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第 2 章 下一代网络中采用的主要协议

第 2 章 下一代网络中采用的主要协议. 本章内容 下一代网络中传输媒体信息的协议 SIP 协议和 SDP 协议 H.248 协议 BICC 协议 信令传输协议 SIGTRAN. 下一代网络中传输媒体信息的协议. 下一代网络中传输媒体信息的协议. IP 协议 IP 协议位于网络层 ; 网络层的主要功能是寻址和路由选择。它将数据包封装成 IP 数据报，并运行必要的路由算法。. 下一代网络中传输媒体信息的协议. UDP 协议 提供无连接的数据包传输。相对于 IP 协议，它唯一增加的能力是提供协议端口号码以保证进程通信 ; 优点在于高效性 ;

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第 2 章 下一代网络中采用的主要协议

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Presentation Transcript

  1. 第2章下一代网络中采用的主要协议

  2. 本章内容 • 下一代网络中传输媒体信息的协议 • SIP协议和SDP协议 • H.248协议 • BICC协议 • 信令传输协议SIGTRAN

  3. 下一代网络中传输媒体信息的协议

  4. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • IP协议 • IP协议位于网络层; • 网络层的主要功能是寻址和路由选择。它将数据包封装成IP数据报，并运行必要的路由算法。

  5. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • UDP协议 • 提供无连接的数据包传输。相对于IP协议，它唯一增加的能力是提供协议端口号码以保证进程通信; • 优点在于高效性; • 端口号码都是动态分配的，所以在NGN中传送多媒体信息前必须通过信令协议将接收端分配的接收媒体信息的端口号码通知对端主机。

  6. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • RTP协议 • 为解决实时业务顺序传送和提供时戳等一系列问题，IETF提出了实时传输协议(RTP); • RTP协议实际上包含两个相关的协议：RTP协议和RTCP协议; • RTP协议用于传送实时数据，如语音和图像数据 • RTCP协议用来传送监视实时数据传送质量的统计数据，同时可以在会议业务中传送与会者的信息 • 一般用偶数的UDP端口来传送RTP数据包，用比RTP端口号大1的奇数端口号来传送相应的RTCP控制包。

  7. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • RTP包头格式

  8. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • RTP包头格式

  9. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • 语音编码 • PCM（G.711编码） • 比特率为64kb/s，在传统电话中得到广泛使用。 • G.729编码 • 比特率为8kbit/s • G.723.1编码 • 为双速率话音编码标准： 5.3kbit/s和6.3kbit/s • 是PSTN上可视电话标准系列中的话音编码标准 • 自适应多速率 AMR编码 • 支持8种速率：12.2 Kbit/s，10.2Kbit/s，7.95Kbit/s，7.40Kbit/s，6.70Kbit/s，5.90Kbit/s，5.15 Kbit/s和4.75Kbit/s • 在移动通信网中采用

  10. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • 多媒体数据在IP网络中传送时所占带宽 • 多媒体编码数据在IP网络中传送时的封装结构

  11. 下一代网络中传输媒体信息的协议 • 例：在不考虑静音压缩和数据链路层头部所占的带宽的情况下，G.729编码数据每20ms传送一次，则每秒需传送50个语音包，每个语音包都包含12字节的RTP头部、8字节的UDP头部和20字节的IP头部，则每1路G.729话音所占的带宽为 （20+8+12）*8*50+8000 =24000bit/s=24kbit/s • 如果考虑Ethernet头部所占带宽，Ethernet头部为304bit (38byte)。则每1路G.729话音所占的带宽为 （20+8+12+38）*8*50+8000=39200bit/s=39.2kbit/s • 如果考虑到静音压缩的因素，所占带宽可减少一部分。 • 从以上计算可看出，各级报头所占的带宽的开销远大于话音编码本身所占的带宽。

  12. SIP协议和SDP协议 • 概述 • SIP(Session Initiation Protocal)称为会话启动协议，是由Internet工程任务组IETF于1999年提出的一个在基于IP网络中，特别是在Internet这样一种结构的网络环境中，实现多媒体实时通讯应用的一种信令协议。

  13. SIP协议和SDP协议 • SIP协议的主要功能 • 用户定位：确定用于通信的终端系统的位置； • 用户能力：确定通信媒体和媒体的使用参数； • 用户可达性：确定被叫加入通信的意愿； • 呼叫建立：建立主叫和被叫的呼叫参数； • 呼叫处理：包括呼叫转移和呼叫终止。 • SIP协议主要应用于软交换设备与应用服务器间、不同的软交换设备之间、SIP智能终端与SIP服务器之间、不同的SIP服务器之间。

  14. SIP协议和SDP协议 • SIP协议的网络模型

  15. SIP协议和SDP协议 • 基于SIP的多媒体通信的协议栈结构

  16. SIP协议和SDP协议 • SDP包含了与会话整体相关的通用信息和一个或多个媒体流相关的参数说明 。 • SDP是基于文本的协议，常被封装在SIP、H.248协议中传送。 • SDP的语法和结构 • 会话描述协议SDP v=0 o=bell 53655765 2353687637 IN IP4 128.3.4.5 c=IN IP4 169.130.12.5 m=audio 3456 RTP/AVP 0 3 4 5

  17. SIP协议和SDP协议 • INVITE sip:bob@shanghai.com SIP/2.0 • Via: SIP/2.0/UDP 217.19.97.1:5060 • To: sip:bob@shanghai.com • From: sip:tom@ guangzhou.com ；tag=2089095865 • Call-ID: 1039412186@217.19.97.1 • CSeq: 1 Invite • Max-Forwards：70 • Content-Type: application/sdp • Content-Length: 271 • Contact: <sip:tom@ 217.19.97.1:5060;transport=udp> • v=0 • o=tom 13908157962 139089745962 IN IP4 217.19.97.1 • s=n • c=IN IP4 217.19.97.1 • t=0 0 • m=audio 50000 RTP/AVP 8 • a=rtpmap:8 PCMA/8000 • a=ptime: 10 • SIP消息示例

  18. SIP协议和SDP协议 • 网络结构 • SIP在华为软交换SoftX3000上的应用 IP地址：10.77.226.121 电话号码：8882100 注册帐号：8882100@10.77.226.41 IP地址：10.77.226.221 电话号码：8882101 注册帐号：8882101@10.77.226.41

  19. SIP协议和SDP协议 • 呼叫 流程

  20. H.248协议 • 概述 • H.248/Megaco协议是软交换设备与媒体网关之间的一种媒体网关控制协议。它提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。 • H.248协议可以采用TCP、UDP或SCTP用作协议的传输层协议。 • H.248提出了网关的连接模型概念，对媒体网关内部对象进行抽象和描述。

  21. H.248协议 • 网关的连接模型 • 基本构件：终端(Termination)和关联域(Context) • 终端 • 终端是MG上的一个逻辑实体，它可以发送和／或接收一个或者多个数据流。 • 终端分为半永久性终端和临时性终端两种。 • 终端可支持信号，这些信号可以是MG产生的媒体流（如信号音和录音通知），也可以是随路信号。终端可对事件进行检测。终端可对数据进行统计。 • 每个终端有一个终端标识（Termination ID），在创建时由网关分配，在网关内全局唯一。

  22. H.248协议 • 关联域 • 代表一组终端之间的相互关系，实际上对应为呼叫,在同一个关联域中的终端之间可相互通信。 • 关联的属性： • 关联标识符 ：由媒体网关分配，关联标识符在媒体网关范围内全局唯一。 • 拓扑：描述一个关联中终端之间的媒体流方向。 • 关联的优先级：告知MG在处理关联时的先后次序。 • 紧急呼叫的标识符：当使用紧急呼叫标识符时，MG优先处理此类呼叫。 • 关联域的创建、修改和删除均由相应的H.248命令完成。

  23. Context Termination SCN Bear. Ch . Termination RTP Stream Termination SCN Bear. Ch . Context Termination Termination RTP Stream SCN Bear. Ch . Context Termination Termination RTP Stream SCN Bear. Ch . H.248协议 • 终端与关联域

  24. H.248的呼叫信令流程 10.54.250.187 : 2944 软交换 H.248 10.54.250.43 : 2944 10.54.250.18 : 2944 接入网关1 接入网关2 :18300 G.723 :18296 G.723 6540100 A0 A100000034 A100000035 A1 IP语音数据 Context=286 Context=287 UserB UserA

  25. BICC协议 • 与BICC协议有关的网络结构 黄色：H.248协议 绿色：隧道协议 红色：IPBCP协议 白色：BICC协议

  26. BICC协议 • 采用呼叫信令和承载信令功能分离的思路，在骨干网中实现使用与业务承载无关的呼叫控制。 • BICC的主要目的是使呼叫控制信令可以在各种网络上承载。基本目的是支持窄带电信业务在宽带分组骨干网上的传送。 • BICC协议基于N-ISUP信令，沿用ISUP中的相关消息，并利用APM (Application Transport Mechanism) 机制传送BICC特定的承载控制信息，因此可以承载全方位的PSTN/ISDN业务。 • BICC协议主要应用在移动通信系统3G的R4核心网中。 • BICC协议概述

  27. BICC协议 BICC协议基于的网络的一般结构

  28. BICC协议 • BICC 信令流程

  29. 信令传输协议SIGTRAN • SIGTRAN 的结构 • SIGTRAN用于解决在IP网上传送电话网的信令的问题，实现NGN网与电话网的信令互通。 SoftX3000 IP网 SG TG No.7信令网

  30. 信令传输协议SIGTRAN • SIGTRAN是在流控传输协议（SCTP）上加上用户适配层（UAL）来传输电话网信令的用户部分 Q.921

  31. 信令传输协议SIGTRAN • 流传送控制协议SCTP • UDP与TCP不尽人意 • UDP只能提供数据报的不可靠传输。 • TCP严格的按序传输导致时延增大；无法提供对多宿主机的透明支持；不允许高层应用设定协议控制参数。 • SCTP提供可靠的数据传输，但对TCP进行了某些改进。 • 证实和重发：TSN、SACK • 流内消息的顺序递交：U比特置0，流识别符，流顺序号 • 数据块捆绑：一个分组可包含多个数据块 • 分组的有效性验证和差错检测：分组有效性验证标签，校验码 • 支持多宿：INIT，INIT ACK

  32. 信令传输协议SIGTRAN • SCTP的功能 • 在确认方式下无差错、无重复地传送用户数据内消息的顺序递交：U比特置0，流识别符，流顺序号 • 根据通路的MTU的限制进行用户数据的分段 • 将多个用户的消息复用到一个SCTP的数据块中 • 在多个流上保证用户消息的顺序递交 • 利用SCTP偶联的机制在偶联的一端或两端提供多归属的机制来提供网络级的保证 • 包含了避免拥塞的功能和避免遭受泛播和匿名的攻击。

  33. SCTP用户应用 SCTP用户应用 协议（SCTP分组） SCTP层 IP层 IP层 一个或多个IP地址 网络传送 SCTP端点A SCTP端点B 信令传输协议SIGTRAN • SCTP的结构 • SCTP协议在两个SCTP端点的一组传送地址之间建立偶联。从而为两个SCTP用户提供可靠的消息传送业务 SCTP层

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