现代交换原理——软交换技术与NGN

1、软交换与下一代网络主讲人：目 录1.概述2. 软交换概念3. 软交换主要协议介绍4.软交换原理5.软交换、IP交换、光交换对比6. 发展前景概 述 随着通信网络技术的飞速发展，人们对于宽带及业务的要求也在迅速增长，为了向用户提供更加灵活、多样的现有业务和新增业务，提供给用户更加个性化的服务，提出了下一代网络的概念，而软交换技术又是下一代通信网络解决方案中的焦点之一，已成为近年来业界讨论的热点话题。概 述 软交换的概念最早起源于美国。它是受到IP PBX（用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫，实现PBX功能）控制软件成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、

2、开放，更好的服务于用户。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（MGCP、H.248）且主要使用纯软件进行处理，于是，softswitch（软交换）技术应运而生。概 述n NGN（next generation network）即下一代网络，是电信发展史上的一个里程碑，它标志着新一代电信网络时代的到来。n NGN实现了传统的以电路交换为主的PSTN网络向以分组交换为主的IP电信网络的转变。n NGN在继承了原有PSTN网络所有业务的同时，可以减轻PSTN网络的负荷，又因为网络融合的新特性，增加了许多新型的业务。n NGN使得在IP网络上发展语音

3、、视频、数据等多媒体综合业务成为可能。n NGN是业务驱动的网络，业界公认的主要特征有：业务和终端趋于IP化；高速宽带，能综合实时业务、非实时业务、宽带业务、窄带业务以及多媒体业务；业务网采用业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离的体系结构；安全可信的网络；能够保证电信级的服务质量；有良好的生态模型和商业价值链。软交换的基本概念n 从广义上看软交换泛指一种体系结构，它包括了4个功能层面：媒体/接入层、传输层、控制层和业务/应用层，如图1所示。软交换的基本概念n 从狭义上看，软交换指软交换设备，定位在控制层。n 软交换是下一代网络的控制功能实体。n 软交换为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提

4、供呼叫控制和连接控制功能。n 软交换是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换特点l 软交换系统的最大优势是将应用层和控制层与核心网络完全分开，有利于快速方便的引进新业务；l 软交换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；l 软交换系统中部件间的协议接口基于相应的标准。部件化使得电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务需要自由组合各部分的功能产品来组建网络，而且部件之间协议接口的标准化方便了各种异构网互通的实现；l 软交换系统可以为模拟用户、数字用户、移动用户、IP网络用户、ISDN用户等多种网络用户提供业务；l 软交换可以利用标准的全开放应用平台为客

5、户定制各种新业务和综合业务，最大限度的满足用户需求。软交换功能 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。软交换主要完成以下功能：媒体网关接入功能、呼叫控制功能、业务提供功能、互连互通功能（H.232和SIP、INAP）、支持开放的业务/应用接口功能、认证与授权功能、计费功能、资源控制功能和QoS管理功能、协议和接口功能等。它的主要功能如图2所示： 图2 软交换功能结构示意图1. 媒体网关接入功能。该功能可以认为是一种适配功能，可以连接各种媒体网关，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.232终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。2

6、. 呼叫控制和处理功能。呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、维持和释放，提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等，是整个网络的中枢。3.协议功能。软交换是一个开放的实体，与外部的接口必须采用开放的协议。 媒体网关与软交换间的接口。 信令网关与软交换间的接口。 软交换间的接口 软交换与应用/业务层之间的接口4.业务提供功能。软交换能够提供PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务。同时还可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务。也可以提供第三方业务平台，提供多种增值业务和智能业务。5.互通功能。可以通过信令网关实现分组网与现

7、有No.7信令网、智能网的互通，可以通过互通模块，采用H.323协议与IP电话网互通，采用SIP协议与SIP网络互通。软交换主要协议介绍H.323MGCPH.248/MegacoSIP 一、 H.323 H.323是一个框架性协议，它是由一系列协议组成。其协议栈如图3所示：H.225.0H.245T.120H.26xUDPRTPRTCPRASG.7xxTCPIP 图3 H.323协议栈 H.323一共定义了四种部件：终端、网关、关守和多点控制单元（MCU)；1. 终端。在基于IP的网络上是一个客户端。它需要支持三项功能：信令和媒体控制、支持实时通信、编码。2. 网关。提供分组交换网和电路交换网

8、之间的连接。3. 关守。完成地址翻译、接入控制、宽带控制、域管理四个功能。还支持呼叫控制信令、呼叫鉴权、带宽管理和呼叫管理四个可选的功能。4. 多点控制单元。支持三个以上的终端用户进行会话。二、MGCP H.323网络向下一代IP电话网络演进时，H.323网关的媒体和信令处理功能分离：媒体网关（MG）负责媒体的处理，信令处理功能将会转移到媒体网关控制器（MGC）中。 MGCP主要应用在MGCP终端和软件交换之间、MGCP媒体网关和软交换之间，如图4所示：MGCP媒体网关软交换MGCP终端MGCPMGCP图4 MGCP协议应用范围三、H.248/Megaco H.248/Megaco为IETF与

9、ITU共同制定的，用于代替MGCP协议。该协议在IETF中称之为Megaco，在ITU中称之为H.248。 H.248协议是MGCP协议的发展，因此，H.248协议与MGCP协议有类似的体系结构，应用在媒体网关和软交换之间软交换与H.248/Megaco终端之间，是软件换的重要协议。如图5所示：媒体网关软交换 H.248H.248H.248/Megaco终端图H.248协议应用范围四、SIP 会话初始协议（SIP）是IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。 SIP系统的基础协议是SIP协议和用于SIP消息体的会话描述协议（SDP：session description prot

10、ocol）。 SIP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各种应用服务器之间，如图6所示：应用服务器软交换软交换SIP终端SIP终端SIP SIPSIP图6 SIP协议应用范围网关技术l 软交换中的网关按处理的信息类型不同分为两类：媒体网关和信令网关。l 按照媒体网关设备在网络中的位置不同，又可分为：中继网关、综合接入网关、住户网关。l 按照信令网关处理的信令不同可分为：No.7信令网关、用户信令网关。 软交换控制原理例：假设护叫在两个PSTN网之间传送，主叫用户位于SG1和MG1的管辖范围，被叫用户位于SG2和MG2的管辖范围，No.7信令使用ISUP，MG1和MG2

11、属于同一个软交换控制的范围。如图10所示。SG1软交换SG2MG2MG1PSTNPSTNIP网主叫被叫图10 网络连接图SIGTRANMGCP/H.248MGCP/H.248TDMTDMRTP/RTCPMG1SG1软交换MG2SG2开始通话IAMADDReplyADDReplyIAMACMACMModifyReplyANMRELRLCRLCRELReplyReplySubtractSubtractACMModifyReply软交换、IP交换、光交换对比 光交换是指不经过任何光/电转换，在光域内为输入光信号选择不同输出信道的交换方式，但光交换的难点主要是控制部分，也就是 不易在光域实现交换控制。

12、 光交换有三种：空分、时分和波分光交换，他们分别完成空分信道、时分信道和波分信道的交换； IP交换应用广泛，技术简单，可扩展性好，路由灵活，但传输效率低，无法保证服务质量。 软交换代表着一种网络融合的趋势：以电路交换为基础的传统电信网向以分组交换为基础的IP网络发展。软交换是发展下一代网络的关键。发展前景 NGN(下一代网络)一直是业界的热点与焦点，国外的政府、行业团体、运营商、设备厂商等都在进行NGN的研究与探索，从国外的有关NGN的研究与行动上来看，NGN包含的内容非常广泛，例如：采用软交换技术的分组化的话音网；以智能光网为核心的下一代光网络；以MPLS、IPv6为重点的下一代IP网；以及

13、采用3G、4G的下一代无线通信网等等。 一些行业组织和标准化机构也启动了本领域的NGN网络技术研究，如：IETF的下一代IP网、3GPP与UMTS论坛的下一代移动通信网、ITU-T的NGN Project 2004。 NGN代表着网络未来的发展方向，各个国家的政府都把对NGN技术的掌握视为提升本国(或本地区)经济、增强竞争实力的重要内容。 欧美在目前的5年计划FP5中，专门设立一个关于NGN的项目NGNI，研究内容包括：Qos、IPv6、光网、接入网、有线与无线的融合、内容与网络的管理、业务、卫星、移动通信、互操作性等不仅包括网络技术的发展和演进，还包括业务需求与业务模型、管制政策等内容。 随着对NGN研究的深入，欧盟在2002年底提出NGN 2010。NGN 2010比目前的NGNI又向前进了一大步，内容增加了：家庭网络、NM(网管)、AAA、DTV(数字视频广播)、卫星、技术经济性等内容。 下一代网络(NGN)技术是ITU-T研究的一大热点。在2004年2月的研究组全会上提出了NGN功能特性的建议草案(NGN-Overview)，对N