下一代网络与软交换

第10章下一代网络与软交换10.1下一代网络 10.2软交换 10.1下一代网络 10.1.1下一代网络简介 10.1.2下一代网络的功能模型10.1.3下一代网络的网络结构 10.1.4下一代网络的关键构件10.1.5下一代网络中的网关 10.1.6下一代网络的发展趋势与展望10.1.1下一代网络简介1．下一代网络的基本概念NGN泛指不同于目前一代的，大量利用创新技术，以IP为中心，接受分层、开放和标准体系结构，支持多种接入技术，将多种业务融合的综合网络。

NGN能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，供应各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。NGN不是现有电信网和IP网的简洁延长和叠加，而应是两者的融合；所涉及的是整个网络的框架，是一种整体网络解决方案。另一方面，NGN的出现与发展不是革命，而是演进，即在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡。假如特指业务网层面，NGN指下一代业务网；对于数据网，NGN指下一代互联网；而对于移动网，NGN指3G网和4G网；假如特指传送网层面，NGN则指下一代传送网，特殊是光网络。泛指的NGN实际包涵了全部新一代网络技术，而狭义的NGN往往特指以软交换为限制层，兼容全部三网技术的开放体系架构。NGN的核心思想：媒体与业务分别，媒体与限制分别，业务与网络分别。NGN的目标是：推动公允竞争，激励投资，定义网络体系和实力框架以满足不同的网络管制要求和新的通信需求，供应开放的网络接口，不断提高对各种业务的创建、实现和管理的实力，建设一个能够供应话音、数据、多媒体等多种业务的，集通信、信息、电子商务、消遣于一体，满足自由通信的分组融合网络。2．下一代网络的目标和基本特征NGN的主要特点①接受开放式体系架构和标准接口。②各网络功能模块分别并独立发展③具有高速物理层、高速链路层和高速网络层。④网络层趋向运用统一的IP实现业务融合。⑤链路层趋向接受电信级大容量分组交换节点。⑥传送层趋向实现光联网⑦接入层接受多元化的宽带无缝接入技术。⑧是业务驱动的网络⑨基于分组传送⑩具有通用移动性保证质量NGN探讨的领域包括IPv6、光网、接入网、有线与无线的融合、业务、卫星通信、移动通信、互操作性等。NGN探讨的内容为NGN的通用框架模型、NGN的功能体系结构模型、端到端业务质量、业务平台与模型、内容与网络的管理和平安、网络限制体系、NGN中业务和网间的互操作性、新业务及应用、网络传送的基础设施、网络融合技术、新型的限制管理和运维机制、新的网络协议、新的测试技术等。3．下一代网络的探讨内容和技术支撑NGN的主要技术包括IPv6、大容量光传送技术、高速路由/交换技术、光交换与智能光网络、宽带接入、城域网、软交换、3G和4G、IP终端、网络平安技术等。①入口业务。②增加型多媒体会话业务。③可视电话。④ClicktoDial。⑤Web会议业务。⑥增加型会话等待。⑦语音识别业务。⑧Text->Speech->Text。⑨基本定位业务。⑩个人路由选择策略。视频点播业务。增加型的呼叫功能。4．下一代网络供应的新业务（1）呼叫限制协议呼叫限制协议包括SIP、SIP-T和承载无关的呼叫限制协议。会话发起协议。SIP-T（电话SIP）。BICC协议。H.323是ITU-T制定的在各种网络上供应多媒体通信的系列协议H.32x的一部分。5．下一代网络支持的协议媒体网关限制协议包括MGCP和Megaco/H.248协议。（3）基于IP的媒体传送协议NGN运用RTP/RTCP作为媒体传送协议。（2）媒体网关限制协议（4）业务层协议/API该类型协议包括SIP、Parlay、JAIN，软交换设备还应支持INAP。（5）基于IP的PSTN信令传送协议该类型协议包括IUA、M3UA、M2PA。（6）其他类型协议其他类型协议包括SNMP、一般开放策略服务、NTP、远端鉴权拨入用户服务。10.1.2下一代网络的功能模型图10-1NGN功能模块10.1.3下一代网络的网络结构图10-2NGN的体系结构（1）资源接入层。该层面供应各种网络资源接入到核心骨干网的方式和手段，进行媒体格式及信令格式的转换。（2）传输层。该层面负责供应各种信令流和媒体流传输的通道。（3）限制层。该层面主要供应呼叫限制、连接限制、协议处理、媒体资源供应、消息处理等实力，并为业务层供应访问底层各种网络资源的开放接口。（4）业务层。该层面为用户供应丰富的网络业务。NGN这种分层的体系结构具有如下优点。①将一个困难的网络分解为若干相互独立的层面。②各个独立的层面便于独立地引入新技术、新拓扑、新业务和新应用。③使网络规范与具体实施方法无关。④可以接受统一的操作和维护系统。⑤支持业务和网络分别的变革趋势。可见，NGN接受融合、分层、开放的体系结构。10.1.4下一代网络的关键构件（1）软交换。软交换只负责呼叫处理、信令和呼叫限制，没有传输功能，只有在呼叫建立和断开时，通过信令和软交换发生交互，其他时候，信息流并不经过软交换。（2）接入设备。接入设备包括接入媒体网关和IAD，它的功能是实现最终用户的接入。它涵盖了PSTN网中交换机内的交换网板、信令网板以及传输网络的作用。（4）中继网关和信令网关。中继网关和信令网关就是为了实现NGN和PSTN互通的设备。所谓中继网关，就是完成电路中继和分组网上的媒体流的转换；所谓信令网关，就是完成基于电路中继的七号信令系统和基于分组网（IP承载）的信令传输协议的信令系统的转换。（3）分组传送网。它能够为NGN供应基于IP网络的媒体资源。它不仅能够供应基本的放音收号功能，而且可以供应视频资源以及多媒体会议资源，实现文语转换和语音识别功能等。（6）业务服务器。NGN增值业务服务器可供应的增值业务包括SIP预付费、Web800、点击拨号、点击传真、统一消息、即时消息等。（5）媒体资源服务器。10.1.5下一代网络中的网关网关的总体模型MG被定义为“实现将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式的功能设备”。1．媒体网关MG主要完成以下5种功能。（1）用户或网络接入功能。（2）接入核心媒体网络功能。（3）媒体流的映射功能。（4）受控操作功能。（5）管理和统计功能。依据MG设备在网络中的位置，可以将其分为如下几类。（1）中继媒体网关。TMG负责PSTN/ISDN的C4或C5的汇接接入，将其接入到ATM或IP网络。（2）综合接入MG。综合接入MG负责各种用户或接入网的综合接入。（3）小区或企业用MG。主要解决用户话音和数据（主要指互联网数据）的综合接入。MGC能限制整个网络，监视各种资源并限制全部连接，负责用户认证和网络平安，发起和终结全部的传令限制。事实上，MGC主要是进行SG功能的信令翻译。2．媒体网关限制器MG限制器主要完成以下功能。①资源限制。能够为每一个呼叫动态地支配媒体资源。②媒体处理功能。能够对每一个呼叫中的媒体流参数进行设定或调整。③信号与事务处理。④连接管理。网关限制协议能在MGC和MG之间建立一种限制关系。⑤平安。⑥应用支持。SG负责信令的转换和传递，它将PSTN中的七号信令转换为IP网对应的信令协议。SG通过SCTP将转化后的信令消息传递给软交换；反过来，从软交换接收IP网上的信令消息，转换为七号信令消息后通过PSTN信令接口传递到PSTN信令网上。3．信令网关图10-4SG功能参考模型示意图SG可分为两种：七号SG和IPSG。七号SG中继七号信令协议的高层信息跨越IP网络。七号SG只供应有限的路由实力，IPSG可以看作是部署在分组网络之间的应用层网关；SG供应的信令协议包括：七号信令消息传递部分其次级（MTP-2）、七号信令消息传递部分第三级（MTP-3）、七号信令消息信令连接限制部分（SCCP）、七号信令MTP-3用户适配层（M3UA）、七号信令MTP-2对等适配层（M2PA）、SCTP和IP。假如SG是供应SCN和IP网的电话互通，接受M3UA比较合适。接受M2PA的SG可以作为IP网中七号信令网的信令转接点。10.1.6下一代网络的发展趋势与展望（1）业务和承载分别是下一代网络发展和网络融合的要求（2）基础网络发展趋势IP承载网络发展的趋势是大容量，网络架构扁平化，并在网络边缘增加资源限制实力。实现从IPv4到IPv6技术的过渡，进而完全发展到IPv6。光纤承载将成为NGN志向的承载网络；电话网络还将在NGN的演化中扮演重要的角色；有线电视网也将是NGN的重要承载手段。（4）扩展网络的边界随着信息技术领域的向外拓展，先是将移动用户囊括其中，后来又延长到越来越小的移动和嵌入式设备，数据体系结构、通信、网络和存储也必将随之变更。网络边界的扩张还将导致计算方式的重大变革。（3）将来的物理承载是多样化的网络（5）业务需求的发展趋势NGN是业务驱动的网络，传统意义上互联网络、有线电视、移动、固网的行业界限日趋模糊；分业经营格局正在被融合、开放的新经营模式所突破；将来是综合信息服务供应的竞争。（6）业务网络发展趋势业务网络是由各种业务平台有机构成的网络，建立在基础网络之上。供应融合的业务就是使业务平台能够对不同的业务实力、不同的需求进行灵敏的组合、关联和嵌入，从而形成新的业务产品。（7）集中的用户数据管理和综合业务管理平台用户数据管理的发展目标是对包含业务管理平台（包括用户业务订购关系等）、业务实力平台、业务限制/核心网数据库、接入数据库在内的各种用户数据进行统一集中管理。（8）供应以用户为中心的业务生成环境构建以用户为中心的业务生成环境，让一般用户可以生成自己的业务和内容并共享，补充社交网络属性。（9）供应多媒体业务限制不同类型业务（会话类、流媒体类和Web类等）实行不同业务限制模型。（10）标识管理标识管理是构建平安可信的NGN的重要组成。标识管理的主要功能是对各种标识的完整生命周期（注册、验证和注销等）进行平安管理。NGN的总体趋势是技术IP化和IT化；业务融合化、开放化；承载宽带化、差异化；架构水平化、扁平化；管理智能化和集中化。NGN在业务网络层面的主要趋势是融合和开放，加强用户数据的统一管理，支撑融合、多样化信息服务的灵敏供应和信息标识管理；在基础网络层面不断增加IP承载网络和接入网络的容量与带宽，提高网络的QoS保证水平以及多业务支撑实力。10.2软交换 10.2.1软交换的基本概念 10.2.2软交换支持的主要协议 10.2.3软交换系统结构与对外接口 10.2.4软交换网络的关键技术 10.2.1软交换的基本概念1．软交换的定义软交换是一个基于软件的分布式交换/限制平台，是网络演进及NGN的核心设备之一，是一种供应了呼叫限制功能的软件实体。其核心思想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换机的限制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行接续和通信。软交换包含很多功能，主要完成网关管理、呼叫限制、带宽管理、资源支配、协议处理、路由、认证、计费等主要任务，同时供应现有电路交换机所能供应的全部业务，并向第三方供应可编程实力。从广义来看，软交换体系包含了NGN的各个组成部分。从狭义来看，软交换指的是软交换设备定位于限制层。图10-5软交换的基本概念具有充分的优越性。①软交换在具体实现上相互独立、互不影响，又能有机组合成一个整体，实现互连互通。②软交换体系架构允许业务通过多种物理网关来实现，为网络的建设供应了多样的解决方案。③软交换体系各组成部分在网络结构上和物理位置上是分布式的，从而节约相当的网络建设成本和运输费用。2．软交换的优越性④通过远程访问可以充分发挥应用服务器、策略管理等设备的集中管理实力。⑤软交换体系对新业务实现的简洁性和快速性使得业务供应成本更低。⑥为运营商取得竞争优势，创建新的收入来源供应了途径。⑦实现了传统的静态网管到动态网管的飞跃。⑧软交换体系能够与现有的各种网络进行完好的互通互用。软交换技术得到长足的发展，①在结构方面，软交换接受分层结构模型，全部设备之间通过标准接口互通。②在功能方面，软交换完成呼叫处理、协议适配、媒体接入、网络资源管理、业务代理、互联互通、策略支持等功能。③在性能方面，软交换满足电信级设备要求。④在覆盖范围方面，软交换定位于NGN，当前主要解决现有通信网络。3．软交换的技术发展状况⑤很多建立在软交换技术基础上的相关标准在不断的完成。⑥多业务软交换技术已经取得了很大发展。⑦供应长途电话业务。⑧基于局域网的IP电话和基于互联网的IP电话应用在不断增多。⑨无线通信网络接受软交换技术。⑩对于软交换技术在C5应用的探讨正在主动开展。目前，ITU-T、IETF、ISC等国际组织正在合作制定和完善相关的协议和标准。中国通信标准化协会各技术工作委员会探讨制订我国软交换的相关标准。（1）软交换组网总体技术方面已起先探讨软交换网络框架体系。4．软交换的标准化状况已经完成以下设备规范的制订：①软交换设备总体技术要求以及修订版；②移动软交换设备技术规范；③软交换设备测试规范；④ATM中继MG；⑤IP中继MG；⑥综合接入MG；⑦支持多媒体业务部分；⑧支持移动业务部分；⑨ATM中继MG；⑩IP中继MG；（2）组网设备方面综合接入MG；MG限制器技术规范；SG设备技术规范；SG设备测试规范；基于软交换的应用服务器技术规范；基于软交换的媒体服务器技术规范；基于软交换的综合接入设备技术规范；基于软交换的IAD测试规范。①基于H.248的MGCP技术规范；②BICC协议技术规范；③SCTP技术规范；④M3UA协议技术规范；⑤M2UA协议技术规范；⑥MGCP技术规范；⑦SIP与H.323协议互通技术要求；⑧Parlay协议技术要求；⑨M2PA协议技术规范；⑩ISDN用户适配层协议技术规范；V5用户适配层协议技术规范。（3）组网协议方面目前正在进行以下协议标准的制订：①IP网络DIAMETER协议技术规范；②在IP上的电话路由协议技术规范；③基于会话起始协议（SIP）的呼叫限制技术规范；④基于H.248的MG限制协议技术规范；⑤ParlayxWeb服务器技术要求；⑥SIP穿越NAT技术要求；⑦MGCP穿越NAT技术要求；⑧H.323协议穿越NAT技术要求；⑨H.248协议穿越NAT技术要求等。①综合接入设备管理系统技术要求；②基于软交换的综合网络管理系统技术要求等。（5）业务方面①业务体系技术要求；②号码显示类业务技术规范；③呼叫前转类业务技术规范；④多方通话类业务技术规范；⑤点击拨号类业务技术规范；⑥视频多媒体业务技术规范等。（4）网络管理方面5．软交换的功能实体图10-6软交换设备的功能实体图②MG接入功能。软交换可以连接各种MG③供应支持多种信令协议接口。④业务供应功能。⑤互通功能。⑥操作维护功能：主要包括业务统计和告警等。⑦资源管理功能：对系统中的各种资源进行集中的管理。⑧计费功能：具有采集具体话单及复式计次功能。⑨认证与授权功能：将管辖区域内的用户、MG信息送给认证中心进行认证与授权。⑩地址解析功能：完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能。语音处理功能：可以限制MG是否接受语音压缩，并供应可以选择的语音压缩算法过负荷限制实力与数据/多媒体业务相关的功能利用黑白名单进行呼出过滤功能呼叫鉴权功能呼叫拦截功能10.2.2软交换支持的主要协议软交换设备须要支持众多的互通协议，如TUP、ISUP、H.248、DSS1、SCTP、M3UA、Magaco、信令传输（SIGTRAN，SignalingTransport）、INAP、SNMP、COPS、SCCP、事务处理应用部分（TCAP，TransactionCapabilitiesApplicationPart）、H.323、RADIUS、BICC、MGCP、SIP（SIP-T）、Parlay等。上述这些协议或者接口可以分为以下几个类别。①呼叫限制类协议，如应用服务器接口Parlay、API、INAP等相关协议。②网间互通协议，如H.323、TUP、ISUP、R2、BICC、SIP-T、SIGTRAN等相关协议。③软交换系统之间的互通协议，可以通过BICC、SIP-T实现软交换之间的互通。④媒体网关限制协议类，如Magaco/H.248、MGCP等相关协议，软交换通过Magaco/H.248、MGCP限制媒体网关或媒体服务器，来达到媒体和信令分别的目的。⑤设备接入协议，如V5.2、DSS1，这两协议主要完成V5.2接口和ISDN设备的接入。10.2.3软交换系统结构与对外接口1．软交换系统的参考模型软交换软件的构架3．软交换的对外接口图10-10软交换的对外接口（1）软交换与信令网关SG之间的关系SG是七号信令网与分组网的边缘接收和发送信令消息的信令代理。（2）软交换与媒体网关MG之间的接口M