（通信与信息系统专业论文）ngn中接入媒体网关测试系统的设计和研究.pdf

华东师范大学硕士学位论文摘要 摘要 目前国内的用户线路故障集中受理中心采用1 1 2 集中受理系统的方式实现， 传统的1 1 2 集中受理系统只是针对交换机直接接出的用户进行业务受理。随着电 信技术的不断发展和接入网技术的日趋成熟，网络接入设备解决了城乡电信用户 对通信的需求，接入网逐渐成为电信网上用户接入的主流。因此，在引入了接入网 用户之后，如何实现在现有的1 1 2 集中受理系统中对新增的接入网用户进行线路 测试成为了接入网发展中的一个重要课题。 作者所参与开发的接入媒体网关测试系统，是11 2 集中受理系统中的一个具 体应用。本文从接入媒体网关及其测试系统的分析研究入手，就一款接入媒体网 关l i t e s p a n l 5 4 0 提出其测试系统设计方案，并着重探讨此网关中多个处理模块的 原理设计、硬件设计、驱动软件设计以及硬件功能的测试和验证。然后研究系统 的四大模块具体实现，着重讲述其核心模块a g e n t l l 2 。目前1 1 2 n 试系统的测试 速度较慢，这就需要我们研究出比较通用的实现方法。 本文完成的主要工作及创新之处： 1 对国内集中受理测试系统研究的现状进行了综述和分析； 2 提出一种网关测试的方案，实现集中测试。网关测试模式与直接测试 模式的最大区别在于，测试请求由测试协议网关转发给远端用户。在 该模式下，测试监控中心受理了测试请求之后，便可对远端用户进行 测试，获得测试结果。解决了直接测试中存在的系统资源消耗大、需 建立大量链路等问题。 3 介绍了本测试系统的整体设计和具体实现。针对目前接入网关测试系 统的测试速度较慢的现状，着重讲述了其多线程机制的引入使得本系 统测试的效率的提高。通过测试比较，证明了这种多线程接入网关测 试系统在速度及性能上有很大的优势。这是本文的一个劬新点。 关键词：多线程；n g n ；软交换；接入网；综合接入网关；1 1 2 系统；线路测试 华东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t i 认c t n o w a d a y s ，t h en a t i o n a lr e s p o n s ec e n t e ro fs u b s c r i b e r s 、s l i n ef a i l u r ei sr e a l i z e db y1 12 c e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gs y s t e m m e a n w h i l et h et r a d i t i o n a l11 2s y s t e mo n l yw o r k sf o ru s e r sw h ou s e p e r m u t a t i o nd i r e c t l y w i t h t h ed e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n da c c e s sn e t w o r k t e c h n o l o g y , n e t w o r ka c c e s se q u i p m e n t sh a v es o l v e dt h et e l e c o mu s e r s r e q u e s tf o rc o m m u n i c a t i o n w h e r e v e rt h e ya r ei nt o w n so rv i l l a g e s ，a n dt h e na c c e s sn e t w o r kh a sb e e nt h em a i n s t r e a mo fn e t a c c e s sf o rt e l e c o mu s e r s c o n s e q u e n t l y , a f t e ri th a sn e wn e t w o r ku s e r s ，t h e r e so n ei m p o r t a n tt a s ki n t h ed e v e l o p m e n to fa c c e s sn e t w o r kt h a th o wt od ol i n et e s tf o rt h en e wa c c e s sn e t w o r ku s e r si nt h e c u r r e n t1 12c e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gs y s t e m t h ea c c e s sm e d i ag a t a w a yt e s t i n gs y s t e mo fw h i c ht h ea u t h o rp a r t i c i p a t ei nt h ed e s i g n ，i s o n ea c t u a la p p l i c a t i o no f11 2c e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gs y s t e m t h i sa r t i c l es t a r t sw i t ht h ea n a l y s i s a n dr e s e a r c hf o ra c c e s sm e d i ag a t a w a ya n di t 、st e s t i n gs y s t e m ，a n db r i n g sf o r w a r dt h ed e s i g n e d p r o j e c to ft e s t i n gs y t e m f o ro n ea c c e s sm e d i ag a t a w a yn a m e dl i t e s p a n15 4 0 ，m e a n w h i l e e m p h a s i z e dd i s c u s s i n gt h ed e s i g nf o rp r i n c i p l e ，h a r d w a r e ，d r i v i n gs o f t w a r ea sw e l la st h et e s ta n d v a l i d a t eo fh a r d w a r ef u n c t i o nf o rs e v e r a lm o d e l si nt h i sg a t a w a y a n dt h e ni ti n v e s t i g a t e st h ea c t u a l r e a l i z a t i o no f f o u rm o d e l si nt h es y s t e m e s p e c i a l l yd i c r i b e si t s c o r em o d e ln a m e d a g e n t l1 2 p r e s e n t l y , t h et e s t i n gs p e e do f1 12t e s t i n gs y s t e mi sq u i t es l o w , s op r a c t i c a l l yr e a l i z e d m e t h o d sn e e dt ob ew o r k e do u t t h em a i nt a s k sa n di n n o v a t i o n so ft l l i sa r t i c l ei s ： 1 ，i ts u m m a r i z e sa n da n a l y z e sc u r r e n tc o n d i t i o no fn a t i o n a lc e n t r a l i z e dp r o c e s s i n gt e s t i n g s y s t e m 2 ，i tp u t sf o r w a r do n em e t h o do fg a t a w a yt e s t i n gt or e a l i z ec e n t r a l i z e dt e s t t h em o s t d i f f e r e n c eb e t w e e ng a t a w a yt e s t i n gm o d ea n dd i r e c tt e s t i n gm o d ei st h a tt e s t i n gr e q u e s tw i l lb e t r a n s f e r r e df x o mt e s t i n gp r o t o c o lg a t e w a yt or e m o t es u b s c r i b e r s i nt h i sm o d e ，t e s t i n gc o n t r o l c e n t e rc a nd ot e s tf o rr e m o t eu s e r st og e tt h er e s u l ta f t e ri tr e c e i v e dt e s t i n gr e q u e s t a n di ts o l v e d t h ep r o b l e m si nd i r e c tt e s t i n gm o d e ，s u c ha st o om u c hc o n s u m p t i o nw i t hs y s t e mr e s o u r c e s ，l o t so f c h a i n s h a v e t o b es e t u p a n ds oo n 3 ，i ts h o w st h ew h o l ed e s i g na n da c t u a li m p l e m e n to ft h i st e s t i n gs y s t e m f o rt h es l o w t e s t i n gs p e e di nc u r r e n ta c c e s sn e t w o r kg a t e w a yt e s t i n gs y s t e m ，i te m p h a s i z e st h a ta p p l y i n g m u l t i t h r e a d i n gc o u l de n h a n c et e s t i n ge f f i c i e n c yo ft h es y s t e m c o m p a r e db yt e s t ，i tp r o v e st h a t b o t hs p e e da n dp e r f o r m a n c eh a v eg r e a ta d v a n t a g e sw h e na p p l y i n gt h i sm u l t i t h r e a d i n gi na c c e s s n e t w o r kg a t e w a yt e s t i n gs y s t e m t h i si sag r e a tp o i n to fi n n o v a t i o ni nt h ea r t i c l e k e yw o r d s ：m u l t i t h r e a d i n g ；n g n ；s o f ts w i t c h ；a c c e s sn e t w o r k ；i n t e g r a t e d a c c e s s g a t e w a y ；112 s y s t e m ；l i n et e s t 1 l 华东师范大学硕士学位论文学位论文授权使用声明 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学雠文作者张磬赴导师馘讪1 忙 日期：p 了_ 6 华东师范大学硕士学位论文绪论 第一章绪论 零章主要阐述7 零文豹磷究背蓉，奔绍鏊内乡 磺究凌状戳爱上海毫蘩1 1 2 系统的概况，引出了本文的研究目的、内容j 技术赡点，讲述了相关研究工作。 本章的最矗述给出了本文所徽主要工作及论文的组绞缮拇等。 l 。l 课题研究背最 随着电话用户数建的不断增加，提高和完善电信服务质爨已经成为电信业面 赣鹣一个重黉环节。葵孛焉声窀话盈务发生梭漳后豹藤董投湃能否褥弼及霹鸯效 的解决成为衡量电信服务质爨的一项重要指标。 1 9 9 8 年前后，各地电信两在原有交换杌容篮及崮髑线对都不能满髭用户装橇 需求的情况下，大量弓l 进了用户接入阚设备。接入网缎网灵滔、投资少、见效快， 而且接入网使得光缆更加接近用户端，为以藤宽带通信奠定了基础，加快了光纤 蘩户盖程静多饯“1 。毽是羧入瓣锯然存在麓一系翻溺嚣，蘩瓣警蓥靛系统不完 善、1 1 2 测试豳难、机房环境监控等。 下一代网络( n g n ) 技术，可 ：l 将传统p s 俐与分缀数据陬进行无缝的接合，从 面生成一个熨大约、单一豹多秘业务的网络。不同予p s t n 的集中式的、专用的交 换体系结构，n g n 技术将中。0 髑( c e n t r a lo f f i c e ) 的功能转移到了网络的边缘， 这撵，裁导致了分农式豹弼终结鞫，该鼹终钵系可以条瑁瓤豹、牙敖戆鼓寒泉最 大限度的降低成本，提供更加灵活优质的业务，n g n 技术无疑将会是朱来网络发 震懿慧趋势。 在n 6 n 的结构中，媒体网关发挥了重要的作用，是不同网络之间的融合的桥 粱。黼n 的核心思怒就是将原来传统黼络串的功能实体迸行努解，捌分为不蔺静 功能子模块，为各个不同的功能模块提供标准、开放的接口，并且将业务的控制 和业务的承栽分离，提供一个分布式的、开放式的网络结构，制造商可以根据标 准戆接口耪协汲来生产鑫己嬲产燕。 目前国内的用户线路故障集中受理中心采用1 1 2 集中受联系统的方式实现， 传统豹1 1 2 集牵受霪系统只楚铮对交羧梭壹羧续出懿掰户送蟹蹙务受壤。骧饕邀 信技术的不断发展和接入网技术的日趋成熟，光纤接入设备解决了城乡电信用户 对通信的需求，接入两逐渐成淹电信秘上甭户接入静童流。因忿，在导 入了接入游 华东师范大学硕士学位论文 用户之后，如何实现程现有的1 1 2 集中受理系统中对新增的接入网用户进行线路 测试成为了接入弼发震中麴个重要课题。 本文所建立的n g n 中综合接入网关测试系统的建设正是基于上述这些背景而 提文熬。 举系统可以多线程的进行测试。对于不同网元的测试，允许并发的进行，不 需要等待缩莱返回露才能逶符新的溅试。我稻允许接收多条溅试指令，并置辩不 同n e 的测试可以并发进行，在进行测试的过穰可以接收和执行新的测试命令。 1 2 相关研究工诈 嚣蓠藿内豹臻户线路鼓薅集孛受遴孛心采羯1 1 2 纂孛受瑗系统豹方式实瑗。 而1 1 2 集中受理有两层含义： 1 交换系统朦瑟的集率受理： 2 1 1 2 业务的集中受理： 此集中受理是基子集中测试的。集中测试是指农1 1 2 受理中心，可实现对所 辖区域鸯话怒户弱自动测试。通过测试，可判款用户申告豹电话号码爨否有黪碍。 测试结论为裔障碍的电话号码，可酉接进入下一步派修流程。测试结果正常的， 裂壹接告翔餍产。在接受露孛告嚣，裁鑫动发超溅试。确认教障黪传瑟下剪挟 行派修，故障不明的用户，鬃统将交由人工嫩席实施测试、判断及派修。 在l 豫受理集中溺户豹串告壹接遴入了受理孛心，嚣远鞴溅试瓷源还在箕本 地。因此需要研究如何合理利用测试设备，实现完整的测试熬合。有鞭种可选方 式：第一种怒直接测试，即1 1 2 中心的通信服务器直接控审测试头，下达澌试命 令；笈二釉爨网关测试，通过舞发实现1 1 2 系统的测试接口，当1 1 2 发起对远端用 户线路测试时，由网关服务器负责转发测试命令。 1 2 1 直接测试 在该方案审，由溅试中心纛接控蒂l 各区域煞溯试设备。褪巍子把测试串心溅试 系统扩展到所有区域。如图1 - - l 所示。直接测试方案的优势程于测试设备直接由 1 1 2 濒j 试中心控制。测试过稔使环节簸小亿，避免了多环节w 能造成的测试成功 率下降豹瓣题。同时，测试中心能壹接掌握舆体测试设备豹状态，便于选择念适 的路由，对维护工作也较为有利。傲是测试设备的接口开发难度较犬，而且1 1 2 2 华东师范大学硕士学位论文绪论 测试中心与备地区之间也需溪建立大量链路。 圈1 - - 1 直接溺试絮梅示意鬻 霹跨，占爝7 大量1 1 2 溯试串心系统熬资涿，这对测试系统审瓣资源管理、爨瘗 选择等程序模块影响较大。 i 。2 2 网关测试 网关测试岛直接测试的最大区另在予，测试请求由测试协议网关转发给远端用 户。在凌摸斌下，i 1 2 溅试中心受理受或鑫动语音流羧受理了测试谚墩后，磷黠 远端用户进行测试。1 1 2 受蠼中心可通过通讯服务器发出远獠测试请求，经过测 试蛰议解辑，透i 童t c p i p 翘络戮羁蛰，然爱发送绘羧入霹关，薅线鼹遴孬熬溅， 最后返回测试结果。如图i - - 2 所示。网关测试通过测试协议连接远端用户，不需 要单独缀建溺试头静潮管逶邋，并解决了直接测试串存在的辩市区系统资源游耗 大、霈建立大量链路等问题。 3 华东师范大学硕士学位论文 辫曩 圈1 - - 2 阏关测试示意图 1 2 。3 嚣种溅试模式豹院较 囊接测试静疆关测试各鸯利弊，洋觅表1 - - 1 的分辑： 喜接测试网关测试 结梅框架壹接羟潮测试头，中闻繇节系统对系统静联瓣，震鬟 少网关转发 野发王终量牙发与测试头熬接墨辨发测试协议转化帮网美 维护工作日常维护集中在受理中心，需专人维护各地送设备 测试头分布极广，维护正作 量文 数据方面测试所需数据保存在受理符地区需保留测试路由数 中心服务器，数据统一 据 所需投资需要大量的链路至各地区无需增添测试链鼯，投资 测试头，投资火 小 袭1 - - 1 涎试模式对爨表 从测试模式对照表中分析，直接测试模式高度集中在受理中心统控制，但 褶辩维护俸质改动较夭，投资也大。黼关测试方案裔更好的爱活往帮霹扩往，与 直接灏试方式相比，具有一定优势。 1 3 本文的组织结构 零文一获分秀屯章。第一拳舞绪论，套绥了本文貔琴 究鹜条窝方海；第二章 介绍了n g n 的特点和优势、基于软交换的下一代网络演进策略、n g n 的基本结 4 华东师范大学硕士学位论文 构等等；第三章讲述媒体网关的基本功能、媒体网关的语音技术、媒体网关设计 的要求，以l i t e s p a n l 5 4 0 为例，给出了一个媒体网关设计的例子；第四章概述 了n g n 的网关测试系统，主要介绍了基于多线程的n g n 综合接入网关系统模型设 计、功能分析、模块设计和接口设计；第五章是本文的核心，详细介绍了n g n 中综合接入网关测试系统的设计，讲述了其软件的构架和编程实现；第六章则介 绍了如何利用本文设计的网关测试系统进行测试的实施步骤和测试效果等；第七 章对上海电信本地网的统一和1 1 2 系统今后的进一步发展进行了展望。 5 华东师范大学硕士学位论文 下一代网络( n g n ) 概论 第二章下一代网络( n g n ) 概论 2 1 下一代网络的概念和特点 下一代网络是一个广义的概念，不同领域的专家对于下一代网络有自己的不 同理解。总的来说，n g n 泛指不同于目前一代的、以数据为中心的融合网络。它 基于开放的网络构架，可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务。其最终目 标是实现在任何时间、任何地点、以任何方式和任伺人进行通信t 2 1 。实际上， n g n 包含了正在发生的多种网络变革，是电信网络发展的方向。概括起来，有如 下特点： ( 1 ) 开放的体系结构 下一代网络将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可 以按相应的功能划分各自独立发展，部件间的接口基于开放的标准协议。网络的 部件化便于电信网络逐步走向开放，运营商可以根据自身业务的需求选择市场上 的优势产品来组建自己的网络，同时部件间接口的标准化又保证了不同厂家部件 的互通及各种异构网的互通。 ( 2 ) 业务驱动的网络 与传统的以技术n 动的网络不同，下一代网络是业务驱动的网络。下一代网 络将业务与呼叫控串份离，呼叫控制与承载分离。分离的目标是使业务真正独立 于网络，为快速、灵活、有效地提供新业务创造了有利条件，业务不再受制于网 络承载类型及控制方式，便于第2 方业务及新型业务的快速接入，同时用户可以 自行配置和定制自己的业务。 ( 3 ) 基于统一协议的包交换网络 现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网均不可能以单一网 络为基础平台来构造信息基础设施，但近几年随着i p 的发展，州门认识到电信阿 络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的i p 网络，基于i p 的包交换 网络将成为下一代网络的交换和传送平台。 ( 4 ) 设备接入综合化 下一代网络将支持众多的协议，通过这些协议对各种接入设备进行统一控 制，从而最大限度地发挥网络的性能。 6 华东师范大学硕士学位论文下一代网络( n g n ) 概论 ( 5 ) 设备控制策略化 下一代网络将采用基于策略的设备控带帆制，通过专门的策略服务器可以对 相关策略进行增加、修改和删除，便于对网络设备的工作过程进行动态干预和集 中维护。 随着因特网技术的迅速发展，传统的p s t n 网络和i p 网络的融合已经是势在 必行。传统p s t n 的设计目标是用来传送未经压缩的语音信息，其技术基础是业 己成熟的电路式交换技术。由于电路式交换固有的特点，p s t n 可以用来为用户 提供可靠、高质的语音服务。但是因特网数据业务的高速增长，促使传统p s t n 要来承载更多的数据业务。对于p s t n 来说，由于电路式交换技术本身并不适于 数据传输，这就使传统电信运营商的p s t n 网络变得不堪重负。怎样更好的优化 和分配网络资源，使现有的电路交换网络和分组数据网络更好的协同工作，发挥 自身的优势，物尽其用，并适合将来技术发展的趋势，是目前的研究热点。 下一代网络( n g n ) 技术，可以将传统p s t n 与分组数据网进行无缝的接合，从 而生成一个更大的、单一的多种业务的网络。不同于p s t n 的集中式的、专用的交 换体系结构，n g n 技术将中心局( c e n t r a lo f f i c e ) 的功能转移到了网络的边缘， 这样，就导致了分布式的网络结构，该网络体系可以采用新的、开放的技术来最 大限度的降低成本，提供更加灵活优质的业务，n g n 技术无疑将会是未来网络发 展的总趋势。在n g n 的结构中，媒体网关发挥了重要的作用，是不同网络之间的 融合的桥梁，本章将首先针对n g n 的核心技术进行分析，然后对媒体网关的技术 进行详细研究。 2 2 下一代网络的基本结构 下一代网络的基本结构可以提供基本的传统电话业务，如图2 一l 。 n g n 网络的基本元素包含： 媒体网关： 媒体网关提供接入网( 如p s t n ) 和n g n 核心分组网络( 如i p ) 之间的媒体格式转 换，它终结媒体承载控制协议，并包含了媒体处理设备( 例如语音编码器、回声 抵消器、和音频音产生器) 。媒体网关可以是单独的中继网关或者是信令网关， 也可以是集成在一起的包含二者功能的网关。信令网关的功能是将接入网( 如 p s t n ) 的信令信息进行格式转化，然后发送给呼叫服务器：而中继网关的功能则是 7 华东师范大学硕士学位论文 下一代网络( n g n ) 概论 负责语音媒体流盼格式转化( 例如p c m 码流和r t p 数据包之间的转化) 。 图2 - 1 下一代网络的基本锚构 孵叫服务器： 呼叫服务器根据呼叫控制模型和相应的倍令处璁机制，提供呼叫控制的功 麓，并显受赞瓣媒钵潮关豹靛镄。舅终，浮蹿黻务嚣妊须戈寝鬻鼹务撩提供接嚣， 例如a p i 或者是标准协议，来实现业务的控制功能。 应用服务器： 应用服务器对呼叫服务器进行掇剃，可以着成是呼叫服务器的管理者和成用 者，它的存程主要悬为了更方便的纛持更多的应用和业务，例如应用服务器集成 了雾瓣豹功熊，可以为因特嗣豹愿户提供嚣e 8 接入豹服务。 业务生成环境： 照务生成繇境器羯来支持在瘟弼耱务器t 运孬戆痘强静熬令生余蠲麓，这今 生命周期包括：需求分析、威用生成、接受饿验证、应用部瓣和应用的支持、操 作乃至剿除。 除了支持基本的传统电话业务，n 还需支持诸如媒体飘动和消息服务的下 一代阕络业务。要掇供这些般务，还需要掇供两个新的网络冗素：媒体服务器和 消息服务器。 媒体服务器： 媒髂缀务器数存在霹戳支持圭嬲用户帮媒体爨务器阕静媒髂互动监务，类曩冀 于p s t n 中的i v 朗匣务，媒体服务器可以自动| 暾答用户的呼叫，为用户阅读e m i l ， 8 华东师范大学硕士学位论文 下一代网络( n g n ) 概论 或者指示用户按照提示音按动电话按键来发送d t m f 命令，为应用程序提供输入。 消息服务器： 在n g n 中，应为用户提供消息服务。这些消息可以包含多种媒体形式，消息 被用户发送后，可以存储在消息服务器中，然后被目标用户读取，或者直接发送 至目标用户。由于n g n 是多网合一的技术，所以用户终端是多种多样的，但是消 息的传送和存储都是基于分组网络的技术的。 2 3 软交换与下一代网络 2 3 1 软交换概述 软交换是一种功能实体，为下一代网络( n g n ) 提供具有实时性要求的业务 r01 的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传 统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功 能不同，而软交换则是也业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种 业务的基本呼叫控制。基于软交换的网络系统结构如图2 2 所示。从图中可以看 出，软交换位于控制层 抻最 算v 接 最 图2 - 2 软交换系统结构示意图 9 华东师范大学硕士学位论文 下一代网络( n g n ) 概论 2 3 2 基于软交换的下一代网络演进策略 对各大运营商来讲，建设n g n 并不意味着要推倒现有网络去新建一个理想的 n g n 模型，而是如何由现有网绍演进到n g n ，力争在日益激烈的业务市场中继续保 持主导地位。目前，话音业务和数据业务分别由两个分开的网络来支撑。传统的 电话网在发达国家基本不再投入。但在中国发展潜力依然很大。而且电话业务仍 然是电信公司的主要收入来源。数据通信网主要以i p 网络为主，i p 技术发展速度 很快。在灵活性、开放性等方面具有很大优势。但在月及务质量，司靠性等方面 还有很大不足。因此，在向n g n 演进的同时，应考虑如何保护现有电话网的资源 和由其带来的经济效益。总的来说，向n g n 的演进有两大策略：以综合交换机为主 f 7 的混合网策略和以软交换为核心的重叠网策略 ( 1 ) 混合网策略 混合网策略也称综合节点策略，其核心思想是通过开发新一代的综合交换机 来迸一步改进电路交换网，提高交换节点的效率，扩大交换节点的容量，减少连 接的复杂性，降低交换网络成本，同时仍保留原有全部交换功能，从而使得电话 业务得到继续发展。该策略的综合交换机主要采用a t m 技术，同时具有宽、窄带 接入育幼，以及t d m 中继。a t m 中继和i p 网关的功能。这种策略的主要优点是可以 提供语音和数据的综合平台，便于最终向分组网的过渡。缺点是网络升级难度大、 费用高，同时，由于其体系结构封闭，刘第3 方业务和新业务的提供受限，因此， 目前这一策略并没得至扩泛的认同，建议作为一种过渡策略来考虑。 ( 2 ) 重叠网策略 重叠网策略的核心思想是保留现有电路交换网资源不变，让其独立发展，同 时在p s t n 与a t m 或i p 网间设置网关和软交换设备，网关完成p s t n 与a t 懒芄i p 的互通 功能，软交换完成呼叫控制功能，从而建立p s t n 与 t m 或i p 网盼呼叫关系。重叠 网策略着重于业务层的融合，便于对网络进行统一管理和快速部署新业务，可作 为向n g n 演进的长远解决方案。在演进次序上，可从长途层、汇接层到端局层和 接入层，从支持多媒体等新型业务到支持移动语音、高速移动数据，分步推进。 l o 华东师范大学硕士学位论文 下一代网络( n g n ) 概论 2 4 本章小结 本章概述了下一代网络( n g n ) ，介绍了下一代网络的特点和网络分层结构， 还介绍了什么是软交换、软交换与下一代网络的关系及基于软交换的下一代网络 演进的两大策略：以综合交换机为主的混合网策略和以软交换为核心的重叠网策 略。这些都为后面章节引入n g n 中接入媒体网关测试系统作了铺垫。 华东师范大学硕士学位论文 接入媒体网关介绍及其测试系统的研究 第三章接入媒体网关的介绍及其测试系统的研究 在上一章中，我们介绍了下一代网络( n g n ) 的基本结构及其特点，n g n 整合 了网络中传输的所有数据，实现了软交换。接入媒体网关( a g ) 在n g n 中有着十 分重要的作用，它承担了各种不同传输媒介互联的作用。 在本章中，我们将首先对接入媒体网关进行介绍，然后介绍一款接入媒体网 关l i t e s p a n l 5 4 0 。本章将从以下几个方面进行展开，第一，介绍了接入媒体网关 的定义和基本功能；第二，论述了接入媒体网关设计的要求；第三，介绍了接入 媒体网关测试协议；第四，对接入媒体网关体系结构的分析，并提出了一种基于 l i t e s p a n l 5 4 0 接入网关的设计方案并对此方案进行了分析。 3 1 接入媒体网关的定义和基本功能 媒体网关在n g n 中扮演着重要的角色，如果说软交换是n g n 的“神经”，应用 层是n g n 的“大脑”，那么媒体网关就是n g n 的“四肢”，任何业务都需要媒体网关 在软交换的控制下实现。媒体网关是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要 求的媒体格式的设备。媒体网关能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流 之间进行转换，可以处理音频、视频或t 1 2 0 ，也具备处理这三者任意组合的能 力，并且能够进行全双工的媒体翻译，实现v i r 功能，同时还可以进行媒体会议 等 媒体网关从设备本身讲并没有一个明确的分类，因为媒体网关负责将各种用 户或网络综合接入到核心网络，但并不是说任何一个媒体网关设备都要支持所有 的接入功能。媒体网关同样要遵循开放性原则，未来的n g n 中的媒体网关都要受 到软交换系统的统一控制。根据媒体网关在网络中的位置，可以将其分为如下几 类： 1 中继媒体网关：主要针对传统的p s t n i s d n 的中继媒体网关，负责p s d n i s d n 的c 4 或c 5 的汇接接入，将其接入到a t m 或i p 网络，主要实现v o t m 或v o i p 功能。 2 综合接入媒体网关：综合接入媒体网关负责各种用户或接入网的综合接入，如 直接将p s t n i s d n 用户、e t h e r n e t 用户、a d s l 用户或v 5 用户接入。这类综合接 入媒体网关一般放置在靠近用户的端局，同时它还具有拨号m o d e m 数据业务分 流的功能。 1 2 华东师范大学硕士学位论文接入媒体网关介绍及其测试系统的研究 3 小区或企业用媒体网关：从目前的情况看，放置在用户住宅小区或企业的媒体 网关主要解决用户话音和数据( 主要指i n t e r n e t 数据) 的综合接入，未来可能 还会解决视频业务的接入。 3 2 接入媒体网关设计的要求 接入媒体网关的设计必须满足以下四个方面的要求“1 ： 1 开放性：必须支持标准协议接口，例如l l g c p ，娅g a c o h 2 4 8 等，使网络中 元素的替换更加方便。 2 安全性：未经授权的用户是无法使用媒体网关的，所以，必须采取一些安 全性验证的协议，例如r a d i u s ，p a p ，c h a p 和i p s e c 等协议。 3 操作与维护的简便性：对接入媒体网关的操作与维护应该是简便易行的。 媒体网关应该支持诸如s n m p ，c o r b a 的网管协议，应给网管员提供用直观的 用户图形接口( g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ) 以及远程操作服务。 4 向后的兼容性：目前的接入媒体网关一般支持t p v 4 ，考虑到t p v 6 的发展 趋势，媒体网关应该可以演进的支持i p v 6 。另外，新协议的引入也应该方 便易行，不应带来操作上的不便以及大的开销。 3 3 接入媒体网关的测试协议 由于接入媒体网关完成的功能多样而复杂，可靠性要求又较高，因而需要一 套完备的测试协议。接入媒体网关测试协议，就是这样一套应用在接入媒体网关 r 1 服务器之间的，用以实现远程自动测试的应用层协议o 3 3 1 通用性和可靠性 在设计接入媒体网关测试协议时，应重点考虑协议的通用性和可靠性。 通用性是指协议中的消息应采用标准化的方式设计。这包含了两种方法： 1 用当前通用的语言，如x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语 言) 来设计消息格式； 2 遵循业界相关的协议标准； x m l 是由w k ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ，万维网联盟) 定义的一种标记性语 言。它脱胎于标准通用标记语言s g r l ( s t a n d a r df o rg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ) ， 华东师范大学硕士学位论文接入媒体网关介绍及其测试系统的研究 具备简便的数据交换和处理的能力。x 札中的数据使自描述的，仅从字面上就能 看出其含义。使用者可以指定数据的结构，以便处理复杂数据类型。通过 d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ，文档类型定义) 来规定x m l 文档的语法规则，保 证其有效性。使用x m l 来设计测试协议在技术上是可行的。实际上，在综合测试 与管理系统( l i m t s ，l i n ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n ta n dt e s ts y s t e m ) 中，已部 分采用x m l 来设计测试协议。 遵循业界相关的协议标准是另一种可行的方式。采用该方式设计测试协议， 在相关领域中是被普遍认可的方案，具备了兼容性强的优点。1 9 9 9 年信息产业部 制订的，1 1 2 测试协议规范 y d 9 9 - 2 就是，1 1 2 测试行业内被广泛认可采纳的协议 规范，至今仍广泛使用。包括华为的接入网仿真测试协议、中兴的1 1 2 仿真测试 协议、贝尔阿尔卡特n g n 的a g ( a c c e s sg a t e w a y ，接入网关) 仿真测试协议，均遵 循该规范设计。 考虑到信息产业部相关规范在行业内的影响，选择其设计网关测试协议具有 一定的优势。 可靠性是指协议需考虑到分布式环境中各种可能发生的异常情况，如网络延 时、中断，接受方异常及误码等因素，保证消息内容得以准确高效地传送。 测试动作对于可靠性要求较高，宜采用t c p 作为承载。t c p 具有面向连接的特 点，能有效地保证底层通信的可靠性。此外，为保证应用层对消息的可靠收发， 测试协议应在消息格式中添加额外的保障。 3 3 2 协议命令格式 1 1 2 测试中心发送给系统的测试命令为a s c i i 码的字符流，其语法结构为： 命令一 流水号会话号命令名称【命令参数】宰【：用户号码】； 流水号- - i n v o k e d = - 整数( o 6 5 5 3 5 ) 会话号- - s e s s i o n = 整数( o 6 5 5 3 5 ) 命令名称一 字符串( s i z e 参数名称= 参数值 参数名称一 字符串( s i z e 任何符合参数名所定义的类型 用户号码一 d n = 号码 1 4 华东师范大学硕士学位论文接入媒体网关介绍及其测试系统的研究 号码一 数字型字符串 结束符为分号( ：) 分隔符为空格( ) 和冒号( ：) 所谓流水号是指确定某个命令的时效整数，由发起方即1 1 2 中心维护。 所谓会话是指的一次测试或一次其他的命令，会话号相同说明是处于同一次 测试，由1 1 2 中心维护。 例： i n v o k e i n = - is e s s i o n = it e s t a l lt y p e = o ：d n = 1 2 3 4 5 6 7 8 ： 该命令中，t e s t a l l 命令名称，表示测试用户电话的外部参数；t y p e 为参数名称， 表示测试的种类，其值为0 ，表示测试种类为单一测试：o n 为电话号码，1 2 3 4 5 6 7 8 为其值。该命令的意义为： 测试号码为1 2 3 4 5 6 7 8 的用户电话的外部参数，该测试为单一测试，测试完成 后不再作其他动作即不需要建立语音通路。 3 3 3 协议回复格式 命令回复一 流水号会话号命令名称【用户号码】：命令状态【定性结果】 【结果参数】宰； 流水号- - i n v o k e i d = 整数( o 6 5 5 3 5 ) 一与相应的命令相同 会话号- - s e s s i o n = 整数( o 6 5 5 3 5 ) 一与相应的会话相同 命令名称一 字符串( s i z e d n = 号码 号码一 数字型字符串 命令状态一 s t a t e = 整数 定性结果一 r e s u l t = 整数 结果参数- - 参数名称= 参数值 参数名称一 字符串( s i z e 任何符合参数名所定义的类型 结束符为分号( ：) 分隔符为空格( ) 和冒号( ：) 命令状态的取值有3 种，o ：执行成功 1 ：等待 1 5 华东师范大学硕士学位论文接入媒体网关介缨及其测试系统的研究 2 ：执行不成功 3 。3 。莲镑滚滚程 1 。铡检消息 中心向测试设备发c h e c k a l i v e i i 求命令，澳0 试设备收到厢马上回c h e c k a l i v e 回复帮霹。蓑三次无疆复，将弓l 发告警。 2 单一测试 擎一溺试鸯市嚣1 1 2 中心羊e s 弦毛l 鑫令发怒( 筵霹群踅为o ，测试浚备投瑟该 命令后测试用户线路外部参数，然后在t e s t a l l 回复消息中返回这些参数，静用 户忙鄄在r e s u l 下中邋回1 用户忙) 。单一测试的t e s t a l l 命令完成抓外线、溺试 豹动作，面拆线的动作由t e s t r e l e a s e 完成。t e s t r e l e a s e 命令也是全向测试的最 后一条命令。 3 。选项测试 选项测试由c a l l r e q 发起。在市区，1 1 2 中心向测试设备发送c a l l r e q 命令要 求建立语音逶潞，溺试设备建立妊( 壤餐努) ( 主要应该是瓤致箱户线) 瑟应惹，孛 心即可发出系列动作要求测试设备配合。t e s t i n ( 接内线) 和t e s t o u t ( 接外线) 来控傣l 进行肉向或外向测试。当所有渤作执彳亍完之屠，孛心淤饨s t r e l e 矗s e 聚结 束选项测试。 3 3 5 协议通信机制 1 1 2 中心发送给测试系统的所有命令均应即时回复。一般个命令只要求 令霞复，t i m e o i j 下餐设务5 移。当懿羧裂了瑟溯试还没结束，痘该令s t a t e = i ( 表 示等待) 向中心回复。中心可再延长时限继续等待回应。 当测试浚备执行完毕，艨戮稆丽静流承霹和会话号霞应中心，艇在s t a t e 孛 指出状态。协议具体内容请参考测试设备飘联协议 3 4 接入媒体网关体系结构的分析 在滟g a c o 1 2 4 8 串，抽象懿定义了接入媒体网关黪各功黥模决，豁及备模块 之趣爨孽关系。零节将对接入媒体孵关实瑰过熬巾具体熬技本溅行分攒。在这攫我 们只分析瓶g a c o h 2 4 8 网络结构中p s t n i p 接入媒体嘲关。 1 6 华东师范大学硕士学位论文 接入籀 体网关介绍及其测试系统的研究 下面给出一个p s t n i p 援入媒体嘲关的建议结构。它由蛹口( p o r t ) 、端口控 制攀元( p o r tc o n t r o lu n i t ) 、m e g a c o p l2 4 8 协议处壤单元( 腿g a 2 4 8 p r o t o c o lp r o c e s s i n gu n i t ) 和中继线转发器单元( t r u n kl i n et r a n c e i v e ru n i t ) 疆部分秘或。 端口( p o r t ) ：端冈是媒体网关的核心功能部分，负责不同网络之间媒体格式 静转纯。端秘的一孀楚鼹p 数据接日，另一端楚p c 辕媒体流接瑟，这两令接蜀帮对 应予m e g a c o h 2 4 8 中定义的t e r m i n a t i o n 端口的核心部件魁d s p 器件，可以说， 媒体网关的袋主要技术就是d s p 技术。d s p 的处理速度盥接皋4 约着媒体黼关的规模 和性能。曩兹的d s p t t 本非常成熟，在一个缀小尺寸酌b g a 封装的d s p 中，集成了 高速的s r a m 、串行接口和并行接口，并同时提供强大的数字信号处瑷功能，完全 可以潍是嚣薅接入媒体弱关掰零豹媒俸数掇掺式豹转换王穆。垂手d