（通信与信息系统专业论文）基于ngn架构的ip+pbx研究.pdf

摘要 随着全球经济技术的发展和i n t e m e t 的普及，企业的通信需求已经趋向多元 化。传统p b x 已经难以适应现代企业的发展模式和增长需要，而i pp b x 符合下 一代网络融合的趋势，可以满足现代企业的通信要求，它正逐步取代传统p b x ， 成为当今最重要的企业级通信平台解决方案。 软交换是n g n 的核心技术，它的概念正是起源于1 pp b x 。软交换的概念最 早起源于美国企业网应用。如今，以软交换为核心的n g n 已经席卷全球，n g n 时代正式到来。n g n 和软交换相关技术的发展和国际化标准的推出，对i pp b x 的发展起到了巨大的推动和促进作用。如果说n g n 正力图实现全网i p 化的大融 合，那么i pp b x 则正在实现企业级的融合。 通过对n g n 、软交换和i pp b x 技术的研究，本课题提出了一个基于n g n 架构的i p p b x 系统的组网方案。这是一个纯球的解决方案，系统采用了开放的 架构，对传统p s t n 和传统p b x 同样支持。 课题对i pp b x 系统各功能组件及基本功能的实现进行了详细设计。作者参 与了本i pp b x 系统的基本语音呼叫的设计和实现，主要完成呼日q 控制器的语音 业务处理模块功能的实现。基本语音呼叫流程设计基于m g c p 协议和s i p 协议， 包括本局呼叫流程和出入局呼叫流程。呼叫控制器具有许多功能模块，其中，完 成基本语音呼叫功能的是外部接口模块和语音业务处理模块。而语音业务处理模 块又基于q 9 3 1 协议划分了u s e rs i d e 和c a l lc e n t e r 两个子模块。本文对媒体网关 功能，传真和多媒体业务的实现技术也进行了简要的介绍。 本i pp b x 系统总体方案、功能组件以及基本语音呼叫功能的设计和实现，已 经通过了实践检验。 关键词：下一代网络，软交换，媒体网关，p s t n ，i pp b x a b s t r a c t w i t ht h ep o p u l a r i z a t i o no fi n t e r a c ta n dt h ed e v e l o p m e n to fg l o b a le c o n o m ya n d t e c h n o l o g y , e n t e r p f i s e sc o m m u n i c a t i o nr e q u i r e m e n tt e n d st ob ed i v e r s i f i e d i th a sb e e n a l r e a d yh a r df o rt r a d i t i o n a lp b xt om e e tt h ed e v e l o p m e n tm o d ea n dg r o w t hn e e do f m o d e me n t e r p r i s e sa n di pp b xa c c o r d sw i t ht h ec o n v e r g i n gt r e n do fn g na n dc a n m e e tt h ec o m m u n i c a t i o nr e q u i r e m e n t so fm o d e me n t e r p r i s e s i pp b xi s r e p l a c i n g t r a d i t i o n a lp b xa n db e c o m i n gt h em o s ti m p o r t a n te n t e r p r i s ec o m m u n i c a t i o ns o l u t i o n s o f t s w i t c hi st h ec o r et e c h n o l o g yo f n g n ，w h o s ec o n c e p ti s j u s to r i g i n a t e df r o mi p p b x t h ei d e ao f s o f t s w i t c hs t e m sf r o mt h ea p p h c a f i o no f a m e r i c a nc o r p o r a t en e t w o r k f i r s t n o w a d a y s ，t h ee r ao fn g nh a sc o m ef o r m a l l yw i t hn g nt e c h n o l o g ys w e e p i n g a c r o s st h ew h o l ew o r l d t h ed e v e l o p m e n to fn g na n ds o f t s w i t c ht e c h n o l o g ya n dt h e d r a w i n gu po fr e l a t i v ei n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sh a se n o r m o u s l yi m p r o v e di pp b x t e c h n o l o g y i f n g ni sr e a l i z i n gt h ec o n v e r g e n c eo f aw h o l ei pn e t w o r k , t h e ni pp b x i s r e a l i z i n gt h ec o n v e r g e n c eo f e n t e r p r i s el a y e rn e t w o r k o nf o u n d a t i o no fr e s e a r c ho nn g n ，s o f f s w i t c ha n di pp b x ，a no r g a n i z a t i o n s c h e m eo ft h en e t w o r kf o ri pp b xs y s t e mb a s e do nn g ni sp r o p o s e di nt h i sp r o j e c t t h i si sas o l u t i o no fp u r ei p ，b u ti tg i v e sc o n s i d e r a t i o nt ob o t ht r a d i t i o n a lp s t na n d t r a d i t i o n a lp b xf o rt h a ti ta d o p t so p e nf r a m e w o r ks y s t e m a t i c a l l y e v e r yf u n c t i o np a c k a g ea n d t h er e a l i z a t i o np r o g r a mo f t h e i rb a s i cf u n c t i o no f t h ei p p b xs y s t e mi sd e s i g n e di nd e t a i li nt h i sp r o j e c t t h ea u t h o rh a dt a k e np a r ti nt h ed e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o nw o r kf o rb a s i cv o i c ec a l la n dm a j o r e di nr e a l i 2 5 n gt h ef u n c t i o no f v o i c es e r v i c e d e a l i n gm o d u l ei nc a l lc o n t r o l l e r t h eb a s i cv o i c ec a l lf l o w sa r ed e s i g n e d o nt h eb a s i so fm g c pp r o t o c o la n ds i pp r o t o c o la n di n c l u d e sl o c a lo f f i c ef l o wa n d i n t e r - o f f i c ef l o w c a l lc o n t r o l l e ri n c l u d e sm a n yf u n c t i o nm o d u l e s a m o n gt h e s e m o d u l e s ，o u t e ri n t e r f a c em o d u l ea n dv o i c es e r v i c e - d e a l i n gm o d u l ea r et h em o d u l e st h a t f u l f i l lt h eb a s i cv o i c ec a l l a n ds u b - m o d u l e sa r ef u r t h e rd i v i d e di nv o i c es e r v i c e d e a l i n g m o d u l eb a s e do nq 9 31 p r o t o c o l ：u s e rs i d ea n dc a l lc e n t e r t h ef u n c t i o no fm g w m o d u l ea n dt h ei m p l e m e n t a t i o no f f a xa n dm u l t i m e d i at e c h n o l o g ya r ea l s oi n t r o d u c e di n b r i e f i i t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h eo v e r a l ls c h e m e ，t h ef u n c t i o np a c k a g e sa n d t h eb a s i cv o i c ec a l lf u n c t i o nh a sb e e nt e s t e dt ob ep r a c t i c a li np r a c t i c e k e y w o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k , s o t t s w i t c h , m e d i ag a t e w a y ，p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n en e t w o r k ，p r i v a t eb r a n c he x c h a n g eu s i n gv o l pt e c h n o l o g i e s 【i 【 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 雠日期：塑垒z ：竺 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名 l 朗零希 两6 争妒 武汉理工人学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 课题研究背景和意义 由于全球经济技术的发展和i n t e m e t 的普及，企业的通信需求已经趋向多元 化，不仅需要业务丰富的语音平台，还需要方便的电子办公和电子商务，并且 期望通过更加丰富多彩、方便而富有人性化的现代通信平台来提高自身的生产 力和竞争力【l j 。而传统的p b x ( p f i v m eb r a n c he x c h a n g e ) 由于自身技术所限，难以 与v 0 集成，其专有技术又使得对新业务的引入不仅昂贵而且周期很长，另一 方面，当企业规模增长时，扩容也很困难。传统p b x 已经难以适应现代企业的 发展模式和增长需要，而i pp b x ( p r i v a t eb r a n c he x c h a n g eu s i n gv o l pt e c h n o l o g i e s ) 符合 下一代网络融合的趋势，可以为企业提供综合的通信解决方案，快速提供多样 化的新业务，而且可以随着企业规模的增长方便的扩容。它正逐步取代传统 p b x ，成为当今最重要的企业级通信平台解决方案【2 j 。 2 0 0 4 年以来，n g n ( n e x t g e n e r a t i o n n e t w o r k ) 在全球范围内得到了大规模商 用。传统的电路交换网正被以软交换技术为核心的n g n 逐步取代。这是电信发 展史上一次突破性的变革，它实现了业务与呼叫控制，呼叫控制与承载的完全 分离，在宽带i p 网上通过分组交换实现语音、数据、文本、图像和视频的传输 1 3 。然而，n g n 最重大的变革意义还在于，n g n 不再是单一的电信网络，而是 通信网络、数据网络和业务网络合的完全基于口的新一代网络【4 】。 软交换是n g n 的核心技术，它的概念正是起源于i pp b x 。软交换的概念最 早起源于美国企业网应用。在企业网络环境下，用户可采用基于以太网的电话， 再通过一套基于p c 服务器的呼叫控制软件，实现p b x 功能( 即i p p b x ) 。对于 这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而通过与局域网共享来实现管理与维 护的统一，综合成本远低于传统的p b x 。由于企业网环境对设备的可靠性、计 费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提 供此类解决方案，因此i p p b x 应用获得了巨大成功蝤】。受到i p p b x 成功的启发， 业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处 理，二者之间采用标准协议，呼叫控制实际上是运行于通用硬件平台上的纯软 武汉理工大学硕士学位论文 件，媒体处理将t d m 转换为基于i p 的媒体流。于是，软交换技术诞生了。 如今，以软交换为核心的n g n 已经席卷全球，n g n 时代正式到来。i pp b x 在技术上与软交换具有天然的相似性。n o n 和软交换相关技术的发展和国际化 标准的推出对i pp b x 的发展起到了巨大的推动和促进作用。如今的i pp b x 产 品普遍集成了语音、数据、多媒体功能，并支持s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 协 议。与几年前的i pp b x 相比，无论是设备的可靠性，计费和管理等基本功能， 还是语音质量、业务体验、附加功能等各方砸，今天的i pp b x 都已经达到了崭 新的高度。华为3 e o m 、中兴6 】、a v a y a 7 1 、爱立信、北电、c i s c o 都提供丰富的 设备类型和完备的解决方案。 如果说n g n 正力图实现全网i p 化的大融合，那么i pp b x 则正在实现企业 级的融合。目前正是下一代网络逐步取代传统电信网络，实现语音、数据、业 务网络无缝融合，全网i p 化的过渡时期。也是传统p b x 向i p t d mp b x 、纯i p p b x 过渡的时期。i pp b x 的市场前景是相当可观的。2 0 0 5 年，i pp b x 出货量 已经超过了传统的p b x 产品。据i n s t a t 公司发表的研究报告，到2 0 0 9 年时，i p p b x 将占全球所有p b x 销售量的9 1 i 射。 中国将在5 1 5 年内完成现有网络向下一代网络的转型，中国的i p p b x 市 场相对西方国家稍有滞后，但是市场潜力巨大，各大设备供应商已经开始在中 国市场的角力，谁也不肯错过这块大蛋糕。中国本土企业也对i p p b x 投入了大 量的研究开发力量。如何在即将到来的激烈市场竞争中占领一席之地甚至在国 际市场中占据一定份额，是中国p b x 生产商面临的熏要课题。 因此，本课题的研究具有良好的市场前景，同时可以给中国本土p b x 生产 商提供重要的参考价值，对民族企业的发展具有重要意义。 本课题研究一个基于n g n 的纯i pp b x 解决方案，是一个纯i p 的解决方案。 方案采用了开放的架构，对传统p s t n 和传统p b x 同样支持，是一个兼具实用 性和前瞻性的良好解决方案。 1 2 国内外研究现状 n o n 近两年才开始商用，是一种很新的技术，本节对国际国内的n g n 研 究现状都进行了介绍，便于读者对n g n 发展现状的掌握。同时，由于技术上的 同源性和相似性，n g n 和软交换技术的研究成果对i p p b x 研究还具有重要的指 2 武汉理工大学硕士学位论文 导意义和参考价值。 1 2 1 国际n g n 研究现状 经过近两年的试验和发展，n g n 的相关技术已经逐渐成熟，在全球范围内 开始大规模商用。在这方面，中国走在了世界前列，2 0 0 5 年，华为公司n g n 产 品出货量稳居全球第一【9 】。中国n g n 产品的先进性、稳定性和可靠性均处于全 球领先地位。 1 设备 目前全球范围2 5 0 多个n g n 商用网络的部署，很大程度推进了n g n 设备 的成熟，运营商普遍关心的设备稳定性问题也逐一得到解决和验证。 n g n 设备及方案本身已经达到了较好的成熟性。在可靠性方面，n g n 网络 甚至已经超越了传统网络，具备了更高一级的可靠性保障机制。华为u s y s 系统成功在文莱和甘肃网通的商用网络上部署了双归属的解决方案，实现了传 统网络所难以达到的容灾备份机制。n g n 设备的稳定性也已经经受住了几年的 商用考验，达到了较高的客户满意度。2 0 0 6 年1 月8 日至1 3 日的h a “麦加朝圣 期间，沙特电信的g s m 移动软交换设备经受住了移动用户总数突破3 0 0 万、其 中最大的端局等效用户数超过1 1 0 万、最大业务量超过3 0 0 0 kb h c a 、业务量接 近平时2 0 倍、短消息次数和切换次数更是分别达到平时的1 8 倍和2 4 倍的话务 高峰考验，入局接通率与平时相比并没有下降，移动用户呼叫也十分正常。 2 标准 许多国际标准化组织，例如制订i n t e m e t 标准的i e t f 、制订3 g 标准的3 g p p 和3 g p p 2 、制订通信网络标准的i t u t 和e t s i 以及众多的技术论坛，都从各 个不同的侧面制订涉及n g n 的相关标准。特别是在全球通信业有权威影响的 i t u t 和e t s i 设立了专门的n g n 研究组，系统研究开发n g n 标准。 e t s i 于2 0 0 3 年9 月正式决定将原先负责固定网业务和协议的s p a n 技术委 员会和负责v o i p 网络标准的t i p h o n 技术委员会合并为t i s p a n 技术委员会， 专题研究现有和未来融合网络，包括v o i p 网络和n g n 的各种技术标准。该委 员会下设8 个工作组，分别是：业务、结构、协议、编号和路由、q o s 、测试、 安全和网络管理，反映了n g n 的各个技术侧面。 i t u t 于2 0 0 4 年5 月成立了n g n 专题研究工作组( f g n g n ) ，下设7 个 工作组，分别是：业务需求、功能结构和移动性、q o s 、控制和信令能力、安全 武汉理工大学硕士学位论文 能力、演进和未来分组承载网络。该工作组归属于负责i p 通信技术和g i i 的第 1 3 研究组( s g l 3 ) ，而且从2 0 0 5 2 0 0 8 研究周期开始，s g l 3 重命名为n g n 研 究组。该研究组计划至2 0 0 4 年7 月已经完成1 5 个建议草案【1 0 1 。 3 承载 n g n 是以i p 网络为承载的，而i p 网络的地址、安全性和q o s 保障机制已 成为制约n g n 规模商用的最主要问题之一。从最近的发展可以看到，n g n 承 载网不仅仅在理论方面取得了关键性突破，而且在网络的实际部署中，通过对 现有承载网的规划和优化，有效地在工程技术层面解决了n g n 商用中大部分承 载网问题。i p v 6 的规模组网、中国电信c n 2 建成等给n g n 商用中的承载网问 题的解决了很好的承载环境 1 ”。在承载网标准研究方面，中国电信和华为公司 共同提出的“i p 电信网”解决方案已经被i t u t 相关技术组接纳为承载网q o s 的解决方案【l “。 4 运营支撑 网络的可管理性，即n g n 商用网络与支撑系统的配合问题当n g n 进 入实际的商用部署的时候，这个问题反而成为最细致最复杂的问题。但是这个 问题的解决，往往不需要复杂的技术，而是通过供应商和设备商的密切配合， 在实际的商用部署中完善。 1 2 2 国内n g n 研究现状 我国在9 0 年代末开始下一代网络发展战略的研究，例如，信息产业部电信 研究院承担的“新时期电信网发展战略的总体思路”课题，为我国电信网的发展提 出了很好的建议。随着技术与业务的发展，n g n 的内容也在不断的发展与完善。 1 9 9 9 年国家自然科学基金委员会设立专项基金创建了国内第一个“中国高 速互联研究试验网络”，连接了北京六个单位的节点并与中国教育科研网和中国 科技网相连。该网络技术先进，在有关领域取得了一批重大研究成果，实现了 与先进的国际下一代互联网( i n t e m e t 2 ) 连通，研制开发了先进多媒体实时交互 环境系统，为我国各领域科学家参与国际研究大计划提供了基础设旅平台。网 络中使用了我国自主研制的d w d m 光传输技术，容量为2 0 0 g b p s ，传输距离为 4 0 0 公里，还研制建成了中国下一代互联网交换中心。 2 0 0 2 年初，中国高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 的通信技术主体组也启 动了“新一代信息网络( n g n ) 发展战略研究”的课题，此课题以 n g n ”为主题， 4 武汉理上火学硕十学位论文 在了解与掌握国内外最新研究和发展动态的基础上，结合中国国情，深入研究 和分析网络技术发展过程中包括技术、业务、市场等方面的核心问题，提出切 合我国实际、符合世界潮流、具有前瞻性的网络技术发展主导趋势。并将结合 国家8 6 3 计划的实施，凝练出新一代信息网络关键技术及在我国的总体发展战 略。 2 0 0 5 年3 月，由信息产业部主办的 2 0 0 5 全球n g n 高峰论坛”在北京举行。 该论坛以 n o n 在中国的引入和实施”为主题，围绕产业管制政策、网络演进策 略、技术标准动态等内容，深入探讨和分析了中国n g n 产业下阶段发展和管制 政策、全球电信运营商的n g n 引入和实施策略、国际n g n 技术和标准最新进 展和设备成熟性等备受关注的问题。 目前，国内各大运营商也都在积极进行n o n 的试验和一定规模的商用工作。 中国网通公司是我国第一个提出利用软交换技术来构建完整的商用语音网 络运营商，在2 0 0 1 年中期进行的宽带电话实验网项目招标工作中，明确要求采 用软交换技术。中国网通的宽带电话实验网项目，目前是国内也是全球第一个 提出利用软交换技术构建完整的商用语音网络的项目。 中国电信于2 0 0 2 年3 月，开展了中国电信集团n g n 试验网工程，在 广州、深圳、上海、杭州4 个城市建设n o n 试验网，经过近一年的努力，按照 中国电信n g n 实验工程测试规范的要求，成功实验并验证了以下几点： 1 方案的商用性：本地话音、分组中继以及多媒体业务解决方案的商用的 可行性，包括话音质量以及计费网管等功能的商用性。 2 业务功能和新业务能力：完全继承了传统p s t n 、c e n t r e x 基本及其补充 业务、智能网业务，并且实现了p s t n 网与i n t e m e t 网络结合的p i n t 业务。 3 组网能力：验证了p s t n 与软交换之间的各种路由方式及软交换组网能 力，并实现了部分软交换设备之间的互联互通。 中国铁通于2 0 0 1 年中完成了北京、上海、广州三地的n g n 分组中继长途 话音试验网的测试，并在重庆开展了n g n 本地话音商用试验网的测试和部署。 中国联通于2 0 0 2 年底完成了中国联通n g n 试验网络测试规范，并启动 了全国范围内6 城市的n g n 试验网工程。四川联通在成都和绵阳等地建立了本 地数据、语音综合业务网n g n 商用网。而由中国联通牵头，并与中兴通讯、 北京正方兴通信技术研究所联合组织实施的“多媒体与移动业务融合的软交换示 范工程”，2 0 0 5 年1 2 月2 9 日在中国联通熏庆分公司通过验收。 武汉理工大学硕士学位论文 中国移动集团公司一直密切关注软交换技术和产品的发展，近几年积极参 加软交换的研讨和技术交流。2 0 0 4 年1 1 月2 7 日凌晨，随着中国移动通信软交 换网以及i p 专网工程割接顺利完成，中国移动通信集团公司宣告全面建成以i p 承载的软交换汇接网。 香港的电信运营商为了抢占市场，取得竞争优势，在n g n 方面的步伐加快。 其中，2 0 0 2 年6 月，香港宽频宣布采用n g n 解决方案，在香港本地开展语音业 务，用户数已激增至7 万。2 0 0 2 年1 2 月，香港另一家电信运营商新世界电信( n e w w o r l d t e l e e o m ) 亦采用n g n 解决方案，加入香港本地话音业务的角逐，提供分 组话音、数据和未来的多媒体新业务。 虽然目前国内外的运营商对n g n 技术投入了很高的热情，并且软交换系统 在理论上提供了网络开放的体系架构，有利于业务的开发和提供，而且目前从 各厂家提供的解决方案来看，已能够进行多方面的业务提供。但是在发展以软 交换为核心的n g n 业务时应采取一种积极而谨慎的态度，根据网络的实际情况 和业务的发展来采取对策 1 3 1 。 根据我国的具体国情，可以从两个方面来开展n g n 业务： 1 结合企业信息化开展n g n 业务。在中共十五届五中全会上，吴邦国副总 理明确提出了“以信息化带动工业化，大力推进国有企业信息化”要求。因此将 n g n 增值业务和多媒体业务的开展融合到政府机关、企业、学校等社会各单位 信息化的解决方案中，提高各级政府的宏观调控和决策能力，提高各单位和个 人的工作效率，将会使n g n 业务的开展拥有广大的发展空间。 2 面向集团客户提供个性化、差异化服务的支持。在激烈的市场竞争中， 客户尤其是大客户是一个企业生存和发展的最宝贵的资源，因此对客户尤其是 大客户个性化服务的支持尤为重要。针对不同集团客户的实现状况，快速和高 质量的提供个性化、差异化的服务是我们同对手进行竞争的法宝。结合这一需 求开展n g n 业务，积极开展相关实验工作，将会充分开拓出n g n 业务的优势。 1 2 1 3 国内外i p p b x 的研究现状 i pp b x 至今经历了三代的演变。第一、二代由于其技术上的弱点，没有被 市场完全接纳。随着全球宽带网络的普及化和i p 电话的标准化，第三代i pp b x 应运而生。它支持s i p 协议，集成了语音、传真、数据和视频等多种通信功能。 和以往的v 0 邛协议相比，s i p 将通信系统的可扩容性和可协作性提高到了一个 6 武汉理工大学硕十学位论文 新的水平，在它之上，可以更容易地建立起很多新的服务。 s i p 简化了数字电话与数字p b x 之间的通信方式，并使i p 电话产品更加便 宜。从s i p 诞生之时，它就采用了和h t t p 相似的模式。和h t t p 一样，它也基 于i p 网络。s i p 服务器和用户( 如s i p 话机) 能够完全控制整个进程( 语音、 视频、会议、即时留言等等) 。这和传统的电路交换方式提供的服务模式形成鲜 明的对比。在传统模式下，像话机这样的终端产品是没有呼叫控制功能的，对 所有服务功能的控制都集中在中央交换单元【1 4 1 。s i p 则为企业管理人员和系统用 户提供了最大的灵活性。许多公司都推出了支持s i p 的口电话产品，如西门子、 华为、北电通信、阿尔卡特和c i s c o 等。 另外，微软已经把s i p 包含在w i n d o w sx p 应用程序w i n d o w sm e s s e n g e r 之 中，作为一个基本的通话建立技术，从而对操作系统实现了有效“减肥”。苏迪思 m x l 2 0 0 ，是专为企业通信需求量身定做的“媒体交换机”，它将语音、传真、数 据和视频交换等功能集成在一个机箱中。通过高速的c p u 和数字信号处理器 ( d s p ) ，用户只要选择基于s i p 协议的电话或是用户接口程序，就可以通过 m x l 2 0 0 进行通信。传统的p b x 只是通过电信网络传输语音信号，而第三代i p p b x 通过支持s i p ，演变成为集成通信系统，即通过电信网和互联网为用户提供 语音、传真、数据和视频等多种通信方式。 研究机构认为，i p p b x 也将会继v o i p g a t e w a y 之后，成为下一波在v o i p 设备中的发烧产品，2 0 0 5 年i p - p b x 的总营收已经正式超越传统p b x 。目前 c i s c o 、n o r t e l 、a v a y a 、s i e m e n s 、华为3 c o r n 、中兴，以及n e c 均有推 出，并在全球市场占有一定份额，台湾地区普莱德、德士通以及兆赫均已陆续 推出，而光纤厂商联光通讯也已进入v o i p 市场，购并先博通讯的正文未来也将 导入i p - p b x 。神州数码企业系统本部应用网络事业部总经理余子建先生表示， 参考北美和欧洲市场可以发现，国内v o i p 市场正行至拐点，随着用户对于以v o i p 为核心的企业融合通信产品的认识的加深，国内融合通信产品将在近年内有巨 大增长。 1 3 课题主要研究工作 业界认为，i p p b x 经历了三代的发展，今天的i p p b x 大都支持s i p 协议， 集成了语音、传真、数据和视频等多种通信功能。和以往的i p p b x 相比，当前 武汉理工大学硕士学位论文 的i pp b x 系统的可扩容性和可协作性也提高到了一个新的水平，在它之上，可 以更容易地建立起很多新的服务。因此，一个适合现代企业全方位需要的完整 i p p b x 系统的复杂程度已经远远超出了最初的i p p b x 雏形的复杂程度。本方案 的实现涉及众多的软硬件技术分类和不同的技术层面，需要数量较多的研发人 员协作分工共同实现，笔者在本课题的研究中主要参与了呼叫控制器设备基于 m g c p 协议的基本语音呼叫实现以及补充业务的研究，这也是本论文重点讲述 的内容。 本课题主要完成以下工作： 1 分析下一代网络、软交换、i pp b x 技术和发展现状，提出一个适合当前 使用和未束发展的完整的基于n g n 架构的l pp b x 解决方案； 2 设计一个基于n g n 的纯i pp b x 系统，实现本局和出局语音、传真、数 据和视频等多种通信功能；笔者主要参与呼叫控制器设各基于m g c p 协议的基 本语音呼叫和补充业务的研发工作； 3 在总结当前研发工作的基础上，对进一步的研究方向和研究重点做出分 析与规划。 1 4 论文组织 本文共分五个部分，各部分内容组织如下： 第一章绪论介绍了课题研究的背景和意义、国内外研究现状、课题的主要 研究工作和论文的组织结构。 第二章主要介绍了下一代网络、软交换及i pp b x 技术，以及本课题基于 n g n 架构的i p p b x 组网方案。 第三章介绍了m g c p 协议和s i p 协议、给出本课题i pp b x 的系统设计以及 基本语音呼叫流程的设计。 第四章介绍了呼叫控制器设备下如何实现基本语音呼叫的功能，并对如何 基于基本语音呼叫实现各种补充业务、网关侧的功能实现等进行了概要的介绍。 论文最后对本课题研究进行了总结，并给出了进一步研究的方向。 8 武汉理工大学硕十学位论文 第2 章基于n g n 架构的i pp b x 组网方案 本章首先简要介绍了n g n 、软交换和i pp b x 技术，然后详细介绍了本课题 基于n g n 架构的i pp b x 系统的组网方案。这是一个纯i p 的解决方案，但是系统 采用了开放的架构，对传统p s t n 和传统p b x 同样支持，是一个兼具实用性和前 瞻性的良好解决方案。后续章节将详细介绍本i pp b x 的系统设计及其基本语音 呼叫的实现。 2 1 下一代网络和软交换 传统的以电路交换为核心技术的p s t n 为用户提供端到端的话音服务，随着 数据通信技术的发展，使所有业务共同承载在单一的数据网上逐步成为可能， 这种趋势推动着不同类型的业务、不同的技术、不同的应用走向统一，能够承 载以上业务、技术和应用的网络形态就是n g n ，即下一代网络。 软交换是大约八年前提出的一项通信网新技术，是在通信网由窄带向宽带 过渡、由电路交换向分组交换演迸的过程中逐步形成的。它借鉴计算机网络分 布处理技术给出了交换系统演进的网络解决方案，继承电信网集中控制机制和 信令技术确保分组通信网的可靠性和可运营性，采用分层结构实现了呼叫控制 和承载控制的分离。8 年来，各国电信业投入了大量的人力和物力，和计算机界 密切合作，对软交换技术及其应用进行了深入的研究和开发，其应用范畴已从 话音业务拓展至多媒体业务，从点到点通信拓展至多方交互通信，从固定通信 网拓展至移动通信网，已成为下一代网络的重要技术基础。 2 1 1n g n 的体系结构 n g n 是融合语音、数据、多媒体和移动业务的网络，从网络层次上可以划 分为四个层次：接入层、传送层、控制层和业务层，如图2 - 1 所示。其中软交换 位于n g n 的控制层，是n g n 网络的核心设备之。各层次的基本功能如下： 1 接入层( a c c e s sl a y e r ) ：将用户连接至网络，集中用户业务将它们传递 至目的地，包括各种接入手段； 2 传输层( m e d i aa n dt r a n s p o r tl a y e r ) ：将信息转换成为能够在网络上传递 的信息格式。例如：将话音信号分割成a t m 信元或i p 包。此外，传输层可以 9 武汉理工大学硕士学位论文 将信息选路至目的地： 3 控制层( c o n t r o ll a y e r ) ：包含呼叫智能。此层决定用户收到的业务，并 能控制低层网络元素对业务流的处理： 4 应用层( n e t w o r ks e r v i c el a y e r ) ：在呼叫建立的基础上提供额外的服务。 2 1 2 软交换的功能特点 图2 1n g n 网络层次 软交换是多种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制、连接以及 部分业务功能，是下一代电信网中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提供的 核心设备，也是目前电路交换向分组网演进的主要设备之一。 软交换的主要设计思想是业务，控制与传送接入分离，各实体之间通过标准 的协议进行连接和通信【l ”。其主要功能如图2 2 所示【l “。 1 呼叫控制和处理功能 软交换可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能、包括呼叫处理、 连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。软交换支持基本的两方呼叫控制 功能和多方呼叫控制功能，它可以同时直接与h 2 4 8 终端、m g c p 终端、h 3 2 3 终端和s i p 客户端终端进行连接，并提供相应业务。当软交换位于p s t n i s d n 本地网时，具有长途本地电话交换设备的呼叫处理能力。 1 0 圈圈圉圈 武汉理工大学硕十学位论文 i 业务雠a p i sf 应用服蓥器 s 即 图2 - 2 软交换系统功能示意图 2 协议功能 软交换采用标准协议与各种媒体网关、终端和网络进行通信，可以支持的 协议包括：h 2 4 8 、s c t p 、i s u p 、t u p 、1 n a p 、h 3 2 3 、刚山i u s 、s n m p 、s i p 、 s i p - t 、m 3 u a 、m g c p 、b i c c 、i s d nd s s l 、v 5 2 、i u a 、v 5 u a 和d i a m e t e r 等。 3 业务提供功能 软交换能够提供基本语音业务、移动业务和多媒体业务，其中包括基本业 务和补充业务，可以与现有智能网配合提供智能网业务，还可以与第三方合作， 并提供多种增值业务和智能业列埘。 4 业务交换功能 业务交换功能主要包括：业务控制触发的识别以及与s c f 间的通信1 8 】；管 理呼叫控制功能和s c f 之间的信令；按要求修改呼n 连接处理功能，在s c f 控 制下处理n 业务请求；业务交互作用管理。 5 互通功能 武汉理工大学硕士学位论文 软交换可以通过信令网关实现分组网与现有七号信令网、智能网的互通： 软交换应考虑与现有的h 3 2 3 体系的1 p 电话网的互通以及与未来的s i p 网络互 通；软交换设备之间可以采用s i p t 或b i c c 进行互通互联；软交换可以提供i p 网内h 2 4 8 终端、s i p 终端、h 3 2 3 终端和m g c p 终端之间的互通。 6 资源管理功能 软交换提供资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源 的分配、释放和控制、资源状态的检测、资源使用情况统计和设置资源的使用 门限等。 7 计费功能 软交换具有采集详细话单及复式计次功能，并能够按照运营商的需求将话 单传送到相应的计费中心。 除此之外，软交换还具有认证与授权、地址解析【1 9 】、语音处理、过负荷控 制0 2 0 1 、黑白名单、呼叫鉴权【2 “、呼叫拦截、多区号等功能。 2 1 3n g n 特点综述 n g n 已经不再是单一的电信网络，而是通信网络、数据网络和业务网络完 全融合的新一代网络。综合看来，与传统电信网络相比，它具有如下6 个方面 的基本特点田】： 1 开放性 开放式的体系架构和标准接口，使得原来封闭的网络有一个相对比较开放 的环境，将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各部件可以独立 发展，部件间采用标准的接口进行通信。这种部件化使得电信网络逐步走向开 放，运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件 间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。 2 网络采用分层架构 各层之间通过明确的功能接口进行通信，这使得每一层的功能在具体实现 上相互独立，互不影响，任何一层的设备的升级改造不会影响到其他各层的正 常工作。 3 业务驱动的网络 n g n 实现了业务与呼叫控制的分离和呼叫与承载的分离。这两种分离的目 标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。各种承载技术、接 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 入手段对于业务都是透明的。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必 关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活 性。 4 基于分组的网络 n g n 是基于统一协议的分组网络，它可以实现语音和多媒体信息的分组化 传送，使用网关设备与现有的电路交换网络( 如p s t n 、p l m n 等) 互通。 目前互联网己发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于公共电 话网( p s t n ) 和有线电视网。互联网有许多方面与构想中的n g n 有着惊人的 相似之处，如覆盖全球、全方位服务和开放型系统，可支持视频、音频多种业 务等。所以无论在技术上和业务上，话音与数据的融合成为网络趋势发展的必 然。 5 支持设备的综合接入 n g n 体系结构实现了p s t n i s d n 、p l m n 、1 n 和i n t e m e t 中各种设备的综 合接入，同时还能满足各种新型业务终端的接入要求【矧。 6 安全、可靠的网络 n g n 是可方便管理调度、可维护和可持续发展的网络，也是具有q o s 保证、 安全性保证、可靠性保证的网络。 这些特点使得n ( 烈可以满足多方的需要。由于它具有开放性，不仅可以实 现网络的低成本建设，还可以方便地构建新的电信产业价值链。业务提供商通 过开放的业务接口可以构建更多的新业务。用户的各种通信设备可以通过各种 手段接入这个综合的网络，享受网络提供的个性化服务 2 4 1 。 2 2i p p b x 技术 p b x ，英文全称p r i v a t eb r a n c he x c h a n g e ，通常称为用户交换机。它是交换 机的一种，与大型局用交换机相比，它属于小型的专用交换机，用于机关工矿 企业等单位内部进行电话交换。其基本功能是完成单位内部用户的相互通话， 同时，还装有出入中继线，可接入公用电话网，完成单位内部用户和公网中用 户的通话( 包括市内通话，国内长途通话和国际长话) 。由于这类交换机系单位内 部专用，故可根据用户需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此这类 交换机具有较大的灵活性。 武汉理工大学硕士学位论文 在i pp b x 产生之前，p b x 产品大都是采用t d m 方式接续和基于电路交换 的，为区别于i p p b x ，通常称之为p b x 、传统p b x 或t d m p b x 。而基于分组 交换的i pp b x ，也有人称之为i p - p b x 、网络用户交换机等，但是大多数研究机 构和生产厂商都使用i pp b x 。本文全部使用i pp b