软交换、IMS、云计算、物联网培训

2015/7/24 1 通信网络的新技术 : 软交换、 IMS、云计算和物联网 2010， 12， 11， 2015/7/24 2 主办单位要求的讲课内容 1、软交换和 IMS 1.1 基本概念 1.2 体系架构 1.3 各网元在网络中的位置、功能等 1.4 媒体、控制等主要协议和实现原理 1.5 组网和业务流程等 2、云计算 /物联网 2.1 基本概念和技术架构 2.2 虚拟化、分布式处理等关键技术和原理 2.3 业界发展趋势 2015/7/24 3 一、下一代通信网络和软交换 1、当前通信网络技术的现状和交换技术的发展 2、通信网络的演进 3、支撑下一代网络 NGN的主要技术 4、下一代电信网络结构的考虑 5、软交换可以提供哪些业务 2015/7/24 4 二、基于 IP的多媒体子系统 IMS 1、什么是 IMS？ 2、 IMS的主要特征 3、 IMS的体系结构 4、 IMS的服务方式 2015/7/24 5 三、云计算 1、什么是云计算 2、云计算的特点 3、云计算的应用 4、云计算的体系结构和关键技术 5、云计算的应用实例 6、云计算的发展潜力 7、关于云计算的政策应对 2015/7/24 6 四、物联网 1、什么是物联网和传感网？ 2、传感器的种类 3、射频电子标签 RFID 4、 ZigBee技术 2015/7/24 7 一、下一代通信网络和软交换 1、 当前通信网络技术的现状和交换技术的发展 通信和网络技术的发展呈现技术发展的阶梯、平台，或者说阶段不断更替： 交换技术：人工交换自动交换电子交换程控交换，期间的发展大都需要几十年，经历了漫长的时期； 程控交换：上世纪八十年代（二十年前）广泛使用； ATM交换：上世纪九十年代（十年前）开始使用； 作为宽带交换技术， ATM曾经被认为是最适合的电 信技术，被寄予厚望；但是 IP技术的出现和完善，使得ATM的发展几乎突然被大大地阻挡了一下。 NGN:基于 NGN的软交换五年前开始大规模商用； IMS:基于 IP的多媒体子系统已经出台。 2015/7/24 8 一、下一代通信网络和软交换 1、 当前通信网络技术的现状和交换技术的发展 NGN：被认为是提供多业务和网络融合的下一代网络系统。当我们还在研究 NGN的使用特征和业务拓展时， IMS（ IP多媒体子系统）技术又在展现新的应用前景； IMS（ IP多媒体子系统）：有可能会取代软交换成为NGN在业务层的主要网络技术。 3GPP标准组织 R5版本中提出， R5定义了 IMS的核心结构、网元功能、接口和流程等内容，继而在 R6中增加了部分 IMS的业务特性、 IMS与其它网络互通规范和无线局域网（ WLAN）的接入特性。 R7则加强了对固定、移动融合的标准的制定。 2015/7/24 9 一、下一代通信网络和软交换 NGN和 IMS 业界认为，基于 IMS的体系架构是 NGN的主体架构， IMS代表了 NGN的发展方向。因为 NGN IMS可以支持 PSTN/ISDN的仿真业务，也可以支持基于 IMS的各种宽带业务，同时还可以支持固定和移动接入的宽度用户，使得移动和固定融合（ FMC）成为可能。 2015/7/24 10 一、下一代通信网络和软交换 NGN和 IMS IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，它不仅支持多媒体业务的需求，还考虑到流媒体业务的需求。 图： NGN的业务提供模式 图：软交换网络的智能化 2015/7/24 11 2015/7/24 12 2、通信网络的演进 当前通信网络的现状 分组交换 将传输的数字信息分为若干组，信息以组为单位传输，至到达对方后，再组成原始的信息。各组信息的传输途径不一定相同。 分组交换可以提供虚电路和数据报服务。 2015/7/24 13 2、通信网络的演进 分组交换 虚电路 提供呼叫双方传输通路，电路和带宽没有分配给用户固定使用。其它用户也可以共享传输通道和带宽； 虚电路可以分为永久虚电路和交换虚电路。 永久虚电路：电路由网络运营商提供该设置， 虚电路经设置后，长期存在； 交换虚电路：虚电路由通信双方通过协议建立，数据传输完毕以后，虚电路拆除。 2015/7/24 14 2、通信网络的演进 分组交换 数据报服务 通信不需要建立电路连接或者虚电路连接。而是在报文中携带源地址和目的地址，各个传输节点根据报文中的地址负责进行数据的转发；通常需要把数据报封装在网络的一定的格式中方可传输。 2015/7/24 15 2、通信网络的演进 通信网络发展指导思想的演进： 按照业务建立网络网络适应电信业务：例如电话网、电报网、传真网、数据网、图象网 建立综合业数字网络 ISDN，可以适应低速的话音、数字和图象 让信号适应网络 IP技术，采用 IP技术，可以将话音、高速的数字、图象等统一以 IP的方式传送，其间信号的特征已经不再成为网络发展的障碍。 相应的传输技术 DWDM密集波分复用技术允许在一根光纤上，利用不同的波长（窗口）传输不同的光信号。 2015/7/24 16 当前网络的情况 通信网络的建设和发展，经历了三个阶段：即 1、网络适应信号传什么信号建什么网； 2、在同一个网络中综合传输各种信号综合业务； 3、信号适应网络建立统一协议的数字化网络； 这三个阶段完全是由于通信网络在技术内涵、指导思想等方面不断革新的结果。 2015/7/24 17 3、支撑下一代网络 NGN的主要技术 IP技术和 IPv6协议 宽带接入技术，如 VDSL、 FTTH、 EPON 城域网技术 光交换与智能光网络技术 软交换技术 光纤高速传输技术 DWDM 3G、 4G技术 网络安全技术 2015/7/24 18 NGN和软交换： NGN的核心技术是软交换，软交换支持各种协议，这些协议包括： H.248：软交换与中继网关之间的协议； SCTP：流传输控制协议； ISUP： ISDN用户规程； DSS1、 MGCP：媒体网关控制协议； TUP：电话用户部分； INAP、 CAP、 MAP：智能网应用协议； SIGTRAN：与 No.7信令互通的协议 2015/7/24 19 NGN和软交换： H.323： ITU-T制定的 VoIP协议； RADIUS：拨号用户远程认证服务； SNMP：简单网络管理协议； SIP：呼叫发起协议（会话初始化协议）； SIP-T：与其他软交换连接的 SIP T/BICC协议 SDP：会话描述协议； BICC：与承载无关的呼叫控制协议； M3UA： MTP-3用户适配层； IUA： ISDN用户适配； 2015/7/24 20 下一代网络的主要特点 支持业务的多样化，包括话音、数据和多媒体业务。包括实时的 /流 /非实时业务和多媒体业务；支持业务的个性化、业务的移动性、开放性和灵活性； 基于 IP分组，以包的形式传送； 网络体系采用分层结构，例如，分为传送层、控制层、业务层、接入层等，承载能力与控制功能、呼叫 /会晤、应用 /业务分离； 2015/7/24 21 下一代网络的主要特点 业务和网络呈现松耦合，并且提供开放的接口。通过各种标准的接口可以方便地由第三方来完成业务的提供； 具有端到端的宽带传送能力。由于下一代网络的承载主要采用基于 DWDM的光传输系统，并且将逐步过渡到全光网络，所以带宽足够，带宽已经不再是问题；显然需要发展 P2P的网络技术； 2015/7/24 22 下一代网络的主要特点 支持终端的移动性，满足移动业务的要求； 便于管理、维护和调度； 网络质量更好，并且具有更好的安全性和可靠性； 有利于持续发展。 2015/7/24 23 IP：网络技术的发展方向 三网融合：通信网、计算机网、广电网 基于 IP技术的下一代通信网络及软交换 *IP电话 *基于 IP的会议电视系统 *IP技术支持的互联网 支持 IP技术的协议： 呼叫控制协议：智能终端与软交换之间，如 SIP（ IETF：呼叫发起协议）、 BICC（ ITU-T，与承载无关的呼叫控制协议） 媒体控制协议：软交换媒体网关，如 H.248、 MGCP(端到端话音 )； 信令传送协议： IP网上传输 No.7信令，如 ISUP、 TUP、 SCCP； 会话描述协议： SDP，传递多媒体会话的媒体流信息 2015/7/24 24 4、下一代电信网络结构的考虑 通信网络的结构和通信网络的层次 通信网络的结构 通信网络的演进 IP：信息的分组协议，具有丰富的应用；与实际的通信手段、目的完全融合； ATM：面向连接，完成路由的交换功能； SDH：通过 SDH帧结构实现 DWDM的传输功能； DWDM：充分发挥光纤传输能力的技术； 2015/7/24 25 数据和固定业务、互联网业务体系 2015/7/24 26 宽带城域网结构模型 2015/7/24 27 宽带城域网一般结构 2015/7/24 28 宽带城域网综合实例 2015/7/24 29 当前的情况 传统电信网络按照长途网、本地网、接入网来划分； 目前逐步过渡到核心网、城域网、接入网和用户住地网来分割； 2015/7/24 30 通信网络的演进 通信网络发展指导思想的演进： 按照业务建立网络网络适应电信业务：例如电话网、电报网、传真网、数据网、图象网 建立综合业数字网络 ISDN，可以适应低速的话音、数字和图象 让信号适应网络 IP技术，采用 IP技术，可以将话音、高速的数字、图象等统一以 IP的方式传送，其间信号的特征已经不再成为网络发展的障碍。 2015/7/24 31 传输技术的发展，极大的支撑了网络的进步 DWDM：密集波分复用技术允许在一根光纤上，利用不同的波长（窗口）传输不同的光信号。因此，一根光纤的传输能力可以提高到几百、几千倍。光纤的传输能力非常惊人。真正成为信息高速公路。 2015/7/24 32 异步转移模式： ATM ATM称为异步转移模式，采用固定长度的数据包“信元”作为传输单位。每个信元的长度为 53个字节，其中 5个作为信元头，用于标识该信元及该信元在链路上复用的位置（使用哪一条虚电路、哪条虚通道等），是面向连接的传输方式。 由于 ATM采用固定格式作为交换单位，所以其交换很灵活，速度快，质量也好； 2015/7/24 33 IP、 ATM、 SDH和 DWDM 大致可以这样理解： IP是通信业务及其元素，即电信运营商为用户提供的各种通信业务，可以是各种业务的颗粒或者集合，例如话音、数据、图像的分组； ATM相当于集装箱，把各种类型、分属各个用户的业务，即 IP分组装配起来以便运输和转运； SDH则是运送 ATM这一集装箱的大巴、列车等运输工具； DWDM则是相当于高速铁路、高速公路这些输送信息的物理介质； 2015/7/24 34 ATM ATM模型分为 3个平面： 用户平面：支持数据传送、流量控制、差错检测及其它的用户功能； 控制平面：主要用于连接管理，包括对信令信息的管理； 管理平面：用于维护网络和执行各种操作； 在每个平面采用分层的方法，即各平面均分为：物理层、 ATM层、 ATM适配层（ AAL）和高层。 2015/7/24 35 IP（ Internet/protocal 互联网协议 ） IP网是以 TCP/IP技术为通信协议的网络。 IPv4报头 2015/7/24 36 下一代网络产生的背景 现有的电路交换网络对于话音的服务，安全并且有很好的质量保证，技术和应用也很成熟，缺点是不能满足数据通信的需要，不适应多媒体技术发展的要求；信道的使用效率也很低； 互联网是数据通信的很好的网络平台，但是其安全和质量均缺乏保证，并且是从免费的午餐开始的，缺乏电信业务所需要的质量指标、计费模式，效益也低。 2015/7/24 37 下一代网络产生的背景 光纤传输技术的发展： DWDM（密集波分复用技术）的应用，使得信息的传输速度加快，通道增加，成本降低，但是与此同时，固话运营商的利润大大下降 ； IP电话和网络电话将对固定电话产生新的冲击，虽然 IP电话的质量有时仍然不能使人满意，但是 IP网络的巨大能力，使得电信工作者和广大用户对于 IP网络寄予极大的希望。同时，基于 IP技术的网络电话成本极低，因此， IP电话和网络电话已经开始分流固话业务，特别是对利润较高的国际长途，影响很大 ； 2015/7/24 38 下一代网络产生的背景 电子邮件（包括因特网电话）的发展，形成了免费的午餐，对于电话，特别是国际长途的话务量打击很大； 移动通信技术的发展，使得固话网络的用户ARPU值呈下降趋势，有较多的分流，但是目前的因特网缺乏在不同的接入网络业务的可携带性，移动的 IP能力尚不足； 2015/7/24 39 下一代通信网络的特点 下一代通信网络是集话音、数据、传真和图像通信（视频业务）为一身、能够满足人们各种需求的多功能通信网络； 能够完成和实现这一需求的网络技术，从目前看来，是以软交换为核心的下一代网络（ NGN）技术。 2015/7/24 40 以软交换为核心的下一代网络（ NGN）技术 在 IP技术比较好地解决了各种不同特性的信号在网络上以共性进行传输的技术问题后， IP技术作为今后通信技术的核心，已经被业内的专业技术人员公认，并为实践所证明； 因此，全球通信业务和数据联网协议正在快速地向IP汇聚，在整个电信行业，基于 IP技术的电信业务在整个电信业务中所占的比重在逐步上升，并且最终将取代电路交换技术，成为通信技术的主流 ； 在这种形势下，底层的传输技术必将向最佳支持 IP技术的方向融合，这是通信技术发展的一个必然的趋势 。 2015/7/24 41 在光纤上直接传输 IP数据包 在光纤上直接传输 IP数据包的方法，按照目前的传统做法，仍然是对于 IP数据包采取分成若干帧结构的方法。这需要确定相应的帧结构。 现在已经采用的帧结构有两种： SDH帧结构（ IP/SDH/WDM） 以太网帧结构（ IP/Ethernet/WDM） 这也是当前宽带网网络接入的两种重要形式。 2015/7/24 42 在光纤上直接传输 IP数据包 几年前，为了实现 IP分组在 SDH上的传输，实现宽带交换，在 SDH上又叠加了完成交换功能的 ATM层。 尽管目前电信行业力推的宽带网接入是ADSL这样一种在传统的双绞线上进行改造的技术，但是建立在主干网络上的、与网络的发展方向趋同的 SDH和以太网这样两种在光纤上直接传输 IP数据包的方法，无疑是最具发展前途的。 2015/7/24 43 在光纤上直接传输 IP数据包 采用以太网帧结构的技术，由于网络的主干传输和接入技术在许多方面是相同的，这就使得其分组所需要的网络状态信息比较少，对于落地或者再生的分组通常不必使用再生设备，成本相应较低，加上使用的是异步协议，对于分组的延时和抖动不太敏感，是有很大的前途的。 从长远看，用于交换的 ATM层和用于传输的 SDH层将会消失，其功能将逐渐并入 IP层和 WDM/OTN层。 2015/7/24 44 下一代电信网络结构的考虑 从水平的视点来看，网络将是以数据，特别是 IP业务为中心的数据传输网络，电话网络则通过电信级网关与网络相连。整个网络可以分为边缘层和核心层。 边缘层面向用户，负责提供各种中低速接口，汇集业务，提供服务，增加效益。 核心层面向边缘层，为边缘层产生的业务流量提供高效可用的信号复用、传送、交换和选路，使网络的结构简单，成本降低，提高效率，但是核心层对于业务是透明的。 2015/7/24 45 下一代电信网络结构的考虑 核心层的骨干业务接点目前多采用 ATM交叉连接设备，或太比特路由器，并且将逐步向以路由器为主过渡。太比特路由器成为网络的骨干接点。从而使得网络的结构变得简单。 网络的结构将变为太比特路由器和太比特传输链路组成所谓的“双 T网络”。 ATM交换机将从核心网转移至边缘网，以网络的形式来支撑 IP网。 2015/7/24 46 下一代电信网络结构的考虑 由于 IP业务成为网络的主要业务和应用协议，ATM和 SDH的作用将逐步削弱，更高效率的IP over SDH将逐步成为网络的主导形式，在核心网络中取代 ATM交换机甚至路由器（ IP over WDM）。 可以预见的未来，电路交换、 ATM交换和 IP路由技术将共存，适应当前网络环境的多样化，支持各种业务。 2015/7/24 47 下一代电信网络结构的考虑 演化的条件是能够支持基于 ATM/IP分组网和电路交换网间的无缝连接，保证各自用户的应用 /业务的互操作性。 IP技术（ Internet Protocal）广泛采用，目前数据联网的协议主要是 IP协议。 下一代网络也不是单纯的 IP技术的互联网，因为单一 IP技术的互联网的四大缺陷：安全失控、 QoS无保证、管理太弱、经营者利益无法保证，因此必须是各种技术结合型的网络。 2015/7/24 48 支持 IP传输的技术 目前主要有三种支持 IP传输的技术： 1、 IP over ATM： IP负责承载信息，以 ATM为宽带交换网络平台进行传输。最适于各种需要交换的业务通信网络，这是目前的使用模式。 2、 IP over SDH：省去 ATM交换层的传输方式，传输简捷，但是业务上欠灵活。对于非电信业务是很好的选择。如广电业务的网络已经采用这种形式。基于因特网的 IP业务，也是很适宜的。 2015/7/24 49 支持 IP传输的技术 3、 IP over WDM： IP直接在光路上传播，是最简单直接的体系结构。可以简化层次和设备，减少功能的重叠，减轻网管和网络配置的复杂性。由于额外的开销最低，所以传输的效率也最高。不过，需要开发一个新的适配层来代替 SDH层，目的是提供一个帧结构，以便进行必要的在线传输性能的检测和监视，并且可以保证传输质量。 2015/7/24 50 对于网络我们需要考虑 的问题 下一代网络 NGN的核心技术是什么？ IP？ ATM？还是等待新技术的产生和发展？应该是 IP技术。 下一代网络的安全和质量如何得到保证？ 在下一代网络中如何快速、准确的确定被叫，完成连接和呼叫？完善各种协议。 下一代网络是提供各种业务的综合业务网络，还是多个业务网络的并存和互联互通？ 传统的电信网络将如何演进？新兴的电信运营商的网络如何建设？ 2015/7/24 51 什么是下一代网络 有各种回答，因为从不同的角度考虑，答案可以说是不同的。 从通信网络的发展来看，下一代网络是更加简单，组网更加灵活，网络的构架更加方便，可以提供带宽更宽、效率更高、质量更好、更加安全的网络； 从技术发展的角度来看，下一代网络应该是基于 IP技术的； 2015/7/24 52 什么是下一代网络 从业务开展的角度来看，下一代网络是适宜开展多业务（包括话音、数据，特别是高速数据、视频）的平台，适宜网络和不同行业的网络（例如电信网络、计算机网络和广播电视网络）融合，甚至是直接完成三网融合的网络； 2015/7/24 53 什么是下一代网络 从运营者的角度来看，在电信业务由于适应经济和社会发展，而取得高速度、高利润之后，由于用户的 ARPU值增加缓慢，甚至降低的情况，导致运营商的利润下降，也就是说，运营商仅仅靠提供简单的业务已经不能产生足够的效益情况下，运营商寄希望于下一代网络的发展，希望获取更大的利润。因此下一代网络是能够提供范围更加广泛的、对于用户更加有用的、更加方便的业务的、成本更低、因而效益更好的网络。 2015/7/24 54 对 NGN的不同理解 计算机网络： IPv4为基础的互联网宽带， IPv6的NGI（ INTERNET2）； 传输网络： TDM为基础， SDH+WDM ASOM（自动光交换网络）， GFP（通用帧协议）； 移动通信： GSM， CDMA（ CDMA1X）以及 3G：WCDMA， CDMA2000， TD SCDMA， WiMAX将如何得到支持？ 电话网： TDM（时隙交换）分组交换、软交换； 电信网络的核心技术： TDM电路交换分组交换； 2015/7/24 55 对 NGN的不同理解 ETSI（欧洲电信标准协会）： NGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口的方式，给业务提供者和运营商提供一个平台，借助这一平台，逐步演进以生成、部署和管理新业务。 2015/7/24 56 对 NGN的不同理解 ITU T： NGN表示了实现全球基础信息设施（ GII）的关键技术。 NGN被看作是 GII的“网络联邦”（即用 IP能力增强的传统电信、广播和数据网的联合）的一部分。这一概念使人们能够在任何时间、如何地方和以可以接受的价格与质量安全地使用一组包括所有信息模式和支持开放式多种应用的通信业务。 2015/7/24 57 对 NGN的不同理解 ISC（ International Softswitch Consortium，国际软交换协会）：基于 IP的网络已经开始应用，但是 IP网络的缺点就是缺乏质量保证，因此传统的电路交换仍然有市场。 但是，随着 IP技术的发展，传输质量的提高， IP网络的缺点必然会不断改进，从而走向更成熟的实际的应用。 2015/7/24 58 支撑下一代网络的主要技术 IPv6 宽带接入技术，如 VDSL、 FTTH、 EPON（以 太网无源光网络） 城域网技术 光交换与智能光网络技术 软交换技术 光纤高速传输技术 3G、 4G技术 IP终端技术 网络安全技术 2015/7/24 59 下一代网络的主要特点 支持业务的多样化，包括话音、数据和多媒体业务。包括实时的 /流 /非实时业务和多媒体业务；支持业务的个性化、业务的移动性、开放性和灵活性； 因此，下一代网络是支持多协议的网络； 基于 IP分组，以包的形式传送； 网络体系采用分层结构，例如，分为传送层、控制层、业务层、接入层等，承载能力与控制功能、呼叫 /会晤、应用 /业务分离； 2015/7/24 60 下一代网络的主要特点 业务和网络呈现松耦合，并且提供开放的接口。通过各种标准的接口可以方便地由第三方来完成业务的提供； 具有端到端的宽带传送能力。由于下一代网络的承载主要采用基于 DWDM的光传输系统，并且将逐步过渡到全光网络，所以带宽足够，带宽已经不再是问题；目前，基于互联网的 P2P（端到端）的业务已经成为网络应用的新的模式，需要引起注意。 2015/7/24 61 下一代网络的主要特点 支持终端的移动性，满足移动业务的要求； 便于管理、维护和调度； 网络质量更好，并且具有更好的安全性和可靠性； 有利于持续发展。 2015/7/24 62 下一代网络的结构 传送层 负责将信号（信息）从用户的一端传送到另一端； 主要功能是采用分组技术，提供高可靠性、端到端的 QoS保证的综合传送平台； 控制层 控制媒体层完成信息的传送、计费、管理和维护； 主要功能是实现呼叫控制和连接管理，支配网络资源； 2015/7/24 63 控制平面的范围 2015/7/24 64 下一代网络的结构 业务层 在基本业务的基础上完成各种附加业务的提供 ； 提供业务平面，提供传统交换机的业务和其它增值业务，还可以提供开放的业务接口，供第三方开展业务；运营商的业务正在由出租信道增值业务第三方开放业务转化； 接入层 用户可以通过各种接入方式接入到网络的核心层； 提供丰富的接入手段，将各类用户连接到分组网络，并且将信息格式转化成为能够在分组网络上传送的信息格式； 2015/7/24 65 NGN的 7个基本特征 1、基于分组传送； 2、控制功能与承载能力、呼叫 /会晤及应用 /业务能力分离； 3、可以提供并且通过开放接口，便于第三方提供业务，业务的提供与网络独立开发； 4、支持广泛类型的业务，包括实时、流媒体、非实时业务和多媒体业务； 5、具有端到端透明性的宽带能力； 2015/7/24 66 NGN的 7个基本特征 6、与现有网络互通的通用移动性，用户通过各种接入设备，例如中继媒体网关、接入媒体网关、无线接入网关等以及各种 IP/ATM终端连接到 IP/ATM网络，通过 IP/ATM承载，通过各种呼叫连接，通过各种业务提供系统向用户提供各种业务； 7、用户无限制的接入和业务的自由选择能力； 所以， NGN是基于 IP协议，但是又具有电信业务质量 QoS保证的通信交换网络；其基本特征是宽带化、移动性。 2015/7/24 67 5、软交换可以提供哪些主要业务 业务类型 基本业务 ； PSTN/ISDN补充业务 多媒体增值业务等 2015/7/24 68 NGN和 IMS 业界认为，基于 IMS的体系架构是 NGN 的主体架构， IMS代表了 NGN的发展方向。 因为 NGN IMS可以支持 PSTN/ISDN的仿真 业务，也可以支持基于 IMS的各种宽带业务， 同时还可以支持固定和移动接入的宽度用 户，使得移动和固定融合（ FMC成为可 能）。 2015/7/24 69 IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，它不仅支持多媒体业务的需求，还考虑到流媒体业务的需求。 图： NGN的业务提供模式 图：软交换网络的智能化 2015/7/24 70 2015/7/24 71 NGN的业务提供模式： 1. 基础网络设备提供模式：传统模式，业务控制与呼叫控制紧密耦合，业务控制分散于网络之中； 2.本地业务平台提供模式：业务控制相对集中，业务数据相对集中。业务控制与呼叫控制松耦合； 3. 智能网提供模式：业务控制与呼叫控制分离，业务控制和业务数据均完全集中； 4. 第三方提供模式：业务控制与呼叫控制分离，业务控制和业务数据均完全集中；业务提供逐步过渡到第三方，以充分利用第三方丰富的业务和内容资源。在 NGN中将会得到广泛的应用。例如通过应用程序接口 Parlay开放第三方接口。网络运营商与内容提供商合作。 2015/7/24 72 软交换可以提供哪些主要业务 1、软交换可以提供现有的传统网络能够提供的各种业务，数据业务，多媒体业务和移动业务，如电话网络的业务，本地、长途、国际电话业务，高速和低速数据业务，以便与传统网络业务兼容； 2、补充业务主要是指 PSTN上能够提供的各种业务，如主叫号码显示、主叫号码显示限制业务、三方通话、会议呼叫、呼叫前转、语音邮箱消息提示、呼叫等待、 Centrex业务等； 2015/7/24 73 软交换可以提供哪些主要业务 3、智能业务，具有比智能网更加灵活的业务功能，可以提供目前智能网具有的各种业务，特别是通过与第三方的合作，可以提供更多的业务种类； 4、基于应用服务器和多媒体服务器的业务，如视频多媒体业务、 WEB800业务、白板业务、 VPN业务、统一消息业务、可视电话、点击传真业务等； 5、个人呼叫管理业务，如个人数据维护业务、个人图片服务、网络用户服务、通过 WEB自定制业务等； 2015/7/24 74 软交换的功能图 2015/7/24 75 软交换与现有网络的互通 1、 NGN与 PSTN、 ISDN、 GSM、 CDMA的互通：可以通过中继网关 TMG完成； 2、 NGN与七号信令网的互通，通过信令网关SG完成； 3、 NGN与现有智能网的互通，关键在于卡号数据 : 2015/7/24 76 NGN与现有智能网的互通 对于 800号业务，需要实现 PSTN/ISDN用户与软交换网络用户的统一使用，方式有两种： 1. 通过 TMG(中继媒体网关 )与 PSTN进行话路互通，在 PSTN接入智能网，这对于软交换没有要求； 2. 软交换设备直接接入智能网，这种方式对于软交换系统要求较高，但是在网络资源占用、时延等方面具有优势。 2015/7/24 77 软交换和 NGN对于运营商的好处 1、提供新的业务，开辟新的电信市场 由于 NGN采用开放的体系结构，具有业务提供的灵活性，使得业务提供的速度加快。此时，还将出现许多新的业务提供商。为运营商带来新的收入和市场。 2015/7/24 78 软交换和 NGN对于运营商的好处 2、有利于扩大市场份额 比起传统的网络， NGN中新业务的引入周期大大缩短，运营商可以根据市场需求迅速调整业务的种类和竞争的策略，迅速进入市场。 2015/7/24 79 软交换和 NGN对于运营商的好处 3、提高用户的忠诚度 传统网络的雷同，使得运营商的客户易于流动，竞争的手段主要是价格战。在 NGN和软交换的环境下，运营商可以通过为用户提供个人化、个性化、客户化的业务，这种服务将使得客户对于运营商的业务类型和服务质量产生更强的依赖性，有利于电信市场的良性竞争环境的建立。 2015/7/24 80 软交换和 NGN对于运营商的好处 4、降低运营成本 NGN和软交换的网络和核心设备更加与计算机设备接近，业务提供商可以采取购买用户证书的方式进入市场，其业务的运营和管理可以由运营商来代理，使得业务提供商和运营商的成本都降低。 2015/7/24 81 软交换和 NGN对于运营商的好处 5、充分、合理的利用网络资源 包括设备、带宽。因为软交换本身就是基于IP技术的。 6、网络管理方式更加灵活 可以利用计算机网络进行网络的远程管理，业务和设备的配置以及管理控制。 2015/7/24 82 软交换和 NGN对于运营商的好处 7、开放灵活的业务生成环境 传统网络的业务生成主要由智能网完成，但是只能在智能网确定的范围内进行。 NGN如同在 Internet上进行通信，可以提供一个开放的业务平台。这个平台允许在任何时候、任何地点、以任何方式向用户提供服务。运营商也可以通过 WEB方式或智能终端来客户化自己的业务提供方式和业务执行逻辑。 2015/7/24 83 软交换和 NGN对于运营商的好处 8、支持多种商业模式 下一代网络的运营方式将是一种以网络为载体的合作经营方式。合作者为网络提供商、业务批发商、业务代理商、业务运营商和业务提供商、 ISP等以不同的关系参加电信运营，形成新的市场产业链。 2015/7/24 84 软交换目前存在的问题 1. 功能的成熟性 2. 协议的成熟性 3. 信令网关的成熟性 4. 软交换组网方面的成熟性 5. 第三方提供业务方面的成熟性 6. 软交换在移动通信方面的成熟性 2015/7/24 85 功能的成熟性 现有的电路交换网络已经向 IP网络过渡，替代现有的传统的电路交换网； 目前的主要工作是，在 IP/ATM网络上提供软交换设备以替代现有的 CLASS4设备，即将用户的 IP呼叫通过中继网关将呼叫接到 IP网，通过软交换控制完成呼叫； 在 IP/ATM网络上提供软交换设备以替代现有的CLASS5设备，即用户通过接入网关接到 IP网，在软交换控制下完成呼叫； 2015/7/24 86 功能的成熟性 向 IP电话提供更多的补充服务，获得与传统的电路交换网能够提供的相同的业务； 以上的要求，目前相对比较成熟，特别是在长途方面，但是在替代端局功能方面，尚有距离，在 CLASS5设备的功能上，不如 CLASS4。 2015/7/24 87 功能的成熟性 直接通过各种 IP终端（如 H.323和 SIP）接到IP网络； 目前主要是允许通过各种 IP终端直接接到 IP网络上，通过软交换的控制提供各种服务，并且可以旁路现有的电路交换网； 这方面主要是涉及到 SIP协议的标准化和终端的价格； 2015/7/24 88 功能的成熟性 软交换在移动网中的应用 设想软交换在未来的移动网络中，用户使用通过无线接入网关，在软交换的控制下提供移动业务的服务。目前 3GPP2定义的 CDMA2000标准中，软交换处于十分重要的地位。其中的 Session Control Manager， Media Gateway Control function， Media Resource function等等均涉及软交换的功能，故地位很重要。 2015/7/24 89 协议的成熟性 软交换的协议制定分属多个国际标准化组织，例如 计算机界：因特网工程任务组 IETF ETSI欧洲标准化组织： TIPHON现有的电信 网络框架结构研究 电信业界： ITU T、 ETSI、 3GPP、 3GPP2 H.323： ITU T制定的 IP电话和多媒体通信 协议，提供 VoIP和多媒体应用； MGCP、 SIP ： IETF制定的会话发起协议； 2015/7/24 90 软交换的协议制定分属多个国际标准化组织 BICC： ITU T制定的与承载无关的呼叫控制协议，可使呼叫控制与承载控制分离； SIP/SIP T： IETF制定的会话初始协议，用于多方多媒体通信； H.248/Megaco： IETF、 ITU T制定的媒体网关控制协议，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信 SIGTRAN：由 IETF SIGTRAN组织制定的在 IP网上传送 PSTN/ISDN的信令协议； 2015/7/24 91 协议的成熟性 SIGTRAN下设五个工作组： 业务应用工作组（ Application）：负责业务功能制定，协调以及 API标准的应用； 网络结构工作组 (Architecture)：负责软交换网络功能架构的制定。 设备控制工作组（ Device Control）：负责软交换间以及软交换与其它网络设备间控制协议的制定、补充和增强，如媒体网关协议 (MGCP)、 MEGACO和设备的兼容性等； 网络管理工作组（ Network Management）：负责网络管理的结构和协议制定； SIP工作组：负责 SIP协议在软交换网络中的应用增强； 2015/7/24 92 信令网关的成熟性 目前在这方面还有一些分歧，如有的厂商认为，软交换是由 MGC（媒体网关控制器）和信令网关组成，而有的厂商则认为，信令网关不属于软交换，但是实际上信令网关很重要，目前的处理方法是一种是将信令网关做在软交换设备或媒体中，通过提供 No.7信令接口与 PSTN互通，一种是独立的信令网关设备，互联的方法相同，另外一侧则与 IP网络互通； 2015/7/24 93 信令网关的成熟性 使用独立的信令网关设备有利于提高组网的灵活性和扩展性，目前我国信令网关设备的规范已经基本制定完毕， No.7信令侧采用中国规范的 64Kb/s或 2Mb/s的高速信令链路， IP侧采用 SIGTRAN传送 No.7信令TUP/ISUP/SCCP。 目前这方面的问题是，有的厂商只提供内置式的信令网关，有的厂商的 IP接口与我国信令网关的标准不同，有的 No.7接口只提供 ANSI和 ITU T的接口，不是国标的 No.7。 2015/7/24 94 软交换组网方面的成熟性 主要是： 多个软交换的协同工作：问题主要是软交换系统之间的通信，目前的协议尚缺乏标准化，在互联互通方面正在接收实际的考验； 软交换的分级问题；即使软交换的协同工作能够解决，但是软交换的分级也还是一个问题。是一级？还是多级？各级之间的连接也还不成熟。 2015/7/24 95 第三方提供业务方面的成熟性 目前正在制定相关的接口标准，现在还是厂商的标准。 2015/7/24 96 软交换在移动通信方面的成熟性 3GPP和 3GPP2的发展路线不全相同： 3GPP：由于软交换是近年发展起来的，所以在不同的标准中逐步提出一些实施步骤，如： R99中提出的是传统方式，网络分为电路域和分组域； R4中，关于电路域提出控制和承载的分离，提出软交换的概念； R5和 R6，提出全 IP的网络架构，分组域增加了多媒体子系统（ IMS）对业务进行控制，采用 SIP协议，实现端到端的 IP业务。 3GPP2：网络发展无明显的阶段划分。 2015/7/24 97 发展软交换要解决的问题 1、 IP地址问题 设备的地址，在 IP网络中是有限的，随着软交换设备使用的增加以及用户的增加，这个问题将非常突出。解决的办法是，实现 IPv6协议； 2015/7/24 98 发展软交换要解决的问题 2、路由选择 如果软交换采用平面组网方法，此时网络中任何一个设备都可以直接定位和寻找另外一个对等设备，现时的由路由设备本身的数据库保存路由信息的方式无法使用，需要设置集中的，可供所有设备使用的路由器服务器（群）。需要研究设置方式、访问方法和遍历模式； 2015/7/24 99 发展软交换要解决的问题 3、 OSS（业务支撑系统）实现 由于 Internet在网管、计费等方面缺乏考虑，所以，对于 OSS中其组成、功能工作方式、网元设备的信息提供、 OSS与应用系统的接口、与现有的网管 /计费 /认证系统的互通以及实现的策略，均需要研究确定。 2015/7/24 100 发展软交换要解决的问题 4、 QoS的保证 作为软交换设备需要提供一定的保证。 IP技术在发展的起始阶段，就是尽力而为，缺乏保证。目前的办法是用带宽换取质量。但是在宽带，甚至FTTH进入以后，这一点的保证，还需要研究。 5、软交换网络与现有的网络的配合问题，特别是 H.323网络的配合问题 标准和协议的不统一、不完全； 按照什么标准生产； 如何互联互通； 2015/7/24 101 对于运营商，软交换的主要问题 未来的网络是一个提供各种综合业务的网络，还是多个业务的网络并存和互联互通？ 网络如何演进？网络的演进策略对于不同的运营商是不同的： 传统的电信运网络如何演进？ 新兴的电信运营商如何建设网络？ 2015/7/24 102 对于运营商，软交换的主要问题 但是各运营商普遍认为，向下一代网络演进的主要问题是在网络中引入软交换系统，因为软交换系统是下一代网络的关键部件。运营商目前在软交换和下一代网络上的问题是： 在新的地区，通过软交换来提供电路交换网络提供的业务，不再建设新的电路交换网络； 在老的地区提供软交换代替传统电话网络的扩容； 软交换能否带来新的业务增长点； 2015/7/24 103 软交换技术目前已经处于全面的商用阶段 C4级的软交换目前应用比较普遍一些，主要是用来实现 VoIP业务， C5级主要是替代原有的 PSTN的业务； 但是在骨干网络中软交换的实现进度更快 大量的新的软交换业务正在处于进一步的开发之中； 目前许多厂商对其研制的软交换设备正在努力开发各种应用。 2015/7/24 104 二、基于 IP的多媒体子系统 IMS 1、什么是 IMS？ 2、 IMS的主要特征 3、 IMS的体系结构 4、 IMS的服务方式 2015/7/24 105 1、什么是 IMS？ 移动通信和互联网，是当今社会最热门的通信技术。这两种技术为人类的社会和生活提供了极大地方便； 随着移动通信技术和互联网技术的发展，通信工作者设想，能不能把这两种应用几位广泛的技术结合起来，提供一种更加完美的通信技术呢？ 2015/7/24 106 什么是 IP多媒体子系统 IMS？ 1.1 什么是 IMS？ IP 多媒体子系统 (IMS) 是一组规范，描述用于实现基于 IP 的电话和多媒体服务的下一代网络 (NGN) 体系结构。 IMS 定义了一个完整的体系结构和框架，允许在基于 IP 的基础设施上对声音、视频、数据和移动网络技术进行聚合。它填补了两个最成功的通信范式（移动电话和 Internet 技术）之间的空白。您是否想像过某天可以这样，无论您在何处使用 3G 手持设备，都能够在网上冲浪、玩网络游戏或参加视频会议？这正是 IMS 的远景：提供对 Internet 提供的所有服务的移动接入。 2015/7/24 107 什么是 IP多媒体子系统 IMS？ IP多媒体子系统（ IP Multimedia Subsystem， IMS）是一个基于 IP网提供话音及多媒体业务的网络体系架构。它最初是由无线标准化组织