软交换基础知识V0.2

软交换基础知识

2008年5月28日课件纲要基础知识软交换技术软交换协议软交换商用情况关于电话口电话口＝Z口＝FXS口＝POTS口（普通老式电话业务，PlainOldTelephoneService）FXS（内线）：ForeigneXchangeStationFXO（外线）：ForeigneXchangeOfficer阻抗：中国采用680（LE:局用机，-7dB）/560（PBX:小交机，-3.5dB）三元件Z口主要测试指标电平特性(增益随输入电平的变化)频率特性回波损耗总失真点电平空闲噪声220Vac电力线接触浪涌测试（感应雷击或ITU-TK20）Z口衰减A到D是没有衰减的（0dB）D到A有-3.5dB或-7dB衰减A---模拟；D---数字dB和dBmdB是物理学和工程上经常使用的“相对单位”，其表达的是相对标准的对数比例关系。

电压或电流——dB=20lg(Vo/Vi或Io/Ii)

功率——dB=10lg(Po/Pi)dBm是分贝毫瓦的意思，即功率用毫瓦的分贝数来计算和表示。 dBm=10lg(Po/1mW) 0dBm=1mW(毫瓦)，每增加3dB功率增加一倍，3dBm=2mW、6dBm=4mW、9dBm=8mW。 3dBm=10lg(2mW/1mW)=10lg2=10*0.301三方通话与来电显示三方通话（ThreePartyServices）

当用户（主叫或被叫）与对方通话时，如需另一方加入通话，可在不中断与对方通话的情况下，拨叫出另一方，实施三方共同通话或分别与两方通话。主叫号码显示（CID---CallingIdentityDelivery）

交换机能向被叫用户发送主叫线号码，并在被叫话机或相应的终端设备上显示出主叫线的号码。测试常见仪表PCM信道分析仪（测试Z口指标）W＆G公司：PCM-4（最严格，最权威）Anritsu(安立)公司：MS371A浪涌发生器（测感应雷，s级）呼叫发生器（测呼损）AM2-A（针对程控交换机）Abacus100（针对VoIP设备）Abacus5000（针对VoIP设备）电力线接触测试连接图破坏性测试，测试时间15分钟，要求---不起明火。BHCA&CAPS饱和呼叫量的两个衡量参数BHCA——忙时呼叫尝试（＝CAPS×3600）CAPS——每秒呼叫尝试BHCA：在1小时之内，系统能建立通话连接的绝对数量值，测试产品的极端能力，它反映了设备的软件和硬件的综合性能。 BHCA：BusyHourCallAttempt CAPS：CallAttemptPerSecond呼损损失话务量与流入话务量之比称为呼损率呼损汇报总呼叫量（单位：次数）？失败多少个？每种失败的个数？（NoAlert、NoDialTone、NoRingBack、NoParkConfirm）315项目的呼损要求：1/10,000话务量单位erl（爱尔兰）话务量公式为：A=C×t。A是话务量，单位为erl（爱尔兰）C是呼叫次数，单位是个t是每次呼叫平均占用时长，单位是小时。话务量又称小时呼，统计的时间范围是1个小时。112测试项目Z口（A＆B或Tip&Ring）电压：线间、A对地、B对地电阻：线间、A对地、B对地电容：线间、A对地、B对地（315项目当前使用的IC不支持）112测试目的提高服务质量提高服务响应速度电话线是否存在如下问题——短路（电阻）：线间、A对地、B对地开路（电阻）：线间、A对地、B对地并机（电容）情况IP电话IP电话是IP网上通过TCP/UDP/IP协议实现的一种电话应用。这种应用包括PC

ToPC或Phone、PhoneToPhone，还包括Internet上的语音或传真业务(实时和存储转发)、Web上实现的IVR(交互式语音应答)、经由Web的统一消息转发(如Web800/WebCall)。IP电话(IPPhone)：在IP网上传送的具有一定服务质量的实时语音业务。IP传真(IPFax)：在IP网上传送的具有一定服务质量的实时传真业务。语音压缩技术压缩编码技术主流：G.711G.729G.723.1比特率：64kb/s

8kb/s5.3/6.3kb/sSkype采用iLBC算法静音检测技术(VAD---语音激活检测)50％为聆听对方讲话，10％为讲话时短暂停顿有效剔除静默信号，降低话音信号占用带宽

回声消除技术(Echo)分组网络的时延相对较大，利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰，保证通话质量采用的回音消除器：16ms～128ms语音质量测试主动性测试：主动性的测试又叫介入式测试，通过发送、接收和比较波形文件(WaveFile)，测量语音的质量。国际上最早的评测是MOS(ITU-TP.800，1.0～5.0-Best)，客观评价指标是PSQM(ITU-TP.861，0最好)、PSQM＋，还有PESQ(0.5~4.5)。被动测试：R-Value和P.563。R-Value主要通过在网上抓包，通过监控的方式检测RTP的方式检测语音质量，当然主动式的语音质量测试精度要比被动式的高。

其它影响网络语音质量的因素还包括网络的损伤，网络的损伤主要包括延迟、丢包、损失。MOS：MeanObjectionScorePSQM：PerceptualSpeechQualityMeasurement语音质量测试语音质量测试根据用户不同的满意度，分作几个等级，比如MOS是从1.0－5之间的数值，1是最差的，5是最好的。如果用百分制来说，叫R-Value。PSQM正好是相反的，0是最好，往上走越差。PESQ是0.5到正4.5的值。传真业务质量评定IP传真业务的质量评定目前是通过借鉴传统传真业务的质量的评定方法来进行的。在测试时首先将信道模拟器串接入IP传真通路中，由信道模拟器模拟不同的网络条件后发送传真标准页张，将接收传真页与标准传真样张进行比较以评定传真质量。

该项测试需设定多个测试条件，通常有：

1）单、多页传送，好的网络条件下的测试（不启动网络模拟器）。

2）单、多页传送，一般的网络条件下的测试（丢包率=2%，抖动=40ms，时延=200ms）。

3）单、多页传送，很差的网络条件下的测试（丢包率=3%，抖动=80ms，时延=300ms）。IP电话典型网络结构PSTN/PLMNPSTN/PLMNInternetVoiceGatewayVoiceGateway网守＆管理层面IP侧电路侧电路侧软件电话SIP电话早期H.323PSTN：PublicSwitchTelephoneNetworkPLMN：PublicLandMobileNetworkIP语音质量的影响因素时延端到端时延抖动语音包到达目的地的时延不同、乱序丢包分组网络的丢包率以上三项是影响IP语音质量的关键因素。课件纲要基础知识软交换技术软交换协议软交换商用情况泛指一个大量采用创新技术，以IP为中心，可以支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。不是现有网（PSTN、DDN、FR、ATM）的简单延伸和迭加，是一个不断发展的概念和过程。从业务上看：应支持话音，视频和多媒体业务。从网络上看：垂直方向应包括业务层和传送层，水平方向应覆盖核心网和接入网。从技术特征看：希望有传统电话网的普遍性和可靠性；因特网的灵活性；以太网的运作简单性；ATM的低延时；光网络的高带宽；蜂窝网的移动性；有线电视网的丰富内容。固网3G下一代网络(NGN)移动呼叫代理3G接入业务管理网络控制核心交换边缘接入接入媒体网关IAD宽带接入PSTN中继网关信令网关PLMN固定软件电话SIP/H.323

电话呼叫代理应用服务器策略服务器iOSS视频网关POTS移动媒体网关3G终端移动媒体网关资源服务器2G终端INNGN网络体系架构分组核心层次化、模块化、开放性、融合业务网络软交换(SoftSwitch)软交换，有时也称为媒体网关控制器(MGC)，负责呼叫控制，即进行呼叫连接的建立、监视和拆除。其功能相当于原来电路交换机里的呼叫处理模块所完成的功能。软交换只负责信令和呼叫控制，没有传输功能，也就是说，两个用户之间通信，只有在呼叫建立和断开的时候，通过信令(或称协议)和软交换发生交互，其它时候，两个用户之间的语音、视频或者其它媒体流，并不经过软交换。接入设备接入设备包括AMG(接入媒体网关)和IAD(综合接入设备)，它的功能就是实现最终用户的接入，就像传统交换机里边的用户板。但是，由于NGN是架构在分组网上的，因此，NGN的接入设备，要比交换机里的用户板稍微复杂一点：它除了原有的模数转换功能外，还必须能够完成一般数字信号和能够在分组网上传送的数据包之间的格式转换；另外，它还必须能够把原来用户板所处理的一些基本呼叫信令(比如摘机、拨号、挂机等)转换成分组网上能够传送的协议，从而实现接入设备和软交换之间的交互，这样，软交换才有可能接收、处理接入设备送上来的信息，控制接入设备，建立呼叫连接。分组传送网分组传送网：在NGN里边，分组传送网是至关重要的东西，整个NGN网络的所有信息，包括信令流和媒体流的传送转发，都依赖于统一的分组传送网。它涵盖了原来PSTN网络中，交换机里头的交换网板、信令网板及传输网络的作用。NGN采用分组网来实现统一的信息承载，其目的就是为了在统一的基础网络上实现多业务的融合。从目前分组网的发展趋势看，基于IP技术的网络已经成为事实标准，因此，NGN以IP作为承载网也基本得到业界的认同。IP的灵活、开放给NGN发展带来很多好处，但同时，也带来了诸如QoS、安全、管理、IP地址空间不足等诸多问题。可是说，目前传送网的技术发展，已经成为制约或者促进NGN发展、成熟的一个很关键的因素。中继网关和信令网关在一个纯粹的NGN网络中，中继网关和信令网关可以说是没有必要存在的，但是，由于NGN不可能一夜之间取代PSTN，也就是说，在NGN的建设过程中，会有一段十分漫长的时期，需要NGN和PSTN共存。而共存的网络，就需要互通，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(基于PCM编码的64K链路)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7号信令系统和基于分组网(IP承载)的SIGTRAN信令系统的转换。媒体资源服务器(MRS)电路交换机中，有一个专门的部件，来完成所谓放音、收号功能，实现一些特殊的业务，比如我们常常听到的“您所呼叫的用户正忙……”。在NGN体系下，把所有交换机里边的这个部件都拿出来，形成一个公共的、独立的构件，就是所谓的媒体资源服务器。它能够为NGN网络提供基于IP网络的媒体资源。比起交换机里的放音收号框，NGN的媒体资源服务器功能更强大，扩展性更强，它不仅能够提供基本的放音收号功能，更可以提供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，为NGN的很多特色业务提供支持。业务/应用服务器(AS)在NGN网络中，业务服务器的位置和功能类似于传统电信网络中的智能网，其作用是为NGN网络中的用户提供增值服务。NGN的增值业务提供上，有一个重要的理念是开放的第三方业务接口。通过这个接口，可以实现由第三方进行的增值业务开发，从而使得个性化的业务定制成为可能。这个接口，目前的标准叫PARLAY，PARLAY本身不是个缩写，是个专用单词，原意是类似于“赌场上加注”的意思，用在这里表示“增值”的含义。NGN网络标准架构ISUPSIPH.323INNMSINAPPARLAYSIPAAA……XMLSIPAppServerSGPSTNswitchSTPM3UA/SCTP分组核心网TMGPSTNTMGH.248软电话SIPphoneH.323PhoneSIP-T/BICC/H.323软交换IADH.248/MGCPAGH.323H.248/MGCPTRIPRoute/PolicyServiceH.248M2UA/SCTP软交换NGN的网络模型VS.传统交换机SS7中继媒体网关NGN模型TDMTDM电路交换模型呼叫控制SS7LineCardTrunkCardTimeSlot交换矩阵7号信令链路模块用户线模块中继线模块中继媒体网关信令网关软交换分组核心网接入设备NGN给电信运营商带来的便捷运营商可管理的IP承载网SoftswitchNGN核心以IP方式承载，确保新业务引入更为灵活E1UMGPSTN网络RSUANPABXE1SDH/PDHV5利用现有传输资源，保持现有接入层设备投资MTA综合接入发展新的接入方式与业务FE/BAS/Eudemon宽带智能终端AppServerMCUMRS6000SCPiOSSPRIADSL/LAN接入HFC接入蓝牙/WLAN/3G无线接入AMG综合接入IAD综合接入NGN和传统网络的比较优势（一）统一的分组交换网络平台——现有的网络以电路交换为特征，在支持语音通信上颇有优势，但在庞大、增长迅速、不可预测的多媒体通信业务面前心有余而力不足，而分组网可以弥补这一点。分布式的网络体系结构——现有电信网使用的是节点式体系结构，将交换、控制、业务等功能都集中在网络节点上。而分布式的网络体系结构把网络元素抽离出来，分散到网络边缘，从而不会像节点式网络一样把全部业务/负荷集中在一起，不容易出现瓶颈，也较易控制故障。分布式架构的另一个优势是，更易于实现按需布网和滚动发展。NGN和传统网络的比较优势（二）同时支持语音、数据、视频等多种业务——现有网络是分离的、业务单一的网络，如固定电话网主要支持语音通信，IP、ATM、帧中继支持数据业务，移动电话网自成体系等，而下一代网络是多业务的融合网络。控制与连接分离——现有网络的呼叫控制与呼叫连接合在一起，使升级和功能扩展成本高、周期长，控制与连接分离避免了这个问题。软交换是下一代网络的核心技术之一，它实现了呼叫控制与呼叫连接的分离，其体系结构可以有效屏蔽底层网络的复杂性，有利于在软交换的平台之上进行新业务的开发。NGN和传统网络的比较优势（三）接入和覆盖优势——PSTN只能通过双绞线接入，而NGN是基于IP承载的网络，理论上说，只要是IP可以覆盖的地方，就能够实现NGN的业务。在接入方式的选择上，可以是基于双绞线的方式，也可以是基于LAN、HFC甚至无线的方式。对于运营商，尤其是新运营商来说，业务布放的速度更快，实现更灵活。成本——拿NGN建网成本和PSTN简单对比是没有意义的。PSTN现在的低成本是多年的网络建设累积下来的效应，而NGN网络才刚刚开始建设。对于一个全新建设的网络，如果从综合的建网成本来考虑，NGN成本要远远低于PSTN。这也是新运营商倾向NGN的另一个重要因素。和现网比较，NGN的差异性业务优势（一）在基础业务领域，NGN和传统网络比较，差异最大的就是视频和数据业务成为NGN网络的基本业务元素。在NGN网络中，终端之间是通过IP网络实现互通的。软交换完成呼叫处理，为终端间建立IP链路后，理论上，只要能够打成IP包的信息，都能够在终端之间互相传送，无论这些信息的具体应用是语音、视频还是数据。因此NGN网络的基本业务元素要比传统网络丰富得多，并且具有很好的扩展性。举一个简单的例子：大家都说在IP网上跑语音，质量不够好。实际上，这不是NGN的体制问题，而只是目前的一些技术限制(IP网的带宽和QoS保证机制)。如果这些技术问题解决了，NGN不仅能够提供质量可媲美PSTN的话音，甚至能够传送高保真的语音信号，只要带宽足够大。而传统的PSTN网络，永远实现不了这样的业务扩展。和现网比较，NGN的差异性业务优势（二）在增值业务领域，由于NGN基于IP的特性，使得NGN的基础业务很容易和Internet上的应用、内容有机结合，形成很多新业务。SIP协议本身也具备比INAP更好的开放性和可扩展性，因此在新业务的开发方面，比传统智能网更灵活方便。和现网比较，NGN的差异性业务优势（三）在传统智能网领域，ITU-T也定义了标准的开发模块和流程，但是受限于对网络、协议的理解，智能网的业务开发依然完全依赖于设备供应商。NGN倡导第三方业务开发模式代表了电信业务发展的一个方向。大量的、种类纷繁的个性化定制业务，必须由第三方来提供，未来电信产业的价值链建设，也依赖于这种开发模式的逐渐成熟。PARLAY技术还在不断发展中，它是否能真正成熟起来，还需要市场验证。但无论如何，第三方业务开发是电信市场发展的必然，即使PARLAY不成功，也一定会有其它类似技术取而代之。和现网比较，NGN的差异性业务优势（总结）总而言之，和现网比较，NGN的业务优势有以下几个方面：在基础业务领域，NGN具有更丰富的业务元素，可提供包括语音、视频、数据等各种通信手段，这就为NGN的增值业务提供了很好的基础。在增值业务领域，NGN很容易和Internet结合，衍生出大量业务。同时，基于IP和SIP的开放协议，使得业务开发变得简单。NGN倡导第三方业务开发模式，着眼于未来的产业价值链建设，代表了通信产业的发展方向。课件纲要基础知识软交换技术软交换协议软交换商用情况软交换支持的协议开放性是软交换体系结构的一个主要特点，因此软交换应具备丰富的协议功能：呼叫控制协议：ISUP、TUP、PRI、BRI、BICC、H.323等传输控制协议：TCP、UDP、SCTP、M3UA、M2PA等媒体控制协议：H.248、MGCP、SIP等业务应用协议：PARLY、INAP、MAP、LDAP、RADIUS等维护管理协议：SNMP、COPS等IP电话呼叫协议呼叫协议标准起草当前状态H.323ITU-T逐步淘汰H.248ITU-T＋IETFCTC、CNC主推MGCPIETF逐步淘汰SIPIETF日益流行，国外、CMC

表示信令流表示媒体流H.323协议IP网网守中继网关前置交换机/市话端局PSTN市话端局E1接入网关接入网关结构复杂最早成熟应用广泛H.323协议组件网守：GateKeeper，也叫关守主要做用户接入认证，号码地址解析，呼叫控制用网关接入网关(AG)——在用户侧为用户提供VoIP和数据业务的综合接入设备综合接入设备(IAD)——在用户侧为用户提供VoIP业务的接入设备中继网关(TMG)—是VoIP网络(NGN)与PSTN网络互通的中继设备SIP协议协议简单扩展性强发展趋势IP网Proxy中继网关前置交换机/市话端局PSTN市话端局E1接入网关接入网关

表示信令流表示媒体流SIP:SessionInitiationProtocol

SIP协议组件

SIP用户代理(UA)——IAD、话机等等

终端用户设备，用于创建和管理SIP会话，如SIP移动电话、多媒体手提终端、PC、PDA等等。

SIP注册服务器

用于检索SIP会话参与方的IP地址和其它相关信息，并将这些信息发送到SIP代理服务器。注册服务器可以看作是包含域中所有用户代理的位置信息的数据库。

SIP代理服务器接受SIP用户代理UA的会话请求，并查询注册服务器获取收件方UA的地址信息，并把会话送交收件方UA。如果收件方UA不再同一个域中，则将会话邀请转送收件方所在域的SIP代理服务器。

SIP重定向服务器

为SIP代理服务器检索外部域的接收方的地址信息。H.323vsSIP协议H.323SIP标准制订者ITU-TIETF可靠性定义了一些机制处理可靠性没定义可靠性的机制复杂性复杂简单，灵活扩展性弱强呼叫控制GatekeeperProxy/RedirectServer多媒体支持能力强弱协议的成熟性成熟需进一步完善应用情况广泛应用应用较少，一般与其他协议配合使用MGCP协议IP网MGC/CA中继网关前置交换机/市话端局PSTN市话端局SS1,SS7,PRI，V5等信令接入网关接入网关MGCP:MediaGatewayControlProtocol多应用于骨干网络

表示信令流表示媒体流MGCP组件媒体网关控制器MediaGatewayController，又叫呼叫代理CallAgent是下一代网络中的核心设备，它位于下一代网络的控制层面，主要完成放号、呼叫控制、地址解析、认证与授权、计费、业务提供、管理维护、互联互通等功能

网关（从设备）中继网关（TG）：是VOIP网络（NGN）与PSTN网络互通的中继设备接入网关（IAD）：在用户侧为用户提供VOIP和数据的综合接入设备H.323vsMGCP协议H.323MGCP标准制订者ITU-TIETF工作模式对等主从呼叫控制GatekeeperCallAgent扩展性弱强补充业务提供终端或GatekeeperCallAgent与SS7网的集成不能集成容易集成应用情况广泛应用逐步得到广泛应用，不过有被H.248代替的可能H.248协议H.248协议，也叫Megaco协议，是软交换设备或MGC与MG之间的一种媒体网关控制协议ITU-T和IETF合作的新标准使语音、传真和多媒体信号在PSTN和IP网络之间进行交换成为可能对基于H.323和SIP的IP电话系统均可适用有取代MGCP协议的趋势几种协议的应用情况H.323是最早的VOIP协议，最成熟，应用最广，联通“宝视通”平台使用此标准。MGCP是基于软交换的协议，电信、网通、卫通使用此标准。SIP被指定为3G的控制协议，是未来发展趋势，支持移动性、协议简单、易扩充，可更好的支持增值业务。近年来越来越受到运营商的重视。H.248可看为MGCP协议的升级版，具备MGCP的一切优点，目前国内主要用于软交换与中继网关之间的通信。独特的语音质量保证技术丢包补偿技术网络丢包率≤5%的情况下，仍然可以很好的还原语音。动态缓冲技术设置缓冲区临时存放语音包，即使因网络存在抖动导致设备收到的语音包的速率时快时慢，经过缓冲后仍然以匀速进行处理，保证还原后的音信号清晰连续。乱序重排技术因网络上数据包传输通道的不确定性，经过网络传输的语音包可能被打乱顺序；IAD应支持乱序重组功能，可以消除因乱序造成的声音畸变以及无法还原等不良影响。语音优先处理内置的语音优先处理技术，IAD网口上同时传输语音包和数据包时，可以确保语音包优先发送，保证语音包所占用的带宽。回声抑制采用回音消除器，32ms～128ms。语音激活检测、静音抑制和舒适音产生课件纲要基础知识软交换技术软交换协议软交换商用情况软交换应用情况－概况国外NGN的应用始于1999年在北美，地方贝尔运营公司（PBOC）中，有67%的运营商已经有软交换部署；有43%的长途交换运营商也部署了软交换。在欧洲，运营商近年也加快了软交换实施步伐；在亚太地区，香港、新西兰、澳大利亚、和日本、韩国等国的运营商目前在NGN软交换应用领域走在前列。国内运营商自2000年开始关注NGN为了避开“最后一公里”管线敷设、在绿地市场能够快速建网，软交换技术成为各运营商关注的焦点。中国电信、中国网通、中国联通、中国移动、中国铁通和中国卫通都已全面启动对软交换的试验及商用。软交换应用情况－网通2001年8月，宁波网通成功开通国内第一个软交换实验局。实验网分布在北京、宁波、杭州和广州四个城市，提供传统话音业务，并开展IP800和WebPhone等增值业务；2002年初，新增的四个城市：上海、深圳、南京和大连。2002年底正式进入规模商用阶段，并开始二期扩容，在全国20多个省市逐步推开。2003年初，选择广东、