（工商管理专业论文）内蒙古移动2G网络引入软交换可行性分析.pdf

， 令 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中 特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名： 本人承担一切相关责任。 日期：弋善盟止 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位 期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用 影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不 属于保密范围，适用本授权书。 、 本人签名： 导师签名： 日期：立兰鱼：望 日期：c 垒：；墨 2 摘要 软交换作为现在一项较成熟的技术，由于其本身所具有的优势，各大电 信运营商纷纷进行网络改造和技术升级。作为中国移动的内蒙古子公司来说， 卜 现有的g s m 网络也存在网络改造和技术升级期。采用软交换技术进行g s m 、 -核心网建设，一方面通过改变现有竞争格局可以大大节约建设成本，提高投 资效益；另一方面可以充分运用软交换的技术优势提高现有网络的安全和备 份机制，从而使现有网络更具竞争力。本论文紧密结合内蒙古移动建设软交 换时机，深入细致的分析和论证了内蒙古移动在现有2 g 网络引入软交换应 着重考虑的问题。本文着重从软交换的技术特点和优势开始分析，分析了其 本身的技术优势和成熟度，分析了现阶段g s m 网存在的弊端和劣势，以及 采用软交换技术进行建网的经济技术指标分析等。本文提出了三种方案：方 案一：全区集中建设一对s e r v e r ，分离设置，话音t d m 承载；方案二：全 区初期建设两对s e r v e r ，分离设置，话音t d m 承载；方案三：s e r v e r 与m e d i a g a t e w a y 集中设置，话音t d m 承载。最后经过比较分析确定方案 一为最优方案。 本论文紧扣企业实际，分析思路和方法恰当，该论文具有较强的现实指 二 导意义和实用价值。 关键词：软交换、g s m 、s e r v e r 、媒体网关 卜 7 一、 y f e a s i b i l i t ya n a l y s i so fi m p o r t i n gs o f ts w i t c hi n t og s m n e t w o r k i ni n n e rm o g o l l m o b i l e a b s t r a c t t h i sa r t i c l ed i s c u s s e s t h ea d v a n t a g eo fs o f ts w i t c ht e c h n o l o g ya n dt h e f e a s i b i l i t ya n a l y s i s o fi m p o r t i n gs o f ts w i t c hi n t og s mn e t w o r k ，i nt h ef o l l o w i n g a s p e c t s s o f ts w i t c ht e c h n o l o g yi sr i p ea n di sw i d e l yu s e do nt h ew i r e l e s s n e t w o l k ， w h i c hi sb u l k yi nn o d e s ，s a f e t y , f l e x i b l ew i t hl o wc o s t a n di tw o u l ds t r e n g t h e nt h e c o r ec o m p e t i t i v e n e s so fc o r p o r a t i o n t h i sa r t i c l ei sb e g i n n i n gw i t hd i s c u s s i o no ft h e a d v a n t a g e sa n ds p e c i a l t yo fs o f ts w i t c h ，m a k i n gm e n t i o no ft h ed i s a d v a n t a g eo fg s m n e t w o r kn o w a d a y s ，a n dp u t sf o r w a r dt h r e es o l u t i o n s ：1 b u i l d i n go n ep a i r o f s e r v e r , s e ts e p a r a t e l y , w i t hv o i c eo v e rt d m 2 b u i l d i n gt w op a i r s o fs e r v e r , s e t s e p a r a t e l y , w i t h v o i c eo v e rt d m 3 b u i l d i n gc o n c e n t r a t e ds e r v e ra n dm e d i a g a t e w a y , w i t hv o i c eo v e rt d m a n ds o l u t i o n1i sa c k n o w l e d g e df i n a l l y k e y w o r d s ：s o f t s w i t c h ，g s m ，s e r v e r ，m e d i ag a t e w a y 4 譬一 v 第一章内蒙古移动2 g 网络情况 1 1 内蒙古移动2 g 网络现状 内蒙古移动g s m 通信网有1 2 个移动本地网，各本地网均设置了1 , - - - 4 个交换局。截至 到2 0 0 5 年底，全区建成2 8 个m s c ( 其中1 8 个m s c g m s c 和4 个独立关口局) ，交换总容量 达到5 0 5 1 万门。 内蒙古移动g s m 通信网现采用二级网络结构，即在呼和浩特设置一对t m s c l 厂r m s c 2 和t m g ，作为一级汇接中心兼做二级汇接中心，以话务负荷分担方式疏通区内话务并与北京、 天津、沈阳、上海、太原、石家庄和广州一级汇接中心( t m s c l ) 相联，负责汇接省际话务。 全区所有业务区的m s c 和g m s c 与呼和浩特t m s c l t m s c 2 和t m g 直接相连，以实现内 蒙移动g s m 与全国g s m 的联网。 全区2 8 个m s c ( 其中1 8 个m s c g m s c ) 和4 个独立关口与本地关口局g m s c 及其t m s c 之间设置直达低呼损电路，业务区内每个m s c 、m s c g m s c 之间均设置直达低呼损电路。 图1 1 内蒙古移动传统2 g 网络结构图 1 2 存在的主要问题 交换机平均容量小，配套及维护成本较高。 网络结构复杂，扩容难度大。 新业务提供能力差，实现复杂。 缺乏演进能力，持续投入造成资产浪费。 7 第二章软交换技术提出的背景 2 1 软交换提出的背景 人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。一直以来，上述三类 通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。电话网承载和疏通语音业务、数据网承载 和疏通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。 随着社会信息化程度的进一步加深，通信已经成为人们生活和工作中不可缺少的工具， 人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的w w w 浏览和收发e - m a i l ，人们需 要的是能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息。因此要求电信运营商能够灵活地为用户 提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不同业务的运营模式难以满足用户“灵活 地获取所需要的信息”的需求，只有构建一个”全业务网络即能够同时承载和疏通语音、 数据、多媒体业务的网络”才能满足用户日益增长的对通信业务的需求。 电话网的历史最为悠久，其核心是电话交换机，电话交换机经历了磁石式、共用电池式、 步进制、纵横制、程控制5 个发展阶段，其差别在于交换机的实现方式发生了改变。程控制 电话交换机的出现是一个历史性的变革，它采用了先进的体系结构，其功能可以分为呼叫业 务接入、路由选择( 交换) 和呼叫业务控制3 部分，其中的交换和呼叫业务控制功能均主要是 通过程序软件来实现。但其采用的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等 的双向6 4 k b i t s 固定带宽通道不适于承载突发数据量大、上下行数据流量差异大的数据业 务。 数据网的种类繁多，根据其采用的广域网协议不同，可将其分为d d n 、x 2 5 、帧中继和 i p 网，由于i p 网具有协议简单、终端设备价格低廉、以及基于i p 协议的w w w 业务的开展， 基于i p 协议的i n t e r n e t 呈爆炸式发展，一度成为了数据网的代名词。i p 网要求用户终端将 用户数据信息均封装在i p 包中，i p 网的核心设备路由器仅是完成“尽力而为”的i p 包 转发的简单工作，它采用资源共享的包交换方式，根据业务量需要动态地占用上下行传输通 道，因此i p 网实际上仅是一个数据传送网，其本身并不提供任何高层业务控制功能，若在 i p 网上开放语音业务，必须额外增加电话业务的控制设备。值得一提的是，i p 网中传送的 8 v i p 包能够承载任何用户数据信息，为实现语音、数据、多媒体流等多种信息在一个承载网中 传送创造了条件。 可见，电话网和数据网均存在一定的先天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“全业 务网”，因此，为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务，即通信 业务的融合，产生了软交换( s o f t s w i t c h ) 技术。 面向下一代网络，传统的基于t d m 的话音网，虽然可以提供速率为6 4 k b i t s 的业务，但 业务和控制都是由交换机来完成的。这种技术虽然保证话音有优良的品质，但对新业务的提 供需要较长的周期，面对日益竞争的市场显得力不从心。 基于t d m 的通信网络中，提供给用户的各项功能都直接与交换机有关，业务和控制都是 由交换机完成的。交换机的功能与其提供的业务都需要在每个接点完成，并且采用依靠交换 机和信令来提供业务，所以必须在交换机的技术标准和信令标准中对开放的每项业务进行详 细规范。如要增加新业务，首先需要修订标准，再对交换机进行改造，每提供一项新业务都 需要较长的时期。为满足用户对新业务的需求，网络中出现了公共的业务平台一一智能网 ( i n ) 。智能网的设计思想就是把呼叫连接和业务提供分开。交换机完成呼叫连接，而智能网 完成业务提供，这种方法大大提高了增强业务的能力，缩短了新业务提供的时间。而这种分 离仅仅是第一步，随着承载的多样化，必须将呼叫控制和承载连接进一步分离，这正是软交 换引入的目的。软交换在未来网络中的位置将被分成接入传送层、媒体层、控制层和业务层， 即把控制和业务的提供从媒体层中分离出来。 作为n g n 网络的核心技术，软交换的发展因而受到越来越多的关注，作为下一代网络的 控制功能模块，软交换为下一代网络( n g n ) 具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功 能。我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是： “软交换是网络演进以及下一代分 组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路 由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并 向第三方提供可编程能力。” 目前，我国已完成并颁布了软交换设备总体技术要求( y d c 0 0 3 2 0 0 1 ) ，明确规范了软 f 交换在网络中的位置，功能要求、业务要求、操作维护和网管要求、协议和接口要求，计费 要求和性能指标，并规定了与i p 电话及智能网的互通要求等。特别值得一提的是，移动软交 换设备技术要求和设备规范也已完成，主要针对软交换技术在移动网络中的移动性管理和鉴 权等方面特征进行了相应的扩展。不难看出，在分组交换日益普遍的情况下，软交换技术无 论在固网还是移动网络的发展和融合当中，作为网络的核心技术，发挥着重要的粘合作用。 中国电信业正走向多运营商竞争时代，市场竞争环境变得激烈残酷，单纯的话音业务已 9 无法满足利润最大化的要求，如何充分发挥话音网络效益同时寻找新的业务增长点成为传统 电信运营商关注的重点，近来随着3 g 的逐步成熟，可视电话、掌中电视等多媒体应用正逐步 成为市场新宠，提供高速率业务传输的3 g 网络使这类移动宽带业务的大规模运营成为可能。 3 g 网络技术快速发展的同时，软交换技术也逐步走向成熟，2 0 0 2 , - - , 2 0 0 3 年，中国移动、 电信、网通、联通、铁通、卫通等国内主要运营商先后进行软交换技术试验，试验结果表明 软交换网既可实现话音业务的延续、又能提供全业务运营，而且建网和运维成本低、具有较 强的灵活扩展能力。在长途i p 语音、综合端局、多媒体增值业务和移动核心网等四大领域， 已有多起成功商用的案例。 2 2 下一代网络的特点 下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，有 三大特征。 ( 1 ) 采用开放的网络构架体系，其特点如下： 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。部件间的协议接口基于相应的标准。部件化使得原有的电信网络逐步走向开 放，运营商可以根据业务的需要自由结合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接口的 标准化可以实现各种异构网的互通。 ( 2 ) 下一代网络是业务驱动的网络。其功能特点是： 业务与呼叫控制分离。呼叫与承载分离。 分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置 和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提 供有较大的灵活性。 ( 3 ) 下一代网络是基于统一协议的分组网络 现有的信息网络，无论是电信网、计算机网还是有线电视网都不可能以其中某一网络为 基础平台来生长信息基础设施。但近几年随着i p 的发展，才使人们真正认识到电信网络、计 算机网络及有线电视网络将最终汇集为统一的i p 网络，即人们通常所说的“三网”融合。i p 协议使得各种以i p 为基础的业务都能在不同的网上实现互通，首次具有了统一的为三大网都 能接受的通信协议，从技术上为国家信息基础设施( n i i ) 奠定了最坚实的基础。i p 协议已 经成为中国，乃至世界信息产业界最热门的话题，它几乎成为信息网络的代名词，它将最终 演化成为当今世界各国极力推行的n i i 和全球信息基础设施( g i i ) 的核心。 1 0 日前互联网己发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于电话网( p s t n ) 和有 线电视网，互联网的快速发展极大地改变了人类的社会、政治、经济和文化生活。从其发展 的过程来看，互联网有许多方面与构想中的g i i 有着惊人的相似之处，如覆盖全球、全方位 命名、全方位服务、开放型系统，可支持视频、音频等多种业务等。而这些方面恰恰是p s t n 所固有的缺陷，因此互联网的快速发展既给我们带来了机遇，又使我们面i 临严峻的挑战。所 以无论在技术上和业务上，话音网络与数据网络的融合成为网络发展的必然趋势。 2 3 网络的变迁 传统的交换机是基于电路交换技术的。话音通信信息以6 4 k b i t s 的速率在网络中传输。 在交换机的接口处6 4 k b i t s 的信号流经时分复用后进入高速数字设备。呼叫路由与特色处理 的智能化控制和电路交换网络紧密地结合在一起。 电路交换机最复杂的部分是执行呼叫处理的软件。它做出呼叫路由的选择并完成成百上 千种处理功能。目前电路交换机中运行这一软件的处理器是和采用电路交换方式的设备高度 集成在一起的。 从网络角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网 方式还是从交换方式上来讲，都已经无法适应新的发展趋势，积极发展下一代网络已经成为 电信发展的必然趋势。 面向服务的技术促进了i n t e r n e t 和电子商务的发展，使运营商能够在已有的业务基础上 开展新的业务。集语音、数据、传真和视频等业务于一体的下一代网络要求有一种新的解决 方案，软交换就是个很好的办法。 下一代网络的分层结构： 图2 1 下一代网络分层结构图 2 4 目前的软交换设备对业务的支持情况 目前，许多电话交换设备供应商和数据设备供应商均推出了自己的软交换设备，国内厂 商包括中兴、华为和大唐；国外厂商包括阿尔卡特、北方电讯、西门子、朗讯、c i s c o 、s o n u s 、 u t 斯达康、爱立信等公司。各厂商提供的软交换设备均遵从软交换技术的总体架构，只是在 具体实现方式上存在着一些差异。 随着3 g 的来临，中国电信业将实现从传统交换向软交换的战略转型。 2 5 软交换在2g 网络中的优势 早在上世纪9 0 年代末就有人提出在第三代移动通信系统中引入移动服务器( 即后来的软 交换) 的设想。进入2 l 世纪后，整个电信网走向i p ，固定网与移动网融合的趋势越来越明显， 移动网同样要从p s t n 向i p 网过渡，面临与固定网相同的问题。因此，3 g p p 在制定w c d m ar 4 规范时正式把软交换概念引入移动核心网是完全合乎逻辑的，有利于与固定网的融合。 在r 4 版本中，虽然核心网仍是基于a t m 的，但它规范了基于软交换的体系结构，移动 交换中心( m s c ) 被分解为m s c 服务器( 软交换机) 和媒体网关。前者提供传统m s c 的呼叫控制部 分，后者提供传统m s c 的交换部分。媒体网关完成把话音业务从分组核心网交换到传统电路 交换p s t n 的工作。软交换机通过标准的控制接口利用媒体网关控制( m e g a c o ) 协议来控制媒体 网关。从表面看，移动软交换机与用于固定网5 类机的软交换机一样，但是移动软交换机的 软件程序必须符合w c d m a 的规范，提供控制无线接入网( r a n ) 和移动用户的必要功能。由此增 加的复杂性也必须服从基于标准的协议和流程，如c a m e l 触发器、用户信息管理( s i m ) 流程、 与原籍位置寄存器( h e r ) 的通信、与其它m s c 的访问位置寄存器( v l r ) 的通信等。这附加的复 杂性使移动软交换机比固定软交换机复杂得多。 同样，在c d m a 2 0 0 0 的核心网中将来也要引入软交换。当它在向全i p 网的过渡中，核心 网的体系结构也将遵照3 g p pr 5i p 网络模型，由m s c 服务器、媒体网关和信令网关组成。 2 6 移动软交换的特点和好处 在向3 g 的过渡中，在移动核心网中引入基于软交换的体系结构将给移动运营商带来许 多好处。软交换的主要特点包括： 1 2 ( 1 ) 分布式交换 传统电路交换网利用集中的m s c 在r a n 和p s t n 之间完成话音交换。由于运行成本和运 维人员成本高，运营商都建大型集中的m s c ，其代价是要建来自各城市r a n 的回程话音电路。 由于多数呼叫是本地的，这就造成电路加倍，从本地r a n 到m s c ，又从m s c 到本地p s t n ，如 图3 左所示。图3 右所示的是基于软交换的体系结构，它由集中的m s c 服务器软交换机与分 布的媒体网关组成，呼叫控制与话音处理交换是分开的，媒体网关可以布设在提供最大价值 的地方，复杂的呼叫控制被集中在一起。通过部署分布式交换，运营商可以明显降低回程费 用。 利用基于软交换的分布式体系结构的另一主要好处是话音业务和g p r s 数据可以共用核 心网。运营商只需一个网即可，而不是像2 5 g 那样需要两个网。 ( 2 ) 开放智能业务不需对所有m s c 升级 移动运营商利用移动智能网( i n ) 开放基于标准的业务。用于移动i n 的g s m 标准是移动 增强逻辑定制应用( c a m e l ) 。北美c d m a 与t d m a 也在对无线智能网( w i n ) 进行标准化。虽然当 前许多业务( 如预付费业务等) 是利用i n 协议的专有扩充来提供的，但是想把这些业务延伸至 漫游者就需要实施基于标准的c a m e l w i n 业务。c a m e l 和w i n 两者都使用集中的智能网节 点，叫业务控制点( s c p ) 。经过升级的m s c 在某些点上要把呼叫控制移交给s c p ，由s c p 执行 业务逻辑。当部署新业务时，运营商必须对所有的m s c 进行升级，安装触发器。这样做的缺 点是： 业务提供成本高，因为要对每一m s c 进行升级，费钱费时； m s c 实时处理代价高，因为所装c a m e l 触发器可能占据m s c 处理能力的5 一2 0 ，这意味 着与没装触发器的m s c 相比，每m s c 将少支持5 一2 0 的无线用户，这是很大的代价；： 软件成本高，因为m s c 软件升级也需相关费用； 业务投放市场时间长，因为在传统电路交换m s c 上开发软件需要时间长。较好较经济的 办法是把这些触发器卸下来，放到软交换机上去。由移动终端始发终接的呼叫通过软交换机 而选路，软交换机将基于所装的触发器对s c p 发起询问。由于触发器集中装在软交换机中， 从而减轻了m s c 的负担。利用软交换结构可开放的智能业务包括无线号码携带、号码共用、 预付费漫游、长途免费业务等。 1 3 ( 3 ) 通过软交换利用基于i p 的服务平台来开放业务 国际软交换论坛应用工作组制定了一种应用框架，在此框架中，软交换机可以使用s i p 或l d a p 来接入基于i p 的应用服务器，获得服务。这些i p 使能的服务平台其工作方式与s c p 相同，但它们的成本低很多，而且更加灵活。一旦数据库被移到更现代的平台，软交换机可 以利用s i p 或l d a p 来对它们进行询问。 由于上述特点，软交换给移动运营商带来如下好处： 降低投资和维护成本 高效灵活； 开放性： 有利于固定与移动核心网的融合。 在移动软交换之后，目前在国际上，融合正在成为电信业的主旋律。技术趋于融合、网 络趋于融合、业务趋于融合。其实，融合的想法早在上世纪9 0 年代中后期就己提出，先是三 网融合，后是固定网与移动网的融合( f m c ) 。2 0 0 0 年，笔者曾著文写道：“为了实现真正的 个人通信，使用户不论在固定环境中，还是在移动环境中都能享受到相同的服务，获得相同 的应用，固定通信网与移动通信网也将走向综合，融为一体。固定网与移动网的融合应从核 心网开始，逐渐扩展到边缘，把各种速率的数据流通过接入节点提供给用户，从而把固定网 与移动网的功能通过i p 这一粘合剂融合在一起。” 但当时由于技术和标准不具备、市场不明朗以及后来的网络泡沫等原因，固定网与移动 网的融合并没有真正搞起来。然而，2 0 0 4 年在国际上f m c 成为n g n 的研究重点，提出了基于 i m s ( i p 多媒体子系统) 实现f m c 的n g n 架构。i t u t 、e t s i 都把f m c 放在了n g n 标准化工作 的核心位置。短短几个月来，i m s 取得了很大进展，标准化工作一直在往前推进，设备商、 运营商相继宣布基于i m s 的策略。2 0 0 4 年n t t 、英国电信、韩国电信、巴西电信等运营商成 立“f m c 联盟”，旨在推广固定电话与移动通信的联合经营模式。2 0 0 5 年2 月在法国嘎纳刚 举行不久的3 g s m 大会上，i m s 成为最引人注目的一个话题。 所谓基于i m s 的n g n 架构是对3 g p p 规范中的i m s ( i p 多媒体子系统) 特性进行修订补充， 使其成为基于s i p 的通用平台，可以同时支持固定和移动的多种接入方式( w i m a x 、w i f i 、3 g 、 f t t x 等) ，实现固定网与移动网的融合。i m s 定义了三层结构( 如图4 所示) ，控制层基于s i p ； 1 4 与下面的传送层和上面的业务层之间具有开放的接口，允许运营商采用单一的核心网，横跨 固定网与移动网提供v o i p 、多媒体消息等基于s i p 的业务。i m s 符合n g n 把呼叫控制与传送 分离的要求，是软交换的延伸，在软交换的基础上对控制功能作进一步分离。目的是形成一 个更加高度灵活的通信平台，不仅可以实现人到内容( 客户机n 务器) 多媒体通信，而且还可 以实现人到人( 端到端) 的i p 多媒体通信，如图5 所示。f m c 把有线和无线的技术与业务集成 在一起，形成一个单一的网络基础，这使电信运营商可以利用所有各种类型的业务来吸弓其 全部潜在用户。实现f m c 后，固网运营商不再受限于陆地固定网，而移动运营商将能够使用 最可靠的网络资源去满足移动用户日益增长的需求。 基于i m s 的f m c 在经历一度质疑之后，现在得到越来越多的认同，尤其是得到固网运营 商的认同。网络分层原则的普遍接受以及i t u 对i m s 的接纳是一个关键的转折点。现在业界 普遍认为它是未来核心网的发展方向。从目前来看，2 0 0 6 - - 2 0 0 7 年将是f m c 技术和业务发展 的关键时期。f m c 从理论走向实践的整个过渡时期也许要1 0 年以上。在核心网，固定技术与 移动技术的界线有人估计大约在2 0 1 0 ，- - 2 0 1 2 年期间被打破，主要表现为向全i p 网过渡，在 全i p 网中，固定网和移动网边界上的核心子系统均相同。而接入网即便在网络核心实现f m c 之后仍可能包括多种技术，因为接入网是一个技术多变的领域。但设备供应商之间的竞争以 及新老业务提供商之间的竞争将推动接入网的f m c 。 ( 1 ) 增加新收入的机会 软交换将会带来许多新的业务。语音、数据和视频服务涉及到人们工作和生活的方方面 面，因此将给运营商带来收入和利润。 运营商必须使用新的网关和服务器，增加新的协议和服务内容。基于i p 的电话会议和 1 pc e n t r e x 就是运用工p 技术实现传统电话功能的例子。互联网接入商也可以提供和电话有 关的服务。分布式的结构使运营商可以随时随地进行改进或增加容量。 ( 2 ) 紧跟市场需求 软交换不仅能够加速服务体系的建立，而且还能加快服务项目的推出和升级。在传统的 电话市场，最早进入市场的服务商可以占有3 0 的份额。而到了下一代网络，这一数字会提 高到8 0 ! ( 3 ) 留住客户 由于客户的工作和生活都和下一代网络的服务密切相关，因此他们与服务提供商之间的 联系将越来越紧密，不会轻易流失。例如，服务提供商可以利用软交换技术使客户拥有自己 管理个人通信服务的能力。这就可以吸引住用户，大大增加用户群的稳定性。 1 5 ( 4 ) 网络成本降低 电信级的软交换设备可以取代现在的电路交换机，且成本更低，易于新的运营商进入市 场。由于软交换的定价可以采取软件注册模型，因此投资可以随用户规模而变化，不必预先 投入大量资金。 新的运营商可以先购买他们所需的容量，从几百个用户做起，以后再逐渐扩大用户群。 以前，要想进入传统交换市场不论是在成本上，还是在最小用户数上都要有很大的规模，同 此新运营商很难进入市场。而现在，这一问题已不复存在。 ( 5 ) 有效利用带宽 已有的电话系统在双方通话时要占有一个固定的信道。在通话过程这条线路始终是被占 用的。时分复用( t d m ) 技术使一条中继线上可以同时进行多个通话。但占用电路所消耗的带 宽仍然有很大浪费，特别是大多数通话中有很多时间是没有话音的。使用分组技术的软交换 可以大大提高带宽的利用率。 ( 6 ) 高效的网络管理 软交换使运营商可以更为高效地管理自己的网络。除了进行实时监控和改变交换功能、 b 远程接入功能还可以使升级和配置集中操作。 ( 7 ) 改进服务 升级简便是软交换受到电信市场欢迎的一个重要原因。和传统的方法相比。利用软交换 推出新业务既快成本又低。新的增值业务使运营商可以更好地与对手竞争。电信公司可以开 发多种功能，为不同的用户提供特色服务。 ( 8 ) 节省中心局空间 在软交换网络中，应用程序可以在任意地点完成操作。服务器可以放在最需要的地方。 关键的应用程序数据和资源不必储存在网络的同一个地方。 基于下一代网络的分布式特性，运营商在没有中心局的情况下可以提高效率。分布式的 服务器将比传统的中心交换局小很多。 ( 9 ) 灵活的服务创新环境 运营商不必进行硬件升级就可以提供新的业务，从而省去了一大笔购买设备和运输的费 用。 ( 1 0 ) 投资保护 软交换可以与传统的网络共存，因此运营商可以分期投资建设，并推出能适应不同网络 环境的新业务。 软交换也充分利用了已有的目录服务器和网络数据库，允许新业务利用这些资源。协议 1 6 转换使不同的信令系统可以互通，这些协议包括s s 7 、h 2 4 8 、m e g a c o 、i p 、s i p 、h 3 2 3 和 0 9 3 1 ，独立的网络( 如无线网和光缆网) 之间也可以互通。 软交换业务对用户来说是完全透明的，而且与网络结构无关。它提供多协议控制并支持 多媒体业务的应用。用户接口与以前的电话系统很相似，用户不会感觉出有什么不同。 3 1 软交换概述 第三章软交换技术 1 、什么是软交换 软交换是一种功能实体，为下一代网络( n g n ) 提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和 连接控制功能是下一代网络呼叫与控制的核心。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫 控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换则是 与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。相信未来的 软交换应该是尽可能简单的，智能控制功能则尽可能地移至外部的业务和或应用层。基于软 交换的网络系统结构如图所示。从图中可看出，软交换位于控制层。 业务应用层 控制层 传输层 媒体接入层 、粤字甲 、!：苗i一一一一一一一一一一 ：自 i 软交换r 一1软交换 l _ _ ，。一 ) 核心分组网 、，一_ _ 一 f s gm gn a s 各类接入网关 。 ： 玮令哆 m s 力 各类用户终端 2 、软交换的主要特点 图3 1 基于软交换的网络系统结构图 ( 1 ) 高效灵活。软交换体系结构的最大优势在于将应用层和控制层与核心网络完全分开， 有利于以最快的速度、最有效的方式引入各类新业务，大大缩短了新业务的开发周期。利用 1 8 该体系架构，用户可以非常灵活地享受所提供的业务和应用。 ( 2 ) 开放性。由于软交换体系架构中的所有网络部件之间均采用标准协议，因此各个部 件之间既能独立发展、互不干涉，又能有机组合成一个整体，实现互连互通。这样，“开放性” 成为软交换的一个最为主要的特点，运营商可以根据自己的需求选择市场上的优势产品，实 现最佳配置，而无需拘泥于某个公司、某种型号的产品。 ( 3 ) 多用户。软交换的设计思想迎合了电信网、计算机网及有线电视网三网合一的大趋 势。模拟用户、数字用户、移动用户、a d s l 用户、i s d n 用户、i p 窄带网络用户、i p 宽带网 络用户都可以享用软交换提供的业务，因此它不仅为新兴运营商进入语音市场提供了有力的 技术手段，也为传统运营保持竞争优势开辟了有效的技术途径。目前各运营商都认为可以对 软交换进行深入研究，探索其在网络发展、演进和融合过程中的作用。 ( 4 ) 强大的业务功能。软交换可以利用标准的全开放应用平台为客户定制各种新业务和 综合业务，最大限度地满足用户需求。特别是软交换可以提供包括语音、数据和多媒体等各 种业务这就是软交换被越来越多的运营商接受和利用的主要原因。 3 、软交换主要功能 ( 1 ) 呼叫控制和处理功能 软交换设备可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控 制、智能呼叫触发检出和资源控制等。例如：当用户a 希望与用户b 通信并拨打用户b 的号 码后，该号码由媒体网关通过h 2 4 8 协议送往软交换，由软交换对用户b 的号码进行分析， 完成用户a 和用户b 的呼叫建立。此时要求软交换应能够识别媒体网关报告的用户摘机、拨 号和挂机等事件；控制媒体网关向用户发送各种音信号，如拨号音、振铃音、回铃音等；另 外，软交换还可以支持两方呼叫控制和多方呼叫控制功能，如多方呼叫的特殊逻辑关系、呼 叫成员的加入退出隔离旁听以及混音过程的控制等。 ( 2 ) 协议功能 前面已经提到，开放性是软交换体系结构的一个主要特点，因此软交换应具有丰富的协 议功能。 ( 2 1 ) 呼叫控制协议：i s u p 、t u p 、p r i 、b r i 、b i c c 、s i p - t 、h 3 2 3 等。 ( 2 2 ) 传输控制协议：t c p 、u d p 、s c t p 、m 3 u a 、m 2 p a 等。 ( 2 3 ) 媒体控制协议：h 2 4 8 、m g c p 、s i p 等。 ( 2 4 ) 业务应用协议：p a r l y 、i n a p 、m a p 、l d a p 、r a d i u s 等。 ( 2 5 ) 维护管理协议：s n m p 、c o p s 等。 它们分别应用于软交换与网络中其他部件之间，如软交换与媒体网关之间、软交换与信 1 9 令网关之间、软交换与软交换之间、软交换与h 3 2 3 终端之间等等。 4 业务提供功能 网络发展的根本目的是提供业务。目前，许多厂家提供的软交换可以支持电路交换机提 供的业务，如软交换自身可以提供诸如呼叫前转、主叫号码显示、呼叫等待、缩位拨号、呼 出限制、免打扰服务等程控交换机提供的补充业务，软交换还可以与现有智能网配合提供现 有智能网提供的业务等。 下一代网络可以说是业务驱动的网络，软交换的引入主要是提供控制功能，而应用服务 器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 则是下一代网络中业务支撑环境的主体，也是业务提供、开发和 管理的核心，从这个角度来看，下一代网络是以软交换设备和应用服务器为核心的网络。软 交换的业务提供功能应主要体现在可以与第三方合作，提供多种增值业务和智能业务。这样 不仅增加服务的种类，而且加快了服务应用的速度。 5 业务交换功能 所谓业务交换功能就是识别智能网呼叫，并把它上报给业务控制功能( s c f ) ，最终由s c f 控制整个呼叫，从而保证软交换网络内的用户享用现有智能业务。s c f 的主要功能是提供对 智能业务进行逻辑控制的业务逻辑，处理与业务有关的行为。 业务交换功能与呼叫控制功能相结合提供了呼叫控制功能和业务控制功能之间进行通信 所要求的一组功能，它主要包括： ( 1 ) 业务控制触发的识别以及与s c f 问的通信。 ( 2 ) 管理呼叫控制功能和s c f 之间的信令。 ( 3 ) 按要求修改呼叫连接处理功能，在s c f 控制下处理i n 业务请求。 ( 4 ) 业务交互作用管理。 6 操作维护功能 操作维护系统是软交换设备中负责系统的管理和操作维护的部分，是用户使用、配置、 管理、监视软交换设备的工具集合。 软交换应可以支持s n m p 协议配置、脱机在线配置、远程配置、提供数据备份功能、提 供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配音、提供数据升级功能等。 软交换应具备完善的告警系统，主要包括：系统资源告警，如系统c p u 占有率、存储空 间占有率、设备倒换等；各类媒体网关及连接状况告警，如媒体网关工作状态、媒体网关连 接状态、媒体网关倒换重启等；7 号信令网关告警，如信号链路倒换、n o 7 信号路由告警等； 传输质量告警：如丢包率告警、重发指标越界告警、事务处理出错告警等。 软交换应能够提供业务统计功能，以反映本设备的业务负荷信息和运行状况，同时软交 2 n 换还应具有业务量测量和记录功能，如对国内长途呼叫，可以测量摘机后久不拨号次数、占 用次数、接通次数、应答次数、久叫不应次数、被叫忙次数等；可以统计软交换处理机占用 率；按目的码进行业务量的统计；对去话中继群业务量进行统计。 软交换可以根据对话务统计数据和设备运行状态的分析，通过人机命令预定或即时执行 话务控制命令，达到有效疏通正常话务，遏制超量话务对网络冲击的目的。话务控制命令可 预定执行起止日期时间，如输入时省略执行日期时间参数和周期，则要求命令立即执行，直 到输入解除控制命令。 软交换应对维护员的访问权限有严格的规定。维护员登录时要求帐户和密码，系统对每 次访问做记录。根据维护员的需要，系统可以对其权限进行分类，如系统管理员、配置管理 员、维护管理员等等。 7 计费功能 软交换具有根据计费对象进行计费和信息采集的功能，并负责将采集信息送往计费中心。 例如当用户接入授权认证通过并开始通话时，由软交换启动计费计数器：当用户拆线或网络 拆线时终止计费计数器，并将采集的原始记录数据c d r ( c a l ld e t a i lr e c o r d ) 送到相应的 计费中心，再由该计费中心根据费率生成账单，并汇总上交给相应的结算中心。再如，当采 用账号( 如记账卡用户) 方式计费时，软交换应具有计费信息传送和实时断线功能。在用户 接入授权认证通过后，与软交换连接的计费中心应从用户数据库( 漫游用户应在其开户地计 费中心查找) 提取余额信息，并折算成最大可通话时间传给软交换设备，软交换设备启动相 应的定时器以免用户透支。开始通话时由软交换设备启动计费计数器，在用户拆线或网络拆 线时终止计费计数器。最终由软交换设备将采集的数据送到相应的计费中心，由该计费中心 生成c d r ，并根据费率生成用户账单并扣除记账卡用户的一定的余额( 对漫游用户应将账单 送到其开户地相应的计费中心，由它负责扣除记账卡用户的一定的余额) ，并汇总上交给相应 的结算中心。 对智能业务的计费，主要是出s c p 决定是否计费、计费类别及计费相关信息，但记录由 软交换生成。当呼叫结束后，软交换将详细计费信息送往计费中心，将与分摊相关的信息送 到s c p ，由s c p 送往s m p ，再送到结算中心，由结算中心进行分摊。在软交换中应有计费类别 ( c h a r g ec l a s s ) 与具体的费率值的对应表。 计费的详细采集内容与各运营商的资费策略密切相关，但其主要内容可以包括日期、通 话开始时间、通话终止时间、p l t n 侧接通开始时间、p l t n 侧释放时间、通话时长、卡号、接 入号码、被叫用户号码、主叫用户号码、入字节数、出字节数、业务类别、主叫侧媒体网关 终端韵工p 地址、被叫侧媒体网关终端的i p 地址、主叫侧软交换设备i p 地址、被叫侧软 一 2 1 交换设备i p 地址、通话终止原因等。 8 软交换与其他网络的互通 软交换是下一代网络的核心设备，各运营商在组建以软交换为核心的软交换网络时，其 网络体系架构可能有所不同，但必须考虑与其他各种网络的互通，如与现有7 号信令网的互 通、与现有智能网的互通，以及与采用h 3 2 3 协议的i p 电话网的互通等等。 3 2 协议遵从分析 1 、几种重要的协议 ( 1 ) s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 会话初始协议 是i e t f 制订的，用于多方多媒体通信。s i p 是一个基于文本的应用层控制协议，独立于 底层传输协议t c p u d p s c t p ，用于建立、修改和终止i p 网上的双方或多方多媒体会话。s i p 协议目前尚未定义完全，许多方面仍有待完善。 ( 2 ) h 3 2 3 协议 是一套在分组网上提供实时音频、视频和数据通信的标准，h 3 2 3 协议被普遍认为是目 前在分组网上支持语音、图像和数据业务最成熟的协议。最大优点是比较成熟，保证了设备 的稳定性，有助于实现不同厂商设备间的互操作。缺点是标准过于复杂，产品太昂贵，且不 能与s s 7 集成，扩展性较弱。 ( 3 ) b i c c ( b e a r e ri n d e p e n d e n tc a l1c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 协议 是i t u t 制定的标准协议，主要是将七号信令中的i s u p 协议进行封装；使呼叫控制信 令可在各种网络上承载，包括m t p ( 消息传递部分) 、s s 7 网络、a t m 网络、i p 网络。 ( 4 ) h 2 4 8 和m g c p 均为媒体网关协议 由i e t f 和i t u 联合开发，用于控制媒体网关，完成媒体转换功能，它并不负责呼叫控 制功能。 2 、两种媒体网关协议的比较 m 2 p a 具备较为强大的i p 信令网组网能力，适用于利用i p 网组建与传统七号信令网功 能基本相同的信令网，但对于网络结构相对较为简单的软交换汇接网来说，要求软交换机和 信令网关均需处理m t p 3 层以下的协议，对其要求较高，因此优势较小。 m 2 u a 协议对s g 处理能力的要求较低，但对软交换机处理能力要求相对较高，适用于 软交换机通过s g 直接与t d m 交换机设置直联信令链路的组网模式，无法做到网络级的备份。 m 3 u a 协议，s g 既可以工作在信令转接点模式，又可以工作在信令代理模式，在网络组 织上具有较大的灵活性，工作在信令转接点方式时，具备m 2 p a 协议的优点。 ( 1 ) 软交换机s s 之间的协议 软交换机之间采用的标准协议底层为s c t p i p ，高层主要有b i c c 和s i p t 两种。 ( 2 ) 信令网关s g 与移动通信s t