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北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 摘要 软交换网络是基于分组交换技术，提供集语音、数据、图像等综合性业务的下一代网 络。业务提供与传输网络相分离的技术特点以及开放的体系架构，能够快速、方便开发 和提供各种业务，实现固网和移动的融合，决定软交换网络是下一代网络的发展方向， 传统的电信网络将逐步向软交换网络演进。由于软交换网络是多业务的新型网络，其设 备与传统的电信设备有很大区别。因此如何有效、方便管理软交换网络，使其发挥更大 的效益，是电信运营商迫切需要解决的课题。 本文根据t m n 网管理论，并结合n g o s s 的e t o m 模型，针对软交换网络的特点和 要求，提出了一套切实可行、技术先进的软交换网网络管理解决方案。论文首先设计软 交换网网络运营支撑系统的总体框架和体系结构；接着采用面向对象设计方法，对组成 软交换网络的各种设备、设备所包含的物理资源、逻辑资源、以及它们之间的关系进行 了分析和说明，并给出软交换网各种网络资源的属性定义；然后描述如何通过软交换网 网元网管系统提供的接口获取数据，以及网络管理系统所具有的功能；最后介绍了系统 的组网结构、硬件配置和软件部署。 这篇论文是本人在研究生进修和工作期间，以参加各种工程建设及项目研究所得到的 经验为基础所作的一个理论和实践的总结，其中的规划设计结果和建设方案被证明是可 行的，部分已被投入到工程实践中。 关键词：软交换n g n 网络管理运营支撑系统 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 a bs t r a c t s o f l s w i t c hn e t w o r ki st h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kw h i c hi sap a c k e t b a s e dn e t w o r ka n d a b l et op r o v i d ev o i c e d a t a , i m a g e m u l t i s e r v i c e s ，e t c t h es e p a r a t i o nb e t w e e ns e r v i c e sa n d t r a n s p o r tt h a ti st h ei m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co fs o f t s w i t c hn e t w o r k o p e n n i n gs y s t e m a r c h i t e c t u r e ，f a s ta n dc o n v e n i e n td e v e l o p i n ga n dp r o v i d i n gs e r v i c e s ，r e a l i z i n gt h ec o n v e r g e n c e b e t w e e nf i x e da n dm o b i l en e t w o r k ，d e c i d et h es o f l s w i t c hn e t w o r ki st h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o n o ft h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k t r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kw i l lg r a d u a l l ye v o l v et o s o f t s w i t c hn e t w o r k t h es o f t s w i t c hn e t w o r ki san e wk i n do fn e t w o r k i t se q u i p m e n t sh a v e m u c hd i f f e r e n c ef r o mt r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c i t i o ne q u i p m e n t s t h e r e f o r eh o w e f f i c i e n t l ya n d c o n v e n i e n t l ym a n a g et h es o f t s w i t c hn e t w o r k ，m a k i n gi tp r o d u c et h el a r g e rb e n e f i t s ，i st h e i s s u ef o rt e l e c o m m u n i c a t i o nc a r r i e r st os o l v eu r g e n t l y a c c o r d i n gt ot h et m nt h e o r y ，c o m b i n i n gt h em o d e lo fe t o mo ft h en g o s s ，a i m i n ga t t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dr e q u e s to ft h es o r s w i t c hn e t w o r k ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r das e to f e x e c u t i n ga n da d v a n c e dn e t w o r km a n a g e m e n ts o l u t i o n f i r s t l y ，t h ea u t h e rd e s i g n st h eg e n e r a l f r a m e w o r ka n da r c h i t e c t u r e s e c o n d l y ，t h ea u t h e ra d o p t st h eo b j e c t o r i e n t e dm e t h o dt oa n a l y s e a n dd e s i g nt h em o d e l so fs o f t s w i t c hn e t w o r ki n c l u d i n ge q u i p m e n t s ，p h y s i c a la n dl o g i c a l r e s o u r c e s ，a n dt h e i rr e l a t i o n s m o r e o v e rt h ep a p e rg i v e st h ed e f i n i t i o no fa l lk i n d so fn e t w o r k r e s o u r c e s t h i r d l y ，t h ep a p e rd e s c r i b e sh o w t oa c q u i r et h ed a t av i ae l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m i n t e r f a c ea n dt h ef u n c t i o n so fs o f t s w i t c hn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m f i n a l l y ，t h ep a p e r i n t r o d u c e st h en e t w o r ks t r u c t u r e ，t h eh a r d w a r ec o n g i u r a t i o na n dt h es o f t w a r ed e p l o y m e n to f t h es o f t s w i t c hn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m i nt e r mo fa na d v a n c e ds t u d i e so fg r a d u a t i o na n dw o r k i n g ，t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h e t h e o r ya n dp r a c t i c eb a s e do nh i se x p e r i e n c e so fa l ll ( i n do fp r o j e c t sa n dr e s e a r c h i n gr e s u l t t h e d e s i g n i n gr e s u l ta n ds o l u t i o n ，w h i c hh a db e e np r o v e d ，w e r ea v a i l a b l ea n dt h ep a r t sh a v eb e e n u s e di nt h ep r o j e c t k e yw o r d s ：s o f t s w i t c h ，n g n ，n e t w o r km a n a g e m e n t ，o p e r a t i o ns u p p o r ts y s t e m 北京邮电大学硕士研究生学位论文 软交换网网络管理技术研究与实施 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，本人承担一切相关责任。 本人签名： 帕- 厂 日期： 坼6 禽玎日 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： 望缉壁尘旦 日飙1 刚卫玉二一 北京邮电大学硕士研究生学位论文 软交换网网络管理技术研究与实施 第1 章前言 当前，中国已经形成了电信、网通、联通、移动、铁通等电信运营商的竞争格局。 在中国加入w t o 之后，国外电信运营商也蓄势待发，积极准备进入中国电信市场。在 这种竞争日趋激烈的环境下，如何提高网络运行质量，为用户提供更优更好的电信服务， 是电信运营商面临的首要问题。 随着人们生活水平的日益提高，对信息通信要求也日益增长。由原来占主导地位的 语音基本通信需求正逐步向数据、图像、视频等多媒体通信的需要。这就要求电信运营 商在快速推出适合市场和客户需求的业务外，还需要有结构灵活，并可以承载多种业务 的网络来支撑。以前的传统方式，电信运营商将根据用户需要的业务建设不同的承载网 络，如提供语音通信的交换网和提供上网业务的分组网等。这样不仅使电信运营商需要 投入较大的资金用于网络建设，推出业务的时间较长，同时由于各种业务网络的复杂性、 异构性，造成网络运营维护成本增加，综合性业务开展困难。 面对以上问题，软交换技术可以说是一个很好的解决方案。该项技术以松绑传统电 路交换机的核心功能为前提，以软件组件的形式把这些核心功能分散跨越在一个分组骨 干网上，并使其运行在商用标准的计算机上来实现。这种方案，不仅可以使电话、数据 和图像信号都可以通过统一的编码在分组网络上传输和交换，同时其非捆绑的和分散的 功能结构可以为业务提供者和任何第三方业务开发者提供开放、可编程的接口，从而能 够为竞争化的市场提供所要求的伸缩性和可靠性。 经过几年的发展，软交换技术已由实验阶段正逐步走向大规模商用阶段。各大电信 运营商正加速软交换网络的建设。去年，中国移动完成了长途网向软交换的切割，今年 年中，中国电信基于软交换的全国长途骨干网试验商用网开始建设，1 0 月底，中国网 通基于软交换的全国长途骨干网试商用网也正式铺开。同时，固网运营商对汇接局和接 入端局网络的改造也在加快进行。由于软交换技术是一种新的技术，其设备与传统的电 信设备有很大区别。因此如何有效、方便管理软交换网络，使其发挥更大的效益，是电 信运营商迫切需要解决的课题。 本文首先通过介绍软交换技术原理和网络结构等知识，然后利用网络管理的方法 论，结合软交换网络特点，以及作者在实际项目中的开发、实施经验，给出一套切实可 行的、技术先进的软交换网网络管理解决框架。 第2 章软交换网络 软交换网络是以软交换技术为核心构建的集话音、数据、传真和视频业务于一体的 下一代网络。它是电信史上的一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。从发展 的角度来看，软交换网络在传统的以电路交换为主的p s t n 网络中逐渐迈出了向以分组 交换为主的步伐，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 ( o f f i o a d ) 到a t m i p 网络中以减轻p s t n 网络的重荷，又以a t m i p 技术的新特性增 加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，软交换网络是基于t d m 的p s t n 语音网 络和基于a t m i p 的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等 综合业务成为了可能。 第1 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 软交换网网络管理技术研究与实施 2 1 软交换网网络架构 软交换网络的物理模型如下图： 图2 1 t “ d ? m 该模型可以看出，软交换网络与电路交换网的明显区别就是软交换网络实现了业务 呼叫控制与传送接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上 更加灵活地提供业务。 软交换网络功能构架如下图： 图2 2 该模型可以看出，软交换网络在功能上可分为如下4 层： 媒体接入层：与现有网络相关的各种接入网关或终端设备相连，将用户接入网 络： 传输层：由宽带a t m 交换机或i p 路由器等骨干传输设备组成，负责信息传输； _ 控制层：完成呼叫处理控制、接入协议适配、互连互通等综合控制处理功能， 提供应用支持平台； 一 网络业务层：提供面向客户的综合智能业务，实现业务的客户化。 2 2 软交换网网络特点 软交换网络主要有以下特点： 第2 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 软交换网网络管理技术研究与实施 ( 1 ) 控制与承载分离 控制与承载分离的最大好处是，承载可以重用现有分组网络( a t m i p ) ，就成本和 效益而言，这可以大大降低运营商的初期设备投资成本，对现有网络挖潜增效，提供现 有分组网络的利用率；就容量而言，重用现有分组网络，其容量经过多年的投资，部分 地区容量已经存在一定冗余；就可靠性而言，网络单点或局部故障对软交换网络没有影 响或影响有限。 由于在媒体层上采用现有分组网络，现有分组网络上的业务能够得到充分继承。另 外，承载采用分组网络，软交换网络可以很好地与现有分组网络实现互连互通，结束原 p s t n 网络、d d n 网络、h f c 网络、计算机网络等孤岛隔离，独自运营状况。 控制与承载以标准接口分离，可以简化控制，让更多的中小企业参与竞争，打破垄 断，降低运营商采购成本。 ( 2 ) 业务与呼叫分离 业务是网络用户的需求，需求的无限性决定了业务将是无限和不收敛的。如果将业 务与呼叫集成在一起，则呼叫的规模和复杂度也必将是无限的，无限的规模和复杂度是 不可控和不安全的。事实上，呼叫控制相当于业务而言是相对稳定和收敛的，我们将呼 叫控制从业务中分离出来，可以保持网络核心的稳定和可控，而不会妨碍人们无限想像 力。人们可以通过业务服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 的方式，不断延伸用户的需求。 ( 3 ) 接口标准化、部件独立化 部件之间采用标准协议，如媒体网关控制器( 或软交换) 与媒体网关之间采用m g c p 、 h 2 4 8 、h 3 2 3 或s i p 协议。媒体网关控制器( 或软交换) 之间采用b i c c 、h 3 2 3 或s i p t 协议等。接口标准化是部件独立化的前提和要求，部件独立化是接口标准化的目的和结 果。部件独立化，可以简化系统、促进专业化社会分工和充分竞争，优化资源配置，并 进而降低社会成本。 另外，接口标准化可以降低部件之间的耦合，各部件可以独立演进，而网络形态可 以保持相对稳定，业务的延续性有一定保障。 ( 4 ) 核心交换单一化、接入层面多样化 在核心交换层( 即m e d i al a y e r ) ，软交换网络采用单一的分组网络，网络形态单一、 网络功能简单化，这与i p 核心网络的发展方向一致。因为核心网络的主要功能是快速 路由和转发。如果功能复杂，则难以达到这个目标。 接入层面向最广大用户，来自各个国家、各个地区、各个民族和种族，不同年龄、 不同性别、不同职业，背景的不同决定了需要的差异。所以，单一的接入层面根本无法 满足千差万别的需求。以个性化、人性化的接入层面亲近用户是网络发展的方向。 核心层面单一化与接入层面多样化字面上看是矛盾的，但实际上是可以调和的。这 种矛盾可以通过媒体网关这个桥梁来解决。 ( 5 ) 开放的体系架构 不但软交换网络之间采用开放的标准接口，而且软交换网络还对外提供开放的应用 平台为客户定义各种新业务和综合业务，最大限度地满足用户需求。 第3 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 2 3 软交换网络关键技术介绍 2 3 1 软交换技术 2 3 1 1 什么是款交换? 软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关( 传输层) 中分离出来，通过服 务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制( 建立会话、 拆除会话) 和信令互通( 如从s s 7 到ip ) 。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开， 为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务 与控制协议结合起来，实现业务转移。其中更重要的是，软交换采用了开放式应用程序 接口( api ) ，允许在交换机制中灵活引入新业务。软交换主要提供连接控制、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的生成等功能。 软交换就是位于网络分层中的控制层，它与媒体层的网关交互作用，接收正在处理 的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。它的主要任务是：在各点之间建立关系，这些关 系可能是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处理。软交换主要处理实时业务，首 先是话音业务，也可以包括视频业务和其他多媒体业务。软交换通常也提供一些基本的 补充业务，相当于传统交换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分。 软交换( s o f l s w i t c h ) 思想是在下一代网络建设的强烈需求下孕育而生的。软交换概念 一经提出，便得到了业界的广泛认同和重视，i s c ( i n t e m a t i o n a ls o f l s w i t c hc o n s o r t i u m ) 的成立使软交换技术得到了迅速发展，软交换相关的标准和协议同时得到了i e t f 、 i t u t 等国际标准化组织的重视。经过几年的发展，软交换技术的标准化和产业化的工 作也取得了长足进展，一些老协议如h 3 2 3 、m g c p 等不断完善成熟，b i c c 、s i p s i p t 等新协议也不断推出，一些基于软交换技术的产品己逐步进入实用化阶段，软交换成为 n g n 中最活跃和热门的话题。 s o f t s w i t c h 思想吸取了i p 、a t m 、i n 和t d m 等众家之长，完全形成分层的全开放 的体系架构，使得各个运营商可以根据自己的需要，全部或者部分利用s o f f s w i t c h 体系 的产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，寻找到自己的网 络立足点。 软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络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，软交换所完成的功能相当于原有交换机所提供的功能。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。未来的软交换应该是尽可能简 单的，智能则尽可能地移至外部的业务层或应用层。 具体而言，软交换主要完成以下功能： ( 1 ) 媒体网关控制功能 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 ni p 中 继媒体网关、a t m 中继媒体网关、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。 第4 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 ( 2 ) 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、维持和释放提供 控制功能，包括呼叫处理、翻译和选路、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等， 可以说s o f t s w i t c h 是整个软交换网络的灵魂。 ( 3 ) 业务提供功能 由于软交换在网络从电路交换网向分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因此 软交换应能够提供c l a s s4 和c l a s s5 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。 ( 4 ) 信令互通功能 软交换为软交换网络的控制中心，软交换可以通过一定的协议与外部实体如媒体网 关、应用服务器、s c p 、媒体服务器、多媒体服务器、策略服务器、信令网关、其它软 交换进行交互，n g n 系统内部各实体协同运作来完成各种复杂业务。 2 3 1 2 引入软交换的意义 ( 1 ) 软交换给用户带来什么? 软交换可以实现跨域的控制，可以对接入层面丰富多样的设备进行控制和管理，以 为用户同时提供话音、数据和视频业务，以及其它各种融合业务。这是传统程控交换机 无法实现的。 随着通信网络发展从技术驱动向业务( 需求) 驱动转变，业务逐渐成为用户关注的 焦点。软交换向i c p 提供开发的业务接口( o p e na p i ) ，由于分工的i c p 往往比软交换 设备提供商更熟悉特定业务，所以i c p 提供的业务更加贴近用户、贴近生活。另外，大 量的i c p 参与竞争，将为用户快速推出更多样、更先进、更经济、更实用的业务。 另外，软交换作为软交换网络的独立部件，结构相对简单，成本较低，最终用户也 将因此而享受更加经济实惠的业务。 ( 2 ) 软交换给运营商带来什么? 作为软交换网络的核心部件，软交换设备可以独立开发、生产和采购。其开发成本、 生产成本和采购成本都相对较低，因而运营商的设备投资成本也会相应降低。 对传统运营商而言，软交换继承原p s t n 网络业务，最大限度地保护运营商投资。 对经营数据网络的运营商，前几年网络泡沫导致投资过渡，带宽冗余，软交换可以 作为其k i l l e ra p p l i c a t i o n ，在现有冗余带宽上迅速部署n g n 业务，以在与其它运营商 的竞争中取得优势。 软交换的出现，使三网在网络层面上实现网间的互联互通，在业务层面上实现各种 业务互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能。运营商可以终结三网分别投资局面，为 融合的网络上为用户同时提供话音业务、数据业务和多媒体业务，实现国际电联提出的 “通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统 一接入和应用界面的高效率网路，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用 和质量，安全的享受多种方式的信息应用”的目标。 软交换的o p e na p i 可以为运营商提供一个强大的业务生成能力。 软交换之间采用了标准的、可视的协议，这为运营商对设备的维护、故障到位等提 供了更加有利的保证。 另外，不同于互联网络，软交换为运营商提供一个可管理、可运营的网络，和一条 完备的价值链条，运营商的投资回报可以获得保证。 第5 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 软交换网网络管理技术研究与实施 ( 3 ) 软交换给设备提供商带来什么? 软交换的开放的标准，为有抱负的中小科技企业涉足利润丰厚的通信产业提供了历 史机遇。同样，开放a p i 必将为大量i c p 公司带来源源不断的财富。 面对软交换的出现，传统设备提供商的心情是苦涩的。但真正推动技术进步的重来 不是这些既得利益者，而是来自于最终用户的应用( s e r v i c e & a p p l i c a t i o n ) 需求。最终 用户是技术进步的原动力。 但强大的传统设备提供商对蓬勃发展的软交换技术不能无动于衷和袖手旁观，否则 它们将很快出局，并从人们的视野中消失。它们凭借强大的技术实力，试图在新一轮竞 争中划分到更大地盘。 对新兴的通信企业，它们一下子莫名其妙地与传统电信设备提供站在了同一条起跑 线上，历史把它们推向了历史的潮头。也许，它们会是最大的赢家。 2 3 2 媒体网关技术 网关包括信令网关( s g ) 和媒体网关( m g ) ，s g 是一个信令代理，能够在i p 网络 边缘接收发送s c n ( 基于电路的网络) 内部信令。s s 7 i n t e m e t 网关中的s g 功能可能 包括s s 7 信令的中继、翻译或终结。下面只介绍媒体网关，信令网关的技术请参阅 s i g t r a n 部分。 媒体网关设备处于不同媒体域之间的一种转换设备，主要功能是实现不同媒体域 ( 如电路域、i p 域和a t m 域等) 的互连互通。 媒体网关m g 在媒体网关控制器m g c ( 或软交换s o f t s w i t c h ) 的控制下，实现跨媒 体业务。m g c 与m g 之间是控制与被控制的主从关系。在软交换网络中，m g c 与m g 之间的交互协议采用标准、开放的协议，如m g c p 协议、h 2 4 8 协议、s i p 协议和h 3 2 3 协议等。 根据网关的用户和规格，可以将媒体网关分为以下几种： i p 中继媒体网关( t r u n k i n gg a t e w a y ) ：传统电话网和承载语音的i p 网的接口。 这种网关一般要管理大量的数字电路。 a t m 中继媒体网关( v o i c eo v e ra t mg a t e w a y ) 和中继网关类似，是电话网和 承载语音的a t m 网络的接口。 住宅网关( r e s i d e n t i a lg a t e w a y ) 直接连到用户已有设备c p e ( p o t s ，i s d n 电话 装置、p c 电话) 上，它允许直接在数据网络上传输来自个别住宅用户的语音呼 叫。通常情况下，住宅网关将被置于用户处，提供定量的电话门数( 1 到1 0 门) 。 接入网关( a c c e s sg a t e w a y ) 提供传统模拟用户线或者数字专用分组交换机和 承载语音的i p 网络之间的接口。一些接入网关包括小规模的v o l p 网关。 商业网关( b u s i n e s sg a t e w a y ) 提供传统专用分组交换机或者集成的“软件p b x ” 和承载语音的i p 网接口。 无线网关( w i r e l e s sg a t e w a y ) ，与接入网关功能相同，但它处理的是移动接入 网。 资源网关( r e s o u r c eg a t e w a y ) ，或资源服务器多媒体服务器( m u l t i m e d i a r e s o u r c es e r v e r ) ，为n g n 系统提供业务资源，如信号音资源、收号器资源。 第6 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 2 3 3 媒体网关控制技术 软交换网络中，将呼叫控制“智能”部分从m g 中抽取出来，由外部的呼叫控制单 元m g c 来处理。媒体网关控制协议的模型如图所示 。；。j i 。霉j 漆j i 7 囊辫瀵罐鳓溯鏊鬻，+ 秽爹 | 叠i 辫j 1 鬻 ” 辫“+ 孵努“4 辩孥7 。爹j jj 嚣蠹“鬟! 。淫 i 圈，i i 霉? 圈影! ! 挚，：国1 图2 3 目前比较成熟的媒体网关控制协议有m g c p 协议、h 2 4 8 协议、s i p 协议和h 3 2 3 协议等。在m g c m g 模型中，这些协议都工作在主从方式。 2 3 3 1m g c p 协议 m g c p 是s g c p ( 简单网关控制协议) 和i p d c ( i n t e m e tp r o t o c o ld e v i c ec o n t r 0 1 ) 的结合产物。1 9 9 8 年l e v e l3 提出i p d c ，同时t e l c o r d i a ( 原来的b e l l c o r e ) 提出了s g c p ， 当i e t f 成立m e g a c o 工作组后，两者合并为m g c p 。当时人们希望把以软件为中心的 呼叫处理功能和以硬件为中心的媒体流处理( m e d i as t r e a m i n g ) 功能分离开，放置在软 交换与媒体网关之间。那时h 3 2 3 和s i p 协议不能处理这两个分离实体之间的通信，所 以就产生了m g c p 。 m g c p 侧重的是简单性和可靠性，m g c p 协议本身只限于处理媒体流控制，呼叫处 理等智能工作卸载到软交换上，使媒体网关成为一个很简单的设备，简化了本地接入设 备的设计，只负担必要的接入硬件和m g c p 用户侧功能的成本，网管和互操作成本转 移到网络上。图7 是m g c p 的实施示意图。m g c p 通过软交换实现对多业务分组网边 缘上的数据通信设备( 如v o i p 网关、v o i c e o v e r - a t m 网关、c a b l em o d e m 、机顶盒、软 p b x 和电路交叉连接) 的外部控制和管理。其中的软交换可以分布在多个计算机平台 上，从外部控制、管理多媒体网络边缘上的媒体网关，指导网关在端点之间建立连接， 探测摘机之类的事件，产生振铃等信号，以及规范端点之间如何、何时建立连接。 m g c p 是软交换、媒体网关、信令网关的关键协议，它使i p 电话网可以接入p s t n ， 实现端到端电话业务。m g c p 规范的草案已经提交给i e t f 和e t s i 。 后来l u c e n t 又提出了媒体设备控制协议( m d c p ) ，于是所有以上协议又合并成 m e g a c o 协议( 又称作h 2 4 8 ) 。m e g a c o 既适应面向连接的媒体( t d m ，a t m ) ，又 面向无连接媒体( i p ) ，是一个全套的多种媒体网关控制标准。其标准制定工作正在进 行中，但由于它比较复杂，因此需要较长一段时间才能完成。 m g c p 协议的特点是： 1 、协议简单可靠，容易快速部署，这正是m g c p 能够被快速推广的重要原因； 2 、协议的可扩展性好，m g c p 协议采用对包的扩展作为协议扩展的主要方式，可 以方便地增加新的应用； 3 、文本编码方式符合i p 网络上的习惯； 4 、协议本身不提供信令加密。 第7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 2 3 3 2h 2 4 洲e g a c o 协议 m g c p 协议结构简单，但由于m g c p 协议在描述能力上的欠缺，限制了其在大型 网关上的应用。对大型网关，h 2 4 8 协议是一个好的选择。与m g c p 用户相比， m e g a c o h 2 4 8 用户对传输协议提供了更多的选择，并且提供更多的应用层支持，同时 管理也更为简单。 h 2 4 8 协议相对比较复杂，要了解具体内容请参考相关资料。 2 3 3 3s i pt i 6 i i x s i p 主要是为i n t e m e t 网上的多媒体会议电视服务的，用于建立、更改和终止i n t e r n e t 主机之间的会晤( s e s s i o n ) 。它以i n t e r n e t 协议( h t t p ) 为基础，遵循i n t e r n e t 的设计原 则，所以很容易增加新业务，扩展协议，而不会引起互操作问题。 s i p 是一种应用层协议，可以用udp 或tcp 作为其传输协议。 s i p 协议简单，是模块式，不受基础协议与结构的限制。它可用于端点或服务器上 呼叫的建立，也可运行在媒体网关控制器、网关、数据库等其他设备之间。1 9 9 9 年4 月哥伦比亚大学完成了第一个s i p 互操作实验，很快又完成了s i p 在基本呼叫建立过程 中稳定性的测试，现在正在进行关于安全、认证方面的工作，预计基于s i p 的商用产品 会很快推出。 s i p 最近刚刚成为i e t f 的r f c 。象h 3 2 3 一样，s i p 也没有n n i 接口，但它也在 积极解决这个问题。国际软交换联盟( i n t e r n a t i o n a ls o f t s w i t c hc o n s o r t i u m ) 和一些组织 提倡s i p ，认为它虽说没有h 3 2 3 那样功能强大，但对运营者来说，比较容易实施，不 少运营者和制造商从h 3 2 3 转移到s i p 。 在s i pf o r u m 上目前出现了许多基于s i p 的草案，最典型的是s i p t ，用于将原p s t n 网中的信令协议如i s u p 等转换成s i p 的消息，进行具体的信令消息及参数的映射和翻 译；其次是可以将s i p 作为协议消息的承载，将协议消息体直接封装在s i p 的消息体中， 起到”消息隧道”的作用；再次s i p 可以与h 3 2 3 应用协议进行互通。另外，已有许多草 案定义了基于s i p 的a p p l i c a t i o ns e r v e r ，用它来实现已有的固定网或移动网所提供的i n 智能业务。 2 3 3 4h 3 2 3 协议 1 9 9 6 年i t u 通过h 3 2 3 规范时，是作为h 3 2 0 的修改版( h 3 2 0 是i s d n 和电路交 换网上的会议电视的协议) ，用于l a n 上的会议电视。后来1 9 9 8 年又通过h 3 2 3 的第 二版，从而该规范也可用于i p 网上的通信，目前第三版的工作正在进行。现在作为多 媒体组网标准的h 3 2 3 应用比较广泛，它是i p 网关终端在分组网上传送话音和多媒体 业务所使用的核心协议，包括点到点、点到多点会议、呼叫控制、多媒体管理、带宽管 理、l a n 与其他网络的接口等。 h 3 2 3 协议中关于长途呼叫建立时间等问题还有待解决。h 3 2 3 没有关于n n i 接口 的定义，没有拥塞控制机制。这在专用网内实现计算机一计算机的呼叫没有问题，但要 提供全国性业务及p s t n t o p s t n 连接则必须依赖n n i 接口。h 3 2 3 是集中式对等结构， 多个平台运行多个软件，硬软件升级不容易。 i t u 的h 3 2 3 协议族定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通 信的协议及其规程。h 3 2 3 标准是局域网、广域网、i n t r a n e t 和i n t e r n e t 上的多媒体提供 技术基础保障。虽然h 3 2 3 提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议，但h 3 2 3 的控 制协议非常复杂。此外，h 3 2 3 不支持多点发送( m u l t i c a s t ) 协议，只能采用多点控制 单元( mcu ) 构成多点会议，因而同时只能支持有限的多点用户。h 3 2 3 不支持呼叫 第8 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 转移，且建立呼叫的时间较长。 2 4 软交换网络参考模型 软交换网络将服务和承载分离，分为服务层( s e r v i c e s ) 和传输层( t r a n s p o r t ) 两个 层面。传输层面完成呼叫的连接，包括用户与用户之间的连接，用户与服务平台的连接 和服务平台之间的连接。传输层面可以应用各种传输技术，包括面向连接的电路交换 ( c o c s ) ，面向连接的包交换( c o p s ) 和无连接的包交换( c l p s ) 。建议采用i p 协 议作为软交换网络传输层的首选协议。服务层面为用户提供各种服务，包括语音服务( 如 电话、传真等) ，数据服务( 如w w w 、e m a i l 等) ，视频服务( 电视、电影等) ，以及 综合服务( 如可视电话、游戏等) 。提供实时、非实时、单播、多播、广播等各种类型 的业务。参见下图： 图2 - 4 软交换网络的服务层和传输层将包括用户( 数据) 平面、控制平面和管理平面。 用户平面负责用户数据的处理、交换和传送等。 控制平面提供一些控制功能，分为两种类型：一种是与服务控制相关的功能，包括 用户鉴权、用户识别、服务接入控制、应用服务等；另外一种是与传输网络控制相关的 功能，包括网络接入控制、网络资源策略控制、动态连接控制等。 管理平面提供管理功能，包括故障管理、配置管理、计费管理、性能管理、安全管 理等。在管理接口中采用s n m p v 2 和c m i p 等管理协议。 参见下图： 第9 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 图2 5 第3 章网络管理技术 网络管理是网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理的操作， 包括配置管理，故障管理，性能管理，操作管理等。网络管理的目标是要最大限度地利 用电信网络资源，提高网络的运行质量和效率，向用户提供良好的通信服务。通过网络 管理，可以保证网络有效、可靠、安全的运行。软交换网络是一种提供语音、数据、视 频综合性业务的网络，各种网络管理技术同样适用于对其的管理。以下介绍目前常用的 两种网络管理体系和相关技术，根据目前应用的实际情况和软交换网络的特点，提出适 用于软交换网络的网络管理体系架构和技术。 3 1 基于t m n 的体系结构 t m n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ) - - 电信管理网，是国际电信联盟i t u ( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ) 从19 8 8 年以来定义了一套国际规范，它提供 一个组织好的体系结构，使各种类型的运行系统( o s ) 和电信设备之间及各o s 之间通 过标准接口( 包括协议和消息) 实行互连，来交换管理信息，实现管理功能。这套规范 建立一个标准的管理界面，使得对于不同的厂商，不同硬、软件平台的网络产品的统一 管理成为可能；同时，t m n 对开发各种网络设备也起了指导作用。t m n 规范主要利用 和发展了o s i 的网络管理框架，是现在在电信领域，得到大部分厂商，特别是大型厂商 支持的国际标准。 3 1 1t m n 的功能体系结构 在t m n 的功能体系结构中，引入了一组标准的功能块( f u n c t i o nb l o c k ) 和有可能 第1 0 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文软交换网网络管理技术研究与实施 发生信息交换的参考点。t m n 的功能模型中包括操作系统的功能( o s f ) ，各种中介功 能( m f ) ，适配器功能( o a f ) 。另外，t m n 也连到各网络单元功能( n e f ) 和各工作 站( w s f ) 。如下图所示。有些功能部分属于t m n 范畴，部分在t m n 范畴外。功能体 系结构中的参考点( r e f e r e n c ep o i n t ) 是指两个非重叠的功能连接处的概念点，通过它来 识别在这些功能之间交互的信息类型。在t m n 中，为了描述各功能之间的关系，引入 了参考点q ，f ，x ，另外t m n 与外界相关的参考点为g ，m 。q 参考点在o s f 与o s f 之间，o s f 与m f 之间，o s f 与n e f 之间，m f 与m f 之间。f 参考点在o s f 与w s f 之间，w s f 与m f 之间。x 参考点在o s f 与其他t m n 的o s f 之间。m 参考点在非 t m n 标准网元( 或o s f ) 与q a f 之间。g 参考点在w s f 与用户之间。 图3 1 t m n 管理分层模型与功能块的关系： o s f 功能块处理与电信管理相关的信息，支持和控制电信管理功能的实现。对 应t m n 的管理分层又可分为行业管理o s f ，业务管理o s f ，网络管理o s f 和 基本o s f 。 中介功能m f ，在o s f 与n e f ( 或q a f ) 之间进行信息的传送，以保证各功能 块对信息模式的需求，并使网元( n e ) 到o s f 的结构更加灵活。 数据通信功能d c f ，提供各功能块之间数据通信的方法。提供o s i 参考模型中 第1 到第3 层的功能。 网元功能块n e f ，在网元中，网元为了被管理而向t m n 描述其通信功能是网 元功能n e f 的一部分，