（通信与信息系统专业论文）基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现.pdf

摘要 下一代网络是业务驱动的网络，那么作为其核心的软交换系统，应该提供强大的业务 开发能力。为了真正实现多厂家产品共存的网络运营环境，并可以方便地在网上快速引入 新业务，软交换提供开放的业务控制和接入接口，即软交换业务接口。 下一代网络的出现与发展不是革命，而是演进。为了实现在业务层面上向下一代网络 的平滑过渡，我们提供的业务接口必须完全兼容目前网络上正在使用的智能网业务接 口一一i n a p 接口。 本文概述了软交换出现的背景，并就软交换在下一代网络中的核心地位、软交换体系 结构和主要功能与应用做了简单介绍。分析并比较了几种开放式业务接口的实现方法。着 重介绍了软交换系统面向智能网的业务接口的研究与实现，包括k - n a p 协议介绍、业务接 口的设计思想、实现技术、系统建模、消息流程分析、性能分析以及对业务接口所作的扩 展性研究。 【关键词】+ 下一代网络、软交换、业务接口、智能网、智能网应用协议 a b s t r a c t n l en g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w e n ) i s d r i v i n gb y s e r v i c e a st h ec o r eo f n g n s o f t s w i t c h s h e u l de 1 2 a b l et h er e n e w a li 1 3 t h es e r v i c ee r i e r i n g i no r d e rt or e a l l yr e a l i z ean e t w o r kw h i c hc a l l c o n t a i ne q u i p m e n t sf r o mv 积o u sm a n u f a c t u r e r sa n dr o l lo u ta1 2 e u s e r v i c ei nt h en e t w o r k q u i c k l y a n d e x p e d i e n t l y ，s o f t s w i t c hp r o v i d e s a l l o p e ni n t e r f a c e f o rs e r v i c e c o n t r o l l i n ga n ds e r v i c e a c c e s s i n gw h i c h i sc a l l e dt h es e r v i c ei n t e r f a c ei nt h es o f l s w i t c hs y s t e m t h e e m e r g i n ga n dd e v e l o p i n go f n g n i sa l le v o l u t i o nr a t h e rt h a nar e v o l u t i o n ，f o rt h es a k e o fs m o o t ht r a n s i t i o nt on g na t 廿1 es e r v i c el a y , t h es e r v i c ei n t e r f a c ei no u rs y s t e ms h o u l da l s o s u p p o r tt l l e ( i n t e l l i g e n t n e t w o r k ) s e r v i c ei n t e r f a c ew h i c hi sr u n n i n gt h en e tn o w t h ef i r s tp a r to ft h i sp a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e st h ec o n c e p to ft h es o f l s w i t c h i n c l u d i n gt h e d e v e l o p m e n to f i t ，i t si m p o r t a n ts t a t i o ni nt h en g n ，t h ec o n f i g u r a t i o n , t h ef u n c t i o na n dt h em a i n a p p l i c a t i o no f i t t h e nt h ep a p e ra n a l y z e ss e v e r a la p im e t h o d sf o rt h eo p e ns e r v i c ei n t e r f a c ea n d c o m p a r e st h e m ，t h em a i np a r td e s c r i b e sh o w t or e a l i z et h es e r v i c ei n t e r f a c et oi ni nt h i ss y s t e m , i n c l u d i n g t h ei n t r o d u c t i o no f t h e d 4 a p ( i n t e l l i g e n tn e t w o r ka p p l i c a t i o n p r o t o c 0 1 ) t h ed e s i g n i n g i d e a , t h er e a l i z a t i o nt e c h n i q u e ，t h em o d e lo ft h es y s t e ma n dt h ea n a l y s eo ft h em e s s a g ef l o w t h e l a s tc h a p t e ra n a l y z e st h ep e r f o r m a n c ea n db r i n g sf o r w a r dae x t e n s i o nr e s e a r c ho ft h es e r v i c e i n t e r f a c e k e y w o r d s 】 n g n ( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) ，s o f t s w i t c h ，s e r v i c ei n t e r f a c e ，i n ( i n t e l l i g e n t n e t w o r k ) i n a p ( i n t e l l i g e n t n e t w o r k a p p l i c a t i o n p r o t o c 0 1 ) 致谢 感谢导师刘培植教授对作者的悉心教导奔口关怀照顾 感谢陈雪老师、孙曙和老师对作者研究工作的指导 感谢王三海、董斌、温佳嘉、严哲峰对作者学习工作的帮助 感谢软交换系统业务接口组全体同事的合作 感谢虞美红、杨彦超、许强、是江萍、陈静茹同学的热心支持 感谢北邮电信科技股份有限公司提供这样一个良好的学习工作环境 感谢各位评审老师百忙之中抽出宝贵时间评审这篇论文 真诚感谢所有曾经关心、帮助过我的人们! 北j b 人学倒! | - 吓究生毕业论殳斗十面向对豫的被交接系统业针接u 的训 究lj 宴州 第一章引言 通信技术更新换代的速度日益加快，对下代网络的争夺己成为今日通信制造与运营 企业关注的重点。电信网络从承载单一业务的独立网络向承载多种业务的统一的下一代网 络的演进正成为不争的事实。下一代网络将是集话音、数据、传真和视频等业务于一体的 全新网络，对于运营商来说，如何实现这些业务的融合，并在任何时间( w h e n e v e r ) 、任 何地点( w h e r e v e r ) 、以任何方式( w h a t e v e r ) 和任何人( w h o e v e r ) 实现通信，达到“个 人通信”的宏伟目标，是一种新的挑战。 软交换( s o f t s wj t c h ) 是下一代分组网络的核心设备之一，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。软交换体系结构是面向网络融合的 新一代多业务整体解决方案，在继承的基础上实现了对目前在各个业务网络( 如 p s n 叽s d n 、p l m n 、i n 、c a t v 和i n t e m e t 等) 之间进行互通的突破。它通过优化网络 结构不但实现了网络融合，更重要的是实现了业务融合，使得分组交换网络能够继承原有 电路交换网中丰富的业务功能，同时可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型 业务，从而向“个人通信”的目标迈出了重要的一步。 相剥于现有网络绐构而j j 软交换体系结构具有阱下主要优点： - 降低网络建暖和运营维护成本； 。 - 便于快速提供新业务、涉足新领域； - 适戍技术的迅速发展，满足删o 不断变化的需求， 软交换体系具有强大的、：务能力，通过标准的应用编程接口( a p i ) ，支持第3 方业务 创建，使得专业化的业务提供商u 以方便地进入电信运营领域，利用各自的优势为特定用 ，、群提供量身定做的个性化、l k 务，从而为构成具有电信级特征的、良性循环的下一代网络 价值链建立基础，进一少促进电信_ p 务的繁荣。 ：l 匕邮r 乜信科技股份有限公司驯- l ；l t ! g 馑i 家重点实验室_ f 方兴研究所t e l e s t m 联合研发的 软交换系统采羽仝丌放式体系架构，与第三方厂商姆i j 没备具牛f 良好的互通性和兼容性，使 运营瞄能够报抓；后婴采州最f 的组什构建f 一代网络体系。 i 爱系统所具柏的行放j 业务接口也使其c 日以支持更多类型f f j ： l l ：务接口( 如 n a p 、 p a r l a 、a p i 等等) 小仪能够他瓤h 至 “：、【k 务联面l ：私】瓜有智能嘲t c i n ) 互通，实现l - r 一 闷珞的i r 0 7 演进。i i l 且专啦j ! u | 擀睢的发壤，垓、l k 务接j 】还能够_ k 弃p a r l a y a p i 中的 多方l 】予i l l l 控制j 务( m p c c s ) 作为旃上r 接入的接l1 从嘶适j 恒未米更多新、l l ，务。陕遮、 哭活、陡价地”发、部描、苻州的要求。 i 蔓系统的软仲 1 - 系i 恂l 纠l 驾1 1 研示。 i 监包含以卜儿个部分： 北京| | | l ；l 乜凡学坝 研究生毕业论立 呼i l 【 挖i 叫模块r c c ) ： 件触发。 壮十皿向对豫的辕变换系统业务接u 的砌f 究i 实现 奉层址软交换系统的控制核心。成刘呼叫的处理刊拧制以及挛 协议处理模块( p p ) ：提供协议适配功能。 操作维护管理模块( o a m ) ：提供一套管理界面，提供各级管理维护人员刘系统进行操 作维护的手段。 业务接口模块( s i ) ：主要是向上层提供业务访问接口( i n a p 、p a r l a y ) 的适配。还 需要有与计费管理之刚的接口，以完成对业务丰日关的呼叫的计费。 厂 ib l l l l n gi l m a n a g e r l i一 图圈圈圈 圈1 - 1 软交换系统体系结构 叫 l s m s t c s i 旧r a 。f f i ，cf c 。“ig tl o 1s e c u r l t y i li 笔者主要完成业务接口模块中i n a p 业务接口接口的设计与实现工作。i n a p 接口为 兼容当前网络上运行的智能网( c s i ) 而设，实现业务接入与业务交互功能。具体的工 作包括一期及二期的需求分析，概要设计、详细设计、代码实现，并完成了单元测试、系 统测试以及功能测试。 具体实现的功能模块有： i n a p 消息处理代理、内部消息处理代理、汁费消息处理代理的设汁与实现： 呼叫对象实例管理； - 呼叫刘象：状态机维护； - 内稍接l - i j n 息_ i n a p 消恩的消圈、i 畎剁+ h l v , j 设汁o 其j ：见： - 定器队列竹刑： - 计赀接殴讣与。炙现： - 州试桩的制定 一 北京衄电丈学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 完成代码量约7 0 0 0 行。 目前通过业务接口已经可以顺利的将目前智能网中的业务引入到软交换系统中来。已 经实现的业务有8 0 0 号业务( 被叫付费业务) 、3 0 0 号业务( 预付费业务) 、。呼叫前转业务、 闹铃业务( 由应用发起的业务) 、业务过滤以及呼叫阻截。 北京龆屯大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 第二章下一代网络与软交换 2 1 下一代网络( n g n ) 出现的背景 封闭的电信网络和业务的体系结构己经有了百年的历史，目前，这种体系结构受到了 来自i n t e m e t 的挑战。尽管许多人认为未来的开放的电信业务将建立在i n t e m e t 基础设旖 之上，但是到目前还没有成熟的电信级业务方案。因此，对下一代的网络及其业务体系结 构进行研究是关系到电信业今后发展的重要问题。 传统的电信网络，无论是固定电话网、移动电话网、智能网、数据通信网、传输网， 还是综合业务数据网，出于提高资源复用率，网络和业务的管理和维护的考虑，一直遵循 面向连接的，分层的和封闭的网络和业务体系。面对多媒体多模式的电信业务、连接的控 制、智能的终端产品、宽带的有线无线接入网络、无连接的分组交换以及i m e m e t 的开放 应用，从电话网络发展起来的传统电信网络和业务体系结构已经不能适应时代的变化。这 个挑战不仅体现在传输能力、交换能力、业务能力上，更体现在网络的结构复杂1 生和接口 复杂性上。 与传统电话网相比，分组网( ip atm ) 传送话音具有成本低、利润高、价格便 宜、易推出新业务等很多优势，分组电话逐渐成为发展方向之一。然而，基于i n t e r a e t 的 分组网开放应用再进一步发展时也遇到了严重的问题。由于i n t e r a c t 上的终端和应用与网 络层功能独立，传输质量、交换质量、业务质量、通信能力、业务能力、通信安全和用户 接口的管理都是难以控制的。由于缺乏对资源和用户的管理，导致i n t e m e t 变成一个难以 提供运营级电信业务的网络。 很明显，传统的电信网络和业务结构阻碍了电信业务的发展，面i n t e r n e t 的基础设施 虽然为电信业务的发展和能力的扩充打下了重要的基础，但是还不能提供可运营的电信业 务。这些情况引出了分组网与传统pstn 的融合问题。那么，如何对待已经进行了巨额 投资的传统pst n ，如何改造pst n 以适应日益增加的数据业务量；如何使pst n 低成本地向基于分组的网络结构演进，实现pstn 与新建数据网的融合呢? 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，& 口智能网。智能网的出 现实现了呼叫连接和业务提供的分离。这样，交换机完成呼叫连接，智能网完成业务的提 供。智能网将呼叫连接和业务提供相分离，极大地提高了网络提供业务的能力，缩短了新 业务提供的周期。 但是这种分离仅仅是第一步，随着承载的多样化，还必须将呼叫控制和承载进步分 离。网络分成接入和传输层、媒体层、控制层、业务应用层等，即把控制和业务的提供 扶媒体层中分离出来。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 这种网络拓扑结构应该具有以下特点：可以使用基于包的承载传送，是一个开放端点 的拓扑结构，能同样好地传送话音和数据业务：将网络的承载部分与控制部分相分离，允 许它们分别演进有效地打破了单块集成交换的结构：在备单元之间使用开放的接口，允 许运营公司为其网络的每一部分购买性价比最好的产品。 从基础传送网层面看，以w d m 为基础的光网络将是理想的大容量网络，然而主要基 于点到点通信的w d m 光网络尽管容量有余，但组网灵活性欠佳，而能实现光层灵活联 网功能的光联网将是理想的下一代光网络传送平台。 从业务层面看，下一代网络将主要是以a t m a p 特别是口为基础的分组化网已成为 业界的共识。然而从传统的电路交换网到分组化网将是一个长期的渐进过渡过程，因而 在未来1 0 年1 5 年电信公司的主要任务是同时支持两种网络，解决两网之间的互通以及 各自业务和应用之间的互操作性，从而最终完成由传统电路交换为基础的电信网向分组化 网的平滑过渡。 实现这种平滑过渡的关键网络产品就是软交换设备( so ftswitch ) ，有时 也称为呼叫服务器( ca llserver ) 、呼叫代理( calla gent ) 或媒 体网关控制器。它的目的就是：以分组为基础，建设下一代公众网络，实现pstn 和新 网的融合；电路网顺利平滑地向分组网过渡，节省运营成本和投资；创造具有竞争性的新 特性和新业务，获得新的收入渠道。 软交换是下代话音网络交换的核心，如果说传统电信网络是基于程控交换机的网 络，而下一代分组话音网络则是基于软交换的网络。未来新公众网的组成元素中，软交换 将是一个重要组件，是新老网实现融合的枢纽。 2 2 软交换概述 2 2 1 什么是软交换 软交换是一种功能实体，为下一代n 络( n g n ) 提供具有实对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。 简单的看，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。 软交换实现了业务逻辑与呼叫控制、呼叫控制与承载连接的分离，彻底打破了传统的 集成交换的结构，使得不同的功能实体可以单独发展。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 2 2 2 软交换在n g n 中的位置 下一代分组网是由业务平面、控制平面、传送平面、接入平面等多个平而组成，其中 控制平面主要完成各种呼叫控制，并负责相应业务处理信息的传送。软交换是下一代分组 网络的核心设备之一，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，因此它在下一代分组网络分层结构中位于控制层面中的位置。基于软交换 的网络系统结构如图2 1 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 图2 - 1 基于软交换的网络系统结构 2 2 3 软交换总体网络框架 与其他运营商的互通 与运营商内非软交换网的互通 图2 - 2 分组网中的网络框架 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， 其网络体系结果可能有所不同，但至少在逻辑上分为两个层面：运营商内部软交换网络层 面和与其它运营商互通的软交换互通层面。见图2 2 。其中软交换网代表运营商内部的软 交换网络，负责为运营商内的用户提供呼叫控制、地址解析、用户认证、业务等功能。 琴l嚣 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 2 2 4 软交换的对外接口 下一代网络将是一个多网融合的网络，软交换是实现网络融合的基础，是支持下一代 网络中话音、视频、图像和数据等多媒体业务的交换和控制中心。 图2 3 描述了软交换在下一代网络中的地位。 图2 - 3 下一代网络的体系结构 软交换系统所涉及到的主要接口： 媒体网关( m g ) 与软交换间的接口用于软交换对媒体网关的控制，该接口可使用媒 体网关控制协议( m g c p ) 或h 2 4 8 ( m e g a c o ) 协议。 信令网关( s g ) 与软交换问的接口用于传递软交换和信令网关间的信令信息。实现 s s 7 信令网与软交换间的信令交换，该接口可使用s i g t r a n 协议。 软交换与应用业务层之间的接口提供访问各种数据库、应用服务器、计费服务器和 传统s c p 的接口，实现对各种增值业务、管理业务和第三方应用的支持。 软交换与媒体服务器间的接口采用s i p 协议或m e g a c o 协议，实现软交换对媒体资源 的控制，如提示音、拨号音等。 软交换与策略服务器间的接口实现对网络设备工作运行过程的动态干预，以优化网 络的处理能力，此接口可使用公共开放策略服务( c o p s ) 协议。 软交换与智能网的s c p 之间的接口实现对现有智能网业务的支持，此接口仍使用现 在的i n a p 协议。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于匾廊对象的戟交换系统业务接口的研究与实现 软交换与h 2 2 3 终端、s i p 终端等i p 网中的设备仍采用各设备所支持的协议。这样， 软交换通过信令网关实现与传统s s 7 信令网的互通，通过媒体网关实现传统电路交换网与 i p 网的互通，从而在信令和媒体两方面实现了电路交换网与i p 网的融合。 2 2 5 软交换的主要功能与应用 软交换完成业务呼叫的控制和支持不同网络互通的协议转换，其主要功能如下： 媒体网关控制功能支持m g c p 、m e g a c o h 2 4 8 协议，实现对媒体网关的控制，使分 组网和电路交换网之间的互通成为可能； 呼叫控制功能完成基本呼叫的建立、维持和释放，呼叫的路由选择、连接控制、智 能呼叫触发等功能： 计费功能支持r a d i u s ( r e m o t e a u t h e n t i c a t i o n d i a l i n u s e r s e r v i c e ) 安全访问协议， 访问记费服务器，同时生成详细的呼叫记录信息； 网守功能支持接入认证与授权、地址解析和带宽管理等： 一 代理功能当其自身无法完成呼叫处理请求时。可以作为呼叫代理，向其他软交换发 起呼叫请求； 协议互通功能支持h 3 2 3 、s i p 、m e g a c o 、s s 7 等多种信令协议，实现多种网络之间 的融合和向下一代网络的平滑演进； 业务支持功能软交换开放的a p i 接口，为快速引进新业务提供支持。实现业务对呼 叫控制的新途径。 软交换的核心竞争力之一在软件方面，它即可以作为独立的n g n 网络部件，分布在 网络的各处，为所有媒体提供基本业务和补充业务，也可以与其它的增强业务节点结合， 形成新的产品形态。正是软交换的灵活性，使得它可以应用在各个领域。 。 ( 1 ) 电路领域的应用 在电路领域，软交换和媒体网关和信令网关相结合，完成控制转换和媒体接入转换， 可作为汇接局和长途局的接入；提供现有的p s t n 网中的基本业务和补充业务。如图2 - 4 所示。 北京邮电大学硬士研究生毕业论文 基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 数 ( a ) s o f f s w i t c h 被用作端局设备 ( b ) s o f l s w i t c h 被用作汇接局设备 图2 4s o f l s w i t c h 在电路域的应用 ( 2 ) 电路分组领域的应用 在电路一分组领域，软交换可与分组终端进行互通，实现分组网与电路网的互通。如 在h ，3 2 3 呼叫中，软交换可视为h 3 2 3 终端，在s i p 呼叫中，可视为用户代理( u a ) ，如 图2 5 所示。 软交抉网络：h3 2 3 网络 ；软交换网络 ( a ) 与基于h 3 2 3 网络互通的网络结构 生婴咝堡主! ! 塞生圭些堕苎 兰王耍塑翌墨塑竺奎垫墨竺些堑堡旦堕堡塞墨壅里 b e i s t a r l o c a t i o “ s e r v e r ( b ) s o f l s w i t c h 被用作用户代理服务器 图2 - 5 s o f t s w r c h 在电路一分组领域的应用 ( 3 ) 智能网领域的应用 在智能网领域，软交换与媒体网关相结合，完成s s p 功能，与现有智能网的s c p 相结 合，提供各种智能业务，此时，软交换需实现智能网的基本呼叫状态模型( b c s m ) 和 h 3 2 3 或s i p 协议状态机的转换。 图2 - 6 智能网领域的应用 h 3 2 3 终端 软交换可支持多种协议，如 n a p 和t c a p ，并可与应用服务器配合，提供各种新的 增值业务和补充业务，如图2 - 6 所示。 2 2 6 软交换为核心的优点 以软交换为核心的网络演进策略具有以下主要优点： 软交换是采用开放式体系结构实现分布式通信和管理，具有良好的结构扩展性。其应 用层和媒体控制层已经与媒体层硬件分离并纳入开放的标准的计算环境，有利于网络 运营商灵活选择网络各层最佳的设备，加速新业务和新应用的开发、生成与部署，快 速实现广域业务覆盖。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 增加新收入的机会。通过开发式的业务接口，软交换可以提供许多新的业务，以灵活 快捷的方式满足用户的需求。新业务给运营商带来收入和利润。新的增值业务使运营 商可以更好地与对手竞争。电信公司可以丌发多种功能，为不同的用户提供特色服务。 一 采用软交换后，实现了多个业务网的融合，简化了网络层次和结构避免了建设维护 多个分离业务网所带来的高成本和运维配置升级复杂性。 采用分组交换技术后，提高了网络资源利用率，减少了交换机互连复杂性和业务网的 承载成本。 - 由于软交换的价格可以遵循软件许可证方式不必遵循现行交换机的价格模式，投资 大小随用户数而增长，有利于新的竞争的电信运营商或传统运营商开发新市场。而现 行电路交换机由于有很大的共用设备成本，使初期负担成本很高，用户数不大时进入 成本很高，比软交换机大一个量级，不利于新的竞争的电信运营商或传统运营商开发 新市场。 - 软交换设备占地很小，不仅明显提高了机房空间利用率，而且电便于节点的灵活部署 和业务的快速拓展。 当然，将开放的商用计算平台用于软交换还需要采取一系列措施来改进可靠性、性能 和成本，会有这样或那样的问题，但作为发展方向己经获得业界的认同。 2 3 我国软交换的研究进展 目前，下一代电信网络和业务体系结构的研究已经取得了许多进展。作为i n t e r n e t 基础的i p 基础设施在应用的开放性方面表现出了巨大的优势，在多媒体业务承载方面也 已经表现出巨大的潜力，因此采用i p 基础设施作为下一代网络的基础平台已经逐渐成为 电信界的共识。电话软交换作为i p 基础设施上开发电话业务的关键技术，在i e t f 、i t u t 、 e t s i 、i s c 和p a r l a y 等国际组织的努力下已经取得了许多进展和成功的经验。针对第三 代移动通信网络，u m t s 、e t s i3 g p p 也已经开始对开放业务接口( 0 s a ) 和业务能力特征 ( s c f ) 进行描述。与此同时，基于i n t e r n e t 开放应用的业务体系结构w e bs e r v i c e 也已 经逐渐走向实用。 我国网络与交换标准研究组在1 9 9 9 年下半年就启动了软交换项目的研究，“软交换 设备总体技术要求”规范了软交换在网络中的位置，明确了其功能要求、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。规定了与i p 电话及智能网 的互通要求等。该标准经过近两年的研究，是运营企业、制造企业和科研机构共同协作所 取得的成果。软交换系列标准的形成将对指导厂商的设备研发和网络应用起到积极作用， 关于软交换的研究工作我国处于世界同步水平。由于标准的研发早于市场的应用，其多 项指标仍有待试验的验证和在实践中不断加以完善， 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 我国高科技8 6 3 计划开始列项有关软交换系统在移动和多媒体应用的研究该课题以 软交换技术为核心，重点研究能够支持多媒体业务和应用于无线系统的软交换体系，采用 开放式a p i 的业务及应用支撑环境，以及软交换系统的组网技术。 2 4 本章小结 本章主要是对软交换进行综述。 首先对下一代网络出现的背景作了一个简单介绍，然后概述了软交换在下一代网络中 的作用和位置；接着描述了软交换系统的网络框架和对外接口最后概述了软交换主要功 能和在通信网络中的具体应用前景，以及国内外对软交换的研究现状。 北京岍电大学硕士研究生毕业论文 基于面向对豫的欤交换系统业务接口的研究与实现 第三章软交换中的业务接口 3 1 业务驱动n g n 的发展 下一代网络是业务驱动的网络：业务与控制分离，控制与承载分离，目标是使业务真 正独立于网络，灵活有效地实现业务提供。对于n g n 的这些特征，并不是在n g n 标准制订 完成与技术实现后总结出的，而是在现有技术和网络状况下，通过分析现有技术方案为满 足用户与市场需求而归纳出来的。下一代网络只有具备了这些特征，才能更好地满足业务 提供商以及终端用户的需求。 为满足用户的多种业务应用需求以及市场竞争的需要，运营商与业务提供商对下一代 网络的实现将会有多种方案，实现n g n 的多样性意味着互连将是一个关键问题。一方面， 用户层次与业务需求的多样性要求下一代网络能够提供不同层次和等级的服务。既有面向 企业应用的专线和v p n 业务，也有面向个人的电子邮件和网页浏览等应用。既包括传统 的电路交换业务如话音通信，也包括互联网环境下的口新应用。与之相应的是多种类型 的或集成了多种应用功能的终端。而另一方面，随着电信市场的开放以及电信市场竞争的 加强，运营商为了满足业务提供商和客户的多种需求，将会采用多种技术进行基础设施建 设。所有这些都为下一代网络的多业务支持提出了更高的要求。下一代网络需要融合当前 单个网络和分离业务结构下的公共网络设施，通过支持既有业务和新业务，网络可以随时 随地提供多种类型和等级的业务。 3 2 基于软交换的开放业务提供方式 将现有网络演变成下一代网络并非一日之工，而原有的网络与新网络将并存相当长的 时间，所以新网络还需能够和原有网络互通。在软交换实现过程中应注重对运营商原有网 络的保护，在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡。 在下一代网络中，现有电话网中的一些基本业务和补充业务在软交换中直接提供，增 值业务由应用服务器提供，同时还应提供对现有智能网的兼容接口。因此在下一代网络中 主要有两种业务提供方式，如图3 - 1 所示： ( 1 ) 通过开放的应用编程接口( a p i ) 或接口协议，完成应用服务器和软交换间的通信， 同时应用服务器提供各种应用编程接口，为第3 方应用提供开发和接入平台。 ( 2 ) 将a i n i n 的业务交换点( s s p ) 功能置于软交换系统上，并通过智能网应用协议 ( i n a p ) 和智能网中已有的业务控制点( s c p ) 通信，在应用目前已经存在的智能业务的同时， 又可开发新的智能业务。 北京邮电大学颐士研究生毕业论文 基于面向对象的较交换系统业务接口的研究与实现 哥 x t m l 叶c p l ，s e t , l e t a n dc g ib a s e d 轴r c t c r e a t i o ne n 啊r o n m e n t j d p a r l i ya p b a s e d s e r v i c ec r e l i l o n e n “r o n m e n t 【 p p l i c a r l 。ns e n ，盯 图3 1 基于软交换的开发业务提供 下面将分别对这两种应用方式作详细的论述。 3 3 开放式业务接口 目前通信网的业务完全由网络提供商( n p ) 提供，是一个封闭的、垄断的系统结构。其 优点是继承电信网已有的运营模式，具有良好的商业模型，能确保业务收益和投资回报， 同时又能确保业务体系的安全性、可靠性和可扩展性。但是其突出的问题是：从技术经济 性考虑，部署和开发的重点只能是大客量的公众业务，难以考虑量大、面广的小用户群和 动态业务；较难支持与i t 应用的有机结合；个性化和快速业务生成能力不足。 因此，下一代网络的发展要求将网络运营和业务运营相分离，形成一个独立于网络提 供商的业务提供商( s p ) 。这样，就可形成由多方构成的开放式价值链，各参与方共同提供 和使用业务，共同获益。其中，网络提供商可以籍此提高网络利用率，增加收益；业务提 供商利用网络提供商提供的基础设施构建多种业务，有市场前景的业务正是网络新技术赖 以生存的基础：应用开发商创建可在异种网络间互连互通的新型业务；端用户则可以享用 丰富的业务，他们的消费成为业务提供商的收益。 为了实现上述分离，必须重新构思新一代开放式的网络业务体系结构。在软交换中的 业务层应该是网络能力的抽象具体实现可以是提供各种基本网络功能的服务器。通过业 务层的设置，网络功隧将向第3 方开放。在该层之上，可以部署由独立的业务提供商运营 的各种应用服务器( a p ) ，在其上开发满足用户特定需求的应用业务逻辑。开发式业务接口 应运而生。 北京邮电丈学硕士研究生毕业论文基于面向对象的较交换系统业务接口的研究与实蜕 3 4 o s a 结构与a p i ( 应用编程接口) 开发式业务接口其关键技术之一就是应用编程接口( a p i ) 。借助于a p i 提供业务信息 抽象模型，屏蔽复杂的底层网络实现细节，使业务开发者可以采用面向对象组件技术创 建和部署各种业务。业务逻辑中内嵌调用业务层功能的a p i 函数。此时，应用服务器相当 于应用编程接口的客户端，业务层相当于应用编程接口的服务器端。 目前最有影响的a p i 有两个：一是由各国主要通信制造商和运营商联合开发的 p a r l a y ，已成立专门的p a r l a y 标准化组织，推进该技术的更新、发展和应用：另外一个 是由s u n 公司开发的基于j a v a 的j a i n 。这两个a p i 互相补充和借鉴，日益广泛地应用于 i p 通信网络。欧洲电信界最具权威的两大标准化组织：e t s i ( 欧洲电信标准协会) 和 3 g p p ( 第3 代移动通信合作伙伴计划) 都采用p a r l a y 作为n g n 和3 g 网络业务提供的支撑技 术，3 g p p 据此提出了开放式业务架构( o s a ) 。因此，常可将此a p i 标准体系称为 p a r l a y e t s i 3 g p p 。鉴于a p i 对于网络智能实现的重要性，i t u t 研究智能网标准的第1 l 研究组( s g l l ) 设立了专题研究课题，总结已有的a p i ，提出a p i 的选用建议，最终将给出 技术报告“网络控制和应用层之间的a p i 对象接口参考文件”。同时，研究分布对象技 术的c o r b a ( 公共对象请求代理结构) 组织和研究信息网络般结构的t i n a c ( 电信信息组 网结构集团) 组织分别就业务管理机制和智能业务网络模型提出了建议。其中t i n a c 的主 要贡献并不在于具体的协议或接口，而在于其业务建模思想。虽然该组织已宣布解散，但 是其提出的思想被相关组织不同程度地接受，体现在有关的技术标准中。因此，和具体实 现直接相关的主要是p a r l a y 和j a i n 两大技术标准。 3 4 1 p a r l a y 技术 p a r l a y a p i s 的目的是实现对网络运营者范围外的应用的支持，它定义了一套技术独立 的接口，这些接口规定了方法，事件，参数及语义，使得外部( 不信任的第三方) 的和内 部的( 传统网络运营者) 应用创作者可以控制核心网络资。p a r l a y 系统可为访问基于网络 的p a r l a y 业务的外部应用提供资源地位，认证，授权功能。p a r l a y 业务如通用呼叫控制业 务( g c c s ) ，可为应用提供网络功能，可以让应用动态为媒体流选路，也可为智能网、 综合业务数字网用户部分( i s u _ p ) ，h 3 2 3 及统一消息等应用，提供支持它们所需的能力 的访问途径。 p a r l a y 组织于1 9 9 8 年由b t ( 英国电信) 、m s ( 微软) 、n o r t e l 、西门子和u 1 t i c o m 联合 发起成立，现成员单位已逾4 0 个，研究范围也由原先的呼叫控制扩展为无线、i p 以及内 容计费、移动电子商务和文档管理等应用。目前部署最多的是p a r l a y 2 1 标准2 0 0 2 年5 月发布了p a r l a y 3 0 标准，现正在研究p a r l a y 4 0 。 在国际上p a r l a y 已开始部署用于实际应用系统。2 0 0 2 年4 月o k s i j e n 公司宣布已部 署世界上第一个基于o s a p a r l a y 的商用智能网( i n ) 系统：2 0 0 2 年5 月k a b i r a 公司推出 ig 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接1 的研究与实脱 p a r l a y 计费网关。供无线运营商对第3 方内容进行计费；2 0 0 2 年6 月o r a c l e 和爱立信 公司联手向j a v a 开发者开放3 g 市场。 p a r l a y 基于的网络结构如图3 2 所示。 它包括两类接口。一类是业务接口，定义具体业务的功能实现。其主要功能包括： 图3 - 2p a r l a y 结构 通用呼叫管理业务( g c c s ) 通用消息业务( g m s ) - 通用用户交互( g u l ) - 通用应用接口 另一类是框架( f r a m e w o r k ) 接口，定义业务管理和第3 方控制管理功能。主要功能包 括： 业务登记、申请、发现 认证和授权 一 完整性管理 e t s i 主要研究如何利用p a r l a y 将目前封闭的智能网功能向第三方开放，该项任务由 负责研究交换和信令协议以及网络结构的s p a n l 2 ( 高级网络的业务和协议) 工作组执行， 其主要研究成果是提出了用抽象的i d l ( 接口定义语言) 定义的智能网s c f ( 业务控制功能) 和第三方之间的业务应用接口。 1 9 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的软交换系统业务接口的研究与实现 3 g p p 则基于p a r l a y 提出了第3 代移动通信网提供业务的o s a 结构。其中，各类应 用服务器可由独立的第3 方开发，它们通过p a r l a y 调用基本的网络功能，包括用户定位、 呼叫控制等，实现这些基本功能的设备可为各种能力服务器，它们构成了p a r l a y 的服务 器端平台。该平台通过相应的接口协议调用移动网络相关的实体动作，如用户定位的 h l r ( 原籍位置登记器) 、w a p 网关等。o s a 通过向业务提供商提供一种开放的、标准的、 统一的网络应用编程接口，为移动通信用户提供个性化业务，并通过将业务部署和底层网 络的分离，使第三方业务提供商能公平地参与竞争，以利于实现多厂商环境和快速部署新 业务。 p a r l a y 应用 图3 - 3p a r l a y 实现的网络结构 对于以呼叫控制为核心的电信网来说，p a r l a y 的地位十分重要。利用p a r l a y 实现开 放式业务控制的网络结构如图3 3 所示。其硬件实体主要包括应用服务器和p a r l a y 网关。 前者 由业务提供商提供，可以位于提供业务的企业网内，也可以外包实现，位于i n t e r n e t 中；后者由网络运营商提供，其上装载各种基本业务能力服务器，如呼叫控制服务器、用 户交互服务器、通用消息传讯服务器等，以及负责事件通知和协调功能的各类业务管理器。 p a r l a y 网关负责解释和处理p a r l a ya p i 请求，将其转换为相应的底层网络信令协议。其软 件实体主要包括p a r l a y 客户端程序、p a r l a y 服务器端程序以及两者之间的分布对象计算环 境，典型的环境可为c o r b a 和d c o m 。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于面向对象的较交换系统业务接【】的研究与实髓 3 4 2j a i n 技术 j a i n 由s u n 公司开发，是一组基于桌面和服务器j a v a 技术的a p i 其宗旨是使用 户能够在桌面计算机上方便地开发各种电信网络应用。因此，又可称为面向综合网络的 j a v aa _ p l 。这里的综合网络包括传统的p s t n i s d n 、无线网络和i p a t m 分组网络。其 设计的主要目的是支持删矾结合，以便在j a v a 平台上迅速部署下一代电信业务。 i a i n 有3 个主要技术目的： - 业务可移植性 具有业务可移植性的含义为一次性编写，任何环境运行。将各种电信网络的专用接口 融合为一个统一的编程接口。这样，对于一种业务只需编写一次应用程序，就可以在 各种网络上运行。目前的技术受到专有接口的局限。这种现象增加了开发成本，延长 了推向市场的时间，并增添了维护要求。在j a i n 倡议下，专有接口被改造成统一 的j a v a 接口，实现真正可转移的应用。 一 网络融合 网络融合的含义为支持任何网络。构想的应用既可以在p s t n i s d n 上运行，也可以 在移动分组网络上运行，还可以设计实现融合异种网络能力的新的业务。随着对i p 业务的需求不断增长，更高效率的管理和与r r 更大的整合将形成新的规模效益。 - 安全的网络接入 安全的网络接入的含义为可由任何人使用。位于网络之外的第三方应用可以通过该 a p i 直接访问网络资源和设备，执行具体的行动或功能。在电信网内的功能与智能可 在受控状态下接入的情况下，新业务的市场机遇是巨大的。 j a i n 结构模型自上而下分为4 层：应用层、业务层、协议层和网络层。如图3 4 所 示。 网络层就是各类实体网络，包括传统电信网的s s p ( 业务交换点) 交换机、移动网的 m s c ( 移动交换中心) 以及口通信网的s s w ( 软交换机) 舭g c ( 媒体网关控制器) g 瓯网守) 等。业务最终由这些网元完成。 协议屡