ch9软交换及下一代网络技术

1、第九章 软交换及下一代网络技术钱交换技术与电信网络 交换技术是电信网络的基本要素(交换 、传输、终端 ) 交换技术与交换系统是电信网络的 交换技术的更新带来电信网络的 与升级换代 现代电信网络的发展史就是现代交换技术的发展史现代交换技术 电路交换 分组交换( ) 宽带交换？（不是 的交换技术）电路交换技术 人工交换 自动交换 模拟交换：步进制、 制、空分 数字交换：程控数字交换技术 采用话音交换技术 电路交换 报文交换 分组交换交换技术的发展趋势 人工à自动 模拟à数字 低速à高速 简单à智能 电路交换à分组交换 单一业务交换à综合业

2、务交换 电路 à计算机传统话音网络的体系结构SS7C1 C2C5下一代网络 NGN：Next Generation NetworkNGN的域组成 业务域：包含数据和逻辑业务方面， 户提供连贯的端到端功能 传输域：在给定的策略限制下，向业务域提供具有QoS保障的连接 分布式处理环境域（DPE）：为业务域和传输域的分布式组件间相互通信，提供全面的中间件技术基础基于软交换的NGN体系结构下一代网络的演进策略 以软交换为 的重叠网策略 以综合交换机为 的混合网策略重叠网策略 让电路交换网络 发展，尽量不要或减少触动它 对于日益增长的数据业务，通过建设一个重叠的分组网络进行解决 两个网络的业务

3、节点发展，网络之间的互通通过软交换进行协调 虽然网络基本 ，但在网络业务层实现了融合,即从用户角度实现了融合重叠网策略的理由 业务是电信公司业务收入的主要来源 电路交换网在传输 业务方面是基本胜任的 保护原有 投资，降低运营成本 灵活，便于提供新业务重叠网策略的优缺点 体系结构开放，具有良 扩展性 提高机房空间利用率，降低运营成本 有利于网络运营商灵活选择网络的 ， 实现不同 的兼容性与互操作性 了运营商开发新业务的能力，有利于运营商开拓新的市场 部署不够灵活，需要循序渐进地进行混合网策略 开发新一代的综合业务交换机，外部可以同时支持STM、ATM、IP网络， 以是采用多个基本 交换矩阵或采用

4、单一信元交换矩阵 不同业务各走各的网络，但业务节点在物理上实现融合 MSTP是一个例子混合网策略的理由 业务仍然会继续发展 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，降低交换网成本，同时仍保留原有的全部交换功能采用混合网策略的优缺点 快速灵活的部署 减少交换机之间互连的复杂性 网络节点功能捆绑在一起，相互牵制 体系结构封闭，业务接口不开放，不支持第 应用，新业务开发比较 运营商受制于 商媒体网关网 概念 完成两个异构网络之间的( 媒体信息和用于 的信令)相互转换的。 网 作用是使一个网络中的 能够在另一网络中传输。网 主要功能 媒体 格式的转换功能 信令 /协议的转换功能 网关

5、内部资源的功能传统功能集成网 问题 复杂 扩展性差 不能和PSTN实现无缝融合 可用性差 缺乏No.7信令的支持能力 网关功能的分解 IETF的RFC2719提出了网 总体模型， 将网 特征分为三个功能实体： 媒体网关(MG)功能 媒体网关 (MGC)功能 信令网关(SG)功能RFC2719网关功能分解总体模型网 类型 媒体网关（MG）：完成媒体 格式的相互转换 信令网关（SG）：完成信令 /协议的相互转换 媒体网关 器（MGC）：监视各种资源， 所有连接，负责用户认证与网络安全PSTN与IP网络互连的体系结构媒体网 定义 完成 传送媒体间相互转换的 。 将一个网络中传送 的媒体格式转换另一网

6、络所要求的媒体格式的 。 是接入到IP网络的一个端点/网络中继或几个端点的集合，它是分组网络和外部网络(PSTN、移动网络等)之间的接口 。媒体网 作用 负责将各种用户或网络的媒体流综合地接入到IP 网中，将媒体从一种传输格式转换为另一种传输格式，如： 电路媒体格式转换为分组媒体格式 ATM分组格式转换为IP分组格式 模拟/ISDN电路格式转换为分组格式媒体网 功能 用户或网络接入功能：负责各种用户或各种网络的综合接入 接入 媒体网络功能：通过ATM或IP，接入核心媒体网络 媒体流的 功能：将媒体流 为另一种网络要求的媒体流格式 受控操作功能：受软交换 管理和统计功能：受网络管理系统的统一管理

7、， 向软交换 或 系统上报统计 媒体网 及网络中的位置 媒体中继网关：中继应用 媒体接入网关：综合接入应用 驻地用户媒体网关：驻地用户应用驻地用户媒体网关 POTS 媒体网关 电缆网络媒体网关 VoDSL媒体网关媒体网关协议的 层接口协议 用户接入协议 网接入协议 媒体处理协议 网络管理协议层接口协议 媒体网关 协议（ ） 作为事实标准 H.248/MEGACO ITU和IETF标准协议，H.248和MEGACO在协议文本上是相同的，只是在协议消息传输语法上有所区别用户接入协议 V.52、V5UA协议 DSS1、IUA协议 E1/T1网接入协议 ATM IP RSVP(资源预留) Diffse

8、rv(区分服务)媒体处理协议 媒体编码协议 G.711/G.729/G.723.1/H.261/H.263 RTP协议（IETF）网络管理协议 SMNP V1/V2/V3协议 媒体网关内设置SMNP 模块 中心和媒体网关之间的 模型采用一致的MIB库 SMNP V1/V2:RFC1157 SMNP V3:RFC2261信令网关信令网 定义 信令网关是NO.7信令网与IP网的边缘接收和发送信令 的信令 。 国际软交换 （ISC）的参考模型中定义了信令网关功能（SG-F）和接入网关信令功能（AGS-F)信令网 功能 在NO.7信令网与IP网的关口，完成对信令消息进行中继、翻译或终结的处理。 可以与

9、媒体网关功能集成在一起，共同来处理由MG 的与线路或中继终端有 信令。 将NO.7信令协议转换为IP协议传送到软交换中。信令网 NO.7信令网关 用户信令网关 IP信令网关NO.7信令网关 完成NO.7信令消息与IP网络中信令消息的互通 中继NO.7信令协议的 (ISUP、S 、TCAP） IP网络 仅提供有限的路由能力，完整的路由能力由另外的提供，如软交换、H.323关守、SIP用户信令网关 完成用户信令消息与IP网络中信令消息的互通 透明传送用户信令消息到MGC或软交换IP信令网关 实现IP到IP的信令转化Sigtran(信令传输协议) 信令传输协议（Sigtran)是实现用IP网络传送电

10、路交换网信令 的协议栈，它利用标准的IP传送协议作为底层传输，通过增加自身功能来满足信令传送的要求。Sigtran的主要功能 完成NO.7信令在IP网络层的封装 它支持用于连接 的和用于无连接的NO.7信令应用，解决NO.7信令网与IP网实体相互跨界 的需要 在IP网的基础上，提供透明的信令消息传送功能Sigtran的信令 传送功能 传送各种不同类型的协议 确认正在传输何种电路交换网协议 提供公用基础协议，定义头格式，安全性外延和信令传输过程，在需要增加 电路交换网协议时实现必要的外延 与下层IP结合，提供电路交换网下层应有的相关功能Sigtran的信令 传送功能 在一个Sigtran的上层支

11、持多个电路交换网协议 传送被下层电路交换网分割或重组的消息单元 提供一种合适的安全机制，保护网络中传送的信令消息 避免Internet拥塞接入网关 完成用户接入网络或终端用户的接入 具有媒体网关（MG）的全部功能，具有全部或部分信令网关（SG）及媒体网关器（MGC）接入网 应用 网络（AN）的接入 V5.1、V5.2、V5UA DSS1、IUA E1/T1 用户的接入 POTS 2B+D 30B+DVoIP接入网关 用户侧提供一个以太网接口和若干标准电话接口。以太网接口可以与用户的PC 或局域网相连；标准的 接口可以接话机、传真机等。 语音处理模块将模拟语音编码后，打成IP包IP网络上传送。

12、具有静音压缩、回音抑制等语音处理功能。 支持PPPoE协议、静态地址分配和DHCP 等协议。VoDSL接入网关 采用VoDSL，需要承载网络为ATM 网络 在用户侧：用户利用IAD与端局的DSLAM 相连 IAD提供多个标准 接口和一个以太网接口，为用户提供话音业务和Internet接入。 接口可以连接普通话机、传真机、PBX语音等什么是软交换？ 我国软交换 总体技术要求的定义：软 交换是网络演进以及下一代分组网络的核 心之一，它 于传送网络，主要完 成呼叫、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时，可以向用 户提供现有电路交换机所能提供的所有业 务，以及多样化的第业务国际软交换

13、（ISC）的定义 国际软交换（ISC）的定义：提供呼叫功能的实体。广义软交换 是指以软交换 为 的软交换网络， 接入层、传送层、 层和应用层，通常称为软交换系统 泛指一种体系结构，利用该体系结构可以建立下一代网络框架，涵盖NGN架构中的四个功能层面，主要由软交换 、信令网关、媒体网关、应用服务器等组成。狭义软交换 专指软交换 ，定位于 层面。 图9-1电路交换与软交换的比较电路交换软交换方式电路交换分组交换业务比较单一十分丰富开放性封闭开放用户比较单一各种用户、统一 在电路交换网中，呼叫、业务提供以及交换距阵均集中在一个交换系统中。 软交换的设计思想是业务/ 与传送/接入分离， 各实体之间通过

14、标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活地提供业务。软交换的主要特点 高效灵活 开放性 多用户 强大的业务功能软交换的功能实体 软交换是由多个功能实体组 能实体 可以集合在一起，也可以是分布式的。主要的功能实体 ： 媒体网关 功能（MGC-F） 呼叫 功能（CA-F） 网络互连功能（IW-F） （呼叫）记帐功能（A-F） （呼叫）路由功能（R-F）MGC-F功能实体 提供用于端点的呼叫状态机。 向一个或多个媒体网关提供呼叫逻辑与呼叫命令。 维护MG上的每一个呼叫的呼叫状态 维护MG-F承载接口上的承载状态 在两个MG-F之间建立承载连接，也可以 IP或终端。 发起或终结来自端点、其它MGC

15、-F和外部网络的信令消息。MGC-F功能实体 和AS-F通信，以向用户提供一个业务或者特征业务。 管理某些网络资源(如MG-F端口、带宽等)。 向端点提供策略功能。 与R-F/A-F接口，以进行呼叫选路、认证和记账。 如果部署在移动网络中，可 移动性管理功能。 进行媒体参数协商。软交换的主要功能 呼叫和处理功能 协议功能 业务提供功能 业务交换功能 操作维护功能 互通功能 计费功能 路由、地址和认证功能 七号信令功能 SIP 功能 H.323终端 /管理功能（任选） H.248终端、SIP终端、 终端的/管理功能What is SIP The Session Initiation Protoc

16、ol (SIP) is anapplication-layer control (signaling) protocol for creating, modifying andterminating sessions with one or more participants. These sessions include Internet multimedia conferences, Internet telephone calls and multimedia distribution. Members in a session can communicate via multicast

17、 or via a mesh of unicast relations,or a combination of these.SIP是信令协议 SIP作为一个应用层的多媒体会话信令协议， 可以被用来发起一个会话进程、在会话中邀请其他参加者加入会议。 SIP协议主要用于语音与数据相结合的业务、多媒体业务的呼叫建立与 。 SIP协议可以与其他用于建立呼叫的信令系统或协议结合使用，它在设计上充分考虑了对其他协议的可扩展性。SIP协议目的 SIP协议是想借鉴Web的经验，它通过使用SIP终端将网络的复杂 向网络的边沿，同时SIP可以充分利用已定义的头域，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和

18、智能业务，有利于与Internet的各项应用集成开发VoIP 的增值业务。SIP协议原则 SIP协议遵循 网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，并充分注意到 网开放而复杂的网络环境下的安全问题。 SIP协议充分考虑了对传统公共 网的各种业务， IN业务和ISDN业务的支持。客户-服务器方式 SIP协议采用基于 式本的客户-服务器方式， 以文本的形式表示消息的语法、语义和编码。 SIP协议主要用于SIP终端和软交换之间、软交换 和软交换之间以及软交换与应用服务器之间。SIP的基本功能-信令功能 用户定位(User location)，确定参加通信的终端用户的位置。 用户能力(User ca

19、pability)，确定通信采用的媒体类型和参数。 用户可用性(User availability)，确定被叫是否愿意加入通信过程。 呼叫建立(Call setup)，向被叫“振铃”，确定主叫和被叫的连接参数。 呼叫处理(Call handling)，呼叫重定向、呼叫转移、终止呼叫等等。SIP网络组件 SIP网络包含两类组件： 用户 (User Agent) 网络服务器(Network Server)用户 (User Agent) 用户 又分为用户 客户端(UAC)和服务器(UAS)： UAC负责发起SIP呼叫请求 UAS负责对呼叫请求作出相应 目前 厂商开发的SIP智能终端或软终端通常包含U

20、AC和UAS两种功能。网络服务器(Network Server) SIP网络服务器主要为用户 提供 ， 认证，鉴权，路由等服务，分为 服务器（ Proxy ），重定向服务器（Redirect Server）和 服务器（Register）。服务器（Proxy） Proxy提供路由功能， 其他客户机发起的请求，请求由本地服务器响应或可能被翻译之后再传送给其他服务器。 服务器在转发请求之前需要对原请求消息进行解释，而且必要的话则还必须重写原请求消息。 Proxy分为有状态stateful 和无状态stateless 两种。Stateful Proxy 有状态（Stateful Proxy）转发呼叫的

21、状态。 Stateful Proxy通常位于SIP网络的边缘。为SIP网络的运营管理提供相 。Stateless Proxy 无状态（Stateless Proxy）不转发呼叫的状态。 无状态 通常位于SIP网络的 ， Proxy需要处理大量的呼叫，不保留呼叫状态可以大大提高系统的处理能力。重定向服务器（Redirect Server） 重定向服务器是一个接收SIP请求、把该地址 成零个或 个新地址并把这些地址返回给请求客户。 不同于服务器，重定向服务器不发起它的SIP请求。 不同于用户 服务器，重定向服务器不接受呼叫。服务器（Register） 服务器接受终端的Register请求。 用户终

22、端在启动后都需要进行 ， 一个 服务器通常和一个 或重定向服务器位于同一物理实体中。并可提供定位服务（Location Services）。定位服务器（Location Server） 定位服务器（Location Server）提供定位服务，为SIP重定向和 服务器获得被叫方的可能位置 （被呼叫用户的地址）。 Location Server可以和SIP网络服务器结合在一起，但定位服务器并不属于SIP服务器范畴。SIP的应用 SIP用来发起一个会话进程、在会话中邀请其他参加者加入会议。 SIP协议支持别名 、重定向服务、ISDN和IN 业务。它支持个人移动（ al mobility），即终端用

23、户能够在任何地方、任何时间请求和获得已订购的任何电信业务。 SIP协议可以通过MCU、单播联网方式、或组播 方式创建多方会话，支持PSTN和 网 之间的网关功能。SIP服务器与其他 应用配合 SIP服务器需通过LDAP与定位服务器通信为终端提供号码 服务 通过RADIUS协议与RADIUS服务器通信为终端通过认证， 通过XML实现对业务的计费SIP与会议 SIP协议不提供发言（floor control）、投票等会议 功能，也不规定如何管理一个会议。但是SIP协议可被用来 这些会议 协议。 SIP协议本身不具备资源预留功能，但可以向被邀请者们传达这方面的。SIP协议与多媒体通信系统 SIP协议

24、可以与其他协议一起构建 网多媒体通信系统。这些协议 RSVP、RTP/RTCP、SDP（会话描述协议）、SAP（会话通告协议）、RTSP（实时议）、S （简单会议协议）等。 SIP协议所规范的操作和相应的功能是协议的。 SIP 于下面的传输层协议，可以灵活方便地扩展其他附加功能SIP协议的安全性 SIP协议提供了一定的安全，可增强SIP呼叫 的安全性，主要加密机制和认证机制。SIP加密机制 SIP请求和响应消息中含有与感，需采用必要的安全措施保证通信的性，这可通过加密机制实现，如果消息经过了加 理，必须在ENCRYPTION字段表明所采用的加密机制。 加密机制有端到端加密和跳到跳加密两种。IT

25、U-T 的H.323建议 H.323建议是ITU-T第16研究组于1996年通过的， 2001年2月又通过了它的第4版H.323v4。 它是ITU-T为了在无服务质量保证的PacketBased Networks (PBN)上多媒体通信系统和进行通信的协议集， 点到点通信和多点通信。 H.323建议对呼叫 、多媒体管理、带宽管理以及LAN和其他网络的接口都进行了详细的规范 说明。Summary of H.323 This Recommendation describes terminals and other entities that provide multimedia communica

26、tions services over Packet Based Networks (PBN) which may not provide a guaranteed Quality of Service.H.323 entities may provide real-time audio, and/or data communications. Support for audio is mandatory, while data and are optional.Packet Based Networks (PBN) These packet based networks may include Local Area Networks, Enterprise Area Networks, Metropolitan Area Networks, Intra-Networks, and Inter-Networks (including the Internet). They also include dial up