10.3.1  IP电话移动性要求

       当前国内外正在加紧研究和开发第三代移动通信系统，ITU和各地区标准化组织也在积极制订相关技术标准。该系统的目标不只是第二代移动通信系统的简单延伸，而是要成为包容有线和无线、固定和移动网络，支持话音、数据和多媒体通信应用的一个全球通信基础结构。目前无线接口的射频传输技术(RTT)已形成以W-CDMA和Cdma2000为代表的两大主流技术，各国都在抓紧开发。网络技术和信令协议正在研究之中。由于1P已经在数据领域取得巨大的成功，并已开始进入电信市场，因此IP自然成为第三代移动通信系统选用的极其重要的网络技术。它要求基于1P技术的网络不但能支持固定1P电话终端的接入，也能支持移动1P电话和未来移动1P多媒体终端的全球无缝接入。正是基于这样的考虑，ITU-T SG16正在起步研究H.323系统的移动性技术，准备制订H.323附件H:H.323的用户和业务移动性建议。

       至今为止，H.323只考虑固定终端和用户以及固定的业务提供者，H.323移动性则要求支持固定有线网和固定／移动无线网的综合以及公众网和专用网的综合。新的H.323系统将考虑H.323移动手机终端，支持固定和无线终端的IP移动性，并能与传统的无线系统互通，实现移动终端的漫游和切换。

       H.323移动性建议主要考虑的是网络技术，其核心问题是如何解决移动终端的地址解析。该建议的研究目标是：

·  定义H.323移动性的功能要求。

·  确定支持移动性是否需要定义新的H.323消息或信息单元。

·  研究H.323移动网络和非H.323网络（如PSTN/PLMN)的互通。

       在无连接1P网络上提供移动1P电话服务的关键是移动性管理，其主要内容就是H.323/H.225.0的登记、呼叫建立、漫游和切换操作，其实现机制仍然基于网闸登记和Q.931呼叫控制，前者的控制信息由RAS信道传送，后者的控制信息由呼叫信令信道传送。所不同的是，在网闸中需设置位置登记器，记录移动H.323终端的动态位置信息，并需增设无线接入功能单元支持移动终端的接入。除此以外，还要考虑移动通信中特有的认证和安全性问题。通过上述机制，H.323系统应能提供终端和用户移动性服务。

10.3.2  H.323移动1P网络

1.网络结构

       H.323移动1P网络(MIPN-MobileIPNetwork）的一般结构如图10.22所示。它主要由三大部分组成：H.323移动终端、H.323无线接入单元和网闸。

(1)  H.323移动终端(MT)

       其基本功能和一般移动终端类似，但应支持H.323协议。它包含用户识别模块(SIM-SubscriberIdentityModule)。SIM卡可插入任何H.323移动终端，用户利用此卡可在任何终端上发送和接收呼叫，藉此提供个人移动性。

移动终端由国际移动设备标识(IMEi)识别，移动用户则由国际移动用户标识(IMSI)识别，二者互相独立。SIM卡中写有IMSI、认证密钥和一些必要的用户信息。SIM卡使用需要密码。

H.323移动终端支持移动常用的语音压缩编码，还支持多种数据应用协议，包括短消息业务。其物理层则顺从第三代移动通信系统选用的无线技术。

(2)无线接入单元(WAU-WirelessAccessUnit)

图10.22  H.323移动1P网络一般结构

       无线接入单元由两部分组成：无线收发信机(wrs）和无线基站控制器(WSC)，二者通过标准IP接口通信。

       WTS处理无线链路协议，要求可靠、耐用、良好的可携带性和价格低廉。WSC管理无线资源，处理无线信道建立、跳频和切换。

(3)网闸系统

       有两类网闸：移动服务器网闸(MSGK)和访问网闸(GK)。MSGK带有原籍管理区登记器(HZR-HomeliJneRegister)，存储在其管辖网络申请登记的用户的所有管理信息以及用户的当前位置。用户位置  指的就是其目前访问网闸的信令地址，H.323系统据此进行选路。

从逻辑上来说，每个H.323移动1P网络对应一个HZR，实现时可为分布式数据库。

       访问网闸带有访问管理区登记器(VZR-  Visitor心neRegister),存储当前正在它控制的地理区域内的用户的部分管理信息，这些信息取自访问用户的MSGK/HZR，为呼叫控制和完成登记业务所必需的信息。网闸只包含用户信息，并不包含移动终端的信息，终端信息由管理区登记器保存。

       和一般移动系统一样，H.323移动1P网络也装备有设备标识登记器(EIR)和认证中心(AUC)。

       除此以外，网络还有媒体网关(MGW)和媒体网关控制器(MGC)，用于和固定网（如，PSTN,ISDN、MSC)的互通连接。互通承载控制信令采用7号信令(ISUP)。此结构和现有固定H.323网络相同。所不同的是，移动H.323网络还装备有无线媒体网关(WMG),可以接入第二代非H.323移动终端（如GSM、CDMA手机）。因此，现有移动终端有两种方式接入H.323移动IP网络。一是经由现有移动网络，经MSC和MGW适配后接入，二是经由WMG直接接入。具体实现时，MGW和WMG可在同一物理实体中，均由MGC控制。

H.323移动1P网络应是一个开放式系统。各网络单元之间通过标准的LAN／WAN网络层协议互相通信，支持各种高层应用标准，如IS-634A、MAP或IS-41、ITUM3010网管协议等。

2.网络功能

        H.323移动1P网络支持6类业务：语音和音频业务、视频和数据业务、话带数据业务、三类传真业务、移动特定业务（如，定位服务、短消息业务寻呼业务等）以及H.450补充业务，这些业务都应在全球漫游和无缝切换的基础上向固定用户和移动用户提供。为此，网 络必须具有无线资源管理(RR)、移动性管理(MM)和连接管理(CM)三大功能。

下面就H.323移动性相关的网络功能作进一步说明。

(1) 无线资源层切换

       在移动1P网络中，呼叫通信过程中分配的无线链路和固定链路并不是固定不变的，常需要在信道或蜂窝小区间进行切换，这是无线资源层的一项基本功能。

在IP移动系统中需考虑4类切换：

．同一小区内不同信道间切换。

．同一WAU控制下的不同小区间切换。

．同一GK所属不同WAU控制下的小区间切换。

．不同GK控制下的小区间切换。

       前两类称为内部切换，只涉及一个WAU。为了节省信令带宽，这些切换由WAU全权管理，仅在切换完成后将结果通知GK。

       后两类称为外部切换，由GK控制。如果涉及两个GK，则原先所在GK称为主持GK(anchorGK)，新的GK称为中继GK(relayGK)。其基本原则是，呼叫控制功能仍然由主持GK负责。

       切换可以由MT、WAU或GK发起。MT在空闲时隙时间扫描邻接小区的广播控制信道，最多可扫描16个小区，根据接收信号强度确定6个最佳切换候选目标小区，并将此信息通告WAU和GK，通告信息至少一秒钟传送一次。

       切换判定基本算法有两种。一种是“最低可接受性能“算法，首先考虑功率控制。当信号降低到一定程度时，增加移动终端的功率电平，如果功率增加后信号仍不能改善，则启动切换过程。该算法简单，经常使用，但是小区越界判断不精确，常常会越人其它小区很长距离后才启动切换。另一种是“功率预算“法，优先考虑切换，它可以避免上述模糊小区边界问题，减小同频干扰，但是算法复杂。

       由WAU或GK启动的切换可基于性能质量或基千维护管理脉因的资源重分配，后者目的是平衡网络负荷，使信道资源得到更充分的利用。

切换功能包括无线信道质董估计、QoS  估算、资源重分配、宏分集控制、切换执行和切换完成处理。在多媒体移动通信情况下，切换功能更为复杂，可能涉及多个信道同时切换的问题.

(2)位置更新

       位置更新是移动性管理中最为重要的一项功能，它使系统能随时知道开机移动终端的当前位置，保证入呼叫能够完成。

       系统是通过在寻呼信道上发送寻呼消息来通知移动终端入呼叫的到来的。寻呼范围的确定有多种选择，一种极端情况是寻呼系统中的所有小区，显然将浪费大量的尤线带宽。另一种极端情况是只寻呼用户当前所在小区，它要求终端跨越小区后就要向系统发送位置更新消息，会造成消息量的显著增加。常用的方法是将若干小区划分为一个位置区，仅当跨越位置区时才需启动位置更新过程，寻呼范围则为当前位置区的所有小区。

       位置更新过程和其后的呼叫选路要用到网闸和两个位置登记器：HZR和VZR。当移动终端在新的位置区开机，或移入新的位置区或另一个运营商的网络时，就向网络登记，告之其当前位置。

        在通常情况下，用户向新的GK/VZR发送位置更新GRQ和RRQ消息，GK/VZR记录位置区信息，然后向用户所属的MSGK/HZR发送定位信息，即新的VZR的IP地址。如果该用户有权使用指定的业务，HZR向新的GK/VZR发送呼叫控制必需的部分用户信息，并向用户原来所在的GK/VZR发送消息，删除在该GK中存储的老的登记信息。

       为了提高可靠性，某些系统还有定时位置更新过程。它可用于网络数据库恢复。当MSGK/HZR或GK/VZR故障后，若通过每个用户同时登记的方法来恢复数据将会造成网络过负荷。为此，可在位置更新发生时才更新数据库。启动定时更新和确定更新周期由运营商控制，需折衷考虑信令负荷和恢复速度。如果用户超时未登记，就作去除登记处理。

       和位置更新相关的一个过程是IMSI联接(RRQ消息）和分离(DRQ或URQ消息）过程。分离过程使GK和WAU知道该移动终端不可达，在人呼叫到来时无需为之分配信道和发送寻呼消息。联接过程和位置更新过程类似，告诉系统该终端又恢复可达。激活IMSI联接／分离过程可由运营商根据每个小区的情况作出决定。移动终端开机和关机时可执行联接(attach)和分离(detach)过程。

除此以外，H.323移动1P网络也必须具备认证和安全功能，可借鉴目前GSM等系统的机制。

10.3.3 H.323 自动漫游估令过程

       自动漫游包括用户登记、用户数据下载、漫游用户入呼叫选路等诸过程。这里漫游用户既包括移动无线终端，也包括迁移位置的有线终端，如到异地重新接入1P网络的H.323电话终端或PC机。

用户登记有下列9种情况：

． 开机：开机后自动登记。

． 终端关机：关机后自动去除登记。

．定时登记：定时到后自动登记。

．基千距离的登记：当前基站和上次登记的基站之间的距离超过阙值时自动登记。

．基于管理区的登记；进入新的管理区后自动登记。

．参数改变：当某些存储参数发生变化时，终端自动登记。

．命令登记；基站命令终端登记。

．话务信道：WAU查询已分配话务信道的移动终端，由此完成了登记。

．隐含登记：移动终端发起呼叫或回送寻呼响应相当于一次登记。

下面给出自动漫游信令过程示例，由此可以理解H.323移动1P网络的工作过程，并可确定H.323移动应用需要更新哪些消息和参数。

1.H.323移动终端在访问管理区登记过程。

        此为管理区间移动，信令过程如图10.23所示。其主要步骤为：
①移动终端(MT)刚开机或漫游进人新的管理区(zone)，发送GK搜索消息GRQ。消息中包含终端的IMSI，它是用户数据库检索的关键字。

图10.23 H.323移动终端在访问区登记过程

②WAU收到此消息后，将此m标记为激活状态，并把GRQ消息转送给GK。

③MT收到GK的应答消息后，向此新的GK发送登记消息RRQ，内含IMSI、加密密钥和加密模式（即指示是否加密及加密算法指示）。

④新GK通过RRQ消息向msGK发送位置更新信息，其中包括WAU标识和VZR标识。

⑤MSGK向原来的GK发送去除登记消息URQ。

⑥原来的GK向原来的WAU发送DRQ消息，指示Mf已与该WAU分离。

原来的MAU回送确认消息后，确认消息逐级前传直至MT，完成登记过程。

2.H.323移动终端在访问子网登记

图10.24H.323移动终端访问子网登记过程

此为管理区内移动，MT从区内一个子网移至另一子网，其信令过程如图10.24所示。

①原来的WAU检测到该MT巳不在其范围内，向GK发送DRQ，指示MT已分离。GK标记该MT去激活，并启动定时器。

②定时器到时，GK向msGK发送URQ消息，去除原先的登记信息（即WAU标识和VZR标识）。

③MT进入新的子网或刚开机，发送GRQ消息。新的WAU标记该MT激活，并用GRQ消息将MT信息传送给GK。

图10.25  H.323 移动终端人呼叫信令过程

④MT收到GCF后，向GK发出登记消息RRQ。

⑤GK向msGK发送RRQ消息，提供MT的位置更新信息，包括其新的WAU标识和VZR标识。

3.. 至访问H.323移动终端的入呼叫信令过程

设MT巳在访问GK中登记，其信令过程如图10.25所示。

①PSTN向该MT发起一呼叫。

②媒体网关GW将主被叫号码送至GK请求解析。GK翻译后知被叫为MT用户。

③GK向其msGK发送定位请求消息LRQ，询问MT的当前位置。msGK回送MT当前服务GK的地址。

④GW将呼叫选路至当前服务GK。

⑤当前服务GK继续呼叫选路，启动快速连接过程，向WAU发送带有打开逻辑信道命令的Setup消息。

其后为常规的H.323呼叫建立信令过程。

4.H.323固定终端在访问IP网络的登记过程

设作为H.323终端的PC机关机后移至新的IP网络区域。其登记过程如图10.26所示。

①PC机关机，向原GK发送DRQ消息，去除原登记信息。

②PC机至新区后开机，发送GRQ消息，搜索GK。

③收到GK响应后，PC机向GK发送登记消息RRQ。

④、⑤新GK向msGK登记后，msGK向原GK发送URQ消息，撤除原先的登记信息。

10.3.4   H.323   切换信令过程

1.H.323管理区内切换信令过程

在同一GK范围内、涉及两个WAU的切换信令过程如图10.27所示。其主要步骤为：

①固定终端用户和移动终端(MT)用户正进行通信，它们和WAU之间的连接分别为信道1和信道2。

图10.26 H.323固定终端访问网络登记过程

②MI在呼叫过程中移入WAU2 的覆盖范围，WAU1确定切换目标小区后，向WAU2 发出切换请求，即发送快速连接Setup消息，内含MT的IMSJ，并命令打开逻辑信道3。

③ WAU2 向GK发送ARQ消息，告之是WAU1至WA比的切换，并包含Mr的IMSI。

④收到GK证实后，WAU2向WAU1回送快速连接Connect消息，建立临时VoIP信道3。保证通信不中断。

⑤ WAU2 建立至固定终端的直通连接（信道1)。

⑥关闭临时VoIP信道3。

2.H.323管理区间切换过程

属不同GK的两个WAU之间的切换信令过程如图10.28所示。呼叫环境和上例相同，主被叫分别是固定终端和MT。

①通话过程中MT移人WAU2覆盖范围，WAU1和WAU2分属GK1和Gk2管理。

② WAU1确定应切换至WAU2 所属小区，向GK1发送ARQ消息，告之呼叫将从WAU1切换至WAU2.

③ 收到GK1 肯定证实后，WAU1 发起至WAU2的快速连接呼叫建立，启动切换过程。

④ WAU2 向其所属网闸GK2 请求切换接入，发送ARQ消息。

⑤收到GK2 肯定证实后，建立WAU1 至WAU2 的临时VoIP信道3。

⑥此时，固定终端和MT经由信道1-2-3进行通信。

⑦ WAU2 建立至固定终端的直通连接。

⑧拆除临时连接信道3。

       由上述信令过程可知，H.323移动性管理和切换过程主要利用RAS协议实现。RAS信令过程并无改变，但是相关消息需增加一些新的参数，这些RAS消息包括：GRQ/GCF/GRJ、URQ/UCF/URJ、DRQ/DCF/DRJ、RRQ/RCF/RRJ和ARQ/ACF/ARJ。另外，切换过程用到的快速启动H.225.0消息Setup和Connect也需增加新的信息单元。

       最后需要指出的是，移动1P电话系统是一个正在研究中的课题，其网络结构和协议过程尚禾定型，本书只是给出最近的研究信息，读者应关注进一步的研究进展。