通信网基础ch023

1、2021-11-19通信网基础2提纲n基于软交换的电话业务网n电话业务网体系架构n软交换设备功能n网关n接口和协议n组网及应用2021-11-19通信网基础3软交换技术组网及应用n目前软交换技术在固网和移动网中得到了广泛目前软交换技术在固网和移动网中得到了广泛应用，与传统电话网相比，软交换组网具有较应用，与传统电话网相比，软交换组网具有较明显的技术优势。明显的技术优势。n组网的灵活性增加组网的灵活性增加n在容量、互通性等方面均优于传统在容量、互通性等方面均优于传统tdm交换机交换机n灵活提供包括语音、视频以及数据在内的多种业务灵活提供包括语音、视频以及数据在内的多种业务n与电路交换机相比，软交

2、换成本较低与电路交换机相比，软交换成本较低2021-11-19通信网基础4软交换在固网中的应用n替代替代dc1dc1，建设软交换长途网建设软交换长途网n替代汇接局交换机，进行固网智能化改造替代汇接局交换机，进行固网智能化改造n替代端局交换机，传统替代端局交换机，传统tdm交换机逐步退网。交换机逐步退网。2021-11-19通信网基础5替代dc1，建设软交换长途网2021-11-19通信网基础6n 这种应用具体的实施过程是：这种应用具体的实施过程是：n运营商首先建设覆盖全国的骨干运营商首先建设覆盖全国的骨干ip网，然后将全国网，然后将全国的各个省（自治区、直辖市）分成数个大区，每个的各个省（自治

3、区、直辖市）分成数个大区，每个大区在中心城市放置一对软交换设备，而在每个省大区在中心城市放置一对软交换设备，而在每个省（自治区、直辖市）内放置（自治区、直辖市）内放置tg设备与设备与dc2交换机相交换机相连，同时配置相应的连，同时配置相应的sg与与7号信令网相连。号信令网相连。n采用软交换建设长途网，交换节点数量大大减少，采用软交换建设长途网，交换节点数量大大减少，同时资源调配也更加简单。当某些省份之间长途业同时资源调配也更加简单。当某些省份之间长途业务流量发生变化时，只需要相应调整骨干传输网络务流量发生变化时，只需要相应调整骨干传输网络的带宽分配，就可以实现资源的重新配置，而在软的带宽分配，

4、就可以实现资源的重新配置，而在软交换交换dc1长途网的控制层面基本不用进行任何改动。长途网的控制层面基本不用进行任何改动。 2021-11-19通信网基础7n目前，软交换在长途网中的应用最为成熟。软目前，软交换在长途网中的应用最为成熟。软交换之所以适合于长途网建设，除了上述软交交换之所以适合于长途网建设，除了上述软交换技术的自身优势外，最主要的有如下几点：换技术的自身优势外，最主要的有如下几点：n由于由于dc1长途网节点少，可以采用平面组网的方式，长途网节点少，可以采用平面组网的方式，回避了软交换的大规模组网问题；回避了软交换的大规模组网问题；n长途网软交换不携带终端用户，避免了安全攻击等问长

5、途网软交换不携带终端用户，避免了安全攻击等问题；题；n长途网不涉及城域网或接入网，而骨干长途网不涉及城域网或接入网，而骨干ip传输网的带传输网的带宽又比较容易保障，因此也不会出现宽又比较容易保障，因此也不会出现qos问题。问题。2021-11-19通信网基础8软交换替代汇接局交换机2021-11-19通信网基础9n这种应用具体的实施步骤是：这种应用具体的实施步骤是：n运营商首先对需要进行智能化改造的本地网进行端汇结构调整，运营商首先对需要进行智能化改造的本地网进行端汇结构调整，取消端局之间的直达电路，形成完整的端汇两级结构，并且要取消端局之间的直达电路，形成完整的端汇两级结构，并且要求所有端局

6、的本地呼叫都转发到汇接局；然后在汇接局设置一求所有端局的本地呼叫都转发到汇接局；然后在汇接局设置一个或一对软交换，并同时建设软交换的承载网。软交换承载网个或一对软交换，并同时建设软交换的承载网。软交换承载网可以单独建设，如果城域网资源充足的话，也可以使用原来的可以单独建设，如果城域网资源充足的话，也可以使用原来的城域网作为承载网。城域网作为承载网。n软交换与智能网之间采用软交换与智能网之间采用sg进行互通，同时也可以配置应用服进行互通，同时也可以配置应用服务器来提供更为丰富的智能业务。务器来提供更为丰富的智能业务。n在端局层面需要设置在端局层面需要设置tg设备实现与端局交换机的互通，同时配设备

7、实现与端局交换机的互通，同时配置相应的置相应的sg设备与设备与7号信令网相连。号信令网相连。2021-11-19通信网基础10n软交换设备必须满足固网智能化对交换机的要求，包软交换设备必须满足固网智能化对交换机的要求，包括具有内置的集中数据库或者具备访问外置集中数据括具有内置的集中数据库或者具备访问外置集中数据库的接口，集中数据库中存放智能业务签约用户的签库的接口，集中数据库中存放智能业务签约用户的签约信息以及业务接入码；具有约信息以及业务接入码；具有ssp业务触发能力等。业务触发能力等。n用软交换来进行智能化改造，主要优势并不只在于实用软交换来进行智能化改造，主要优势并不只在于实现固网智能化

8、，更重要的是引入软交换后为固定网运现固网智能化，更重要的是引入软交换后为固定网运营商提供了部署其他业务形式的机会，例如，如果汇营商提供了部署其他业务形式的机会，例如，如果汇接局软交换容量充足，并且配置了端局业务能力，那接局软交换容量充足，并且配置了端局业务能力，那么就可以直接开展软交换的本地业务，如通过么就可以直接开展软交换的本地业务，如通过iad、ag提供语音，通过提供语音，通过sip终端提供视频电话、数据业务终端提供视频电话、数据业务等。等。 2021-11-19通信网基础11软交换替代端局交换机2021-11-19通信网基础12n这种应用具体的实施过程是：这种应用具体的实施过程是：n运营

9、商首先要在本地网建设软交换网络，通过运营商首先要在本地网建设软交换网络，通过sgsg和和tgtg设备与原有设备与原有pstnpstn网络互通。当有端局交换机退网网络互通。当有端局交换机退网时，采用大容量的时，采用大容量的agag设备进行替换，同时将所有本设备进行替换，同时将所有本地网用户数据转移到软交换网络上。地网用户数据转移到软交换网络上。n随着随着tdmtdm交换机的逐步退网，交换机的逐步退网，pstnpstn网络也将逐步演网络也将逐步演进到软交换网络。软交换除了接纳原有的进到软交换网络。软交换除了接纳原有的pstnpstn用户，用户，也可以通过部署也可以通过部署iadiad或或sipsi

10、p终端发展新的软交换用户。终端发展新的软交换用户。 2021-11-19通信网基础13软交换在3g核心网中的应用n3g核心网核心网n3g制式有制式有wcdma、cdma2000和和td-scdma三三种。在这种。在这3种制式中，种制式中，wcdma和和td-scdma的标的标准由准由3g标准化组织标准化组织3gpp制定，制定，cdma2000的标准的标准由由3g标准组织标准组织3gpp2制定。制定。n核心网标准主要有基于核心网标准主要有基于gsm ccs7和和ansi-41两种两种核心网。一般情况下，核心网。一般情况下，wcdma和和cdma tdd对对应于应于gsm ccs7核心网，核心网，

11、cdma2000对应于对应于ansi-41核心网，但目前的标准允许任何无线接口同时兼核心网，但目前的标准允许任何无线接口同时兼容两个核心网，这样可以通过在无线接口上定义相容两个核心网，这样可以通过在无线接口上定义相应的兼容协议来接入不同的核心网。应的兼容协议来接入不同的核心网。2021-11-19通信网基础14n3gpp组织主要负责制定基于组织主要负责制定基于gsm的核心网、的核心网、以以wcdma和和cdma tdd为无线接口的标准，为无线接口的标准，到目前为止已经有到目前为止已经有4个版本，即个版本，即r99、r4、r5和和r6，这里着重讨论核心网部分。，这里着重讨论核心网部分。n软交换技

12、术在软交换技术在r4和和r5网络中得到了应用。网络中得到了应用。2021-11-19通信网基础15nr99网络结构网络结构nr99是比较成熟的版本，其无线接入部分采用全新是比较成熟的版本，其无线接入部分采用全新的的3g接入网（接入网（ran），核心网则在），核心网则在msc+gprs的的网络基础上演进，如图所示。网络基础上演进，如图所示。nr99核心网类似于目前核心网类似于目前gsm交换子系统与交换子系统与gprs交交换子系统的叠加，包括换子系统的叠加，包括gsm电路交换部分及分组域电路交换部分及分组域部分，分别用于支持语音业务及数据业务，完全体部分，分别用于支持语音业务及数据业务，完全体现了

13、现了2g向向3g平滑过渡的思想。不同的是，由于无平滑过渡的思想。不同的是，由于无线部分引入了可实现线部分引入了可实现3g业务的无线网，核心网采用业务的无线网，核心网采用新定义的新定义的iu接口与接口与3g无线网相连，包括支持电路交无线网相连，包括支持电路交换的换的iu-cs和支持分组交换业务的和支持分组交换业务的iu-ps两部分。两部分。2021-11-19通信网基础16r99网络结构网络结构2021-11-19通信网基础17n相对于相对于gprs，r99增加了服务级别的概念，提高了分增加了服务级别的概念，提高了分组域的业务质量保证能力，增加了带宽；组域的业务质量保证能力，增加了带宽；n在系统

14、能力方面，目前除了支持在系统能力方面，目前除了支持gsm/gprs提供的所提供的所有业务以外，还支持下行速率为有业务以外，还支持下行速率为384kbit/s的数据业务；的数据业务；n在业务方面，智能网规范提出了支持能力级在业务方面，智能网规范提出了支持能力级cs2的的camel3。这种组网方式可以延用原有核心网设备，。这种组网方式可以延用原有核心网设备，增加无线接入网即可实现增加无线接入网即可实现3g业务，极大地保护了运营业务，极大地保护了运营商的现有投资，有利于运营商迅速开展商的现有投资，有利于运营商迅速开展3g业务。业务。2021-11-19通信网基础18nr4网络结构网络结构n与与r99

15、版本比较，版本比较，r4的无线接入网网络结构并没有的无线接入网网络结构并没有变化，只是改进了一些接口协议特性以提高系统性变化，只是改进了一些接口协议特性以提高系统性能。能。核心网电路域变化较大，引入了软交换的概念，核心网电路域变化较大，引入了软交换的概念，将控制和承载分开，原来的将控制和承载分开，原来的msc变为变为msc服务器服务器和媒体网关和媒体网关mgw，语音通过，语音通过mgw由分组域来传由分组域来传送。送。电路域网络结构如图所示。电路域网络结构如图所示。2021-11-19通信网基础19r4核心网：控制和承载分离的电路域结构核心网：控制和承载分离的电路域结构2021-11-19通信网

16、基础20ngmsc server和和msc server是移动通信系统中电路域是移动通信系统中电路域核心网向分组交换方式演进的核心设备，它独立于底核心网向分组交换方式演进的核心设备，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并向用户提供费等功能，并向用户提供3gpp r4阶段的电路域核心阶段的电路域核心网所能提供的业务，以及配合智能网所能提供的业务，以及配合智能scp提供多样化的提供多样化的第三方业务。第三方业务。nmgw是将一种

17、网络中的媒体转换成另一种网络所要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。媒体网关能够在电路交换网的承载通求的媒体格式。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、道和分组网的媒体流之间进行转换，可以处理音频、视频，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频视频，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频/音音频消息，也可以进行多媒体会议等。频消息，也可以进行多媒体会议等。2021-11-19通信网基础21nmsc server通过通过mc接口控制接口控制mgw。gmsc server和和msc server之间通过之间通过nc接口连接。接口连接。mgw之

18、间通过之间通过nb接口连接。接口连接。nmc接口：主要功能是媒体控制。使用基于接口：主要功能是媒体控制。使用基于h.248的的呼叫承载控制协议。呼叫承载控制协议。nnc接口：主要解决的是用控制和承载分离的方式解接口：主要解决的是用控制和承载分离的方式解决移动决移动isup的呼叫控制。使用的呼叫控制。使用bicc和和sip-t协议。协议。nnb协议：主要功能是使用协议：主要功能是使用atm或或ip的方式承载电的方式承载电路域的业务，包括语音和电路域的数据承载业务。路域的业务，包括语音和电路域的数据承载业务。使用分组交换方式对使用分组交换方式对3gpp电路域的承载协议。电路域的承载协议。2021-

19、11-19通信网基础22nr5网络结构网络结构n r5版本是全版本是全ip化的第一个版本，在无线接入网方化的第一个版本，在无线接入网方面，提出了高速下行分组接入面，提出了高速下行分组接入hsdpa技术，在核心技术，在核心网方面，最大的变化是在网方面，最大的变化是在r4的基础上增加了的基础上增加了基于软基于软交换的交换的ip多媒体子系统（即多媒体子系统（即ims系统），它是对其系统），它是对其核心网分组域（核心网分组域（ps-cn）的补充，从而完成在）的补充，从而完成在r4结结构中核心网分组域不能够完成的构中核心网分组域不能够完成的ip语音电话和多媒语音电话和多媒体业务等。体业务等。在在r5中仍

20、然保留电路域并实现与中仍然保留电路域并实现与ims的的互操作，主要是保护运营商的互操作，主要是保护运营商的r99的网络投资。全的网络投资。全ip的组网方式是网络演进的趋势，的组网方式是网络演进的趋势，ims是是r5的新增的新增部分。部分。2021-11-19通信网基础232021-11-19通信网基础24nims通过基于通过基于ip的网络来控制语音、多媒体的呼叫和的网络来控制语音、多媒体的呼叫和会话以及与其它网络（例如会话以及与其它网络（例如pstn、umts）的互联，）的互联，从而达到支持以下业务的目的：从而达到支持以下业务的目的： n语音电话；语音电话； 实时交互游戏；视频电话；实时交互游

21、戏；视频电话； 即时消息；紧急呼叫；即时消息；紧急呼叫；多媒体会议多媒体会议 n这些业务具有一个共同的特征，即：它们通常是两方这些业务具有一个共同的特征，即：它们通常是两方或多方之间需要一定程度实时性交互的会话。该特征或多方之间需要一定程度实时性交互的会话。该特征对网络提出了两个方面的要求：对网络提出了两个方面的要求：n一方面是实时性要求，这就要求一方面是实时性要求，这就要求ims应建立在能够达到语音应建立在能够达到语音和多媒体和多媒体qos要求的核心要求的核心ip网络之上；网络之上；n另一方面就是对会话建立和呼叫控制的要求，另一方面就是对会话建立和呼叫控制的要求，3gpp选择选择sip作为作

22、为ue和和ims以及以及ims内部各元素之间的信令协议以满足第内部各元素之间的信令协议以满足第二个要求。二个要求。 2021-11-19通信网基础253gpp定义的定义的ims的系统架构的系统架构2021-11-19通信网基础26nims的主要功能实体包括：的主要功能实体包括：n呼叫控制服务器（呼叫控制服务器（cscfcscf）是最主要的软交换控制实）是最主要的软交换控制实体体, ,主要功能是处理用来控制用户多媒体会话的信主要功能是处理用来控制用户多媒体会话的信令消息，它可以作为三种角色出现：令消息，它可以作为三种角色出现： np-cscfp-cscf（proxy-cscfproxy-cscf

23、）：）：proxy cscfproxy cscf是是sip sip 终端接入终端接入ims ims 系统的入口。系统的入口。 ni-cscfi-cscf（interrogating-cscfinterrogating-cscf）：）：i-cscfi-cscf是在一个运营商是在一个运营商imsims网络中，网络中， 对于来自于其他网络呼叫或来自位于其它网对于来自于其他网络呼叫或来自位于其它网络的漫游用户呼叫的联系点。络的漫游用户呼叫的联系点。 ns-cscfs-cscf（serving-cscfserving-cscf）：）：s-cscfs-cscf管理管理sipsip会话并且协调会话并且协调其

24、它其它imsims网络元素进行呼叫网络元素进行呼叫/ /会话控制。会话控制。 2021-11-19通信网基础27n媒体网关控制服务器（媒体网关控制服务器（mgcf）是）是 ims控制面与传统控制面与传统pstn/cs网络的互通点，控制网络的互通点，控制ims-mgw，以完成媒，以完成媒体面的互通（体面的互通（h.248）。）。nip 多媒体网关（多媒体网关（im-mgw）的功能是与）的功能是与mgcf一起完一起完成资源控制，以及通过回波消除器和码转换器，实现成资源控制，以及通过回波消除器和码转换器，实现媒体转换和帧协议转换功能；媒体转换和帧协议转换功能；nmrf分为多媒体资源功能控制器（分为多

25、媒体资源功能控制器（mrfc）和多媒体）和多媒体资源功能处理器（资源功能处理器（mrfp），其中），其中mrfp 提供了必需提供了必需的多媒体处理功能，其中包括编码的多媒体处理功能，其中包括编码/解码，代码转换，解码，代码转换，音频音频/视频的混频等；视频的混频等；mrfc 控制控制mrfp中的各种媒体中的各种媒体资源，包括提供各种铃声，录音通知和多方会议等媒资源，包括提供各种铃声，录音通知和多方会议等媒体资源。体资源。 2021-11-19通信网基础28n出口网关控制功能（出口网关控制功能（bgcf）的主要作用）的主要作用为被为被叫出叫出imsims网络（如：网络（如：pstn/cspstn/cs）选择适当的出口）选择适当的出口点点n若被叫和ims同网，则选择本网的一个mgcfn若被叫非本网，则交给另一个网络接口的bgcfn不同运营商的ims网络互通，不需经过bgcfn归属用户服务器（归属用户服务器（hss）是在一个运营商网络）是在一个运营商网络中存储中存储ims用户的签约数据、用户的签约数据、service profile、位置信息、鉴权信息等；也可提供传统的位置信息、鉴权信息等；也可提供传统的hlr功能：功能：cs签约数据