（控制理论与控制工程专业论文）基于软交换的企业voip的资源管理研究.pdf

摘要 基于软交换的企业v o l p 的资源管理研究 摘要 资源管理系统作为企韭v o i p 的一个重要组成部分，主要 完成网络资源的集中管理和统一调度、业务的快速供给、对传 输网络的监控等等。其目的是通过对企业v o l p 网络资源数据 的全面、准确、及时、动态管理和维护来实现企业业务流程的 自动化和规范化，缩短资源的提供周期，优化网络资源配置结 构和提高网络综合利用率。 论文首先分析了软交换技术和v o l p 电话技术，然后在综 合服务系统的框架结构与功能模块划分的基础上，提出了使用 s n m p 和r m o n 协议来实现资源管理的思路，给出了资源管 理模块的整体设计方案，并在文中讨论了v o l p 的q o s 保证机 制，确定了基于软交换的企业v o l p 采用的q o s 保证措施。最 后描述了利用j a v a 及i b m 的开放网络管理协议开发工具对基 于s n m p 的资源管理的部分实现。 关键词：资源管理软交换v o l ps n m pq o s a b s t r a c t r e s e a r c ho fr e s o u r c em a n a g e m e n tf n e n t e r p r l s ev o i ps y s t e mw h i c hi sb a s e d o ns o f t s w i t c h a b s t r a c t a sa n i m p o r t a n tp a r t o fn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，r e s o u r c e m a n a g e m e n ts y s t e mm a i n l yd os o m ew o r kl i k ec e n t r a l i z e dm a n a g e ， c o n s o l i d a t e da t t e m p e ro fn e t w o r kr e s o u r c e ，m o n i t o rt h et r a n s m i s s i o nn e t w o r k a n dt h er a p i ds u p p l yo fo p e r a t i o n s i t sp u r p o s ei st om a k et h eo p e r a t i o nf l o w n u t o m a t i c l ya n dc a n o n i c a l l y ，r e d u c et h ep e r i o d so fr e s o u r c e so f f e r i n g 。 o p t i m i z en e t w o r kr e s o u r c e s d e p l o y i n ga n de n h a n c et h ei n t e g r a t e du s i n gr a t i o o fn e t w o r kb ym a n a g i n gt h ed a t ao fe n t e r p r i s ev o l ps y s t e mc u r r e c t l y ，t i m e l y a n dd y n a m i c l y a t f i r s t ，t h i sp a p e ra n a l y z e s t h es o f t s w i t c h t e c h n o l o g y a n dv o i p t e l e p h o n yt e c h n o l o g y t h e nb a s e do nt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o nm o d u l eo f i n t e g r a t e ds e r v i c es y s t e ma b o u te n t e r p r i s ev o l p ，w eb r i n gf o r w a r du s i n gt h e s n m pa n dr m o nt oc o n s t r u c tt h er e s o u r c em a n a g e m e n t ，a n ds h o wt h ew h o l e d e s i g ns c h e m eo fr e s o u r c em a n a g e m e n tm o d e l i nt h i s p a p e r ，w eh a v e d i s c u s s e dt h em e c h a n i s mo fe n s u r i n gq o sa b o u tv o l p ，t h e nw ec o n f i r m e dt h e m e c h a n i s mo fe n s u r i n gq o sa d o p t e di nt h ee n t e r p r i s ev o l ps y t s e m f i n a l l y ， t h i sp a p e rd e p i c t su s i n gj a v aa n dp r o g r a m m i n gt o o l sf o rn e t w o r km a n a g e m e n t o fi b mt op a r t i a l l ya c c o m p l i s hr e s o u r c em a n a g e m e n tm o d e lw h i c hi sb a s e do n t h es n m pp r o t o c 0 1 k e y w o r d s ：r e s o u r c em a n a g e m e n t ，s o f t s w i t c h ，v o l p ，s n m p 。q o s 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解广西大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 广西大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包 括：( 1 ) 已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；( 2 ) 为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资 料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内 容。 本人保证遵守上述规定。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 作者躲虱二1 2 圭 日 期：里：! ：兰f 导师签名： 日期： 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着b z t e r a e t 的深入应用与发展，各类新技术层出不穷，推动着数 据业务持续快速增长。i p 成为未来信息遥信的主导技术势不可挡，各种 业务可由i p 包来承载( 即e v e r y t h i n go v e ri p ) ，而i p 信息流又可以在各 种传输媒体中传送( i po v e re v e r y t h i n g ) ，并以i p 网为基础，最终实现数 据、话音、图像业务融合和网络融合。采用统一的技术解决方案来构建 新一代信息网络，以提供话音、数据和图像等综合服务，将成为人们追 求的目标，代表着二十一实际新一代通信网络的发展方向。个人统一电 话系统就是在这一新网络时代发展起来的具有代表性的应用技术之一 i p 电话技术( v o i p ) 作为一种以i n t e r n e t 、i n t r a n e t 等i p 数据网络为传 输载体的语音、传真、数据综合通信技术，可以满足企业对语音与数据通 信的需求，可以有效地利用网络带宽，节省企业电话费用，同时还可以在此 基础上扩充许多新业务( 如i p 电话视频会议) 。但是随着企业i p 电话网络的 全面建设，由于传统i p 网的安全性与服务质量难以得到保证，使企业要 增加对网络硬件设备和软件的投入，大大增加了企业i p 电话建网和管理 的成本；另一方面，企业业务的不断发展和通信技术的进步，使企业i p 电 话网的基础设施方面要面对不断更新换代的网络硬件设施( 从1 0 m 网络、 1 0 0 m 到现在的1 ，0 0 0 m 以及将来的1 0 ，0 0 0 m 网络) 和不断发展的多种网络接 入访问方式( p s t n 、e 1 、i s d n 、x d s l 、v p n ，p l m n 等) ；在企业传统 i p 电话网中， 企业i p 电话网关容量有限，结构复杂，成本高，而且企业i p 电话网关的扩展性、可用性存在不少问题，限制了企业i p 电话的大规模 应用；再一方面，企业i p 电话网的业务应用方面从当初简单的资源信息共 享，到o a 、c a d ，c a m ，到m i s 、c i m s ，再到目前的e r p 、e r m 、s c m 、 b 2 b 和系统集成等，企业i p 电话网建设的投入越来越大，维护越来越困难， 企业业务应用越来越复杂多样。因此建设一个能承载多种综合业务、具有 高服务质量保证并且兼有可管理、可控制、可信任特点的i p 电话网络成为 企业目前迫切的需要。 第一章绪论 软交换技术是近几年的一个热门话题，随着下一代网络( n g n ) 的提 出，国内外对于软交换技术的研究也达到了高潮。它的的正式概念是由朗 讯公司贝尔实验室( b e l lc o r e ) 在1 9 9 7 年提出来的，初衷是为了将现有的传 统p s t n 电路交换网与i p a t m 数据网融合，是目前颇受推崇的面向网络融 合、业务融合的新一代多媒体业务整体解决方案，它可以在业务融合、用 户终端控制、第三方应用集成中起重要作用。软交换系统是业务应用驱动 的网络，在软交换系统中业务与呼叫控制分离、接入与承载无关，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控制、接续和业 务处理等功能，软交换采用了开放式应用编程接口( a p i s ) ，允许在交换 机制中灵活引入各种新业务。软交换可以把不同的业务，包括数据，话音， 传真、视频等转换到i p 网上，在接入的信息上进行控制，实现传统的语 音、数据业务和不断拓展的新业务【l j 。 由于软交换技术的诸多优点以及该技术体现出来的异构网络融合、 多种业务融合的思想可以有效地解决目前企业i p 电话网建设当中遇到 的问题，因此，软交换技术在企业的i p 电话网络中有良好的应用前景。 1 2 基于软交换的v o i p 系统的研究现状 i p 电话( 又称i pp h o n e 或v o i p ) 是建立在i p 技术上的语音分组! 化、数字化传输的技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对语音数据， 进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按i p 等相关协议进行打包，经 过i p 网络把数据包传输到接收端，再把这些语音数据包按顺序组合起来， 经过解码解压缩处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由i p 网络传 送语音的目的。i p 电话系统把普通电话的模拟信号转换成可以通过因特 网传送的i p 数据包，同时也将收到的i p 数据包转换成声音的模拟电信 号。 、 随着下一代网络( n g n ) 概念的逐渐升温，被视为n g n 核心的软 交换也成为最热门的技术之一，但软交换在概念上与v o i p 有根本不同， v o i p 只能算软交换提供的业务之一软交换应该是综合的业务平台，除 了语音外，还支持视频、即时消息、游戏和各种数据业务。目前，i t u t 、 i e t f 、国际软交换协会i s c 等国际组织正在合作制定和完善相关的协议 2 第一章绪论 和标准。i s c 组织的成立，使软交换技术得到了迅速发展。相关的标准、 协议、规范都得到了i t u t 、i e t f 等国际标准化组织的重视。h 3 2 3 、 m g c p 等一些老协议不断完善成熟，b i c c 、s i p s i p t 等一些新协议不 断推出，一些基于软交换技术的产品已经进入实用化阶段。 在此环境下，以软交换为核心技术，以承载v o i p 业务的下一代网 络技术的应用研究风头正劲：美国的a t & t ，v e r i z o n 和s p r i n t ，英国的 b t 等运营商都建成了自己的n g n 网络，并利用n g n 开展了本地宽带 电话和i pc e n t r e x 业务、c 4 c 5 的全面替代和演进，以及长途旁路i p 电 话业务等应用；葡萄牙的p tp r i m e 、埃及电信、丹麦的s o n o f o n 等运营 商已经实现了软交换技术的商用；文莱在华为的帮助下建成了覆盖全国 的软交换商用v o i p 网络；在日本，新的宽带网络运营商希望将软交换 技术作为同传统运营商竞争的武器；n t td o c o m o 也趋向于在3 g 系统 中采用软交换技术。 我国的软交换技术研究开始于1 9 9 8 年。自2 0 0 0 年起，国内的电信 运营商纷纷成立内部项目组，展开对软交换技术和v o i p 业务能力的调 研。其中，中国电信在2 0 0 1 年陆续完成对北电网络、朗讯科技、爱立 信等公司的软交换解决方案的试验测试，并于2 0 0 2 年3 月开展了中国 电信集团v o i p 试验网工程，2 0 0 3 年起开始进入商业化阶段；中国卫星 通信公司在全国1 7 0 个城市基于软交换体系开展了1 7 9 7 0 和1 7 9 7 1 卡号 v o i p 业务，它可以支持5 万本网用户和6 0 0 万卡号用户，目前已经投入 商用；中国网络与2 0 0 1 年底在北京、杭州、广州、宁波等地建设了小 规模的软交换业务测试环境，从2 0 0 3 年7 月开始，网通集团加大了在 网络建设和业务拓展方面的力度，其中一项很重要的任务就是在中国南 部各省部署接入网，加快全程全网的推进；中国铁通也完成了北京、上 海、广州三地的软交换i p 分组中继长途话音试验网的测试，并随后在重 庆开展了本地v o i p 话音商用试验网的测试和部署；另外，中国移动建 设了基于软交换的长途交换网，而中国联通也于2 0 0 2 年底完成了中 国联通v o l p 试验网络测试规范，并已启动全国范围内6 城市的试验网 工程。目前，国内基于软交换的v o i p 的产品基本上是运营商一级的， 企业级的产品还很少见。 要使基于软交换的企业v o l p 网络有序、有效地发挥作用，管理是 第一章绪论 十分重要的方面。而产生基于软交换的企业v o l p 的资源管理问题的根 本原因是n g n 的发展，它导致了异构网络之间的不断融合 虽然在提出问题之初，解决该问题的需求就已经比较强烈了，但是 由于技术和标准化等方面的原因，特别是在网络管理协议开放程度和标 准化程度不够的情况下，要想达到以一种资源管理系统对任何网络及网 络设备实现综合管理的目标是不可能的。于是人们不断地从理论和实践 上对综合网络管理问题进行探讨与研究，综合网络管理的内涵与外延也 在实践中发生了改变。最初，各厂商一般按照自己定义的概念实现对综 合网络的管理，在具体方案的实施过程中均不同程度地融入了自己的特 色和想法。后来，随着网络管理和其它相关技术的发展，基于软交换的 资源管理本身也被融进了一些新的需求和概念，其内涵和外延也不断得 到扩充和发展。 、 基于软交换的企业v o i p 的网络管理有两个内容：网络资源的管理 和用户的管理。网络资源管理同现在的电信网的网管功能基本相同，它 也是采用网元管理、网络管理和业务管理的分层管理模型，但增加了事 务管理( b u s i n e s sm a n a g e m e n t ) 功能。其中基于软交换的企业v o i p 的网 络的安全管理、其端到端的q o s 管理、四级网络的管理都是基于软交换 的企业v b i p 网络资源管理的重大课题。 目前，世界范围内已经有多家电信运营商积极开展了在基于软交换 的v o l p 方面的试验和商用部署，基于软交换的v o l p 正逐渐从试验阶段 向实现和应用的阶段转进，中国有很多电信运营商也已经或者正在考虑 实现基于软交换的v o l p 的资源管理问题。但另一方面，我们也应该认 识到，基于软交换的资源管理还不成熟，在理论与实现技术等方面还要 进行更多的研究与实践。因此在软交换环境下，对资源管理系统进行研 究，达到方便的排除网络故障、降低维护成本，提高网络性能的日标有 重要的实际意义和必要性。 1 3 本文研究内容与结构 论文从阐述企业网络管理的基本理论入手，讨论了传统网络结构和 管理的目标，通过对基于软交换的企业i p 网络结构，企业i p 电话所采 第一章绪论 用的技术协议标准的研究，分折了软交换技术的体系结构、相关协议标 准以及软交换的业务应用，然后探讨了基于软交换的网络资源管理在企 业i p 电话系统中应用的内容。并且根据软交换技术的相关协议标准，在 一个基于软交换的企业i p 电话系统中实现对网络资源的管理。 几年来，虽然对i p 电话系统进行了不少研究，也取得了丰富的成果， 但是对于近年来兴起的软交换技术，研究工作主要集中在软交换技术在 电信骨干网络、主干传输网络和传统电信网络的演进上，有针对性的将 软交换技术和企业i p 电话网络结合的应用还未深入，很多领域仍是空 白。所以可以借鉴的经验不多，与此相应，作为软交换系统的一个重要 组成部分，基于软交换的企业级i p 电话综合服务系统资源管理模块的发 展也没有跟上应用的需求。本文的主要研究内容有以下几点： ( 1 ) 通过对软交换技术的研究和分析，选取适合的软交换协议标 准，提出了一个适合企业i p 电话系统应用的网络管理系统方案和研究方 幕 向。 ( 2 ) 把软交换技术在电信领域应用的成功经验引入到企业i p 电话 网络中来，提出了基于软交换的适合企业发展需要的基于s n m p 、w e b ， 以及r m o n 的v o i p 资源管理系统分布式的架构设计和网络管理相关技 术在企业i p 电话网络中的使用模式。 ( 3 ) 对v o i p 的q o s 技术进行分析，研究q o s 技术的不同策略以 及它们各自的优缺点，确定基于软交换的企业v o i p 系统采用的q o s 保 障机制。 ( 4 ) 利用j a v a 语言以及相关的基于j a v a 的i b m 的网络管理协议开 发包，实现一个基本的基于软交换的企业v o i p 综合服务系统资源管理 模块的相关功能。 论文各章主要内容如下： 第一章绪论：介绍了企业i p 电话的发展历史和技术现状，基于软 交换的企业v o l p 资源管理发展和研究状况，以及论文的主要研究内容 和结构。 第二章基于软交换的企业v o i p 系统：系统介绍了软交换网络的体 系结构以及与外部模块间所采用的协议，对基于软交换的企业v o l p 发 展历史及需求进行了介绍，并给出了一个具体的企业v o l p 的结构模型 第一章绪论 及功能划分，最后分析了基于软交换的企业v o i p 资源管理的特点与目 的。 第三章企业v o i p 系统的资源管理：介绍了网络管理的相关技术、 传统的网络管理系统的功能要求以及模型。从企业v o i p 系统应用的开 放性、集成性和安全性方面出发，确定了资源管理系统的分布式结构。 在了解企业v o i p 的业务扩展及各种保障机制的异同之后，决定采用基 于s i p 的v o i p 结构，并配合以相关机制完成企业v o i p 的q o s 保障。 第四章企业v o i p 资源管理系统的实现：本章利用j a v a 语言实现基 于软交换的企业v o i p 资源管理的基本功能文章首先给出了整个程序 的流程图，然后给出管理消息格式的定义、发送，以及相关数据库的设 计，最后是在d o s 环境及w i n d o w s 环境下运行程序得到的测试结果，通 过运行程序，我们能够通过相关管理命令获取管理代理的信息。 第五章总结与展望：对论文工作进行总结，并对以后的工作进行 了展望。 6 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 如何在企业内部的i n t r a n e t 上实现语音、传真、数据、视频等多媒 体数据的传输是当前网络技术应用的热点。i p 电话技术作为一种以i p 网络为传输载体的语音、传真、数据综合通信技术。可以满足企业对语 音和数据通信的需求，但传统的i p 电话技术在网关容量、灵活性、扩 展性等方面存在的问题限制了i p 电话技术在企业的大规模部署和应 用。 ， 软交换技术是在i p 电话技术的基础上逐步发展起来的能够同时提 供话音、视频和数据等多种业务的下一代网络n g n ( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k s ) 的核心技术。软交换技术独立于传送网络，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，同时通过开 搴 放应用编程接口a p i s 方便扩充多种应用业务。 将软交换技术和企业i p 电话网络结合起来不仅可以保护企业现有 的各种网络基础设施的投资，而且可以和企业目前现有的i p 电话技术互 连互通，尤其突出的是通过软交换的a p i s 接口可以方便企业拓展自身 的各项业务应用而不用考虑网络基础设旋本身的限制。 2 1 软交换基本概念 软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用 基于以太网的电话，通过一套基于p c 服务器的呼叫控制软件 ( c a l l m a n a g e r 、c a l l s e r v e r ) ，实现p b x 功能( i p p b x ) 。对于这样一套 设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与 维护的统一，综合成本远低于传统的p b x 。由于企业网环境对设备的可 靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许 多设备商都可提供此类解决方案，因此i pp b x 应用获得了巨大成功。 受到i pp b x 成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更 加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将 传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准 7 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 协议( m g c p 、h 2 4 8 ) 且主要使用纯软件进行处理，于是，s o f t s w i t c h ( 软交换) 技术应运而生。 。 根据国际软交换论坛i s c 的定义，软交换是基于分组网，利用程控 软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换 的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件实现 基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交 换和软件可编程功能建立分离的平面这一定义也说明，软交换借用了 传统电信领域p s t n 网中的“硬”交换机的概念，所不同的是强调其基 于分组网和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义根据定义，软交换 的功能如下： 媒体网关接入功能：该功能可以认为是一种适配功能。它可以 连接各种媒体网关，如p s t n i s d n 的i p 中继媒体网关，a t m 媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等， 完成h 2 4 8 协议功能，同时还可以直接与h 3 2 3 终端和s i p 客 户端终端进行连接，提供相应业务。 呼叫控制功能：呼叫控制功能是软交换的重要功能之一它完 成基本呼叫的建立、维持和释放，所提供的控制功能包括呼叫 处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。+ 业务提供功能：由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进 的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够支持 p s t n i s d n 交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务； 同时还应该可以与现有智能网配合，提供现有智能网提供的业 务。 、 互联互通功能：目前，存在两种比较流行的i p 电话体系结构， 一种是i t u t 制定的h 3 2 3 协议，另一种是i e t f 制定的s i p 协 议标准，两者是并列的、不可兼容的体系结构，均可以完成呼 叫建立，释放，补充业务，能力交换等功能。软交换可以支持 多种协议，当然也可以同时支持这两种协议。 并且它应该有能力支持下列基本要求【1 0 】【5 1 】： 独立于协议和设备的呼叫处理，以及同步会晤管理应用的开发 在其软交换网络中能够安全地执行多个第三方应用，而不存在由 8 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 恶意或错误行为的应用所弓l 起的任何有害影响。 第三方硬件销售商能增加支持新设备和协议的能力。 业务和应用提供者能增加支持全系统范围的策略能力而不会危 害其性能和安全。 有能力进行同步通信控制，以支持包括帐单、网络管理和其他运 行支持系统的各种各样的后营业室系统 支持运行时间捆绑或有助于结构改善的同步通信控制网络的动 态拓扑。 从小到大适用网络的可伸缩性，并且能够支持彻底的故障恢复能 力。 此外，与传统交换机对比，软交换采用了开放的体系结构，标准的 接口和开放式应用编程接口( a p i ) ，其上面的应用层和媒体控制层与媒 体硬件分离并纳入开放标准计算环境，从而可以充分利用商用的标准计 毒 算平台，操作系统和开发环境，而且采用独立于硬件的平台。 软交换作为新、旧网络融合和关键设备，它是一个分布式的软件系 统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操 作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、 业务开放性等特点的分布式软件系统。它独立于特定的底层硬件操作 系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想 的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。 它的出现对n g n 的发展有着重要的意义，为p s t n 向分组网过渡， 实现多网融合提供了一个无缝的连接。作为新、旧网络融合的枢纽，它 的优势是明显的： 从经济角度考虑，与电路交换机相比，软交换成本低。软交换 由于采用了开放式平台，易于接收革新应用，且软交换利用的 是普遍计算机器件，其性价比每年提高8 0 ，远高于电路交换 ( 每年提高2 0 ) ，可见软交换在经济方面有很大优势。 从用户角度考虑，在传统的交换网络中，一个设备厂商往往供 应软件、硬件和应用等所有的东西，用户被锁定在供应商那里， 没有选择的空间，实现和维护的费用也很高。基于软交换的新 型网络彻底打破了这种局面，因为厂商的产品都是基于开放标 9 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 准的，所以用户可以向多个厂商购买各种层次的产品，可以在 每一类产品中选择性价比最好的来构建自己的网络 软交换可以提高网络的可靠性。软交换将以前的电路交换的核 心功能进行了分类，将功能以功能软件的形式分配到分组网络 的骨干网中。这种分门别类的分布式结构是可编程的，并对服 务供应商和第三方特性开发商是开放的由于所有的功能都以 标准的计算机平台为基础，可以很容易地实现网络的可伸缩性 和可靠性。 ， ” 2 2 基于软交换技术的网络体系结构 2 2 1 软交换网络的层次结构 由于传统电信网的呼叫控制功能是与业务结合在一起的，不同的 业务所需要的呼叫控制功能也不相同。软交换则与业务无关，这要求它 提供的呼叫控制功能能够完成对各种业务的基本呼叫控制。 。 图2 1 基于软交换的网络结构图 f i g2 1n e t w o r ks t r u c t u r eb a s e do ns o f t s w i t c h ( 第二章基于软交换的企业v o l p 系统 通过把呼叫控制和业务交换分离到不同平面，并提供强大的软件 a p i s 接口，软交换可将底层的传输服务与控制信令协议绑定，实现业 务应用层中一种服务到另一种服务的平滑过渡，并可快速地将新的业务 引入到现有的平台上。 由上一节的内容我们已经了解到，软交换网络是一个开放的体系结 构，软交换设备是它的核心设备。每个软交换网络共包含四个相对独立 的层次，从上到下分别是接入层、传送层、控制层和业务层，其网络结 构如图2 1 所示。从图中可以看出软交换位于网络控制层，较好地实现 了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功 能。 在软交换网络的体系结构中，各功能模块之间采用标准的协议进行 互通，四个独立层次的责任分别如下： 接入层；主要实现异构网络到核心骨干网以及异构网络之间的互连 互通的方式和手段，集中业务数据量并将其通过路由选择传输到目的 地。主要包括信令网关、媒体网关、接入网关等多种接入设备。 传输层：负责通信媒体信息的端到端传递，对应网络的下三层功能， 原则上可以采用任何形式的分组网络技术，包括典型的i p ，a t m ，f r ， m p l s 等技术，主要网络设备为各种路由器和交换机。为了支持传统网 络的演进，传送层包含各种形式的媒体网关( m g ) 和接入网关( a g ) ， 负责t d m 网络和i p 网络之间的媒体格式转换和信号适配以及各种已有 接入方式的汇接。位于传送层的媒体服务器( m s ) 负责媒体信息的存储、 混合和多点发送，典型应用就是支持会议通信、语音信箱、传真服务器 等。 控制层：负责端到端或沿到沿的呼n 会话控制，对应网络的会话层 功能。该层最主要的设备就是软交换系统( s s w ) ，其地位相当于传统 通信网中的交换机，是网络的核心设备。为了支持与传统电信网的信令 互通，该层还包含信令网关( s g ) ，其主要作用是提供i s d n 用户部分 ( i s u p ) 信令和智能网应用协议( i n a p ) 信令在i p 网络上的透明传送。 应用层：基于下层网络的能力提供融合的增值业务，对应网络的应 用层功能。其中，业务提供平台( s p ) 装载独立于下层网络的业务控制 逻辑，可由第三方基于标准化的应用编程接口( a p i ) 创建和开发，其 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 作用相当于智能网中的业务控制点( s c p ) 。目前最有影响的a p i 就是由 各大制造厂商和运营商共同开发的p a r l a y 。应用服务器a s 完成上层抽 象的a p i 接口与下层具体网络协议过程之间的映射，因此也可以称为应 用网关或p a r l a y 网关。应用层中的媒体服务器提供增值业务执行所需要 的网络公共资源，例如支持交互式语音应答系统( i v r ) ，包括语音识别 和语音可扩展的标记语言( x m l ) 功能在内的语音门户、统一消息服务 ( u m s ) 系统等，其地位相当于智能网中提供特殊资源功能( s p y ) 的 独立智能外设。 2 2 2 软交换网络的标准协议 前面我们了解到在软交换网络中软交换的实现目标是在媒体设备 和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流 进行协议转换，并基于分组网络( i p a t m ) 的架构实现i p 网、a t m 网、p s t n 网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务 增值和灵活伸缩的设备 图2 2 软交换与外部的接口采用的标准协议 f i g2 2p r o t o c o l su s e db yi n t e r f a c eb e t w e e n s o f t s w i t c ha n de x t e r i o r 软交换作为智能网的继承与发展，同时作为一个开放的功能实体， 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 采用标准的开放协议与外部实体实现通信。图2 2 中给出了软交换网络 体系结构中采用的一系列标准协议。 它的实现过程主要就是通过网关发出信令，控制话音数据业务通 路。网关提供i p a t m 网络与传统p s t n 网络之间的连接，软交换确保 呼叫或连接的信令信息( 自动号码识别、记费信息等) 在网关之间的沟通 和交流。所以软交抉要能够实现信令转换( 即能实现用一种信令建立呼 叫，用另一种信令结束呼叫) ，至少能够支持s s 7 、i s u p 、s i p 、h 3 2 3 和m g c p 等协议。 有关软交换的标准、协议是网络融合的关键。现在的标准工作主要 涉及：互操作性；媒体控制协议( 如m g c p 、h 2 4 8 ) ，软交换机之间的通 信( 如s i p ) ，扩展业务平台的协议和a p i ；符合国际电话连接标准；安全标 准；利用软交换传送高级业务等方面。相关的标准主要有h 3 2 3 、m g c p 、 s i p 等。 2 3 基于软交换的企业v o l p 的基本要求及发展趋势 2 3 1 基于软交换的企业v o l p 的基本要求 当企业的注意力开始转向v o l p 时，企业对它的最初看法就是能够 降低成本，当然，降低成本的前提时通话质量能够得到保障，对于企业 i p 电话网络而言，保证话音服务的稳定可靠运行是非常关键的。 事实上，由于v o l p 也有其自身的缺陷，其中最主要的就是q o s 问 题，要远远低于p s t n 电话。由于i n t e r n c t 线路的带宽难于管理，所以 i p 电话所需的带宽也就无法持续保证，因此时延较大，造成在打i p 电 话时有明显的延迟感。如何提高i p 电话的q o s ，成为i p 电话迅速发展 的关键。 同时考虑在企业i p 电话网络构架和网络迁移的策略，基于软交换的 企业v o l p 一般需要满足以下几点要求： ( 1 ) 由于i p 电话终将取代现有的电路交换话音网络，因此，为了 充分利用新技术所带来的优越性，在网络构架设计时就必须符合技术发 展趋势，这就要求：在企业网内部，任何可用i p 语音技术的地方都应该 考虑采用i p 语音技术；可以在一些分支机构内试验纯i p 话音网络，为 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 今后的业务应用技术扩展做好准备 ( 2 ) 一般而言，大多数企业网络都比较倾向于采用h 3 2 3 信令协 议，因为h 3 2 3 协议相对比较简单，容易实现。但考虑到将来的拓展性， 也可以采用s i p 协议，鉴于该协议体系还没有完全成熟，企业可以考虑 s i p 信令协议在网络内的逐步实施。 ( 3 ) 对于中小企业而言，可以考虑充分利用第三方所能提供的呼 叫控制服务，从而降低自身的运行维护成本 ， 其次，对于企业用户而言，可能并不关心底层网络基础设旅的技术 选择。但是，他们对于网络所能支持的应用和特性的要求决定了对于i p 电话网络所能提供的功能要求。这表现在： ( 1 ) 平台无关性：i p 电话网络结构应该是与某一厂家的设备和管 理平台无关的，应该能够容纳来自不同厂商的设备，并将他们集成起来 完成必要的功能。通常有两种途径可以达到这一目的：一是要求厂商的 解决方案必须基于开放的业界标准；或者是需要引入独立的网关设备来 实现不同p b x 之间的互联。 。、 ( 2 ) 服务质量保证：为了保证通话质量处于可接受的范围内，在 i p 电话网络中必须实施必要的服务质量保证特性来控制i p 语音数据包t 在传输中的丢包、延迟与抖动。q o s 的实现可以有几种方式，例如，可 以采用静态优先级的方式，将i p 语音数据包设置为最高优先级，保证其 在网络拥塞时最先通过；或者，可以在呼叫服务器或网关处实施呼叫接 入控制，在预计拥塞要发生时主动限制呼叫的数量，从而确保被接入的 呼叫可以得到好的服务。提高i p 电话的q o s ，必须丛协议的选择及参数 优化方面入手。 。 一 ( 3 ) 网络管理：由于话音服务对于企业的正常运作而言至关重要， 因此对于实施i p 电话技术后的网络管理也提出了很高要求。网络管理系 统不仅需要完成对于设备的实时监测、故障诊断与恢复，可能还需要记 录每一呼叫的时间，长度，主n 被叫方信息等。另外。由于企业用户 已经习惯了p s t n 网络的高可靠性，因此也对企业i p 电话网络的可靠性 提出了很高要求。这通常意味着需要在网络中布置备份的电力系统和网 、 络设备( 呼叫服务器、网关、应用服务器等) 。 ( 4 ) 功能提供：传统的话音网络支持许多功能，其中一些是必需 1 4 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 的，如1 1 9 功能是必须支持的；有一部分是用户经常需要用到的，比如 电话会议，呼叫转移等，而也有相当部分的功能是大多数用户所不常用 的。对于当前的i p 电话网络来说，那些必须和常用的功能是首先需要提 供的，另外的功能则可以充分利用i p 网络的开放特性，在今后按需要逐 步增加。这一点是传统的p s t n 网络所无法比拟的。 从以上我们可以看到企业目前对企业v o l p 网络所提出各种具体要求， 针对这些不同的要求，我们可以从软交换技术所体现出来的特性逐一对企 业i p 电话的各项要求进行分析和提出解决的方案。 2 3 2 基于软交换的企业v o i p 的发展趋势 v o i p 作为第一个规模应用的分组业务网，它的发展可分为三个阶 段。从1 9 9 6 年到1 9 9 9 年是v o i p 发展的第一阶段，主要的特点是在企 业网互联网上小规模地提供不保证服务质量的语音通信，信令控制的协 议主要是h 3 2 3 v l v 2 、m g c p 。单g k 、单m g c p 的小业务系统，不与 电信网互通，以及商用模式。从1 9 9 9 年到现在，是v o i p 第二阶段，主 要特点是组建大规模商用的v o i p 长途业务网，为公众提供有服务质量 保证的长途语音通信。业务网技术体系主要是h 3 2 3 v 4 + h 2 4 8 ，个别小 运营商用m g c p 或s i p ，多级g k 多管理域组网解决了业务大网组网问 题，特别建设的承载网解决了v o i p 长途语音业务网的q o s 问题，较完 善的o s s 提供了对长途语音业务。从现在开始是v o i p 发展的第三个阶 段，目标是向n g n 演进。 在n g n 的三层网络模型中，业务层网络是最活跃，争论最多的研 究领域，主要是解决多媒体以及个性化的处理。在上一章对国内v o i p 现状的分析中可以看到，目前的v o i p 系统能够提供的主要还是语音业 务。但v o i p 系统实际上具有同时传送包括语音、图像、数据、消息等 多种媒体形式的潜力，而且由于l p 终端设备具有较高的智能性，除了实 现基本的点到点媒体流传送外，还可以灵活的将基本业务进行组合以提 供新的业务形式，这一点是传统的电路交换技术无法实现的。v o i p 系统 目前业务单一的问题，主要是由于人们对如何利用v o l p 系统开展其它 新业务的研究还刚开始，如果不能尽快地解决将限制v o i p 系统进一步 发展的可能。 第二章基于软交换的企业v o l p 系统 目前，多个组织已经提出了多种分组业务网的技术，如h 3 2 3 、 h 2 4 8 ，m e g a c o 、m g c p 、s i p 、i m s 等h 3 2 3 v l 是1 9 9 6 年公布的，2 0 0 0 年公布了h 3 2 3 v 4 版本，从1 9 9 6 年开始研究s i p ，1 9 9 9 年的r f c 2 5 4 3 是s i p 的第一个版本，2 0 0 1 年修订的为第二个版本。这个技术出现有五 到十年的时间了，但在网络上的应用差别很大，h 3 2 3 、h 2 4 8 已经广泛 应用于v o i p 组网和视讯多媒体组网，m g c p 、s i p 在企业和小型运营商 v o i p 组网中有应用，i s m 还处在研究完善阶段。这些技术能不能成为 n g n 业务网的组网技术等是业界非常关注的问题 同时，伴随着v o i p 的蓬勃发展，v o i p 的相关技术也有了长足的进 步，在目前以及将来相当长的一段时期内，基于软交换的企业v o i p 的 发展重点将集中在一下五个方面： 1 i fp b x ：p b x 已经被广泛的运用在企业办公机构中，不分大小 或者国界，p b x 极大的提升了企业的作业效率。随着企业对v o l p 应用 的逐渐普及和重视，i p 化的p b x 不但应运而生，还蓬勃发展到即将超 越p b x 。因为i pp b x 具体实现了i p 网络与电话交换机的功能整合，系 统内各电话终端设备采用i p 方式进行资料通信，不仅能进行语音通话， 还能提供资料、音效、影像的多媒体传输，全力打造新一代e 化办公作 业环境。 2 i pc e n t r e x ：c e n t r e x 利用p s t n 公众网络的资源组成私有专业网 络，为企业不同的营业规模和组织需求提供虚拟的p b x 功能i pp b x 作为i p 化的c e n t r e x 服务不仅继承了c e n t r e x 的传统优良功能，又整合 了i p 电话灵活性和多样性的优势应用。目前它都是架构在软交换系统平 台上，比传统p s t n 交换机提供的c e n t r e x 业务增加了许多突破性功能。 例如，语音、资料、影像整合的多媒体服务，支持电视电话会议、远程 工作协同、即时通讯等等，此外传统c e n t r e x 只能解决本地的内部通信 问题，而i pc e n t r e x 可以方便的建立跨国的企业内部通信和作业。 3 i pc a l lc e n t e r ；在某种程度上i pc a l lc e n t e r = c a l lc e n t e r + i p c e n t r e x + w e b 。c a l lc e n t e r 虽然已经整合了i n t e r n e n t 领域的应用功能 ( w e b & e m a i l ) ，但是仍然无法满足来自i n t e r n e t 的客户对客服中心提出 的进一步要求。i pc a l lc e n t e r 成功整合了i n t e m e t 应用功能，完美的解 决了i n t e m e t 和p s t n 的服务项目的存取问题，而多通道的服务控制管 第二章基于软交换的企业v o i p 系统 理和客户管理管理更得到了企业客服中心的认同和欢迎。 4 v o w l a n ：w l a n 的移动性和v o i p 的语音传输能力结合在