IN/IP互通网络技术

文章编号：1009－6868(2001)03－0047－05 文献标识码：B 中图分类号：TP393 .03

　　1 引言

　　随着IP网络的迅速发展和日益普及，IP用户对基于Web的话音业务的需求日益增长，他们要求IP网络具有一定的智能，以提供与电话网类似的增值服务。另一方面，智能网(IN)作为一个独立于业务网络的智能化业务控制体系，具有呼叫控制和业务控制相分离的特点，可通过 “可重用块”(SIB)的组装快速灵活地生成各种增值业务，目前已在电信网中广泛使用。因 此，自然地IN/Internet互通成为IT业界的热点研究课题。

　　90年代中期，一些国际大公司着手考虑如何利用Internet技术来赋予本已普及的POTS( 传统电话业务)新的特色，并建立了各自的原型系统(如Siemens的网络呼叫中心、Lucent的 智能网支持系统等)，后来被统称为Pre－PINT应用系统。1997年7月，IETF由贝尔实验室发 起，成立了PSTN/Internet互通(PINT)工作组，目的在于使IP用户能通过最流行的WWW应用来 使用PSTN的传统业务，研究支持该功能的网络结构和协议。同年9月，ITU－T SG11成立了In ternet支持信令(SOI)专题组，其中一项主要研究内容就是定义有关IN/Internet互通的业务 及支持信令，使公众网络运营商和ISP都能够利用Internet和IN的网络能力。

　　该研究课题当时即被纳入IN CS3研究计划，后又扩展其研究范围，成为CS4的热点问题 。自1998年开始，ITU－T和IETF联合进行IN/Internet互通研究，其目标应用为PSTN/ISDN和 Internet的互通。

　　2 典型互通业务

　　互通业务可以分为两类，一类是用户从IP网发起请求，要求智能网为其提供服务，即所 谓的PINT业务，包括点击拨号(CTD)、点击传真(CTF)等；另一类是用户从PSTN侧发起请求， 要求IP网为其提供服务，即所谓的SPIRITS业务，例如呼叫等待(ICW)业务。这些典型业务的 基本含义是：

• CTD业务：一个正在使用Internet业务的用户从Internet上通过搜索寻找到要拨打的号码 后，点击该号码就可以启动该项业务，从而建立该用户与CTD业务申请者之间的普通PSTN电 话连接。
  
• CTF业务：该业务使Internet用户可以通过Web页面激活传真的发送或接收。Internet用户 可以通过点击业务申请者提供的Web页面上的按钮将指定的信息发送到指定的传真机上。这 里，指定的信息既可以是由一个URL指定的IP网络上的某一个网页或Internet上的某一信息 块，也可以是用户在表单中填写的一个信息块或文本。
  
• ICW业务：该业务是为PSTN拨号上网用户提供的一种基于用户线的增值业务。当用户在拨 号上网过程中有来话到来时，网络可以向其发送来话呼叫通知(弹出窗口)，然后根据用户的 选择指令，接受呼叫、拒绝呼叫或将呼叫转接到用户指定的地方。
  
• IPT 800业务：此业务是点击拨号的一种，但启动用户为H.323/SIP IP电话用户终端。终 端用户从Internet上通过搜索寻找到要拨打的800电话号码后，点击该号码即可启动该业务 ，从而建立自己与800业务用户的IP 电话通信，其话费将由被叫支付。
  

　　3 互通网络结构

　　IN和IP网络要进行互通，需要在IN和IP网络之间增加网关功能实体，并对原有智能网实 体的功能和网络结构进行扩展。下面先按照不同的业务应用给出针对不同业务的IN/Interne t互通网络结构，然后给出最新ITU－T建议中的通用互通网络结构。
　　
　　3.1 PINT业务互通网络结构

　　PINT业务互通网络结构如图1所示。其中，PINT客户机是PINT业务的始发端，在物理实 现时，可和Web网站位于一起，也可以单独设置，以便由多个网站共享。PINT网关对应为一般结构中的SCGF(业务控制网关功能)，是IP网络侧PINT业务请求消息的终接端，由它再将请 求转送至SCF。一般说来，在PINT客户机和PINT网关之间还有PINT服务器，即Proxy(代理)服 务器和/或Redirect(重定向)服务器。其作用是确定PINT业务请求的目的地，将业务请求可 靠地选路转发至PINT网关。

图1 PINT业务互通网络结构

　　3.2 SPIRITS业务互通网络结构

　　ICW业务是典型的SPIRITS业务，其互通网络结构类似于图1所示的PINT业务互通网络结构。此时，图1中的PINT客户机扮演ICW服务器的角色，用以接受拨号上网用户的登录和向该 用户发送来话通知。和PINT业务不同的是，其业务请求是由IN侧发起的。因此，在C/S模型中，SCGF是客户端，ICW服务器是服务器端，PINT服务器仍然起消息选路和重定向作用。而W eb客户机此时就相应地成为ICW客户机，即拨号上网且申请了ICW服务的IP侧端用户。

　　3.3 IPT 800业务互通网络结构

　　针对IPT 800业务的互通网络结构如图2所示，可以有两种触发方式。当采用GK触发方式时，H.323终端发起的800呼叫由位于GK中的SSF触发，由于GK中并无交换硬件，因此称该SSF 为软SSF。其功能包括基本呼叫管理(BCM)和 IN交换管理(IN－SM)。BCM借鉴智能网SSP中的B CSM模型, 在GK的呼叫处理中增加对DP事件的处理，建立类似的BCSM模型。IN交换管理一方 面要处理来自BCSM中请求并将其转化成相应的类INAP消息发给SCGF；另一方面要将来自SCG F 的命令转换为相应的命令发给BCSM，并控制BCSM去执行。

图2 H.323-800互通网络结构

　　而在MGC方式触发中，SSF位于MGC(媒体网关控制器)中而非GK中。由于呼叫控制是MGC的 必备功能，MGC中已有呼叫状态模型，因此不难将现有智能网的SSP技术移植过来，建立相应 的BCSM，然后由Setup消息触发业务请求并向SCF直接传递。这与目前智能网的业务触发机制 相同，并可支持类似的后继交互作用过程。对于IP至PSTN的呼叫，用户交互信息可通过H.22 5.0信令中的UUI消息携带；对于PSTN至IP的呼叫，MGC也可以很方便地将INAP翻译成H.248消 息来控制MG(媒体网关)。

　　上述两种方式相比，MGC触发方式有利于现有智能网技术的移植，对现有的H.323和智能网的操作过程不需要作大的改动，保持了两者的相对独立性，实现较为简单。GK触发方式隐含要求IP电话呼叫控制采用GRC(GK选路控制)方式，若采用DRC(直接选路控制)方式，由于GK 不参与呼叫控制就难以实现智能业务的触发。对于基于SIP的IP电话系统来说，网络中并无G K，因此自然要采用MGC触发方式；对于H.323系统来说，虽然在标准中GK是任选网络部件，但是在实际系统中，GK是一个对管理、计费等不可或缺的重要部件，系统大多使用GRC方式 控制呼叫，因此GK触发仍是一种受到重视的方式。

　　3.4 通用互通网络结构

　　最新的ITU－T Q.1244建议草案给出了一个支持IN CS－4业务的通用IN/Internet互通网络结构功能模型，如图3所示。需要注意的是，为了屏蔽不同的实现技术，建议给出的是一个应用层的模型，它是对原有能力集功能模型的扩展。

图3 通用IN/Internet互通网络结构

　　该模型由业务/应用层和呼叫/承载层组成。其中，业务层完成IN和IP网之间的业务互通，即互通控制信息及相应业务数据的传送。其网络部件包括IP侧的PINT服务器和SSF/CCF/SM 以及IN侧的SCF/SDF和SSF/CCF。PINT服务器的主要作用是接收PINT客户机(图中未示出)发来 的PINT请求，并将请求处理结果回送给PINT客户机。它也可以是Proxy服务器或者Redirect 服务器，同时支持IP网络和IN之间的数据传输(例如传真)。它通过IF1和IF2接口和SCF及SRF 通信，完成互通业务的控制。在具体实现时，这两个接口中需包含互通网关，如PINT业务中 的PINT网关和SPIRITS业务中的SCGF。由于这些网关的作用主要是协议和过程的映射和转换 ，属于应用层以下的功能，因此未在应用层模型中示出。

　　SSF/CCF/SM负责IP网络呼叫控制和业务管理，并负责IP侧智能业务的触发处理，它通过IF7接口和SCF通信，支持智能IP电话业务的控制；通过IF5和SSF/CCF通信，支持IP/PSTN电 话的呼叫控制。IF7接口中应包含信令网关，完成INAP over SS7 和INAP over IP的转换， 由于信令网关完成的是传输层的功能，因此也不在应用层模型中示出。IF5接口中应包含媒 体网关，即图1和图2 中的C/B GF，鉴于同样的理由，未在应用层模型中出现。IN侧的SCF、SDF和SRF的功能均需要增强。SCF需要增加互通业务的控制逻辑。SRF需要增加文本－传真、 文本－话音转换等媒体转换功能，并能与SCF配合完成互通业务数据的可靠传送，并提供状 态报告。SDF需要增设互通业务的支持数据，包括PSTN/IP的网络地址转换。

　　SAGF称为业务应用网关功能，它负责智能网侧的SCF和IP侧的分布式业务逻辑应用之间 的互通。也就是说，提供面向第三方的应用编程接口(API)，使业务提供者可以利用IP网灵 活高效的机制方便地创建新的业务，而无需知道复杂的IN网络控制协议。API是目前ITU－T 关于智能网的一个重点研究课题。

　　4 互通网络协议

　　支持互通业务的网络协议包括IP侧的PINT协议和IN侧的INAP协议增强。

　　4.1 PINT协议

　　PINT协议是在IETF已有的SIP(会话启动协议)和SDP(会话描述协议)的基础上，针对电话 业务的特点加以修改形成的。

　　通过SIP，PINT客户机在Internet网中能以安全可靠的方式将请求送至相应的PINT 服务 器(包括网关)，SDP则描述了希望激活的电话网络功能的会话特征。两者结合提供了简洁的 会话控制机制，并可以支持多点会议通信。

　　SIP/SDP是基于文本的应用层协议，可以用UDP或TCP作为传输协议，提供会话或呼叫的建立与控制功能。SIP URL还可以嵌入到Web页面或其它超文本链中，使用户只需在Web上点 击即可发出呼叫。SIP丰富的响应类型可使用户清楚地获知业务的进展过程，从而大大提高 了灵活性和扩展性。PINT协议充分利用SIP/SDP的特点，增加了对语音、传真、寻呼等电话 呼叫的支持，但并不涉及电话网络中复杂的技术细节。

　　PINT协议对SIP/SDP最大的改动之一在于PINT的业务请求中可以携带媒体数据，而原先 的SIP/SDP仅用于会话控制，这样就使CTF、VATC(语音播放内容)业务的实现成为可能。通过 携带媒体数据的方式，Internet用户可以将文件、图像等传至PSTN的传真设备，甚至可以将 一些短消息送至个人寻呼机、手机或语音信箱，从而实现网上寻呼、E－mail自动通知等多 种增值业务。PINT协议的另一个扩展是增加了会话进展状态查询功能。

　　4.2 增强的INAP协议

　　为了提供对CTD、CTF、ICW、IPT800业务的支持，原有的INAP协议需要进行扩展，主要 涉及互通网络结构中的3个接口(IF2、IF3、IF4，参见图1)。其中SCGF－SRF接口的扩展主要 用于SCGF向SRF传送IP侧发来的数据；SCGF－SCF接口的扩展主要用于SCGF和SCF相互之间传 递业务请求和报告业务进展情况以进行业务逻辑控制；SCF－SRF接口的扩展主要用于指示SR F向目标用户发送数据。

　　(1)IF3接口

　　该接口的主要作用是和IF1配合，将PINT业务请求由IP网传送给SCF(“业务请求”操作) ；将ICW业务请求由SCF传送给IP侧并反向传送响应(“通知”和“通知报告”操作)；同时还 定义了“请求进展”和“进展报告”操作支持业务进展报告功能。

　　(2)IF2和IF4接口

　　这2个接口的作用是和IF3接口配合，支持IP侧的数据经由SRF向PSTN/ISDN用户播放。其中，IF2接口用于将来自IP侧的数据传送给SRF，采用的协议可以是已有的标准协议，如FTP ，也可以是在TCP/IP之上定义一个简单的专用协议。SCGF何时向SRF发送数据则由SCF通过IF 3控制(“发送数据”操作)。IF4接口供SCF控制SRF发送数据(“发送报文”操作)，同时也供 SRF向SCF报告数据发送进展情况(“状态报告”操作)。

　　SCGF和SRF在SCF的协调控制下，通过IF2、IF3和IF4接口协议互相配合，完成将IP侧的 数据传给PSTN用户。

　　5 实现技术

　　根据上面给出的IN/Internet互通网络结构，可以将IN/Internet互通原型系统分为Web 服务器模块、PINT 客户机模块、SCGF模块以及原有的IN节点部分。其中，Web 服务器模块 作为IP侧的业务申请者提供CTD、CTF业务，通过和Web浏览用户的交互，从用户提交的表单 中得到点击发起的PINT业务请求信息(如主叫号码、被叫号码、传真内容或URL地址等信息) ，并将业务执行结果显示在Web页面上通知用户。

　　PINT客户机模块负责接收Web服务器后台程序发出的业务请求，它与Web服务器之间的通 信格式可以自由定义。PINT客户机通过基于UDP的PINT协议和SCGF进行交互，因此实现中必 须包含PINT协议分析和组装模块。另外PINT客户机模块必须使用有限状态机模型来完成会话 控制的状态转移。

　　SCGF模块处于IN和IP网络交界处，能够完成PINT协议和INAP协议之间的转换，所有互通业务都必须通过SCGF和IN节点交换信息。与PINT 客户机相比，SCGF模块除了维持自己的PIN T协议分析/组装模块和有限状态机模型外，还必须添加支持增强INAP协议的处理功能，以能 与SCF通信。

　　PINT 客户机处于IP网络中，它和SCGF之间的通信安全性是一个值得考虑的问题。为了提供必要的安全机制，应该在PINT 客户机和SCGF之间加入代理服务器以提供系统安全保护以及入侵检测和防御手段，所以PINT 客户机模块和SCGF模块设计中还必须考虑加解密、鉴权、数据完整性等安全功能。

　　另外，在实现ICW业务时，PINT 客户机必须同时扮演ICW 服务器的角色，负责接收从ICW客户端传来的登记、去登记以及来话接受、拒绝、等待、前转等信息。

　　6 结束语

　　IN/IP互通作为一项新兴技术，已经成为IT业界的热点研究课题。笔者所在的课题组从1 998年起就同步参与国际上关于此项技术的标准化研究，并与中兴通讯合作开发了在ZXIN10 智能网平台上成功运行的互通系统。我们相信，尽管IN/IP互通在很多方面还有待于进一步 的研究和完善，它必将有广阔的发展空间和明朗的市场前景。
　　
　　参考文献

1 ITU－T SG11 Document TD GEN－46R1. Draft Recommendation Q.1244. Distributed Fu nctional Plane for Intelligent Network Capability Set－4. Dec 2000
2 IETF RFC 2484. The PINT Service Protocol: Extension to SIP and SDP for IP Acce ss to the Telephone Call Services,June 2000
3 Mi Zhengkun, Huang Huiqing and Meng Xudong. Modeling Techniques for IN/Interne t Interworking. The Journal of China Universities of Posts and Telecommunication s, 2000, 7(1,2)

[摘要] 智能网(IN)与Internet互通已成为IT业界的热点研究课题。文章基于笔者的研究成果介绍了IN/Internet互通的体系结构、典型应用业务、网络协议及其实现技术。

[关键词] 智能网 因特网 智能网/IP网互通 电话网/智能网互通

[Abstract] IN/Internet interworking has been one of the hottest research topics within IT domain. Based on the authors' research results, an introduction is given to t he IN/Internet interworking technology, including its network architecture, typi cal application services, network protocols and implementation techniques.

[Keywords] Intelligent network Internet IN/IP interworking PINT