（控制理论与控制工程专业论文）基于软交换的企业级个人电话综合服务系统的研究.pdf

摘要 基于软交换的企业级个人电话综合服务系统的研究 摘要 如何在企业内部的in 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。l 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l 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 ；0 1 3n 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，同时通过开放应用编程接口a p ls 方便 扩充多种应用业务。 将软交换技术和企业l 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ip 电话技术互连互通，尤其突出的是通过软交换的a p f 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 础设施本身的限制。本文在分析企业i p 电话技术的基础上，根 据目前企业内部f n t r a n e t 网络的建设和企业i p 电话的应用实 施情况，结合软交换技术的一些优点，提出了将软交换技术应 用到企业i p 电话网络的设计思想，给出了一个基于软交换技术 的企业j p 电话系统架构，并实现了该系统模型的基本功能。 关键词：下一代网络软交换企业i p 电话i n t r a n e t v o i p r e s e a r c ho fl pt e l e p h o n yi n t e g r a t e d s e r v i c e si ni n t r a n e tb a s e do ns o f t s w i t c h a b s t r a c t h o wt ot r a n s p o r tv o i c e ，f a x ，v i d e oi nt h ei n t r a n e tj st h eh o tr e s e a r c hf i e l di n c u r r e n tn e t w o r kt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n i pt e l e p h o n y ( v o w ) i st h en e wt e c h n o l o g y w h i c hc a l lt r a n s p o r tv o i c e ，f a x , v i d e o , d a t ao nt h ei n t e m e to ri n t r a n e t b u tt h eg a t e w a y s t r u c t u r e ，c o s t s ，e x p a n s i b i l i t y o ft h ei p t e l e p h o n y r e s t r i c ti t s d e p l o y m e n t a n d a p p l i c a t i o nw i d e l y s o f l s w i t c ht e c h n o l o g yi s d e v e l o p e ds t e pb ys t e pb a s e do nt h ei pt e l e p h o n y , w h i c hi st h ec o r et e c h n o l o g yo ft h en e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ( n g n ) t h a tc a l l h a n d l e sv o i c e ，f a x ，d a t a ，a n dr o u t e sc a l l sa c r o s sd i f f e r e n t t y p e s o fn e t w o r k s s o f l s w i t c hi s i n d e p e n d e n t o ft h e t r a n s p o r tn e t w o r kw h i c hm a i n l yh o l d st h ec a l l p r o c e s s i n gr u l e s ，m a n a g e s n e t w o r k a v a i l a b i l i t y , v a l i d a t e s u s e r a c c o u n t s ，r o u t e s s i g n a l i n gm e s s a g e s a n dp r o v i d e s t h e s u p p l e m e n t a r y s e r v i c e s 、i t l li t s o p e n 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 s ( a p l s ) c o m b i n i n gs o f l s w i t c ht e c h n o l o g y w i t hi n t r a n e ti pt e l e p h o n yn o to n l yc a n i n t e g r a t ed i s s i m i l a rn e t w o r k sa n dn e t w o r kc o m p o n e n t s ，b u ts u p p o r ti n t e r c o n n e c t i o n w i t hc u r r e n tv o l pt e c h n o l o g yi ni n t r a n e t w h a ti s m o r e d e p l o y i n gv b i pi ni n t r a n e t b a s e do ns o f i s w i t c hm a k e ss u p p l y i n gn e w e fs e r v i c e sm o r ee a s yr e g a r d l e s so ft h e n e t w o r k c o m p o n e n t s t h i sp a p e rf i r s t l yo u t l i n e st h ev o l pt e c h n o l o g yi ni n t r a n e ta n d t h ea p p l i c a t i o no fi pt e l e p h o n y , t h e ne x p l a i n st h es o f t s w i t c hd e f i n i t i o n ，a r c h i t e c t u r e ， s t a n d a r d s ，p r o t o c o l s a n di t s s e r v i c e s 1 a s t l yp u t s f o r w a r d a p p l y i n g s o f l s w i t c h t e c h n o l o g yi ni n t r a n e tv o l pn e t w o r k ，g i v e s as o r w a r em o d e la r c h i t e c t u r eo fi n t r a n e t v o wi n t e g r a t i o ns e r v i c e s s y s t e mb a s e d o ns o f l s w i t c h ，a n d i m p l e m e n t s i t sb a s i c m n c t i o n s k e y w o r d s ：n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ；s o f l s w i t c h ；i p t e l e p h o n y ；i n t r a n e t ；v o i p i i 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e 、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) 名：蜱一一名：燧 r 期：趟! 乏丛 日期：五望驾：笸：2 第1 章绪论 1 1引言 第1 章绪论 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、数据综台通信技术，可以满足企业埘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( 女 i 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i o m 网络、1 0 0 醒至i 现在的l o o o m 以及将来的l o ，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 l 、i s i ) 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， 至j j o a 、c a d c 删，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。 软交换技术是近几年的一个热门话题，随着下代网络( n g n ) 的提出，国 内外对于软交换技术的研究兴趣也达到了高潮。它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 、毗务。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 嘲 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 第1 章绪论 务。 山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q k 务融合的思想可以有敏地解决目前企业i p 电话网建设当中遇到的问题，凼此， 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 企业j p 电话发展历史与研究现状 1 ，2 1 企业j p 电话的发展过程 企业i p 电话系统足用来替代传统的p b x 系统并与企业i n t r a n e t 网络集成在 一起。企业i p 电话是随着i p 电话的发展而不断向前发展的，普通i p 电话的发展 主要经历了三个阶段：即从一开始的p c 到p c 通话，到从p c 到普通电话或者从普 通电话到p c 通话，再到现在的从普通电话到普通电话中问经过l p 网络进行通话。 企业i p 电话是在i p 电话发展到第三个阶段才开始出现的。其间也经历了三个不 同的发展阶段”3 ：从i pp b x 到i p 电话集中式网关再到目前i p 电话网关分解。 下面我们简单分析这三种不同阶段的企业i p 电话结构。 ( 1 ) i pp b x 结构 该结构是在企业传统的p b x 组网的基础上引入开放的i p 协议的方式。这种结 构中的i pp b x ，既可以连接到p s t n ，又可以连接到i p 网络上，因此对于出口的 长途电话将选路到i p 网络，再经网守地址解析完成通话连接的建立，而本地电 话则直接选路到p s t n g s m ，企业内部电话则在i pp b x 内部直接交换，这样大大 节省了企业的通话费用。该结构基本上都是使用带有话音接口的路由器或者是 在传统的企业p b x 系统上通过扩展i p 网关模块以连接企业i n t r a n e t 网络。这些扩 展i p 网关的p b x 系统一般都采用专用操作系统( 极少数基于n t o s ) ，支持i p 电话、 软件i p 电话、传统模拟电话，并提供等同的功能支持。这结构是把整个交换 系统、接入系统甚至数模转换系统全部安装到一个硬件中，这种方式的最大特 点是专用硬件化，稳定性和可靠性较高。目前己经有很多厂商进入i pp b x 市场， 不仅诸如3 c o m 、c i s c o 等计算机网络厂商推出了i pp b x ，传统的通讯厂商如 1 u n c e n t 、s ie m e n s 等也加入到这一行列。其中比较典型的产品有3 c o m 的解决方 案n b x1 0 0 、c i s c o 的解决方案a v v i d 和a 1 c a t e l 的解决方案o m n ip c x 系列。 这一结构向企业提供一条最简单的结合数据和话音的途径，不需要大量替 第l 章绪论 换原有的电话系统。采用它，企业可以在内部局域网和广域网上尝试i p 电话， 而又充分保护原有的投资。它的另外一个优点是可靠性。传统p b x 系统产品技术 产生并应用数十年，其成熟性和可靠性不言而喻，这一结构是基于对传统p b x 系 统的i p 功能扩展，自然可靠性较高。 但是采用i pp b x 结构的企业i n t r a n e t 网也存在不少弊端。从它的体系结构 来看，这一解决方案并不是真正的彻底开放的i p 电话系统。另外，由于这一系 统还是基于采用传统p b x 系统的t d m 时分复用结构体系来控制所有的呼叫交换， 即使两台i p 电话之间的话音通话，也要先通过i p 网关模块转换到电路交换，再 转换回i p 。这样低效率的处理过程将造成话音传输的延迟，从而影响话音的传 输质量。更重要的是这一系统中的i p 电话和软件电话的功能性将局限于传统的 p b x 电话功能，这样扩展新应用和功能的能力局限性将会很大。因为它还是基于 传统p b x 专有的软件和硬件，其基础处理结构和应用接口也缺乏灵活性。虽然部 分传统p b x 厂家同样提供了基于t a p i 的标准应用接口，但从系统根本的结构技术 来讲，其可扩展性、灵活性和开放性受到很大的限制。 ( 2 ) 企业i p 电话集中式网关结构 企业i p 电话的另外一种结构是通过购置企业级网关的方式来实现，企业内 部各分机仍然使用原有的模拟电话机，它们直接通过企业级网关连接到i p 网上， 可以拨打i p 电话或p s t n g s m 电话，这取决于所采用的企业级网关的功能，目前 已有的企业级网关可以支持i p 网与p s t n g s m 之阊的切换。即通常的电话过程优 选i p 网络，只有当i p 网络故障或网络通信质量较低时网关会自动切换到 p s t n g g m ， 以保证通话正常进行。采用企业级网关的结构有着明显的优势，首 先它采用普通的模拟电话机，只需要集中设置网关，从而降低了成本；其次这 种结构中的用户可以继续使用原有的公网电话号码，来话不受限制；同时它能 够更好地保证通话质量。 企业i p 电话网关就是重点应用于企业的i p 电话网关，又称作网关适配器， 它是在原来骨干网i p 电话网关的基础上进行简化，同时又增加了企业应用所需 的一些功能，比如支持补充业务，提供在i p 网与p s t n g s m 之间的切换等功能。 i p 电话网关是建立起p s t n 电话网与t c p i p 网相互通信的桥梁，用户的话音经过 p s t n 网传送到网关，网关对它进彳亍编码、压缩、分组、o o s 保证，将1 p 话音分组 发送至i j t c p i p 网上传送，到达对方所在地网关后，对话音分组进行相反的处理， 形成话音信号经过p s t n 网传输到对方的电话上。在这个过程中，可以看到i p 电 第1 章绪论 话网关仅支持通话所需的基本功能，如：支持1 1 2 2 5 协议；支持q 9 3 1 呼叫信令； 语音编解码和打包拆包、回声消除、静音检测，并提供收端缓存等功能；完成p s t n 侧以及1 p 网络侧的呼叫建立和释放等。目前国内外有不少厂商在做企业1 p 电话 网关产品，比较典型的有c i s e o 公司的a s 5 3 0 0 语音网关、华为公司的q u i d w a y a s o l oi p 电话m a s t e r 网关、上海博达数据通信有限公司的b d c o mv 3 0 0i p 电话网 关等产品。 很显然，将所有的功能都集中在一个单一的设备中不是一种易于扩展的有 效方式，因此结构扩展性比较差，结构组成相对复杂，很容易加重企业服务器 的负担，而且能同时处理的通话数有限。正是因为企业级i p 电话网关存在的一 些缺陷，所以企业i p 电话发展的下一步方向就是将企业i p 电话网关进行分解。 ( 3 ) 企业i p 电话网关分解结构 针对i p 电话网关存在的一些缺陷，e s t i 的t i p h o n 曾提出了一种网关分解 的分布式体系结构，该体系结构将网关分解为：媒体网关m g ( m e d i ag a t e w a y ) 、 信令网关s g ( s i g n a l i n gg a t e w a y ) 和媒体网关控制器m g c ( m e d i ag a t e w a y c o n t r o l l e r ) ，如图1 1 所示。目前，所有的标准化组织都已经接受了这种分解的 方法。 图1 1i p 电话网关分解 f i g 1 1d i s a s s e m b l i n g o f i p g a t e w a y 在这个网关分解结构中，牦是指连接s c n ( 电路交换网络) 媒体信道和i p 网 络中媒体信道的网关，它能够对各种媒体信号进行处理和转换。媒体网关的种类 较多，它包括了连接模拟线路的本地网关( r e s i d e n t i a lg a t e w a y ) 、连接数字中 继接门的中继网关( t r u n k i n gg a t e w a y ) 、提供拨号上网功能的网络接入服务器 ( n e t w o r ka c c e s ss e r v e r ) 等，上述的各种媒体网关都由m g c 加以控制。而s g 则 第1 章绪论 包含与s c n 的信令接口，能够对s c n 侧的信令进行处理并将控制信息按一定的 格式传输给m g c 。而m g c 将根据这些呼叫控制信息，通过m g c p 控制m g 中的媒体信 道。m g c 是系统的总控制器，它控s j m g 与s g 的操作。此外它还必须能和h 3 2 3 网 守通信，凼此它应能处理i f 2 2 5 0 和h 2 4 5 消息。它还负责网络的认证与安仝 l 作，与此同时它还负责监视整个网络的资源状况并始终保持对每个连接的有 效控制。 通过将企业i p 电话网关原来集中的功能进一步分解为各个分布的功能实 体，可以有效地减轻原来服务器的负荷，提高了企业i p 电话的可扩展性和灵活 性，而且各个分布实体的功能更容易实现。同时这种功能实体分解的思想也符 合下一代网络发展的趋势。目前基本上大多数的公司、厂商研究开发的v o l p 产 品都是基于这种结构，如中兴通讯的z x i p l 0 一a si p 电话系统，大唐电信的i p 3 0 0 0 企业级i p 电话系统，北电网络的s u c c e s s i o l q 系列和华为3 c o m 公司的m e 6 0 0 0 系列 等。 1 2 2 企业l p 电话的协议发展现状 随着这几年i p 电话技术的不断向前发展，目前，关于i p 电话技术，主要存 在着两大体系。一个是围绕i t u t ( 国际电信联盟标准化部门) 的h 3 2 3 出议 栈( 包括h 2 2 5 、h 2 4 5 、h 2 3 5 等) 形成的体系：另一个是围绕i e t f ( i n t e r n e t 工程任务组) 的s i p 、m g c p 等规范形成的体系。这两大体系在i p 网络上承载实 时业务( 话音、视频等) 的方式并无不同，都采用了源自i e t f 的r t p 协议，只 是在呼叫建立和控制方面有着不同的方案。由于h 3 2 3 协议推出的时间较早， 目前大多数电信设备厂商推出的i p 语音设备大部分是根据h 3 2 3 协议设计的， h 3 2 3 协议本身也逐渐成熟。而s i p 协议目前还处于i e t f 的标准化阶段，支 持的厂家比较少。 i t u t 的第1 6 研究工作组于1 9 9 6 年提出了基于包交换网络不保证服务 质量的多媒体会议标准，e p h 3 2 3 协议的第一版，并在1 9 9 8 年提出了h 3 2 3 的第二 版，该协议的推出是i p 语音技术发展中的一块里程碑，它得到了业界的广泛接 受。 从整体上来说，h 3 2 3 协议栈是一个框架性结构1 ，它涉及到终端设备、 视频、音频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点 会议的多点控制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 、网关以及 第1 章绪论 网守等设备。它的基本组成单元是“域”，在h 3 2 3 系统中，所谓域是指一个由 网守管理的网关、多点控制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 和所有终端组成的集合。一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个网 二) 。h 3 2 3 系统中各个逻辑组成部份称为t t 3 2 3 的实体，其种类有：终端、网 关、多点控制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 。其中终端、 网关、多点控制单元( m c u ) 是h 3 2 3 中的终端设备，是网络中的逻辑单元。 而s i p 体系由i e t f 负责制定的，最初版本是r f c 2 5 4 3 ，于1 9 9 9 年初形成。s i p 协议的功能是控制会话的建立、维持和终止。会话涵盖的范围广泛，可以是1 p 电话呼叫、i p 多媒体会议、多媒体信息流分配，甚至文字聊天、交互游戏、虚 拟现实等，因而具有很宽的应用面。协议采用客户一服务器模式，利用请求一响 应机制实现会话控制。网络中定义了代理服务器和重定向服务器，它们和定位 服务器一起完成s i p 消息的传送。 s i p 协议沿用w w w 技术解决用户的寻址和定位，定义的s i p 统一资源定位器 ( u r i 。) 地址形式类似e m a i1 地址。发起会话请求后，启动域代理服务器通过域 名服务器目录服务系统解析得到目的域代理服务器的i p 地址，消息送达目的代 理服务器后，再由后者根据用户的登记信息送至最终用户。s i p 本身只能传送会 话控制信息，它须与其它协议配合才能提供完整的通信控制功能，其中最为重 要的就是会话描述协议s d p 。s d p 描述的内容主要是媒体类型、编码格式、收发 地址等媒体控制信息，作为消息体随同s i p 消息一起发送。消息的头部指明s i p 调用的方法，也就是会话控制信息，例如会话启动、结束、确认等。因此，一 般标i 己会话控制协议为s i p s d p ，通过这两个协议的绑定使用，只需要往返三个 消息就能完成呼叫和媒体控制信令过程“1 。 从这两个体系的不同性能特点，我们可以看到当前由于h 3 2 3 体系推出的时 间比较早，h 3 2 3 体系已经占据了i p 电话市场的主要份额，成为当前不可忽视的 i p 通信技术。同时，两者又不断借鉴对方的特点扩充自己的能力。因此，比较 两个协议的不同版本可以看出，两者的功能实际上是各有长短。 h 3 2 3 协议其应用目标是i p 通信运营网，很大程度上继承了i s i ) n 协议机制 并自成体系，h 3 2 3 协议沿用电信网的做法，用专门的协议对补充业务的定义 及实现作了严格的规定。h 3 2 3 协议基于集中式对等结构，其优点是协议成熟， 定义完全，设备的稳定性强，互通性较好；缺点是协议复杂，成本高，吖i 能与 n o 7 集成，不适用于组建大规模网络，且没有拥塞控制机制，服务质量不能得 第l 章绪论 到保证。 而s i p 协议主要应用于i n t e r n e t ，并能充分利用已有的其它i n t e r n e t 协议。 s i p 协议的优点是协议简单、灵活，很容易增加新业务，扩展性强，具备终端能 力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力，而且采用文本格式，开发人员容 易理解，并被指定为3 g 的控制协议，具有很大的发展前景。其缺点是不够成熟， 单独应用的范围窄，需要与其他协议配合使用。 1 ，3 软交换的发展与研究现状 1 3 1 软交换的发展历史 软交换的概念最早起源于美国企业网应用 2 5 o 在企业网络环境下，用户呵 采用基于以太网的电话，再通过套基于p c 服务器的呼叫控制软件( c ml m a n a g e r 、c a l ls e r v e r ) ，实现p b x 功能( i pp b x ) 。对于这样一套设备，系统 不需单独铺设网络，而通过与局域网共享来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， 主要用予满足通信需求，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，业界提出了这样一种思想；将传统的交换设各部 件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议( m g c p 、h 2 4 8 ) 进行 通信，呼叫控制实际上是运行于通用硬件平台上的纯软件，媒体处理将t d m 转 换为基于i p 的媒体流。于是，s o f t s w it c h ( 软交换) 技术应运而生，由于这一 体系具有伸缩性强、接口标准、业务丌放等特点，发展极为迅速。 软交换( s o f t s w i t c h ) 的币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，仞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。这种创新性的体系结构改变了人们在p s t n 网上传统的通信方式，并于 1 9 9 9 年5 月发起成立了国际软交换协会i s c ( i n t e r n a t i o n a ls o f t s w i t c h c o n s o r t i u m ) ，目前有近1 5 0 个成员，是运营商和设备供应商交流需求和动态的 场合。国际上大多数知名的电信设备制造商，如阿尔卡特、朗讯、北方电讯、 c i s c o 、西门子、富士通、诺基亚、爱立信等，另外有一些电信运营商如美国的 l e v e l3 、q w e s t ，a t & t 、同本的n t t 等均为该协会成员。 第l 章绪论 软交换这个术语呵以说是从国外“s o f t s w i t c h ”翻译而得，其概念基本上 是伴随着i p 电话技术体系的功能分层和控制分离思想的发展而形成的。大家知 道，在传统的p s t n 交换网络中，业务控制与呼叫控制以及传输承载都集中在交 换机罩，p s t n 的各项业务必须通过t d m 交换机进行实现。为满足用户对新业务的 ，= f i 断需求，p s t n 网络中出现了公共的业务生成平台即智能网。p s t n 的智能网首 次提出并实现了一些全网性业务生成与呼叫控制相分离，并因此改善了p s t n 全 网性业务的开展，提高了网络集中提供业务的能力，缩短了全网性新业务提供 的周期。i p 电话技术体系不仅进一步强化了业务生成与呼叫控制分离的思想， 而且更进一步期待实现呼叫控制与媒体传输承载相分离。这种分离的目标是使 i p 电话业务的控制和生成真正独立于媒体传输网络设施，从而更加灵活有效地 实现i p 电话及其相关业务和多媒体应用的融合。 根据国际s o f t s w it c h 论坛i s c 的定义，s o f t s w i t c h 是基于分组网利用程控软 件提供呼叫控制功能的设备和系统。据此定义，s o f t s w i t c h 是典型的为分组网 的语音目的而设计的技术实践手段。这一定义也说明，s o f t s w i t c h 借用了传统 电信领域p s t n 网中的“硬”交换机s w i t c h 的概念，所不同的是强调其基于分组 m 和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义“。 13 2 软交换的研究现状 软交换经过这几年的不断研究和发展， 技术，软交换在网络系统结构、协议标准、 成熟。具体表现在以下几方面嘲州1 ： 目莳已经成为下一代网络n g n 的核心 业务应用等方面的研究也已经f 1 渐 ( 1 ) 在结构方面，软交换采用分层结构模型，所有设备之间通过标准接口 互通，提供基于策略的o s s 和通用业务平台，并支持平面组网方式； ( 2 ) 在功能方面，软交换完成呼叫处理、协议适配、媒体接入、网络资源 管理、业务代理、互联互通、策略支持等功能，支持业务编程； ( 3 ) 在性能方面，软交换能满足电信级设备要求，在处理能力、高负荷话 务量、冗余备份、动态切换、呼叫保护等方面都达到了指定标准； ( 4 ) 在覆盖范围方面，软交换定位于n g n ，当前主要解决现有通信网络， 女u p s t n 、p l m n 、i n 并f l i n t e r n e t 等的融合问题，并和3 g 协同，最终完成在骨1 二包 交换网中提供综合多媒体业务： ( 5 ) 许多建立在软交换技术基础上的电话业务及其高级智能业务的相关标 第1 章绪论 准在不断地完成。 在软交换协议标准化研究发展方面，i t u t 、i e t f 、i s c 等国际组织正在合 作制定和完善相关的协议和标准。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。如爱立信面向电 信运营商提出的e n g i n e 软交换解决方案、北电网络的c s 3 0 0 0 、l u c e n t 公司的 l s s 3 1 0 、西门子公司的s u r p a s s 、a 1 c a t e l 的5 4 2 4s o f t s w i t e h 等产品。 在我国，对软交换技术的研究始终保持与世界同步。我国在1 9 9 8 年丌始研 究软交换技术，包括拆分前的中国电信和电信设备制造商中兴通讯。在1 9 9 9 年 1 0 月2 7f 1 ，由信息产业部批准成立了网络与交换标准研究组( n s s g ) ，至今 已成立了网络总体和信令与协议两个工作组，已有成员单位2 8 个、观察员2 个， 其中科研院所5 个、运营企业6 个、制造企业1 9 个，囊括了我国主要的通信运营 商、制造商和研究院所。目前，我国正在加紧研究、制订我国软交换的相关标准。 其主要包括：软交换设备、媒体网关控制器、i p 中继媒体网关、a i m 媒体网关、 综合接入媒体网关、七号信令网关、a p i 技术、i n 与i p 互通、媒体网关控制 协议、b i c c 、s i p 、s c t p 、m 2 p a 、m 3 u a 等，已经颁布出台的技术和设备规范有 软交换总体技术规范、软交换设备总体技术要求等。中国电信、中国 移动和中国联通都已经着手制订了相关的标准，并且和国内外各电信设备制造 商就软交换的技术和应用进行了交流和实验。 目前，国内外对软交换技术的应用研究主要集中在电信骨干网络上和从目 前的电信网络如何过度到下一代网络上。研究探讨如何在城域网、本地网络甚 至企业i n t r a n e t 网上应用软交换技术的还比较少，如国外的s u n 公司和l u c e n t 公 司在其发布的软交换技术自皮书中也仅仅是提到在城域网上构建软交换的业务 应用，国内的也只有为数不多的学者和工程技术人员提出了以软交换来构建城 域网，如武汉邮电科学院的张涛和武汉科技大学的韩敏提出了以软交换为架构 来建设城域网，还有北京电铁通信信号勘测设计院的张磊探讨了软交换技术在 铁通城域网络建设中的应用问题。至于研究探讨如何在企业i n t r a n e t 网络上应 用和实施软交换技术的基本上就更少了。 总的来说，研究探讨如何在企业i n t r a n e t 网络上应用和实施软交换技术只 能是借鉴软交换技术在电信骨干网络和城域网的成功经验，这就是目前在企业 9 第i 章绪论 i n t r a n e t 网络上探讨应用软交换技术的现状。 1 4 本文研究内容与结构 论文从阐述企业i p 电话基本理论入手，分析了目前企业i p 电话所采用的 技术协议标准，研究和分析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，然后探讨了软交换技术在企业i p 电话系统中应用的内容，分析了 软交换技术与企业i p 电话网络结合的可能性，最后结合目前企业i p 电话系统 应用的现实情况，提出了在企业i p 电话网络应用软交换技术的使用模式。并且 运用软交换技术的相关协议标准实现了一个基于软交换的企业i p 电话系统。 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4 i 多。本文的主要研究内容有以下几点： ( i ) 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，提出了适合企业发展需要的基于软交换的i p 电话系统网络架构和软交换在 企业i p 电话网络中的使用模式。 ( 2 ) 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 电话系统应用的方案和研究方向。 ( 3 ) 使用软交换的相关协议实现了一个基本的基于软交换的企业i p 电话 系统，取得了预期效果。 希望自己的工作能让软交换技术在企业i p 电话系统的发展和应用中起到 积极有效的作用。 论文各章主要内容如下： 第1 章绪论：介绍了企业i p 电话的发展历史和技术现状，软交换技术的 发展和研究状况，以及论文的主要研究内容和结构。 第2 章企业i p 电话技术分析：介绍了i p 电话中基于h 3 2 3 协议和s i p 协 议的i p 电话技术，以及相关的网络语音数据传输的实时协议。 第3 章软交换技术体系结构及其协议：系统介绍了软交换技术的概念，软 交换网络的体系结构，软交换的有关协议标准，并分析了软交换能够提供的业 第1 章绪论 务应用。 第4 章软交换技术在企业i p 电话网的应用：从企业i p 电话系统的多种网 络接入和异构网络的融合，企业i p 电话业务应用的刀= 放性、集成性和安全性方 面分析了软交换技术在企业i p 电话系统中的应用，提出了适合企业i p 电话系 统发展需要的基于软交换的t p 电话网络架构和软交换技术在企业i p 电话网络 中的使用模式。 第5 章基于软交换的企业i p 电话系统的硬件部分设计：介绍了系统硬件 部分的功能、硬件模块的划分，得到一个企业i p 电话系统的硬件设计方案。该 系统的硬件设计结构为软件高层应用提供了方便、高效的通用硬件平台。 第6 章基于软交换的企业i p 电话系统的软件架构设计：介绍了用软交换 技术协议标准来实现的企业i p 电话系统，其中包括些软件丌发关键技术的实 现。 第7 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。 第2 章企业t p 电话技术分析 第2 章企业ip 电话技术分析 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h 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l p 数据包，同时也将收到的l p 数掘包转 换成声音的模拟电信号。经过i p 电话系统的转换及压缩处理，每个普通电话传 输速率约占用8 1 l k b i t s 带宽，因此在与普通电信网使用的传输速率为 6 4 k b i t s 的带宽相比，i p 电话数是原来的5 8 倍。本章介绍了企业i p 电话的 几个关键技术，即基于h 3 2 3 协议和s i p 协议的i p 电话技术和网络传输的实时 协议。 2 1 基于h ，3 2 3 的i p 电话技术 基于h 。3 2 3 协议的i p 电话技术主要介绍以下几个方面的内容：h 3 2 3 协议 的系统结构、r a s 协议、呼叫控制信令协议和媒体通信控制协议“”“”“。 2 1 1h 3 2 3 系统结构 为了能在不保证q o s 的分组交换网络上展开多媒体语音会议，由i t u 的第 1 5 研究组s g 1 5 于1 9 9 6 年通过h 3 2 3 建议的第版，并在1 9 9 8 年提出了 h 3 2 3 的第二版。h 3 2 3 制定了在无q o s ( 服务质量) 保证的分组网络p b n ( p a c k e t b a s e dn e t w o r k s ) 上的多媒体通信系统标准，因此，h 3 2 3 标准为l a n 、w a n 、 i n t e r n e t 、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障。 h 3 2 3 是i t u 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部份，浚系列标准使得在 现有通信网络上进行视频会议成为可能。h 3 2 3 为现有的分组网络p b n ( 如i p 网络) 提供多媒体通信标准。若和其它的i p 技术如i e t f 的资源预留协议r s v p 相结合，就可以实现i p 网络的多媒体通信。基于i p 的l a n 正变得越束越强大， 1 2 第2 章企业i p 电话技术分析 如i po v e rs d h s o n e t 、i po v e ra t m 技术正在快速发展以及i ，a n 宽带正在 不断的提高。由丁能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互 操作能力，因此，h 3 2 3 能够保证所有h ，3 2 3 兼容设备的互操作性。h 。3 2 3 可 提供p b n 与别的网络之间进行多媒体通信的互连互通标准。h 3 2 3 标准包括在 无o o s 保证的分组网络中进行多媒体通信所需的技术要求。这些分组网络包括 l a n 、w a n 、i n t e r n e t 以及使用p p p 等分组协议通过g s t n 或i s d n 的拨号连接 或点对点连接。 从整体上来说，h 3 2 3 是一个框架性结构，它涉及到终端设备、视频、音 频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点会议的多 点控制单元( 婀u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 、网关以及网守等设 备。它的基本组成单元是“域”，在h 3 2 3 系统中，所谓域是指一个由网守管理 的网关、多点控制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 和所有终 端组成的集合。一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个网守。h 3 2 3 系统中各个逻辑组成部份称为h 3 2 3 的实体，其种类有：终端、网关、多点控 制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) ，多点处理器( m p ) 。其中终端、网关、多点 控制单元( m c u ) 是h 3 2 3 中的终端设备，是网络中的逻辑单元。终端设备是 可呼叫的和被呼叫的，而有些实体是不能被呼叫的，如网守。h 3 2 3 包括了h 3 2 3 终端与其它终端之间的、通过不同网络的、端到端的连接。其体系结构如图2 1 所示。 1 3 2 3 协议族主要包括以下予协议，如表2 1 所示。其中各项说明如下： 图2 1h3 2 3 的逻辑体系结构 f i g 2 1l o g i c a la r c h i t e c t u r eo f h 3 2 3p r o t o c o 第2 章企业i p 电话技术分析 图像编码：h 2 6 l ，h 2 6 3 ： 话音编码：g 7 1 1 、g 7 2 2 、g 7 2 8 、g 7 2 9 、g 7 2 3 ； 数据通