器（HLR）和记录移动电话的位置信息的访问位置登记器（VLR）实现的。HLR记录了登记区域在本服务区的用户的信息，而VLR记录了登记区域非本服务区的用户的信息。当一个访问者的位置要更新时，VLR将更新发给HLR以便以后的呼叫处理。值得注意的是，移动代理（HLR或VLR）中位置信息的更新对于面向连接的蜂窝电话系统，是隐式的时行的。

在有线或无线的IP电话网络中，一个移动电话当跨越子网时将导致该终端的IP地址的变化。Mobile IP是目前互联网移动管理的主要标准。对Mobile IP机制而言，漫游是由本地代理和非本地代理进行支持的，类似于HLR和VLR。然后，Mobile IP并不支持移交功能，因为它是基于无连接服务模型的。从另一方面而言，IP电话 服务是一种电话服务，它需要基于包交换的面向连接的服务。同时，基于电路交换的蜂窝电话系统和无连接的Mobile IP机制都不支持移动网络电话服务。因此需要提出一种新方法来实现移动IP电话服务。

2.2. 系统架构

H.323定义中，区域指由H.323实体（终端、ITG、MCU）组成的集合，并由一个网守进行管理。每一个区域只有一个网守，但允许多个子网通过路由器连接进来。对于这种多子网单网守的特性，我们发现这与GSM系统中的服务区类似，网守就相关于HLR或者VLR。服务区中有移动电话终端和代理管理下的基站，类似的一个区域中有多个子网并都在一个网守的管理下。当移动IP电话从一个子网漫游到另外一个子网时，IP电话的IP地址就发生了变化。如果不做移交处理的话，连接将中断。

为了实现在对话中进行漫游，一些术语将被引入。本地区域H.323终端平时所在的区域，非本地区域指终端访问的区域，相应的就有本地网守和非本地网守。当一个移动主机在一个区域内移动时称为区域内漫游，当它进行跨区域漫游时，称为区域间漫游。当进行区域内漫游时，网守是不进行位置更新的。位置更新仅发生在区域间漫游中。当终端漫游到一个非本地区域时，终端通知该区域的网守它的传输地址（IP地址及端口号）并通过所访问的子网的DHCP获得一个新的临时地址。然后该网守将该临时地址通知本地网守。本地网守将移动终端的本地地址与临时地址进行绑定。应该注意的是，网守的职责是地址翻译、呼叫访问控制及可能的呼叫信令，类似于GSM中的移动交换中心。

2.3. 移动管理

移动管理是基于无连接的IP网络的移动网络电话服务成功的关键因素。核心功能包括：注册、会话建立、漫游和移交。In H.323/H.225.0，终端被注册在网守，以便通过不可靠的RAS通道访问系统。会话建立和终止是在呼叫动作执行后进行的。对可靠的会话信令通道也是如此。然而，就如前面所说，H.323是不是移动性的。因此，它没有机制来保证漫游和移交，更不用说注册和位置更新了。下面我们将说明如果来扩展目前H.323标准的漫游和移交功能。

当一个H.323终端在通话过程中在不同的子网中漫游时，会造成IP地址的改变，如果不进行移交处理，通知将中断。图1（a）就演示了该场景。TL1表示H.323终端，位于子网1中，TL2表示该终端漫游至子网2。这两个子网处于同一个网守的管理下，也就是所谓的区域内漫游。图1（b）展示了区域间漫游。在这两种情况中，ITG与TL1间只有一个连接。在漫游过程中，TL1与ITG进行通信。当移交处理结束后，ITG与TL1的连接已经中断，ITG与TL2建立了新的连接。老连接中的占用的资源被释放。这里的移交处理与GSM中是相似的。即新的连接建立与老连接并存，然后中断老的连接。

意外的是，上面所描述的移动网络电话漫游过程中的移交处理可以通过H.323中ad hoc多点会议中的动态加入和退出来实现。Ad Hoc多点会议是一种点到点的会议，它可以在会话中扩展到同一时间的多点会议。动态加入和退出的步骤在图2中有说明。

首先，点到点的会议首先是建立在ITG与TL1间的。TL2之后再加入会议中无论是通过邀请还是它自己通过ITG中MC的申请。ITG与TL2间新的连接在TL2加入时建立。最后，TL1在TL2加入后退出会议。这样ITG与TL1间连接的中断将不会影响ITG与TL2的连接。这也说明了移动网络电话的移交处理与ad hoc多点会议的动态加入与退出是等价的。图3（a）说明了ITG与TL1通信时的漫游。图2（b）说明了子网1向子网2的移交处理。图2（c）说明了在移交处理结束后ITG与TL1连接的中断。最后，移交处理成功完成，只剩下ITG与TL2的连接，如图2（d）所示。

移动管理与ad hoc多点会议的动态加入与退出的一致性说了H.323支持移动IP网络电话服务的可能性。更有趣是，本方法对于无缝支持移动IP电话服务可以不需要任何额外的开销。

3. 总结

我们提出了一种通过扩展H.323实现移动网络电话服务的方法，并展示了系统架构及相应的移动管理功能。在扩展过程中并不需要任何额外的开销。我们尽量利用了IP网络现有的协议，无缝的将移动特性与H.323集成起来。

本方法结合蜂窝电话系统和基于包交换的Mobile IP机制的特点，实现了面向连接的基于IP网络的移动网络电话服务。使其支持固定与移动主机间做双向、实时的语音传输。并且本方法是完全实现的应用层的，使系统有了更加广泛的可用的性。

最后，本方法的提出不仅为全面的移动语音服务提供了支持，也为全面的移动多媒体通信提供可参考架构。目前多媒体通信正在走向全面的融合，因些对于各种终端的支持成为目前必不可少的一个环节，这也是我们下一阶段的重点研究工作。

来源：流媒体网