（信号与信息处理专业论文）ngn集中监测系统mgcp分析软件的研究与开发.pdf

摘要 摘要 n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代网络) 是一个发展中的能够提供话 音、数据、多媒体等多种业务的，集通信、信息、电子商务、娱乐于一体的网络。 n g n 呼叫与控制的核心为软交换，软交换是一种功能实体，为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。软交换是电路交换网与口网的协 调中心，主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信 令、安全性和呼叫详细记录等功能。m g c p ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l ，媒 体网关控制协议) 是软交换里的关键协议。软交换通过此协议控制m g m g c p 终端上的媒体控制流的连接、建立和释放。而n g n 集中监测系统在基于软交换 的n g n 网络的建设、运行维护，以及网络优化过程中，将起到极其重要的作用。 本文以n g n 的发展及软交换的推进为背景，重点研究了n g n 网络体现软 交换思想的m g c p 协议，以重邮东电通信公司的设备为依托，针对n g n 集中监 测系统对于m g c p 协议监测的需求分析，提出了n g n 集中监测系统m g c p 协 议分析软件的设计方案和实现过程，提供了测试结果。 论文首先阐述了项目的研究背景，主要内容及文章的整体结构，随后介绍了 n g n 的概念、网络结构、软交换等相关知识，继而对n g n 目前存在的问题进行 了分析并在此基础上对比得出了n g n 集中监测系统较传统的n g n 网络测试仪 的优势和区别并阐述了n g n 集中监测系统的体系架构，随后全面介绍了m g c p 协议规范，在此基础上重点阐述了m g c p 协议的解码，c d r 合成、统计的设计 方案与实现方法，并呈现测试结果。目前，n g n 集中监测系统已在全国市场投 入商用 关键词：下一代网络，集中监测系统，媒体网关控制协议，解码，合成统计 重庆邮电大学硕士论文 i i a b s t r a c t a b s t r a c t n g ni sa d e v e l o p i n gn e t w o r kt h a tc a np r o v i d e sv o i c e ，d a t a , m u l t i m e d i aa n do t h e r s e r v i c e s ，n g ni n c l u d e sc o m m u n i c a t i o n , i n f o r m a t i o n ，e - c o m m e r c ea n de n t e r t a i n m e n t i no n e t h ec o r et e c h n o l o g yo fc a l la n dc o n t r o li nn g ni ss o f f s w i t c ht e c h n o l o g y s o f t s w i t c hi saf u n c t i o n a le n t i t yt h a tc a np r o v i d ec a l lc o n t r o la n dc o n n e c t i o nc o n t r o l 、 ，i t l lr e a l - t i m er e q u i r e m e n tf o rn g n s o f t s w i t c hi st h ec o o r d i n a t i o nc e n t e rb e t w e e n c i r c u i ts w i t c h i n gn e t w o r ka n di pn e t w o r ka n di tm a i n l yp r o v i d e sc o n n e c t i o nc o n t r o l ， t r a n s l a t i o n ， r o u t i n g ，g a t e w a ym a n a g e m e n t , c a l lc o n t r o l ，b a n d w i d t hm a n a g e m e n t ， s i g n a l i n g ，s e c u r i t y , a n dc a l ld e t a i lr e c o r d i n gf u n c t i o n sa n ds oo n m g c pi sai m p o r t a n t p r o t o c o l i ns o f t s w i t c ht e c h n o l o g y i ti su s e dt oc o n t r o lt h em e d i a c o n t r o l - f l o w 。s c o n n e c t i o n , s e t u pa n dr e l e a s eo nt h em g m g c pt e r m i n a l s n g n c e n t r a l i z e d m o n i t o r i n gs y s t e mw i l lp l a yav e r yi m p o r t a n tr o l ed u r i n gt h ep r o c e s s e so fc o n s t r u c t i o n , o p e r a t i o n , m a i n t e n a n c ea n do p t i m i z a t i o ni nn g n n e t w o r k t a k i n gt h ed e v e l o p m e n to fn g na n dt h ea d v a n c e m e n to fs o f l s w i t c ha s i t s b a c k g r o u n d t h et h e s i sf o c u s e so nt h em g c pp r o t o c o lw h i c he m b o d i e st h ec o n c e p t i o n o fs o f t s w i t c hi nn g n b a s e do nt h ee q u i p m e n tf r o mt h ec y d dt e l e c o m m u n i c a t i o n s c o m p a n y , w i t ht h em o n i t o r i n gn e e d sa n a l y s i sa b o u tm g c pp r o t o c o li nn g n ，t h e t h e s i sb r i n g sf o r w a r dt h ed e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o d so fm g c p p r o t o c o la n a l y z i n gs o f t w a r ea n df i n a l l yi l l u s t r a t e st h et e s t i n gr e s u l t s t h i st h e s i sf i r s tr e p r e s e n t st h eb a c k g r o u n do f t h ep r o j e c t , t h em a i nc o n t e n t so f t h e r e s e a r c ha n di t so v e r a l ls t r u c t u r e t h e ni tb r i e f l yi n t r o d u c e st h ec o n c e p t i o na n dt h e n e t w o r ka r c h i t e c t u r eo fn g n ，t h er e l e v a n tk n o w l e d g eo fs o f t s w i t c h , a n df u r t h e r a n a l y z et h ep r o b l e m st h a te x i s t i n gi nn g n o nt h eb a s i so ft h ep r o b l e m st h et h e s i s c o n t r a s t st h ea d v a n t a g e sa n dd i f f e r e n c e sb e t w e e nn g nc e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e m a n dt r a d i t i o n a ln g nn e t w o r ka n da l s oi l l u s t r a t e st h ea r c h i t e c t m - eo fn g nc e n t r a l i z e d m o n i t o r i n gs y s t e m t h e nt h et h e s i si n t r o d u c e st h em g c pp r o t o c o lc o m p r e h e n s i v e l y a n dg i v e st h ek c y p o i n to ne x p o u n d i n gt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o na b o u td e c o d i n g ， c d rs y n t h e s i sa n ds t a t i s t i c ，f u r t h e rm o r e ，i l l u s t r a t e st h et e s t i n gr e s u l t s a tp r e s e n t , n g nc e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e ns o l di nn a t i o n a lm a r k e t k e yw o r d s ：n g n ，c e n t r a l i z e dm o n i t o r i n gs y s t e m ，m g c p , d e c o d i n g ，s y n t h e s i s a n ds t a t i s t i c i i i 重庆邮电大学硕士论文 i v 图表目录 图表目录 图目录： 图2 1n g n 的网络结构6 图2 2 软交换网络分层结构图8 图3 1n g n 集中监测系统体系结构。1 6 图3 2 高阻跨接接入方式17 图3 3 端口镜像接入方式17 图3 4n g n 集中监测系统数据处理流程1 9 图3 5 中心站结构图。1 9 图4 1m g c p 呼叫控制框架2 1 图4 2m g c p 协议网络结构图2 2 图4 3m g c p 的协议栈结构2 2 图4 4m g c p 命令结构2 4 图4 5m g c p 响应结构2 6 图4 6m g 注册流程图2 7 图4 7m g 注册流程图2 8 图4 8a g a g 呼叫建立流程图2 8 图4 9t g t g 呼叫建立流程图3 0 图4 1 0a g a g 呼叫释放( 互不控释放) 3 1 图4 1 la g a g 呼叫释放( 主叫控制释放) 3 2 图4 1 2a g a g 呼叫释放( 被叫控制释放) 3 3 图4 1 3t g t g 呼叫释放3 4 图4 1 4 放通知音流程3 5 图5 1m g c p 解码总体架构3 7 图5 2 概要解码流程图4 0 图6 1m g c p 呼叫合成实现原理图4 9 图6 2 响应消息获得k e y 值5 1 i x 重庆邮电大学硕士论文 图6 3m g c p 呼叫合成类关系图5 3 图6 4m g c p 呼叫合成流程图6 1 图6 5 携带振铃信号的通知请求消息处理流程6 2 图6 6 携带回铃信号的通知请求消息处理流程6 2 图7 1m g c p 呼叫合成器类功能图6 7 图7 2m g c p 统计流程图。7 2 图8 1 解码运行结果图7 5 图8 2 呼叫合成运行结果7 6 图8 3 协议编码类型统计图7 6 图8 4 呼叫统计运行结果图7 7 图8 5 话务统计图7 7 图8 6 流量统计图7 7 图8 7 媒体类型统计图7 7 图8 8 性能统计图7 7 表目录： 表5 1 函数m g c p _ s d e c o d e0 参数列表4 2 表6 1c m g c p a n a l y z e r 方法列表5 3 表6 2c m g c p r e c o r d 属性列表5 4 表6 3c m g c p r e c o r d 方法列表5 4 表6 4c c a l l b u f 方法列表5 5 x 缩略字表 缩略字表 英文缩写英文全称中文全称 n g nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k 下一代网络 m gm e d i ag a t e w a y媒体网关 m g cm e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r媒体网关控制器 m g c p m e d i a g a t e w a yc o n t r o lp r o t o c o l 媒体网关控制协议 a ga c c e s sg a t e w a y接入网关 a p i a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e应用程序编程接口 a n a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e异步传输模式 c d rc a l ld e t a i lr e c o r d 呼叫细节记录 c ac a l la g e n t呼叫代理 i e t fi n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e互联网工程任务组 i t u ti t u tf o ri t ut e l e c o m m u n i c a t i o n国际电信联盟远程通信标 s t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r准化组织 i pi n t e r a c tp r o t o c o l网络之间互连的协议 i s d n i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k综合业务数字网 p s t np u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k定义公共交换电话网络 s s 7 s i g n a l i n gs y s t e mn o 77 号信令系统 s i ps e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l会话初始协议 s d ps e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o l会话描述协议 r s t p r a p i ds p a r r i n gt r e ep r o t o c o l 快速生成树协议 r t pr e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o l实时传送协议 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 s g s i g n a l i n gg a t e w a y 信令网关 t d mt i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x时分复用 i d e i m e g r a t e da c c e s sd e v i c e综合接入设备 u d pu s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 用户数据报协议 t c pt r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l传输控制协议 s c fs e r v i c ec o n t r o lf u n c t i o n 业务控制功能 v o i p v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c o l基于网际协议的语音传输 x i 重庆邮电大学硕士论文 x i i 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 下一代网络( n g n ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) ，是一个以软交换为核心，光 网络和分组传送技术为基础的开放式融合网，能够提供包括语音、数据、视频和 多媒体业务的，基于分组技术的，综合开放的网络架构，代表了通信网络未来的 发展方向。n g n 结合了因特网和电信网两种技术各自的特点，并基于分组交换的 方式，以单一的基础设施，提供宽带业务能力，业务及时交付，按照分级方式提 供服务质量( q o s ：q u a l i t yo f s e r v i c e ) 和信息的安全性，终端智能化高，且以一 种新型的商业模式运营。 在n g n 的产业链中，n g n 集中监测系统是重要的一环。n g n 集中监测系统 通过相应的数据采集接口对n g n 网络中的数据进行采集，随后通过对所采集的数 据进行详细分析，来提供全面解码、呼叫合成和统计功能，以满足网络运营商建 设和日常监测维护等应用要求。 n g n 呼叫与控制的核心为软交换，软交换是一种功能实体，为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【l 】。在软交换技术中存在很多重 要协议，典型的有m g c p 协议、s i p 协议和h 3 2 3 协议等。它们的优缺点各异，每 个协议强调了开发i p 电话系统所需技术的不同方面，当前开发的许多系统中至少 包含其中一种协议，而且这些协议通常要求互操作性。所有这些协议在构建复杂 i p 电话系统的过程中不断发展，各制造商都在尝试研制具备互操作性的系统，所 以互操作能力将继续成为未来的一大挑战。在众多协议中，媒体网关控制协议 ( m g c p ：m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 是一种基于网际协议的语音传输 ( v o i p ：v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 协议，应用于分开的多媒体网关单元之间， 便具有精湛的可操作性。 1 2 研究背景 目前中国的n g n 网络正处于一个全面建设发展的时期，对于运营商来说，很 多问题必须加以考虑，如：如何分析网络业务状况、如何了解设备是否符合入网 规范、如何分析网络的互连互通能力、业务开通能力是否满足发展要求、业务q o s 是否满足要求、如何快速进行网络故障判断、网络规划是否符合业务发展状况等。 这些问题不解决，运营商便无法详细了解自己的业务运营状况，必然会对业务发 重庆邮电大学硕士论文 展造成恶劣影响：无法了解业务的q o s 状况，无法拿出令人信服的q o s 报告，必 然会导致大量客户的流失；采用了不符合规范的设备，会导致业务无法顺利开通， 运营成本大幅增加；不了解业务开通能力是否满足发展要求，会导致资源的浪费， 不能适应瞬息万变的市场需求；对业务故障不能快速判断，会导致网络出现大规 模的故障，影响运营商在用户心目中的形象，导致市场竞争力的下降；不能进行 客观的网络业务规划，会导致网络资源结构不合理等等。总而言之，这些问题不 解决，n g n 网络运营商就无法面对越来越激烈的市场竞争，无法适应不断变化的 市场需求，甚至会在残酷的竞争中被淘汰。于是准确、全方位的解决上述问题变 成了大势所趋和研究热点所在，n g n 集中监测系统就是在这样的背景下应运而生 【2 】 o 前文曾介绍过，在n g n 众多组成协议中，m g c p 协议是非常重要的一个协议， 该协议是一种基于网际协议的语音传输( v o i p ) 协议，应用于分开的多媒体网关 单元之间。m g c p 协议采用了分离网关思想，将以前信令和媒体集中处理的网关 ( g a t e w a y ) 分解为两部分：媒体网关( m g ：m e d i ag a t e w a y ) 和呼叫代理( c a ： c a l l a g e n t ) 。c a 处理信令，m g 处理媒体，c a 控制m g 的动作。在由互联网工程 任务组( i e t f ：i n t e r a c te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 制定的r f c 3 4 3 5 m g c p 协议 标准中定义了c a 和m g 的同步机制，但对c a 和c a 之间的同步机制没有定义【3 】。 从本质上讲，m g c p 是一种主从关系，由c a 向m g 发出要执行的命令，m g 将所 搜集的消息上报给c a 。为了实现媒体变换功能与网关控制能相分离，这些功能 可以置于不同的物理实体中去实现，使网关只承担简单的媒体变换功能，复杂的 网关控制功能则由网关之外的c a 来执行。两者的接口上运行的协议就是m g c p 协议。 综上所述，n g n 集中监测系统m g c p 分析软件的研究对于n g n 集中监测 系统的完整性来说是不可或缺且至关重要的。 1 3 研究内容 n g n 集中监测系统主要完成固网各重要协议的数据采集、数据解码、基于 解码结果的呼叫合成、统计及分析等功能。在整个集中监测系统的研发过程中， 本人主要承担m g c p 协议分析软件程序代码的算法设计与实现、底层参数的提 取与应用等工作，最终完成对m c j c p 协议消息的简单解码、详细解码、合成解 码、基于解码的呼叫细节记录( c d r ：c a l ld e t a i lr e c o r d ) 合成、c d r 统计及协 议消息的统计等功能。本文重点从上述方面进行研究和阐述。 2 第一章绪论 1 4 论文结构 论文先对课题相关的理论知识进行了概括介绍，在此基础上剖析在相关标准 的规范下所进行的n g n 集中监测系统m g c p 协议分析软件相关技术的研究、代 码的编写与实现及后期测试等过程。论文内容及结构如下： 第一章介绍n g n 集中监测系统的需求研究与现状，阐述论文的研究背景和 研究内容，介绍了论文的总体结构。 第二章介绍n g n 的概念、网络结构、支撑技术、核心软交换等的相关知识， 并对n g n 目前存在的问题进行了分析。 第三章介绍n g n 集中监测系统的自身优势，将集中监测系统和传统的n g n 网络测试仪进行比照，阐述了本次研究开发的n g n 集中监测系统的功能和体系 架构。 第四章介绍m g c p 协议的概念、消息结构、消息类型、消息格式、呼叫相 关流程等，该章内容是参照i e t f 制定的r f c 3 4 3 5 写成，为后期m g c p 协议分 析软件的研发提供理论依据。 第五章开始，进入论文的重点，在前四章理论知识的基础上，阐述了m g c p 消息解码模块的原理和设计方案，并给出了重要环节的代码。 ： 第六章阐述了m g c p 呼叫合成的原理和设计方案，相关合成类的设计以及 合成的流程，给出了相关内容的代码。 第七章阐述了m g c p 统计模块的原理和设计方案，相关统计类的设计，并 ； 给出了统计的流程，同样也给出了相关内容的代码。 第八章对设计方案进行了现场实测，给出了测试数据，并对测试结果予以示 例说明。 第九章总结当前的研究成果，并对后续工作进行了展望。 1 5 本章小结 本章给出了论文所阐述项目的研究背景、意义、研究内容以及论文的章节构 造，从全局的角度介绍了论文所研究的项目和论文内容，为后续章节打下铺垫。 3 重庆邮电大学硕士论文 4 第二章n g n 技术概述 2 1n g n 的概念 第二章n gn 技术概述 n g n 从字面上看，即以当前网络为基点的下一代网络。 从意义上看，n g n 是基于t d m 的p s t n 语音网络和基于i p a t m 的分组网络融 合的产物，是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放 的宽频网络平台体系。 从发展角度上看，n g n 是在传统的以电路交换为主的p s t n 网络中逐渐迈向 以分组交换为主，它承载了原有p s t n 网络的所有业务，同时把大量的数据传输 卸载到p 网络中以减轻p s t n 网络的重荷，又以i p 技术的新特性增加增强了许多新 老业务1 4 j 。 从网络功能层次上看，n g n 在垂直方向从上往下依次包括业务层、控制层、 媒体传输层和接入层，在水平方向应覆盖核心网和接入网乃至用户驻地网。n g n 的网络层次分层使得n g n 不仅实现了业务提供与呼叫控制的分离，而且还实现了 呼叫控制与承载传输的分离。 从业务能力上看，n g n 将支持话音、数据和多媒体等多种业务，具有开放的 业务a p i 接口以及对业务灵活的配置和客户化能力。 从设备上看，软交换的众多设备是通过功能分离从传统网络中演化而来的， 软交换体系可以由多个设备提供商来提供基于开放标准的产品，使得运营商能够 灵活地选择最合适的产品去建设网络，而且开放的标准也能促进发展和节约成 本。 从网络管理上看，由于n g n 中呼叫控制与媒体层和业务层分离，对业务和 媒体层的管理边界将更加清晰，而各层的管理也将更加集中灵活。 从成本上看，n g n 技术能够节省费用，这主要体现在两个方面：基于分组的 核心承载网络将具有更高的带宽利用能力；业务的产生、部署和管理将变得更加 灵活有效，主要是一种基于商用平台的软件开发和管理过程，初期价格较贵，但 后期将是低成本运作的i 5 。 2 2n g n 的网络结构 n o n 的网络结构如图2 1 所示，从上到下依次为业务和应用层、控制层、传 送层和边缘接入层f 6 】。 5 重庆邮电大学硕士论文 熏务和应用 控刳层 传送层 图2 1n g n 的网络结构 2 3 支撑n g n 的技术 总体而言，n g n 有九大支撑技术7 】： 作为网络协议，n g n 将基于i p v 6 。i p v 6 相对于i p v 4 的主要优势是：扩大了 地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好 的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。 2 、光纤高速传输 n g n 需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能 实现的最理想传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。 光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复 用( d w d m ) 系统三个方向在发展。 3 、光交换与智能光网 光有高速传输是不够的，n g n 需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网 技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能 光网发展，从环形网向网状网发展，从光电光交换向全光交换发展。智能光网 6 b 缴 书 睦一 第二章n g n 技术概述 能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务灵活性、用户自助性、覆盖 性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。 4 、宽带接入 n g n 必须要有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开， 各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技 术主要有四种：一是基于高速数字用户线( v d s l ) ；二是基于以太网无源光网 ( e p o n ) 的光纤到家( f t t h ) ；三是自由空间光系统( f s o ) ；四是无线局域网 ( w l a n ) 。 5 、城域网 城域网也是n g n 中不可忽视的一部分。城域网的解决方案丰富，如基于 s o n e t s d h s d h 、基于a t m 、基于以太网或w d m 以及m p l s 和r p r ( 弹性分 组环技术) 等。 6 、软交换 为了把控制功能( 包括服务控制功能和网络资源控制功能) 与传送功能完全 分开，n g n 需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络分层模型( 接入与 传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层) 概念，从而对各种功能作不同程度 的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以非常灵活地将 业务传送协议和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不同 网络并存互通的需要，也适用于从话音网向多业务多媒体网的演进。 7 、3 g 和后3 g 移动通信系统 3 g 定位于多媒体i p 业务，传输容量更大，灵活性更高，并将引入新的商业 模式，目前正处在大规模商用的时刻，口v 6 是3 g 必须遵循的标准。包括4 g 在 内的后3 g 系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，使传输容量再上一 个台阶。在不同网络间可无缝提供服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置 和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端m 系统，与其他技术共享一个 i p 核心网。它们都是支持n g n 的基础设施。 8 、口终端 随着政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等等 的普及，必须要开发相应的口终端来与之适配。许多公司现正在从固定电话机 开始开发基于i p 的用户设备，这些设备都将挂在网上，可以通过家庭l a n 或个 人网( p a n ) 接入或从远端p c 机接入。 9 、网络安全技术 7 重庆邮电大学硕士论文 网络安全与信息安全休戚相关。现在，除了常用的防火墙、代理服务器、安 全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技 术外，还要采取更多的措施来加强网络安全，如迅速采用强安全性的网络协议( 特 别是i p v 6 ) ；对关键的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护：严 格控制新技术和新系统等。 2 4n g n 的核心软交换 2 4 1 软交换网络的层次结构 软交换网络在功能上参考以前o s i 体系模型和电信网的层次结构，提出了如 图2 2 所示的四层体系模型【8 l 。 业务应用层 控制层 媒体层 接入传输层 图2 2 软交换网络分层结构图 接入传输层：采用各种接入手段将用户连接至网络；集中用户业务并将它 们传递至目的地，并提供可靠的传送方式。 媒体层：将信息格式转换成能够在核心网上传送的形式，如将语音或数据信 号打包成a t m 信元( 如果核心网是a t m 网) 或i p 包( 如果核心网是i p 网) ，同时 将信息选路到目的地。 控制层：在传统的电话交换结点中，业务提供、呼叫控制和交换矩阵都集中 在一起，而软交换基于“网络就是交换的理念，将呼叫控制从网关中分离出来， 以分组网代替控制底层网络元素对业务流的处理，提供呼叫控制。建立、维持和 释放呼叫，为业务层提供最基本的普通呼叫，相当于传统网络中提供信令和业务 控制的节点。 业务应用层：在呼叫建立的基础上提供独立于网络的智能服务，灵活快速 的业务供应以a p i 为基础，这一层面的提出是智能网思想的延伸，同时也反映了 软交换网络中业务与呼叫控制分离的精神。 8 第二章n g n 技术概述 2 4 2 软交换的概念 软交换是处于软交换网络控制层的主要功能实体，为软交换网络提供具有实 时性要求业务的呼叫控制和连接控制功能1 9 。 从广义上看软交换是一种体系结构，利用该体系结构可以建立软交换网络的 网络框架，其功能涵盖了以上提到的4 个层次，主要由应用服务器、软交换设备、 媒体网关、信令网关、综合接入设备等组成。与软交换网络的四层结构有对应关 系。交换矩阵的功能，通过开放的业务层、控制层和接入层的协同工作，可以更 方便地引入新业务【l o l 。 2 4 3 软交换支持的协议 l 、m g c p m g c p 是媒体网关控制协议，由i e t f 提出，主要应用于软交换与媒体网关 或软交换与m g c p 终端之间。m g c p 的连接模型基于端点和连接两个构件，端 点发送或接收数据流，连接由软交换控制的终端在呼叫涉及的端点间建立。 m g c p 以8 条命令完成端点处理和连接处理两种功能。由于m g c p 提出的时间 较早，目前许多厂家开发的终端和媒体网关都支持m g c p 协议。 2 、h 2 4 8 m e g a c o h 2 4 8 m e g a c o 也是媒体网关控制协议，其中h 2 4 8 由i t u t 第1 6 小组提 出，m e g a c o 由i e t f 提出。两者制定时，两个组织互相联络和协商，故两者的 内容基本相同，可以看作是m g - c p 的升级版本。此协议引入终结点和关联的概 念，终结点发送或接收一个或多个数据流，而关联表明了终结点之间的连接关系。 h 2 4 8 m e g a c o 通过8 条命令完成对终结点和关联之间的操作，从而实现呼叫 的建立和释放。目前此协议被设备制造商和运营商所关注。 3 、s m s i p 是会话初始协议，由i e t f 提出的在口网上进行多媒体通信的应用层控 制协议。 其思想与上面两者完全不同，它采用客户机服务器方式，以文本的形式表示 消息的语法、语义和编码。s i p 主要用于软交换与s i p 终端，软交换与软交换， 软交换与应用服务器之间。s i p 可以充分利用消息的头域，对其进行简单必要的 扩充，就能方便地支持各项新业务和智能业务，如s i p t 可以透明地封装i s u p 消息以促进电话网与i p 网的互通。 4 、b i c c 9 重庆邮电大学硕士论文 b i c c 是与承载无关的呼叫控制协议，由i t u - t 第1 1 小组提出，主要用于软 交换与软交换之间的呼叫控制，可以建立、修改和结束结呼叫，它充分体现了软 交换网络中控制与承载分离的思想。它以“应用传送机制”在a t m 或i p 网上传 送b i c c 特定的承载控制信息。目前已推出了3 个能力集： 能力集l 于1 9 9 9 年1 2 月批准通过，主要体现在i t u t 的建议q 1 9 0 1 。它的 应用背景是a t m 论坛提出的 a t m 中继”，即用a t m 网取代p s t n i s d n ，承载 控制的信令是b i s u p 或a t m 信令；呼叫控制信令由b i c c 承担。 能力集2 的目标是定义在一般宽带数据网上传送p s t n i s d n 业务流的通用 信令协议，重点是解决i p 网络传送窄带i s d n 业务的呼叫控制问题。主要协议有 i t u t 的q 1 9 0 2 ，q 1 9 1 2 ，q 1 9 2 2 等。 能力集3 是在能力集2 q 1 9 0 2 4 的基础上再增加一些功能。 5 、s c t p s c t p 是流控制传送协议，由i e t f 的s i g t r a n 小组提出。其主要任务是在 无连接方式的i p 网络上可靠地传送p s t n 公共信令消剧1 1 j 。 2 5n g n 目前存在的问题 目前中国的n g n 网络处于一个全面建设发展的时期，对于运营商来说，一 些问题必须加以考虑，如：如何分析网络业务状况、如何了解设备是否符合入网 规范、如何分析网络的互连互通能力、业务开通能力是否满足发展要求、业务 q o s 是否满足要求、如何快速进行网络故障判断、网络规划是否符合业务发展状 况等。不解决上述问题，运营商无法详细了解自己的业务运营状况，必然会对业 务发展造成影响；无法了解业务的q o s 状况，无法拿出令人信服的q o s 报告， 必然会导致大量客户的流失；采用了不符合规范的设备，会导致业务无法顺利开 通，运营成本大幅增加；不了解业务开通能力是否满足发展要求，会导致资源的 浪费，不能适应瞬息万变的市场需求；对业务故障不能快速判断，会导致网络出 现大规模的故障，影响运营商在用户心目中的形象，导致市场竞争力的下降；不 能进行客观的网络业务规划，会导致网络资源结构不合理。总之，不解决这些问 题，n g n 网络运营商就无法面对越来越激烈的市场竞争，无法适应不断变化的 市场需求，甚至会在残酷的竞争中被淘汰。于是准确、全方位的解决上述问题变 成了大势所趋和研究热点所在，n g n 集中监测系统就是在这样的背景下应运而 生【1 2 1 。 1 0 第二章n g n 技术概述 2 6 本章小结 本章介绍了n g n 的概念及其网络结构，简要介绍了n g n 的九大支撑技术 以及n g n 的核心软交换技术及其中的主要协议，最后论述了n g n 网络目 前存在的问题，引出了研究集中监测系统的必要性。 重庆邮电大学硕士论文 1 2 第三章n g n 集中监测系统总体方案 第三章n g n 集中监测系统总体方案 3 1 系统优势 3 1 1 自身特点 针对上章所述的n g n 目前存在的问题，研发建设n g n 集中监测系统具有以 下的优势： 1 、变被动维护为主动维护 使用仪表或者网络设备自身完成的维护功能，手段落后，一般都是等到出现 问题才进行测试，维护处于被动。而集中监测系统具有集中性、实时性和全天候 三大特点，变被动维护为主动维护，能够及时发现网络的故障并进行预警，同时 保存数据以复原故障场景。 2 、网络运行状态实时监测、随时掌握 监测系统7 * 2 4 小时全天候针对网络信令进行分析，网络发生告警能够及时 反映在网络拓扑上，并逐层钻取，直到最小故障单元。 3 、快速解决用户投诉，树立良好品牌形象 提供历史过滤查询和实时跟踪功能，可以过滤出投诉用户的呼叫记录，分析 产生用户投诉的原因并加以解决。也可设定跟踪条件，在用户再次使用业务时， 捕获网络全程信令交互过程，分析用户投诉原因。 4 、提高网络服务质量，减少维护人员的日常工作量 系统自动按照设定的周期和纬度，根据预定义的统计指标体系或者用户自定 义的指标体系进行统计，并生成符合用户习惯的报表。维护人员可以根据报表结 果，进一步分析网络发展趋势，采取相应措施，提高网络服务质量。 5 、业务质量综合评估体系，科学评价业务的服务质量 监测系统通过对各类业务涉及的不同网元、接口、协议的数据进行采集与综 合分析，按照业务特征信息智能关联合成每次的c d r ，并基于c d r ( 而非基于 单条消息或单个协议) 进行统计分析，从用户感知的角度，通过对比分析、历时 分析等统计分析手段科学评估各类业务的成功率、发现影响业务质量的网络问 题。 6 、建立业务模型，为网络合理分配资源提供依据 分析被监测范围内的话务趋势，根据忙、闲时话务分布，建立用户使用业务 的模型，可以决策是扩容还是采用疏导。 1 3 重庆邮电大学硕士论文 7 、防止欺诈或纠纷行为发生 历史查询和数据回放，发现和分析异常呼叫和违规业务，可以再现历史场景， 精准定位故障并提供相关证据，防止欺诈和纠纷【1 3 】。 3 1 2 相对于传统n g n 网络监测仪的特点 相对于传统的网络监测仪，集中监测系统有其独特的优势： l 、监测范围：传统n g n 网络监测仪只具备在某一地理位置提供小范围接口 上信令监测的能力，并且只针对某些特定的信令；而n g n 集中监测系统支持多 个采集机同时从多个接口采集数据，并对采集到的信令集中或分布式处理，监测 对象包括n g n 网络中每个信令链路上的信令消息，监测范围广，并且可以扩展。 2 、监测方式：传统n g n 网络监测仪主要采取按需使用，当发现网络出现问 题后，用于查找故障位置，分析并排除故障原因以及对网络设备的互连互通进行 验证。n g n 集中监测系统可以对网络进行长期的实时监测，对业务的k p i 指标 进行分析，对可能发生的故障进行及时预警，将预警通过一定的手段通知网络维 护人员，并且具有进行事后重现和事后分析的能力。 3 、设备功能：传统n g n 网络测试仪具有仿真功能，而n g n 集中监