天津通信网的下一代网络解决方案

第一章下一代网络与软交换的技术特点1.1下一代网络思想产生的背景作为当今科技领域中最具活力的分支,通信技术一直是以超乎人们想象的速度发展着,而且每一次革命性的技术与观念的飞跃,诸如程控数字交换机的出现与普及,多媒体技术的广泛应用以及宽带传送与交换技术的成熟等等,都在很大程度上影响和改变了人们的生活与思维方式,特别是互联网的出现与迅猛发展,更是重塑了现代社会的现代生活。同时它的开放架构,标准协议的设计思想也是深入人心以致深刻地影响和改变了传统的通信网组网的设计思想，人们梦想着有一天也能象登录互联网一样，无论谁在任何时间任何地点以任何方式都可以从通信网上获得具有个性化的通信服务。另一方面，随着电信业务市场化的加剧，各电信运营商之间的竞争日趋激烈，各种以让利为主的竞争手段的层出不穷，从而不可避免地造成电信经营的利润流失，特别是对固网用户与业务的分流，因而如何从业务上寻找新的收入增长点就成了摆在固网运营商面前迫在眉睫的问题，特别是象天津电信公司这样有着雄厚基础的运营商而言，就更是当务之急。正是在技术与业务两方面的推动下，下一代网络的体系思想应运而生，且随着NGN的功能模型、操作标准的逐渐成熟，下一代网络逐渐走向应用，甚至是商用，可以预期一个人们理想中的通信世界已初现曙光。1.2下一代网络与软交换的技术特点1.2.1下一代网络的技术特点NGN是一个宽泛的概念，它泛指不同于前一代的以IP网为基础以数据业务为核心的统一各异构网络的融合网络。与传统的电信网相比，NGN打破其封闭集中的格局而采用开放的体系架构分布式的控制，各网络实体之间应用开放协议或标准接口（API），各种呼叫业务与其呼叫控制和连接控制相分离，控制与媒体层相分离从而使网络在水平方向分层化即业务层，控制层，接入传送层和核心媒体层。因上层的业务层与底层的异构网络无关，因而可以完全按照市场需求和业务自身的规律来发展，而同时在控制层有软交换系统的功能控制，在接入传送层有趋向实现宽带无缝接入和光联网（ASON）的传送以及在核心媒体层将信息切割打包转换成在网络上传送的格式，从而完全体现了业务驱动的思想理念，真正实现了多网合一灵活开放的从上至下的业务提供和保障体系。下一代网络的技术特点是：1、基于分组传输2、呼叫控制与承载相分离3、可与现有网络互通4、支持各种业务5、支持移动性6、提供API接口支持第三方开发新业务因受经济效益和多网合一后作用强化等因素的驱动，性能优良的下一代网络体现出下面的发展趋势：·业务综合化：综合提供语音、数据、图象等宽窄带业务并便于引进新业务·业务数据化：数据业务相比语音业务技术优势越来越明显，增长速率也越来越大·网络分组化：基于包交换的网络更适合于数据业务的传送并最终取代电路交换网络柿·哈网斯络宽掘带化柏：为池各种叉性能己的业克务需劲求提谢供足扩够的樱通道啊容量谢·丢网轿络光演纤化迫：核隶心的捡传送镰网络刺趋向月实现代光联毯网，挖提供脆巨大沙低廉浙的网迈络带歪宽和臣成本则，可取持续参发展忘的网怪络结包构，愈透明昨支持震任何寻业务饰和信良号乔·饶网械络I调P化守：互洁联网菊的高湿速发罩展已卡使I含P有纹可能蛮承载挽所有住业务拨1.队2.杂2洋软交置换的姥技术包特点渠软交宪换系五统是面下一骡代网抛络的坑控制裙核心孟，为砌下一撤代网多络（乌NG天N）罗具有免实时旺性要渡求的救业务冬提供捐呼叫馒控制偶和连材接控指制功蜡能效，它只的成熟熟与忠否直误接关富系下锦一代搞网络伪走向搜实用序。我膊国信朗息产勿业部岔电信驰传输式研究基所对酬软交支换的漆定义贱是：魔“软串交换楚是网佣络演旺进以拐及下樱一代缝分组奉网络努的核京心设铁备之含一，怎它独氏立于冠传送年网络筑，主妈要完辫成呼胜叫控呢制、疤资源攻分配册、协凤议处诞理、姜路由慨、认切证、恰计费慨等主洪要功缠能，哲同时弓可以慎向用袭户提涂供现史有电屡路交屑换机在所能喂提供曲的所续有业主务，基并向馅第三蝴方提假供可炎编程酬能力战。”享其实捆，软身交换堪是建稿立在千一个炕开放遇的计荷算机挤平台必上使举用开秆放标和准基次于软朝件能侵执行暗分布抓式通正信控查制的滩功能竭实体棍，是激下一巴代网办络的腊控制拆核心询。软思交换益系统彼由呼滔叫代库理设谎备，量媒体泄网关哲，信鉴令网岁关，际待征逝服务扒器，核应用朽服务街器，任媒体贸服务方器以欣及管妈理、乌计费旷接口刮等组陶成。估软扯交换简的软测件功饥能主撑要体孔现在总媒体锅网关守接入崇、呼库叫控理制、浙业务睛提供斑、互雅联互尚通、感网管臭及计缎费等训五个下方面贝。妖1唐）型.媒罗体网疾关接炎入功晨能。眠该功陕能可贩以认辩为是胀一种引适配奖功能锋，软启交换衫可以取连接浅各种单媒体束网关鸡，如锣PS役TN拌/I员SD根N中腹继媒宵体网朝关，溪AT否M媒晌体网凳关，欠用户缠媒体旱网关界，数勤据媒扰体网础关均撑可接根入，给完成榨H收·义24欣8/旷ME类GA单CO惧协议垄功能罢，并凝同时味支持退H球·富32俩3和笋SI补P协祝议，广可直算接与慈其终桃端相丙连支廉持相六应业御务循实现叶对媒惨体网山关的走控制案、接线入和撕管理舟。液2买）江.呼麦叫控赏制功蛮能。夺呼叫汗控制己功能凳是软稼交换双的重君要功漂能之躺一，党为各份种实吩时性鞭的呼楚叫提凯供基颈本的晋呼叫驶控制痕与连异接控壶制功响能，雅实现颤基本即呼叫独的建断立、轨维持贯和释莫放，廉包括略呼叫位处理遭、连颈接控聪制、曾智能星呼叫罚触发姻检出卫和资涌源控李制等践。运3箭）蜜.业接务提妙供功决能。椅在网申络从蔑电路户交换混向分粮组交匠换的隙演进话中，挖对终债端用青户而顿言，收业务剂应当侍具有扰完全遮的继垦承性谈，它赛不仅凯支持急现有烟各网别的全拥部宽征窄带稳的语遍音、袋数据蝶等业易务，故而且巨还可葬以与宏智能叶网的星业务瑞控制纱点相倘结合援，提割供各魔种智级能业含务。辩因为秤软交盒换采凤用标描准开源放的反设计婶思想技并提绘供A例PI壤接口洒，从致而可约使第谋三方倡充分何利用垫标准循的计株算机换平台毯和操扣作环刷境进酱行独湖立的逐业务参设计肉和开舞发，简大大拳推进椒新业酸务的档发展堵。歪4篮）炊.互齐连互毛通功贿能。索下一怖代网盾络并乖不是掀一个滚孤立氏的网锹络，替尤其稠是在骗现有文网络源向N尽GN炉的发饶展演悟进中际，不志可避践免的集要实因现与棕现有俭多个滥网络这的互写联互帽通（冠包括云PS取TN恳网、座PL昨MN与网、送SS漆7信陡令网夸、V傅oI芬P网额、智石能网展、其吓它软掀交换如网等勒）。咬因此小需要亏软交麻换设骗备支娘持相电应的原信令滴与协挠议，磁例如街中国悠IS言UP新、I愧NA怒P、瓣PR章I、冬V5筹.2傻、M疫AP悦，从内而完石成与显上述滤网络粗之间盒的互赛联互街通。包猴5目）封.网楚管与签计费袍功能版。要哲支持遥本地怕的维查护管扶理以朵及通愈过S辆NM雹P协策议实庙现与叨网管盾中心层的通饼信；绞实现挑维护榆、配倘置、亭业务月统计浸、告响警以肾及计漠费信臣息的翼采集铁等功衡能。琴涉樱针对电不同步的网盲络状闸况和带业务艘需求阀，目浮前软辱交换施应用贺主要壳集中业在以割下蔬4个白方面驻。引欢1）饼.愤分组情中继秩。针醒对用完户数赖增加隶对汇麻接局装、长虽途局扭容量陕需求见激增哄以及算传输故带宽狐增加增的情俯况，兼通过征采用枯软交彻换技容术构胳建分搁组中抓继叠者加网榆络，焦利用禾媒体戏网关字直接著提供承高速千的分械组数雄据接软口，丙大大租减少溜传输民网络摇中低米速交污叉连壤接设评备的伤数量策，对碧语音帝进行但静音饰抑制纤和话低音压敢缩以驱及绿AA效L2歉/A冈TM浆的可漆变速柜率适泊配，租降低瓦了网趋络传生输成坐本和迟带宽省需求罪（可什以节桂省近做60开％的劈传输饲资源怖），先从而昌满足保对现谜有的弦长途特局和幅汇接得局的农扩容甩要求箱。们2街）橡.消本地炭接入善。在跟多种迁多样莫的接注入方挪式条度件下纺，例扇如趣DS雾L、导以太箩网、胡Ca魂bl肝e、摆WL栏AN傻、双掘绞线刑等，塔采用批软交耕换技农术实赵现分攻组话峰音的莲本地熟接入宜，从惭某种豆意义脉上讲危，它愚不仅坚完成吵了C睬la化ss反5端倚局的施替代症或新负建，颤而且血为终泡端用盛户提室供了心数据丽和语辅音的躲综合警业务亏。惊3府）童.冶多媒看体业绝务。膀针对忙用户株多媒仅体业安务的仪需求槐，利孩用软程交换摧技术梳，将配各种热应用加服务趋器上艘的新靠业务王，在盒软交晚换设会备的脉集中先呼叫干控制辉下，降通过鸭各种贝网关孤设备勾最终件提供捕给广脑大终倦端用猛户，快其中哭软交存换直已接控微制着圣各种碌新业匀务的坛发放辰与实秋施，责保证顾了业见务在冲全网挪开展繁的及瑞时性考。并4宵）虾.3江G核冰心网寿。软辩交换磨技术该不仅楚适用执于固瘦定网由络，腿同样啄，在铸3G贞PP沿R4个定义捡的3童G无些线核伞心网狼中，忙也采额用软留交换获技术之，实强现呼蔽叫控闲制与追媒体梨承载饶的分挂离。甩牺1.闯3下汤一代劝网络旺的新洋业务按因为缺下一丹代网克络是辅真正松基于悦业务俘驱动核的网弱络，负所以弄在支瑞持新貌业务戚的多套样性锐方面粉下一迹代网伴络具公有不勉可比雄拟的狱优势言，除封了完禽全继缝承传先统的铁语音后业务黑的全谷部的纽同时编，特裂别还屿在多援媒体恨和多怎媒体阿增长司业务柴以及饼网间催业务吊开拓掏了广其阔的弯空间良，从悉而最胡大限姓度的喷满足品了人诊们对盲各种妇通信工新业旱务地痛需求僵。钱对多划媒体纠可以没开展徐下列逆新业会务；脏点到允点多歪媒体弊通信仪，包盈括电躺子白痰板，颠多媒什体终幻端间四的浏鸽览护佩航，督协同足应用剑等；考多方胳多媒攻体会阀议业袄务，湖该业鸽务允勤许用保户通霸过图头形用犹户接染口（归GU附I）闯直接扎发起客、管蔽理带腔视频勉的多乡媒体易贴会议用，还最能使警无视轻频能悬力的类用户迹（没种有视返频的锈终端凯或者倘普通毒侮）通撞过音景频参析与会啊议。居同时白具备茫管理菌功能昂以及廉文字庸交流罪、同书步冲决浪、威共享凶数据商、交贱换保串密文海件等夫功能香；胆3）早统一耻消息惑，终涌端用游户可责用多稼种方月式访此问语鞋音、拒绸和电乐子邮役件，列如普难通电颠话、亦PC见、无川线手钩持设锡备、趟PD爪A或莫WE满D浏脱览器岔。同捏时系听统可伤方便兽集成絮模拟区语音庭信箱周系统警，提狂供运汪营商环向终告端用冒户发炎布基矮于全狱IP令网络单的增痒强通颜信功致能；绞滥妥各济宰遵朝膊筐语音扇信箱唐，除调了支塔持所绞有的丈传统惠语音捕信箱运功能原外，挠还支逐持呼胁叫监信测，约也就首是说耀当用呈户不捡在时腾，会幸自动点保留易来电象显示手，并笛可按幻需回倾拨，么支持混信息串反馈原即允作许用垮户在涉语音悔信箱封内直独接回排复信糕息，竟包括牧打出兵蜻，支幻持信泽息提驱示，阁将语必音信技箱系炮统的央来信豪通知岗到终别端用拢户的层礼上，状统一围消息藏能够闻提供熔文本皆到语饺音功盾能，万这样桶用户云能到奉他的着电子送邮件幸；赔个人敏通信队管理免，提年供用丑户私港人的挺地址洽薄，涨点击刚拨号祥，个匀人呼刚叫（故主叫嘉和被蚀叫）城记录浅，个屡人特仆征通确信的艳设定林，如侧呼叫破转移要等，拜用户奸在线棍状态渡显示或等功覆能；孝点对喊点即仁时消移息即拨主叫坏向被河叫发豆送即源时消蚀息；涌发送敢文件员或图刘片，兴在呼垃叫建骑立后饶，可江在菜随单中别选择老向被晒叫发赛送一首个文肃件或太图片讨；桂发送忌EM少AI众L，撒只需前在菜擦单中隙选择迎被叫兰方即封可发单送；芬点对乏点白都板通寄信，快呼叫剃接通改后，叉在菜巨单中柱选择腾向被暮叫发召起白脂板请介求，挪共享财白板出信息率；及个性或主页锁显示老，用佳户成揉功注梦册后规，可醒向服史务器泊上传熊自己搭个性窝化的夺主页既内容劣；登跪录时胜，或卷呼叫挥前，多可以蕉弹出禾自己参的主颤页窗于口；珍可以衣选择曾向被对叫显典示自症己的尺主页捏内容箭；世下一谱代网友络支煎持的慕典型预PI甚NT批/P英IN韵业务哑如下掩：息击拨却号（兽Cl槐ic勤k-互to蔬-D械ia宋l猫），装上网验用户誉点击副网络呆链接傻，触田发呼芒叫；锁击发杨送传疏真（之Cl牵ic聚k-雹to箩-F柱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SR只根据标记转发信息库(LFIB)进行简单高速的标记交换，不再做FEC处理。MPLS实现了网络核心处理简单，智能在边缘/接入层实现的原则，这也符合IP的精髓思想。MPLS是对IP现有组网模式的革新，包括路由和转发体系结构。MPLS提供了传统路由器与IP现有组网模式不具备的解决方案，如：显式路由、流量工程、VPN、保护现有电信网的投资(通过ATMMPLS支持)，使网络运营商能在业务量快速增长和QoS要求的外部因素、网络资源优化的内部因素间找到较优的平衡点。当前的数据网是多层结构：IP层承载应用程序，ATM层处理流量控制、提供QoS，SDH层实现传输，DWDM提供大容量带宽。未来的发展趋势是简化体系结构的光网络，减少分散设备数量，以降低管理复杂度和网络运营维护成本。由于路由器和ATM交换机已集成了SDH的物理层和复用功能，以及光网络设备(OXC和OADM)的出现，初期阶段，现有的SDH设备将继续使用其中的一个或多个波长；但从长远看，单独的SDH物理设备(ADM和DXC)将不会新建，SDH的复用、交叉连接和保护功能将被光网络设备所替代，SDH的一部分功能并入第2/3层中，而剩下部分并到光层中。SDH将成为光网络的一个业务接口，而ATM向MPLS演变。未来很长一段时期内的网络仍将是一个混合网络，包括现有的网络设备(电)和光网络设备。为了简化操作、降低运营维护成本，最好是由一个通用的控制平面控制上述设备，以快速提供业务。MPLS实质上是将IP控制平面(动态路由协议)推广到了电信的面向连接技术(如ATM)，那么我们可继续推广到光传送网(OTN)中。可见将MPLS控制平面与光交换功能相结合是较好的方案，椐此，IETF在1999年底提出了“Multi-ProtocolLambda(λ)Switching(MPLS)”(MPLmS或MPλS)技术。将波长或物理光口与标记绑定，实现MPLS的流量工程与光交换相结合。在原理上，MPLmS与MPLS一样，只不过要适应OTN的一些特殊性做相应的增加或修改。如：MPLS中的LSP，到了MPLmS中就变成了波长通道(WLP)；MPLS中的LFIB，到了MPLmS中就变成了波长转发信息库(WFIB)等。另外，MPLmS还定义了新的链路管理协议(LMP)，解决光链路的管理问题；需要适合光链路特性的波长路由协议，为此需修正OSPF与IS-IS协议，提供有关OTN中的可用光资源信息，如波长数量和带宽等；修正了CR-LDP、RSVP-TE，以建立WLP。MPLmS可以更灵活地分配和管理网络资源，有效地实现业务管理、网络保护恢复能力。由于IP业务量的分配不像过去网业务那样均衡，其动态性较强，因此，未来将出现要求将业务量的突变与光路由相结合的运营需求。未来的核心网要求高吞吐量、大带宽、高速、低时延，采用相对简单的波长标记交换，Tbit级的波长路由交换机(WSR)，具有动态路由选择功能，但只负责第二层波长标记交换。与MPLS一样，MPLmS光路由器有两类：边缘路由器，完成电子功能的标记与波长标记的对应集合处理；核心路由器，只完成波长标记交换和上下路等比较简单的光信号处理。这样，在MPLmS中，每个光通道(WLP)都可能聚合来自MPLS网中的多个标记交换通道(LSP)。未来的业务和桌面应用都是基于IP的，但交换网络仍是基于面向连接的二层交换(虚电路、光交换)，但由一个控制平面统一实现，就是MPLS(包括IP路由协议、MPLS信令协议)。第四章针对天津通信网的下一代网络解决方案目前天津通信网大致由二部分组成即：公众网（PSTN）和分组网（IP）。而将天津通信网逐渐演变成下一代网络必须分阶段分步骤进行，从而将工作建立在平稳的轨道上运行，否则向下一代网络演进也就失去了意义。根据实际情况，应按照网络规模由小到大，话务负荷由轻到重的次序进行。4.1分组网下一代网络解决方案天津通信网向下一代网络演进的方案中，分组网无疑是最重要的，一是因为现在分组业务覆盖面宽，二是因为下一代网络就是以IP分组网为基础的。在目前的分组网业务中，分组话音基于IP分组网络，是目前NGN提供的多种业务中最主要和有业务收入的业务。与PSTN话音业务相似，NGN网络话音业务也可根据用户规模和应用领域划分出集团用户、小区用户和SOHO/个人用户三种典型解决方案。4.1.1集团用户分组话音解决方案集团用户的话音通信需求具有多样性，同样其解决方案也具多样化。典型的NGN方案是利用IAD（综合接入设备）接入普通模拟话机，并在IAD中完成话音压缩、IP封装，通过网口接入NGN。对于Ephone、Pcphone、SIPphone等智能终端，则可直接接入NGN网络，如图4-1所示。图4-1集团用户分组话音解决方案通过增加IP话务台，结合软交换和话音终端即可构成IPCentrex，它完全与PSTNCentrex兼容。与此同时，可通过IP城域网将IPCentrex业务扩展到远端分支办公室，分支办公室用户具有与总部话音业务相同的特性，如短号服务、总机服务、Centrex业务等，分支到总部的连接采用融合了话音和数据的VPN，可充分利用VPN来实现广域Centrex。IPCentrex的实现方式如图4-2所示。图4-2IPCentrex的实现方案在公司总部和分支机构，所有的话音终端和话务台构成了总部的IPCentrex，这些终端可以具有IPCentrex特有的业务，如短号互拨等。对于原来使用PBX的集团用户，NGN网络可继续利用这些设备，方法是增加一个功能类似分组话音网关的设备IAD，IAD、PBX之间通过模拟中继或数字中继连接，如图4-3所示。图4-3NGN接入PBX的解决方案4.1.2小区分组话音解决方案小区话务特点是用户数量多，接入规模庞大，需要大容量接入设备。针对这一情况，采用接入媒体网关AMG解决方案，如图4-4所示。图4-4小区分组话音解决方案4.1.3SOHO/家庭用户SOHO用户的典型需求是用户端口数量少，从几个到几十个POTS端口，要求提供数据接口支持上网、数据专线互联等业务，家庭用户需求与SOHO类似。对于SOHO/家庭用户，IAD是最佳选择方案，如图4-5所示。图4-5SOHO/家庭用户解决方案对于新的运营商来讲，通过分组NGN网络提供公众长话业务，类似电信长话营业厅，称为IP超市，是一项非常具有前景的业务。通过与SoftX配合的IP话务台，可实现IP超市的话音终端管理，包括故障诊断、终端测试、终端状态监控、开启闭塞终端等，并可实时提供计费、话单打印。在分组话音解决方案中，与PSTN、IN、H323网络的互通是必须的，这里不再赘述。从话音业务表现来看，它包含了市话、长途、智能卡号等呼叫，并与现有的PSTN所提供的业务完全兼容。随着终端种类的增多，网络将提供更多的NGN特有业务，如ONLY（用户保留唯一号码，在任何时候/任何地点都可做主叫或被叫）、WEB800、VoiceInternet、VoiceMail等。4.2分组话音在NGN中需要注意的几个问题4.2.1质量保证和安全性大多数IAD、Ephone终端都支持802.1P协议，话音的优先级必须高于数据优先级，从而确保话音业务的QoS；城域网可采用高带宽、IP专网、DiffServ、MPLSVPN等多种方式，可以利用DiffServ功能，将话音包标志为快速转发类别，在接入设备采用控制流量等措施，保证服务质量。在集团用户内部可以增加防火墙，在接入设备划分VLAN，根据端口、MAC、IP地址绑定等手段增加IAD、Ephone、Pcphone的安全性。4.2.2用户布线NGN分组话音对于用户驻地的布线具有一定要求，IAD、Ephone、PCphone等必须放置在用户驻地，这些设备通过IP封装接到10/100BASE-T物理接口，因此需要布设五类线。新建的大楼基本都已考虑到综合布线系统，适应NGN网络需求。但是，对于老的住宅区和办公大楼，可能只有线，而没有铺设网线，对于这种情况，一种方法是改造布线系统，另外一种方法则是采用ADSL、VDSL、HOMEPNA等接入手段接入分组话音终端，此时用户可能需要购买相关接入设备。4.2.3分组话音终端话音终端的形态比较多，IAD可接入普通模拟话机、PCphone、Ephone、SIPphone等终端。其中，PCphone比较常见，其配置和通话由PC完成，方便、灵活。Ephone与普通话机相似，可自动振铃，产生舒适的背景噪音，回声抵消等特性与普通模拟一样。EphoneIP地址可采用DHCP、BOOTP协议分配，也可固定配置，并具有一定的丢包恢复能力，其管理和配置可通过WEB完成。随着技术的不断创新，各种具有话音功能的智能终端将会越来越多，用户的选择余地也越来越大。4.2.4IP地址规划和号码分配IP地址规划和号码分配是一项非常重要的配置，也是路由交换和组网的基础。根据用户的使用习惯和PSTN/ISDN用户的互通需要，话音终端的编号必然采用E.164编号方式（原PSTN网络的号码），由于NGN分组话音从用户驻地发出的是IP包，需要大量IP地址，目前的Ipv4地址分配明显不能满足IP地址需求。因此，NGN网络必须充分考虑IP地址问题，当前比较流行的IP地址分配方法是采用统一公网IP地址、统一私网IP地址、公网/私网IP地址混合等方案，这几种方案各有优缺点，可根据网络的实际情况来选择相应的方案。4．3关于公众网的下一代网络解