現代交換原理與技術第8章下一代網絡與軟交換8.18.28.38.4軟交換概述基于軟交換的下一代網絡軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢支持軟交換的主要協(xié)議8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境8.6軟交換組網技術第8章下一代網絡與軟交換下一代網絡（NGN）是集語音、數據、圖像、視頻等多媒體業(yè)務于一體的全新網絡。軟交換（SoftwareSwitching，SS）是NGN的核心技術。軟交換思想是在電信網向下一代網絡演進的需求下產生的，它充分吸取了IP、ATM、智能網和TDM等技術的優(yōu)點，采用開放的分層體系結構，不但實現了網絡的融合，更重要的是實現了業(yè)務的融合，具有充分的優(yōu)越性。8.1軟交換概述運營商間的競爭不斷增加，投資收益正在下降；移動通信在快速的增長，對固網市場形成威脅；基于TCP/IP的網絡技術取得巨大成功，成為三大網絡都認可的共同基礎；基于INTERNET的數據業(yè)務以井噴式的發(fā)展速度為運營商們帶來新的利潤增長點；用戶渴望更個性化、多元化的通信服務；在目前的網絡上多媒體業(yè)務實現困難、運營維護管理要求高，對增值業(yè)務的支持日益顯出力不從心。8.1軟交換概述——產生背景市場的競爭業(yè)務類型的轉變力保現有存量適時引入新技術

融合互通演進8.1軟交換概述——產生背景設備提供商業(yè)務提供商終端提供商網絡提供商用戶統(tǒng)一網絡8.1軟交換概述——發(fā)展趨勢綜合業(yè)務：要求網絡在業(yè)務層面融合8.1軟交換概述——發(fā)展趨勢電話網和數據網均存在一定的先天缺陷、無法通過簡單地改造而成為一個“全業(yè)務網”，因此，基于TDM的PSTN電話網必將和分組交換數據網融合，形成可以傳遞語音、數據、視頻等綜合業(yè)務的新一代網絡，即下一代網絡，實現通信網絡和業(yè)務的融合，而軟交換是其核心技術。8.1軟交換概述——基本概念傳統(tǒng)的基于TDM的PSTN的系統(tǒng)結構示意圖8.1軟交換概述——基本概念對應的端局電路交換機的結構8.1軟交換概述——基本概念智能網基本原理控制點8.1軟交換概述——基本概念呼叫控制與業(yè)務處理分離=智能網虛擬專用網800300神州行預付費PSTNISDNGSMCDMAInternetATM業(yè)務傳輸/交換與業(yè)務處理分開---集中提供業(yè)務業(yè)務生成與業(yè)務處理分開---快速提供業(yè)務上網呼叫等待移動智能網智能網（從業(yè)務結點演變而來的概念……）8.1軟交換概述——基本概念典型的智能網結構LAN(TCP/IP)業(yè)務生成環(huán)境SCE業(yè)務管理系統(tǒng)SMS數據網信令網LAN(TCP/IP)業(yè)務管理接入點SMAP業(yè)務控制點SCP獨立智能外設IP業(yè)務交換點SSP（特殊的交換機）8.1軟交換概述——基本概念智能網的體系結構8.1軟交換概述——基本概念智能網又面臨新問題：業(yè)務開發(fā)技術封閉業(yè)務執(zhí)行環(huán)境封閉網絡資源不能共享8.1軟交換概述——基本概念雖然在引入智能網以后可實現業(yè)務控制與業(yè)務交換的分離，但連接控制與呼叫控制（包括接入控制）功能仍未分離，不便于網絡融合時的綜合接入，而且也缺乏開放的應用編程接口（ApplicationProgrammingInterface，API）。由于智能網存在業(yè)務開發(fā)和執(zhí)行環(huán)境的封閉性、系統(tǒng)實現依附于具體的承載網絡以及業(yè)務客戶化能力低等許多固有技術缺陷，制約了新業(yè)務的開發(fā)與提供，已經很難繼續(xù)滿足公眾對電信增值業(yè)務的新需求。8.1軟交換概述——基本概念真實的現狀電信領域豐富的網絡能力資源開放編程接口IT領域豐富的業(yè)務開發(fā)人力資源8.1軟交換概述——基本概念應用編程接口（API）ApplicationFrameworkInterfacesServiceInterfaceServiceInterface...ResourceInterfaceResourceInterfaceResourceInterfaceApplication業(yè)務/應用1）為網絡運營商范圍之外的第三方提供安全可控的接入網絡資源的能力2)提供服務的注冊、查找和訂購能力提供目前和將來網絡能夠提供的各種網絡資源的控制能力資源應用編程接口API

8.1軟交換概述——基本概念用戶Applications網絡資源網絡資源CallControlUserInteractionPolicyManagementMobilityChargingAccountManagementTerminalCapabilitiesDataSessionControlConnectivityManagementGenericMessagingFRAMEWORKPresenceParlayGroup于1998年3月由BT、Ulticom、Microsoft、Nortel和Siemens等5家公司聯合發(fā)起成立。8.1軟交換概述——基本概念ParlayAPI實現上述思想的成功方案是IP電話（VoIP）。由于IP網傳輸時延不定，QoS無法保證，為了支持實時電話業(yè)務，IETF定義了實時傳輸協(xié)議（Real-timeTransportProtocol，RTP）支持QoS，定義了資源預留協(xié)議（ResourceReservationProtocol，RSVP）為呼叫保留網絡資源。8.1軟交換概述——基本概念受到IPPBX成功的啟發(fā)，為了將現有的傳統(tǒng)PSTN電路交換網與IP/ATM數據網融合，1997年由朗訊公司貝爾實驗室提出軟交換（SoftwareSwitching）概念：將傳統(tǒng)的交換設備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標準協(xié)議，如MGCP（MediaGatewayControlProtocol，媒體網關控制協(xié)議）、H248，呼叫控制實際上是運行于通用硬件平臺上的純軟件，媒體處理將TDM轉換為基于IP的媒體流。于是，軟交換技術應運而生，由于這一體系具有伸縮性強、接口標準、業(yè)務開放等特點，發(fā)展極為迅速。8.1軟交換概述——基本概念電路交換與軟交換的對比7號信令網SCP管理業(yè)務計費IPATM軟交換網關網關IPATMH.248H.248TDMTDMPacketDataBackbone軟交換模式7號信令網控制用戶板中繼板時隙交換電路交換模式TDMTDMSCP管理計費8.1軟交換概述——基本概念以軟交換為中心的系統(tǒng)結構8.1軟交換概述——基本概念8.1軟交換概述——基本概念軟交換的基本含義是：將呼叫控制功能從承載和業(yè)務中分離出來，通過軟件實現基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立/拆除會話）和信令互通，從而實現業(yè)務與呼叫控制分離、呼叫控制與承載分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。從而創(chuàng)建一個可伸縮的軟件系統(tǒng)，它獨立于特定的底層硬件和操作系統(tǒng)，并且能夠處理各種各樣的通信協(xié)議，支持PSTN、ATM和IP網的互連，支持第三方應用業(yè)務開發(fā)和部署。8.18.28.38.4軟交換概述基于軟交換的下一代網絡軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢支持軟交換的主要協(xié)議8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境8.6軟交換組網技術第8章下一代網絡與軟交換下一代網絡的內容和主要技術方向下一代傳送網：MSTPULHASON下一代互聯網：NGI/IPv6下一代交換網：軟交換IMS下一代移動網：3G、4G下一代網絡下一代接入網：Wimax,IPTV8.2基于軟交換的下一代網絡8.2基于軟交換的下一代網絡下一代網絡的內容：從傳輸網絡層面看，NGN是以自動交換光網絡（ASON）為核心的下一代智能光傳送網絡；從承載網層面看，NGN是以高帶寬和IPv6為代表的下一代因特網（NGI）；從接入網層面看，NGN是各種寬帶接入網；從網絡控制層面看，NGN是軟交換網絡；從移動通信網絡層面看，NGN是3G與4G；從業(yè)務層面看，NGN是支持語音、數據、圖像、視頻等業(yè)務，滿足移動和固定通信，具有開放性和智能化的多業(yè)務網絡。基于軟交換的下一代網絡體系結構8.2基于軟交換的下一代網絡8.2基于軟交換的下一代網絡中國聯通寬帶通信體系架構基于軟交換的下一代網絡體系結構NGN可以從功能上分為四個相對獨立的層次，從下至上依次是接入層：信令網關、媒體網關、接入網關傳輸層：核心骨干網為IP網控制層：軟交換業(yè)務層：應用服務器、AAA服務器、管理服務器其中控制層的軟交換和業(yè)務層的應用服務器是整個NGN的核心設備，NGN的這種體系結構使承載、呼叫控制、業(yè)務相分離，體現了其開放性與靈活性的優(yōu)勢。8.2基于軟交換的下一代網絡基于軟交換的下一代網絡體系結構接入層：是利用各種接入設備為各類終端設備和網絡提供訪問NGN網絡資源的入口功能，負責將不同類型的終端用戶接入到核心傳輸網絡，并實現不同信息格式之間的轉換。這些功能主要通過各種網關或智能接入設備完成。接入層的主要接入設備有：信令網關、中繼網關、接入網關和綜合接入設備（IntegratedAccessDevice，IAD）等。8.2基于軟交換的下一代網絡網關的類型信令網關（SG）完成信令信息/協(xié)議的相互轉換媒體網關（MG）完成媒體信息格式的相互轉換，按所在位置的不同，分為中繼網關和接入網關媒體網關控制器（MGC）監(jiān)視各種資源，控制所有連接，負責用戶認證與網絡安全8.2基于軟交換的下一代網絡基于軟交換的下一代網絡體系結構中繼網關的應用示例8.2基于軟交換的下一代網絡基于軟交換的下一代網絡體系結構傳輸層負責提供各種信令流和媒體流傳輸的通道，完成信息傳輸。控制層主要由媒體網關控制器（MediaGatewayController，MGC）組成，業(yè)界通常將其稱為“軟交換機”。該層的主要設備包括媒體網關控制器（MGC）、媒體服務器（MediaServer）等。其基本特征是業(yè)務與呼叫控制分離、呼叫控制與承載分離，分離的接口采用標準的協(xié)議或API，從而使得業(yè)務真正獨立于網絡，實現靈活有效地提供業(yè)務。8.2基于軟交換的下一代網絡基于軟交換的下一代網絡體系結構業(yè)務層利用底層的各種網絡資源為NGN提供各類業(yè)務所需的業(yè)務邏輯、數據資源和媒體資源，以及網絡運營所必需的管理、維護和計費等功能。該層的主要設備包括應用服務器（ApplicationServer，AS）、網管服務器（PolicyServer）、鑒權、認證和計費服務器（Authentication,AuthorizationandAccountingServer，AAAS）等。8.2基于軟交換的下一代網絡業(yè)務提供方式網關軟交換分組網1.用戶撥號2.網關通知軟交換3.軟交換確定業(yè)務業(yè)務提供者4.軟交換控制相應的應用服務器5.應用服務器向用戶提供相應的業(yè)務應用服務器8.2基于軟交換的下一代網絡軟交換機應用服務器8.2基于軟交換的下一代網絡下一代網絡的特點采用分層的、全開放的體系結構和標準接口，具有獨立的模塊化結構。下一代網絡是業(yè)務驅動的網絡，應實現業(yè)務與呼叫控制分離、呼叫控制與承載分離。下一代網絡是基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網絡體系，NGN可使用IP協(xié)議，使得基于IP的業(yè)務都能在不同網上實現互通，支持各種業(yè)務和用戶任意接入?？膳c現有網絡互通。支持移動性。電信級的硬件平臺。8.18.28.38.4軟交換概述基于軟交換的下一代網絡軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢支持軟交換的主要協(xié)議8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境8.6軟交換組網技術第8章下一代網絡與軟交換固定網絡軟交換的主要功能8.3軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢移動網絡的軟交換功能結構及協(xié)議8.3軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢軟交換的主要功能1）呼叫控制和處理功能2）業(yè)務交換功能3）業(yè)務提供功能4）協(xié)議功能5）互聯互通功能6）資源管理功能7）操作維護功能8）計費功能、認證與授權功能……8.3軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢軟交換的技術優(yōu)勢成本優(yōu)勢充分柔性、靈活的統(tǒng)一業(yè)務平臺，業(yè)務提供速度快、成本低。業(yè)務優(yōu)勢：開放式的體系架構，分層的思想，降低了設備提供的門檻，使得更多的人參與系統(tǒng)的開發(fā)，將創(chuàng)造豐富多彩的未來。8.3軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢8.18.28.38.4軟交換概述基于軟交換的下一代網絡軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢支持軟交換的主要協(xié)議8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境8.6軟交換組網技術第8章下一代網絡與軟交換下一代網絡的特點是基于IP技術的多廠商、多技術、不同體系結構的復雜融合體，軟交換技術在這樣一個異構網絡中起著極為重要的作用。協(xié)議是系統(tǒng)賴以生存的規(guī)則，如建立聯系、交換數據以及終端會話等，標準化協(xié)議是支持通信設備互聯互通、提高通信設施效率、保障通信網絡服務質量的關鍵因素。8.4支持軟交換的主要協(xié)議下一代網絡是一個開放的體系結構，各個功能模塊之間采用標準的協(xié)議進行互通，因此軟交換涉及到很多的協(xié)議，具體可分為如下幾種類型：媒體網關控制協(xié)議呼叫控制協(xié)議信令傳輸適配協(xié)議傳輸控制協(xié)議業(yè)務應用協(xié)議維護管理協(xié)議8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.1媒體網關控制協(xié)議用于軟交換設備與各種媒體設備之間，提供用于軟交換對媒體網關進行承載控制、資源控制和管理，是一種主/從控制協(xié)議體系。主要的媒體網關控制協(xié)議有IETF制定的MGCP和MEGACO、ITU-T制定的H.248。軟交換MGCP媒體網關MGCP終端MGCPMGCP8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.1媒體網關控制協(xié)議MGCP協(xié)議棧8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.1媒體網關控制協(xié)議H.248/MEGACO協(xié)議軟交換媒體網關H.248/MEGACO終端H.248H.2488.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議用于建立呼叫，是對等方式的通信協(xié)議，與媒體網關控制協(xié)議的主從方式完全不同。主要有：SIP、SIP-T、SIP-I、H.323、ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI等。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議會話啟動協(xié)議（SessionInitiationProtocol，SIP）是由IETF提出的在IP網絡上進行多媒體通信的應用層控制協(xié)議，其設計思想與H.248/MEGACO/MGCP完全不同。它的主要目的是為了解決IP網中的信令控制，以及與軟交換的通信。SIP協(xié)議采用基于文本格式的客戶-服務器方式，以文本的形式表示消息的語法、語義和編碼，客戶機發(fā)起請求，服務器進行響應。SIP主要用于SIP終端和軟交換之間、軟交換和軟交換之間以及軟交換與各種應用服務器之間。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議會話啟動協(xié)議（SessionInitiationProtocol，SIP）SIP應用服務器SIP終端SIP終端軟交換軟交換SIPSIPSIP系統(tǒng)示意圖SIP協(xié)議的應用范圍8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議H.323協(xié)議H.323協(xié)議由ITU-T創(chuàng)建于1996年，主要用于音頻、視頻和在IP網絡上共享數據的總括標準。1997年底通過了H.323V2，改名為“基于分組交換網絡的多媒體通信終端系統(tǒng)”，1999年5月ITU-T又提出了H.323的第三個版本，H.323標準為LAN、MAN、Intranet和Internet上的多媒體通信應用提供了技術基礎和保障。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議H.323協(xié)議H.323協(xié)議的體系結構8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議H.323協(xié)議H.323系統(tǒng)的組成8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議BICC協(xié)議與承載無關的呼叫控制（BearerIndependentCallControl，BICC）協(xié)議是由ITU-T第11研究組提出的信令協(xié)議，屬于應用層控制協(xié)議，用于建立、修改和終結呼叫。BICC協(xié)議是直接面向電話業(yè)務的應用提出的協(xié)議，其主要目的是解決呼叫控制和承載控制分離的問題，使呼叫控制信令可以在各種網絡上承載，包括No.7信令網、ATM網絡和IP網絡。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.2呼叫控制協(xié)議BICC協(xié)議BICC協(xié)議模型8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.3信令傳輸適配協(xié)議信令傳輸適配協(xié)議簡稱SIGTRAN協(xié)議，是將在傳統(tǒng)的電路交換網中傳送的信令消息轉換成在IP網絡上傳送的信令消息時所用的適配協(xié)議的總稱。主要的SIGTRAN協(xié)議包括No.7信令的適配協(xié)議：M2PA、M2UA、M3UA、SUA/IUA/V5UA8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.3信令傳輸適配協(xié)議SIGTRAN協(xié)議SIGTRAN協(xié)議棧主要應用于信令網關與軟交換設備之間，是在IP網絡中傳送電路交換網絡信令協(xié)議的堆棧，是由IETF制定的標準。SIGTRAN的功能包括：在可靠的IP傳輸的基礎上，承載高層的信令協(xié)議；提供與PSTN接口上相同級別的業(yè)務；提供透明傳輸。其根本功能在于將PSTN中基于TDM的七號信令通過信令網關轉換，以IP網作為承載透明傳輸至軟交換設備，由軟交換設備完成對七號信令的處理。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.3信令傳輸適配協(xié)議SIGTRAN協(xié)議SIGTRAN協(xié)議參考模型8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.3信令傳輸適配協(xié)議SIGTRAN協(xié)議SIGTRAN協(xié)議棧定義了6個適配層協(xié)議。（1）MTP-2用戶適配協(xié)議（MTP2-UserAdaptationLayer，M2UA），該協(xié)議允許信令網關向對等的IPSP傳送MTP-3消息，對No.7信令網和IP網絡提供無縫的網管互通功能。（2）MTP-2用戶對等適配協(xié)議（MTP2-UserPeer-to-PeerAdaptationLayer，M2PA）。M2PA的用戶是MTP-3，以對等實體模式提供MTP-2的業(yè)務，是把七號信令網MTP-3層適配到SCTP層的協(xié)議，它描述的傳輸機制可使任何兩個七號信令網關通過IP網上的通信完成MTP-3消息處理和信令網管理功能，因此能夠在IP網連接上提供與MTP-3協(xié)議的無縫操作。此時軟交換應具有一個獨立的信令點。M2PA提供的傳輸機制支持IP網絡連接上的MTP-3協(xié)議對等層的操作。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.3信令傳輸適配協(xié)議SIGTRAN協(xié)議SIGTRAN協(xié)議棧定義了6個適配層協(xié)議。（3）MTP-3用戶適配協(xié)議（MTP3-UserAdaptationLayer，M3UA）。M3UA的用戶是SCCP和ISUP，該協(xié)議允許信令網關向媒體網關控制器或IP數據庫傳送MTP-3的用戶信息。（4）No.7信令網SCCP用戶適配協(xié)議（SUA）。SUA的用戶是TCAP，主要功能是適配傳送SCCP的用戶信息給IP數據庫，提供SCCP的網管互通功能。（5）ISDNQ.921用戶適配層協(xié)議（ISDNQ.921-UserAdaptationLayer，IUA）。它的用戶是ISDN的第三層（Q.931）實體，提供ISDN數據鏈路層業(yè)務。（6）V5用戶適配層協(xié)議（V5.2-UserAdaptionLayer，VSUA），提供V5.2的業(yè)務。8.4.4傳輸控制協(xié)議包括流控制傳輸協(xié)議（SCTP）、UDP、TCP、M3UA等。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.5業(yè)務應用協(xié)議包括PARLAY、JAIN、INAP、CAMEL、MAP、RADIUS等，軟交換將用戶名和賬號等信息發(fā)送到AAA服務器進行認證、鑒權和計費，采用RADIUS協(xié)議。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.4.6維護管理協(xié)議簡單網絡管理協(xié)議（SNMP）、公共對象請求代理結構（CommonObjectRequestBrokerArchitecture，CORBA）、通用開放策略服務（CommonOpenPolicyService，COPS）等。8.4支持軟交換的主要協(xié)議8.18.28.38.4軟交換概述基于軟交換的下一代網絡軟交換的主要功能和技術優(yōu)勢支持軟交換的主要協(xié)議8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境8.6軟交換組網技術第8章下一代網絡與軟交換8.5基于軟交換的開放業(yè)務支撐環(huán)境NGN提供的業(yè)務主要有：1）PSTN的語音業(yè)務：基本的PSTN/ISDN語音業(yè)務、標準補充業(yè)務、CENTREX業(yè)務和智能業(yè)務2）與Internet相結合的業(yè)務：Clicktodial、WebCall、即時消息（InstantMessaging，IM）、同步瀏覽、個人通信管理。3）多媒體業(yè)務：桌面視頻呼叫/會議、協(xié)同應用、流媒體服務。4）開放的業(yè)務API：NGN不僅能夠提供上述業(yè)務，更重要的是能夠提供新業(yè)務開發(fā)和接入的標準接口。這些接口包括JAIN、PARLAY、SIP