（计算机应用技术专业论文）智能公话系统数字平台呼叫接入服务器的设计与实现.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 智能公话系统 数字平台呼叫接入服务器的设计与实现 摘要 随着互联网技术的迅猛发展、数字通信技术的日新月异，人们对实现日常的数 据通信、信息共享的期望愈来愈高。同时，公话的普及和市场竞争使得电信运营商 不断扩展其增值业务。因此，为了顺应市场发展的需要，同时又考虑到实际的实验 条件，我们在既有研究成果“智能公话系统语音平台“的基础上，提出了“智能公 话系统数字运营平台”，实现智能终端用户获得多项语音、数据等服务。 本文借鉴了下一代网络、软交换设计思想，提出了智能公话系统数字运营平台 呼叫接入服务器的设计。设计出的数字接入服务器能够完成用户认证、授权、加密、 业务访问和计费，代理网络业务，接受用户发出的请求、建立会话、连接控制、业务 逻辑维护等功能。本文又提出了智能公话系统数字运营平台的设计思想和整体结构。 并根据智能公话系统数字运用平台的功能需求完成了数字呼叫按入服务器的设计和 实现。解决了数字呼叫接入服务器设计中的以下几个关键问题：系统的灵活性和可 扩展性的设计，通信协议的设计，实时图形化用户界面设计，多线程的设计等。在 w i n d o w s2 0 0 0 环境下，使用微软的开发工具v i s u a lc 十十6 0 ，采用了多线程编程模 型实现了呼叫接入服务器的所需功能。数字呼叫接入服务器是整个平台系统的关键， 系统只有在呼叫接入服务器的控制下协同工作，才能为用户提供丰富多样的业务。 目前，数字呼叫接入服务器已经在实验室环境下完成测试，并在模拟实验网上 运行，结果证明，数字呼叫接入服务器运行稳定可靠，性能良好，能够满足系统正 常运行的需要。 关键字：下一代网络、软交换、多线程、呼叫服务器、v i s u a lc 十+ 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f c a l ls e r v e ri nd i g i t a lp l a t f o r mo fi n t e l l i g e n t t e l e p h o n es y s t e m a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p i n go fi n t e r a c tt e c h n o l o g ya n dt h ef a s t u p d a t e i n go fd i g i t a l c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , p e o p l eh a v em o r eh o p eo fd a i l yd a t ac o m m u n i c a t i o na n d i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n t h e r e f o r ei no r d e rt or e s p o n dt ot h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h e m a r k e t ，t a k e nt h e “p h o n e t i cp l a t f o r mo fi n t e l l i g e n tt e l e p l o n ys y s t e m ”a sb a c k g r o u n d ，w e p r o p o s e dt h e d i g i t a l p l a t f o r mo fi n t e l l i g e n t t e l e p h o n es y s t e m a c c o r d i n g t ot h e e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o ni no u rl a b o r a t o r y p e o p l ew h o u s et h ei n t e l l i g e n tt e r m i n a lo ft h e s y s t e m c a no b t a i nm a n yk i n d so f s e r v i c e s ，s u c ha sv o i c es e r v i c e so rd a t as e r v i c e s t a k e nt h ec o n c e p t i o no f n e x tg e n e r a t i o nn e a t w o r ka n ds o f t s w i t e hf o rr e f e r e n c e ，i ti s p m p o s a l e d t h ed e s i g n i n gc a l ls e r v e ri nd i g i t a lp l a t f o r mo f i n t e l l i g e n tt e l e p h o n es y s t e m t h ed i g i t a lc a l ls e r v e rc a n a c c o m p l i s h e dm a n yf u c f i o n , e g a u t h e n t i c a t i o nf o ru s e r a u t h o r i z a t i o nf o ru s e r , a c c o u n to fu s e r , e n c r y p t i o no fi n f o r m a t i o n ，a g e n t i n go fn e t w o r k , r e c e i v i n gt h er e q u i r e m e n to fc u s t o m e r , u p b u i l d i n gd i s p u t a t i o n ，c o n n e c tc o n t r o l ，b u s i n e s s l o g i cc o n n d l t h i sp a p e ra l s op r o p o s a l e dt h ec o n c e p t i o na n dt h ew h o l ec o n f i g u r a t i o no f d i g i t a lp l a t f o r mo fi n t e l l i g e n tt e l e p h o n es y s t e m a c c o r d i n g a st h ed e m a n d i n go f f u c t i o n ， i ti s & s i g n e da n da c c o m p l i s h e dt h ed i g i t a lc a l ls e r v e ri nd i g i t a lp l a t f o r mo fi n t e l l i g e n t t e l e p h o n es y s t e m i t i sr e s o l v e d k e yp r o b l e mo fd e s i g n i n g ：f l e x i b i l i t y o fs y s t e m ， e x p a n d s i b i l i t yo fs y s t e m ，d e s i g n i n go f c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，g r o h i c si n t e r f a c eo fr e a l t i m e ，m u l t i t h r e a dp r o g r a m m i n g u n d e rw i n d o w s2 0 0 0o p e r a t i n gs y s t e m ，u s i n gv i s u a l c + + d e v e l o p i n gi n s t r u m e n to fm i c r o s o f t ，e d o p 硒gm u l t i t h r e a d e dp r o g r a m m i n gm o d e l ， a n ds o c k e tp r o g r a m m i n g ，r e a l i z e dt h ef u n d a m e n t a lf u n c t i o no fd i g i t a lc a l lc o n n e c t i o n s e r v e r d i g i t a lc a l lc o n n e c t i o ns c e ri st h ek e yp o ho ft h ew h o l ep l a t f o r m ，d i g i t a l 东北大学硕士学位论文a b s l r a c l p l a t f o r mo fi n t e l l i g e n tt e l e p h o n es y s t e mc a np r o v i d ea b u n d a n ts e r v i c e so n l yu n d e rt h e c o n t r o lo f d i g i t a lc a l lc o u n e c t i o ns e r v e r a t p r e s e n t , d i g i t a lc a l ls e r v e l h a sb e e n t e s t e di nt h ee n v i r o n m e n to f l a b o r a t o r y ，a n di t i se x e r c i s i n gi na n a l o g u en e t w o r k c e r t i f i c a t i o no f r e s u l t ，d i g i t a lc a l ls e r v e rg o i n gr o u n di s r e l i a b l e ，p e r f o r m a n c eo f c a l ls e r v e ri sw e l la n dn e c e s s i t yo f n o r m a lr u n n i n go f s y s t e m c a r l b es a i l s t i e d k e y w o r d s ：n e x tg 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 、m u l t i t h r e a d 、c a l ls e r v e r 、v i s u a lc 抖 东北大学硕士学位论文声明 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我共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 明确的说明并表示谢意。 本人签名： 忽酒熬 日期：惕且7 j 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着i n t e m e t 技术的飞速发展，以固定电话，手机，电视等为终端设备，以数据 为各类多媒体的载体，让人能实现无时无刻，无论何处都可以作为国际互联网络中 的一员逐渐成为了大家的美好愿望。同时，人们也希望能够有更个性化的信息服务 来改变生活方式，提高生活质量。随着中国电信行业改革的进一步深化，各大电信 运营商之间的竞争进一步加剧，这也迫使运营商和信息服务商必须寻求新的业务增 长点。这都要求有更加方便和有效的访问信息的手段。 公用电话系统正好符合我们对新一代信息接入设备的要求。公用电话近几年的 普及和应用，既形成了网络规模。又被社会大众所认可。利用公用电话系统覆盖面 广的基础网络、庞大的用户群和使用率高的数据传输带宽、低费用等资源优势，向 社会提供最实用、最经济、最方便的资讯、信息服务，已成为电讯发展的必然趋势。 1 2 课题的提出 本课题是在智能电话购物系统( 国家9 5 课题，编号9 6 - 0 3 - 0 4 0 4 ) 、智能i c 卡公 用电话系统呼叫处理中心平台软件( 辽宁省科技厅攻关课题，编号0 0 2 1 6 0 0 9 ) 、智 能公话系统语音平台的基础之上，结合软交换思想提出的。 沈阳作为信息产业部批准的国家城市信息化试点城市，提出了建设“数字沈阳”， 以数字化带动沈阳装备制造业发展和东北物流配送中心建设的设想，要在沈阳市城 区范围内建设1 万座信息岛；发展4 万部公用终端，2 0 万部家庭终端，1 0 万部企事 业终端，5 万部农用终端。 为了顺应技术和市场的发展，东北大学网络与通信中心与沈阳都市通公司合作 开发的蓝光计, 戈 ( b l u e l i g h t ) 提出了智能公话系统的概念，将公话业务与数字网络成功 嫁接，在新兴数字网络技术的推动下，从单一的语音业务向数据通讯、信息服务等 多业务方向发展，拓宽了公话业务的空间。使遍布大街小巷的公用电话逐步变成经 营多种电信业务、信息服务、电子商务业务的多功能信息终端。 智能公话系统必须为用户提供信息服务接入功能，使用户可以访问各种需要的 服务。智能公话系统要提供以下功能：用户认证、授权、加密、业务访问和计费， 东北大学硕士学住论文第一章绪论 要代理网络业务接受用户发出的请求、建立会话、连接控制、业务逻辑维护、智能 和增殖业务提供以及其它各种业务的集成。数字接入平台正是为了满足这些要求面 诞生的。 智能公话系统从组成上看可分成三部分，分别为数字平台接入部分、w e b s e r v i c e s 整合平台部分和智能终端。 系统开发过程中借鉴了下一代网络、软交换思想。采用了软交换技术中分层的 设计思想，将整个系统分成了接入层、媒体传送层、控制层和网络业务层。系统中 的数字接入平台处于控制层，成为整个系统的核心，决定是否接受用户的业务，并 能控制低层网络元素对业务流的处理；w e bs e r v i c e s 整合平台处于业务层，完成各 种增值业务控制逻辑相应的网络管理及服务，完成增值业务处理；通过p s t n 接入， 在碑网络中传送。设计出的智能公话系统满足开放式体系结构、业务与呼叫控制分 离、呼叫控制与承载相分离，支持各种业务和用户无拘束的接入等要求，为向下一 代网络平滑演进做出了巨大贡献。 在项目中，本人完成了数字呼叫接入服务器的研究与开发，解决数字呼叫接入 服务器设计中的以下几个关键问题：系统的灵活性和可扩展性的设计，通信协议的 设计，实时图形话用户界面设计，多线程的设计等。还提出了用软件实现系统测试 的方案。通过引入一种描述性的流程控制语言，能够实现业务的快速生成和动态加 载，极大的提供了系统的灵活性。 本文设计的数字呼叫接入服务器是数字接入平台的核心部分，而数字接入平台 又是整个系统的枷b 组成部分。数字呼叫接入服务器负责呼叫的按入、转移、侦昕 等一系列工作，还要负责认证、授权和计费工作还要负责与a a a 服务器和w e b s e r v i c e s 整合平台的通信。所以，数字呼叫接入服务器的设计直接影响了整个系统的 运作，一个好的设计可以提高整个系统的性能，反之，不好的设计会导致整个系统 的失败。 1 3 论文结构 本文主要分为两部分，论文前半部分介绍了系统的理论基础下一代网络以及下 一代网络的核心一软交换技术。论文后半部分详细介绍了智能公话系统数字平台 的体系结构以及智能公话系统数字平台呼叫接入服务器的设计与实现。 全文共分七章，第一章为绪论，阐述了研究背景，并提出课题，第二章、第三 章介绍了与课题相关的理论依据及相关技术，第四章介绍了智能公话系统的总体结 构，第五章介绍数字运营平台系统的组成及总体设计，第六章详细阐述了数字运营 2 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 平台呼叫接入单元的设计与实现，最后，对全文作以总结。 3 东北大学项士学位论文 第= 章下一代网罄( 船n ) 第二章下一代网络( n g n ) 2 1 下一代网络( n g n ) 特征 下一代网络( n g n ) 可以提供包括语音、数据、多媒体等各种业务的综合开放 的网络架构，它有着以下三大特征： 开放分布式的网络结构 因特网之所以能取得巨大的成功，主要原因是它广泛采用了开放式接口。 n g n 采用软交换技术，将传统交换机的功能模块分离为独立的网络部件，部件 间的协议接口基于相应的标准。网络功能部件化使得原有的电信网络逐步走向 开放，运营商可以根据业务需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件 间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通，部件化的结构更具弹性，便 于各个部件独立发展、扩容和升级。采用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承 载分离技术，实现开放分布式的网络结构，使业务独立于网络。因此，通过新 的网络结构体系结构引入更强的开放性，电信业也完全有可能取得同样的高速 发展。开放意味着包括电信业在内的整个r r 界人士可以更多地参与，提出更有 创新的建议，这样必能加速电信网的发展和新业务的提供。 业务驱动的网络 通e - h l k 务与呼叫控制的分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务 体系，允许业务和网络分别独立发展，提供灵活有效的业务创建、业务应用和 业务管理功能，支持不同带宽、实时或非实时的各种媒体业务应用，使业务真 正独立于网络，可灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己 的业务特征，使业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展、 更新业务的需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。 基于统一协议的分组式网络 现有的电信网、计算机网和有线电视网，是三个有着不同特征的网络，近 几年伊的发展使人们开始认识到各种网络最终将融合成统一的口网络，即实现 三网融合。三网融合将产生系列新的业务，但对网络平台有新的要求。在完 全融合的网络中，采用各种业务通用的传送平台是降低设备费用的一个非常可 取的办法。各种以口为基础的业务能在不同的网上实现互通，口协议成为各个 通信网都能够接受的通信协议，从技术上为n g n 奠定了坚实的基础。因此， 4 东北大学硕士学住论文笫= 章下一代网络( n g i i ) n g n 的网络功能结构如何设定是我们要关注的重点。 2 2 下一代网络( n g n ) 网络结构 一般认为，n g n 在功能上可划分为4 个开放的网络层面，每个层面又可包含子 层或其它部分，具体如下：接入和传输层、媒体传送层、控制层、网络业务层。 对各层的功能及构成可简述如下： 接入和传输层：接入和传输层的功能是将各类用户连接至网络，然后将用 户业务中传递至目的地，其中包括各种接入手段，如宽窄带接入，移动 或固定用户接入等。接入和传输层由各种媒体网关或智能接入终端设备组 成，主要设备有：信令网关、中继网关、接入网关、综合接入设备、无线 接入网关、媒体资源服务器、h 3 2 3 网关等。 媒体传送层：媒体传送层将信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格 式，例如将话音信号分割成a t m 信元或i p 包。此外，媒体层可以为信息 媒体流选路并将其传至目的地。 控制层：控制层的功能是与软交换有关的功能，它完成业务逻辑的具体执 行。其中包含呼叫控制、资源管理、接续控制和路由等操作，实现各种信 令协议的互通和转换。这层是n g n 的核心，它可以决定用户接受的业务， 并能控制低层网络元素对业务流的处理。 网络业务层：网络业务层主要负责与各种增值业务控制逻辑相应的网络管 理及服务，完成增值业务处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接 1 ：3 等。此外，业务层还具有与业务相关的管理功能，如业务认证和业务计 费等，同时提供开放的第三方可编程接口，以易于引入新型业务。业务层 由一系列的业务应用服务器组成。 n g n 网络架构如图2 1 所示： 5 东北大学项士学位论文 第= 章下一代网络( n g h ) 图2 1n ( 3 n 网络构架 f i g t 2 1a r c h i t e c t t o f n o n 将现有网络演变成下一代网络并非一日之功，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，这要求新的网络体系能够完成 以下功能： 采用t d m 传输网和s s 7 信令网互通。 与现有的业务如智能网提供的业务互通 与现有的p s t n 网络体系融合。 2 3 支撑下代网络( n g n ) 的主要技术 n o n 需要得到许多新技术的支持，虽然i t u t 要等到2 0 0 4 年才会做一个清晰 b 东北大学硕士学位论文 第= 章下一代网络( n g n ) 的规定，但目前为大多数人所接受的n o n 相关技术是：采用软交换技术实现端到 端业务的交换；采用i p 技术承载各种业务，实现三网融合；采用i p v 6 技术解决地 址问题，提高网络整体吞吐量；采用m p l s ( 多协议标签交换) 实现i p 层和多种链 路层协议( a t m f r 、p p p 、以太网，或s d h 、光波) 的结合；采用o t n ( 光传输 网) 和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采用宽带接入手段解决“最后一公 里”的用户接入问题。因此，可以预见实现n g n 的关键技术是软交换技术、高速 路由交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术是n g n 的核 心技术。 软交换ls o f l s w i t c h ) 技术 作为n g n 的核心技术，软交换是一种基于软件的分布式交换和控制平台。软 交换的概念基于新的网络功能模型分层( 分为接入层、媒体f 专送层、控制层与网络 业务层四层) 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 多业务侈媒体网的演迸。 高速路由交换技术 高速路由器处于n g n 的传送层，实现高速多媒体数据流的路由和交换是n g n 的交通枢纽。 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。 m p l s 是一种将网络第三层的口选路寻址与网络第二层的高速数据交换相结 合的新技术。它集电路交换和现有选路方式的优势，能够鳃决当前网络中存在的很 多问题，尤其是q o s 和安全性问题。 大容量光传送技术 光纤传输：n g n 需要更高的速率，更大的容量。但到目前为止，能够看到的， 并能实现的最理想的传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带来充裕的带宽。 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3 个方向在发展。 光交换与智能光网：只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，即从环形网向网状网发展，从光一电光交换向全光交换发展。 7 东北大学硬士学位论文第= 章下一代网络( n g n ) 智能光网在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、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具有更多的优越性。 宽带接入技术 n g n 必须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。这方面的技术五花八 门，其中主要技术有高速数字用户线( v d s l ) ，基于以太网无源光网( e p o n ) 的光纤到 家( f t r h ) ，自由空间光系统( f s o ) 、无线局域网( w l a n ) 。 2 4 下代网络( n g n ) 的技术优势 n g n 的目的是为了改革现有电信网和信息产业的基础设施，以支持更广泛的业 务。n g n 不仅代表通信业务融合的潮流，也代表了通信网络的发展正在由技术驱动 转向业务驱动的趋势。一般认为，n g n 具备下列技术优势： 开放的、分层的网络构架体系 n g n 强调网络的开放性，其原则包括网络架构、网络设备、网络信令和协议。 开放式网络架构能让众多的运营商、制造商和服务提供商方便地进入市场参与竞争， 易于生成和运行各种服务，而网络信令和协议的标准化可以实现各种异构网的互通。 n o n 的分层组网特点，使得运营商几乎不用考虑到过多的网络规划，仅需根据业务 的发展情况，来考虑各接入节点的部署。在组大网方面，无论是容量、维护的方便 程度，以及组网效率，n g n 同p s t n 相比也有明显的优势。 业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载相分离 n g n 是业务独立于网络的网络，通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载 分离实现真正的”业务独立于网络”，允许业务和网络独立发展，使得业务供应商和 用户能够灵活有效的生成或更新业务，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。 支持各种业务和用户无拘束的接入 n g n 是一个基于分组传送的网络。能够承载话音、多媒体、数据和视象等所有 比特流的多业务网，并能通过各种各样的传送特性( 实时与非实时、由低到高的数据 速率、不同的o o s 、点到点多播旷播，会话会议等等) 满足多样化、个性化业务需 求，使服务质量得到保证，令用户满意。运营商可以推出新的盈利模式，实现按质 论价、优质优价。普通用户可通过智能分组话音终端、多媒体终端接入，通过接入 媒体网关、综合接入设备( i a d ) 来满足用户的语音、数据和视频业务的共存需求。 可与现有网络互通； n g n 是具有后向兼容性、允许平滑演进的网络，通过接入媒体网关、中继媒体 a 东北大学项士学位论文第= 幸下一代日落( n g nj 网关和信令网关等，可实现与p s t n 、p l m n 、1 n 、i n t e r n e t 等网络的互通，从而充 分挖掘现有网络设施潜力和保护已有投资。 支持移动性 移动电话的大发展充分表明人类对移动性的旺盛需求，电话服务需要移动性， 互联网服务同样需要移动性。n g n 的分层组网特点和部件化有利于支持普遍的移动 性和漫游性。因此，在n g n 体系中，可以提前预铺3 g 核心网，从而赢得竞争优势。 电信级的硬件平台 n g n 的业务处理部分运行于通用的电信级的硬件平台上，运营商可以通过选购 性能优越的硬件平台，来提高处理能力。同样，在这个平台上，摩尔定律所带来的 处理性能的持续增长，也将使整个通信产业获益。 2 5 下一代网络( n g n ) 建设中存在的问题 n g n 的技术优势及其特点的为n g n 的目标实现提供了一定的基础，但是，目 前n g n 的研究中仍有一些问题未看到有效的解决方法，例如端到端的q o s 、安全 性、对流媒体业务的支持、多播与广播、电话网和i n t c m e t 的编号与寻址的统一、网 管和计费及商业模式等。以下是n g n 存在的一些主要问题。 承载网的q o s i p 、a i m 都是可供选择的技术，其中a t m 的q o s 问题解决得比较彻底，对实 时性较高的业务会比较有利。但是，它由于是面向连接的技术，信令比较复杂，另 外，a t m 的问题很多并没有解决。因此，未来的承载网采用口的可能性极大。 但是，口网本身亦有许多问题需要解决，如服务质量o o s 如何保证? 目前的分 组数据网是为传送非实时、突发性数据业务而设计的，能否为下一代网络所承载的 话音及视频等实时业务提供所需的q o s 服务保证，是下一代网络发展所面临的主要 问题。 网络互联互通 由于n g n 技术本身在不断发展，协议本身也需要根据业务需求不断完善和补 充。各厂家采用的协议不同，或者对同一协议细节的理解不同，因此不同厂家设备 之间互通在今后几年内将是一个关键问题。 互联互通至少包括3 个方面的内容：水平互通、垂直互通以及信令网间的互通。 水平互通是指软交换系统间的互通，即网间互联。包括与s i p 系统、s i p 舶i c c 系 统、h 3 2 3 系统、智能网互通等。垂直互通主要指软交换系统内各子系统之间的互 通，如软交换与各种媒体网关、与h 2 4 8 终端、s i p 终端、m c _ r c p 终端以及与业务 9 东北大学硕士学位论文第= 章下一代网络( h c n ) 生成系统、网络管理系统、认证系统的互通等。信令网的互通主要包括与n o 7 系统 的互通以及与口网信令的互通等。 由于上述协议尚未做到兼容性，还在发展之中，协议的选项需要运营商根据业 务的需求来进一步确定。a p i 没有成熟的产品。基于开放的业务平台，采用标准的 a p i 接口为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景。 如何实现私网穿透问题 为了隐藏私有地址，防止外部攻击以及节省对公网口地址的占用，企业网与公 网的边缘都会设有n a t ( n e t w o r k a d d r e s s t r a n s l a t i o n ) ，实现口地址及p o r t 端口号的 改变。 由于n a t 仅对i p 包的地址及端口号进行转换，而h 2 4 8 及s i p 等协议真正的 媒体连接信息是放在s d p ( 即口包的负载) 中传递的，这部分的私网地址是无法被 n a t 映射成公网地址传到对方用户的，因此媒体流实际是无法真正建立起来的；且 n a t 如何保持所记录的会话地址转换直到通话结束才被删除，这都是目前这一领域 需要解决的问题。 目前有两种解决方案，一种是使用能够解析相关应用协议( 如s m ) 的增强型 n a t ，即应用层网关( a i g ) ；另一种是在n a t 的外侧增加代理服务器。 上述解决方案的性价比怎样，可行性如何，是否会给网络带来新的问题( 如成 为网络的拥塞瓶颈) ，这些都有待进一步研究。 业务开发问题 n g n 的业务层是对网络运营商、i s p 、i c p 、a s p 和用户完全开放的，f 电f 门都可 以在n g n 的业务层上创建业务、经营业务。最典型的是m 电话，网络运营商提供 电话到电话的m 电话服务，i s p 、i c p 、甚至用户可以开展p c 到p c 的口电话服务。 能够快速、灵活地提供丰富的业务，这是n g n 的一个优势，但目前厂家能够提供 的业务多集中为基本语音业务及补充业务、智能网业务、p i n t 业务、多媒体终端之 间的同步浏览、统一消息、多媒体会议等，究竟什么业务才是运营商手中的杀手业 务，才能真正带来收益，是目前运营商和设备商在共同苦思冥想的问题，目前并未 出现使入眼前为之一亮的业务。 网络管理 即使到了n g n 时代，资源也是有限的，服务也是有差别的，这一点是我们考 虑问题的出发点。要使n g n 有序、有效地发挥作用，管理是十分重要的方面。n g n 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，具有五大管理功能，性能、 1 0 东北大学硕士学位论文第= 章下一代网碧( n g n ) 配置、故障、安全、计费。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。其中n g n 的网络的安全管理、n g n 中端到端的q o s 管理、四级网络和众多 运营商网络的协调管理都是n g n 的网络资源管理的重大课题。 用户的管理是n g n 中的新问题。传统电信网管理到交换机的用户端口就可以 对用户权限、q o s 、用户业务、计费进行管理，这是因为从交换机用户端口到用户 设备都是用户独享的。因特网通过a a a ( 授权、认证、计费) 对共享资源的用户进 行上网管理，但它在带宽、q o s 、用户业务、业务网功能资源的占用( 如使用m c u 资源，功能服务器资源等) 、安全等级等等的管理方面还是欠缺的。忽视用户管理， 或者用户管理功能不全、是不能实现好的业务模式，网络管理是达到好的赢利模式 的关键因素之一。 东北大学硕士学住论文 第三章软交换技术度其协议 第三章软交换技术及其协议 3 1 软交换技术 下一代网络是集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新网络。在向未来网 络发展的过程中，运营商已经越来越清楚的意识到：业务已经逐步成为运营商区别 于同行而立于不败之地的主要因素。软交换思想正是在下一代网络建设的强烈需求 下孕育而生的。 3 1 1 软交换的定义 我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是：“软交换是网络演进以及下 一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，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，同时可以向用户提供现有电路交换机所 能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。” 软交换是n g n 的控制功能实体，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，是n g n 呼叫与控制的核心。软交换技术体现在物理节点上， 即通常所讲的“软交换机”或“通信服务器”，所谓的“软”是相对于电信网络以前 的t d m 电路交换设备中大多采用专用硬件平台而言的。 软交换设备位于控制层，软交换技术作为业务控制与传送接入分离思想的 体现，是n g n 体系结构中的关键技术，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，各实体之间通过标准的协议 进行连接和通信，便于在n g n 中，更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业 务。 综上所述，软交换的设计思想十分符合下一代网络( n g n ) 的重要特点开 放式体系结构，业务驱动和分组化的网络，运营商可以根据自己的需要，全部或部 分利用软交换体系产品，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，寻找到自己网络的立足点。这就是为什么我们说软交换是下一代网络分组网络 中语音业务、数据业务和视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，同时也使电 路交换网向分组交换网演进的重要设各。 1 2 东北大学硕士学位论丈 第三章软交换技术及其协议 3 1 2 软交换的主要功能 媒体网关接入功能。该功能可以认为是一种适配功能，软交换可以连接各种媒 体网关，如p s n 岍s d n i p 中继媒体网关、a t m 媒体网关、用户媒体网关、无 线媒体网关和综合接入网关等；支持h 。2 4 8 媒体网关控制协议或m g c p 协议来 实现对媒体网关的控制、接入和管理。 呼叫控制和处理功能。呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，实现基本呼叫 的建立、维持和释放，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控 制等。 协议功能。开放性是软交换体系结构的一个主要特点，因此软交换应具备丰富 的协议功能。 业务提供功能。在网络从电路交换向分组交换的演进中，对终端用户而言，业 务应当具有完全的继承性。因此软交换必须能够实现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，以及与现有智能网配合提供智能网业务。 此外，新业务作为n g n 网络不可或缺的组成部分，软交换要提供可编程的、开 放的a p i 接口，实现与外部应用平台的互通，从而易于新业务的引入和开发。 业务交换功能。所谓业务交换功能就是识别智能网呼叫，并把它上报给业务控 制功能( s c f ) ，最终由s c f 控制整个呼叫。从而保证软交换网络内的用户享用 现有智能网业务。s c f 的主要功能是提供对智能业务进行逻辑控制的业务逻辑， 处理与业务有关的行为。 业务交换功能与呼叫控制功能相结合提供了呼叫控制功能和业务控制功能 之间进行通信所要求的一组功能： 1 ) 业务控制触发的识别以及与s c f 间的通信。 2 ) 管理呼叫控制功能和s c f 之间的信令。 3 ) 按要求修改呼叫连接处理功能，在s c f 控制下处理矾业务请求。 4 ) 业务交互作用管理。 互连互通功能。下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向n g n 的发展演进中。不可避免的要实现与现有多个网络的互联互通( 包括p s t n 网、 p l m n 网、s s 7 信令网、v 0 口网、智能网、其它软交换网等) 。因此需要软交换 设备支持相应的信令与协议，例如中国i s u p 、i n a p 、p r i 、v 5 2 、m a p ，从而 完成与上述网络之间的互联互通。 操作维护功能。操作维护系统是软交换设备中负责系统的管理和操作维护部分， 1 3 东北大学硕士学位论文第三章软交换技术及其协议 是用户使用、培植、管理、监视软交换设备的工作集合。 1 ) 软交换应可以支持s n m p 协议配罨、脱枫，在线配置、提供数据备份功能、 提供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配置、提供数据升级等功 能。 2 ) 软交换应具备完善的告警系统，主要包括：系统资源告警、各类媒体网关 及连接状况告警、7 号信令网关告警、传输质量告警。 3 ) 软交换应能够提供业务统计功能，以反映本设备的业务负荷信息和运行状 况。同时软交换还应具备业务量测量和记录功能。 4 ) 软交换可以根据对话务统计数据和设备运行状态的分析，通过人机命令预 定或即时执行话务控制命令，达到有效疏通正常话务，遏制超量话务对网 络冲击的目的 5 ) 软交换应对维护员的访问权限有严格的规定。维护员登陆时要求账户和密 码，系统对每次访问做纪录。 计费功能。软交换具有根据计费对象进行计费和信息采集的功能，并负责将采 集信息送往计费中心。对智能业务进行计费，主要是由s c p 决定是否计费、计 费类别及计费相关信息、但记录由软交换生成。当呼叫结束后，软交换将详细 计费信息送往计费中心，将与分摊相关信息送到s c p ，由s c p 送往s m p ，再送 到结算中心，由结算中心进行分摊。在软交换中应有计费类别与具体的费率值 对应表。 3 2 软交换体系结构的接口和采用的通信协议 3 2 1 软交换体系结构的接口 软交换作为一个开放的实体，与外部的接口必须采用开放的协议。各种接口及 其使用的协议如下： 1 ) 媒体网关和软交换间的接口。用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制及 管理。此接口可使用媒体网关控制协议( m g c p ) ，i n t e r a c t 设备控制协议( i p d c ) 或h 2 4 8 ( m o g a c o ) 协议。h 2 4 8 m e g a c o 为媒体网关控制器( m g c ) ，用于控制媒 体网关，完成媒体转换功能，它并不负责呼叫控制功能；h 3 2 3 也是多媒体通信 协议，它比s i p 、h 2 4 8 m e g a c o 的发展历史更长，是一项复杂的协议，升级和 扩展性不是很好，s i p + 、h 2 4 8 m e g a c o 可取代h 3 2 3 ，可与h 3 2 3 网络互通。 东北大学硕士学位论文 第三章软交换技术厦其协议 2 ) 信令网关与软交换间的接口用于传递软交换和信令网关问的信令信息。此 接口可使用信令控制传输协议( s c t p ) 或s i g t r a n ，s i g t r a n 用于解决i p 网络承载七号信令的问题，它允许七号信令穿过i p 网络到达目的地。 3 1 软交换问的接口。实现不同软交换间的交互。此接口可以使用会话发起协议 s i p - t 或b i c c ( 承载无关的呼叫控制) 协议，s i p 协议是n g n 多媒体通信协议， 用于软交换、s i p 服务器和s i p 终端之间的通信控制和信息交互。扩展的s i p - t 可使s i p 消息携带i s u p 信令，b i c c 可使i s u p 协议在不同承载网络( a t m 、i p 、 p s t n ) 上传送。 4 ) 软交换与应用业务之间的接口协议。提供访问各种数据库、三方应用平台、各 种功能服务器等的接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。 如： 1 、软交换与应用服务器间的接口，可以使用s i p 协议或a p i ( 如p a r l a y ) ，提供 对三方应用和各种增值业务的支持功能。 2 、软交换与策略服务器问的接口，可使用c o p s 协议，实现对网络设备的工作 进行动态干预。 3 、软交换与网管中心间的接口，可使用s n m p 协议。实现网络管理。 4 、软交换与智能网s c p 间的按口，可使用i n a p 协议，实现对现有智能网业务 的支持。 图3 1 软交换的对外接口 f i g u r e 3 1i n t e r f a c eo f s o t t s w i t e h 1 5 东北大学硕士学位论文第三章软交换技术夏其协议 3 2 2 软交换支持的主要协议 在通信系统中，控制是通过协商解决的，必须有协议。在n g n 体系结构中， 软交换作为控制中心支持的主要协议有非对等协议主要指媒体网关控制协议 h 2 4 8 m e g a c o ：对等协议包括s i p 、h 。3 2 3 、b i c c 等。s i g t r a n 为信令传送协议。 h 2 4 8 m e g a c o 是一个非对等主从协议，与其它协议配合可完成各种业务。s i p 、h 3 2 3 均为对等协议，存在竞争关系，由于s i p 具有简单、通用、易于扩展等特性，已逐 渐发展成为主流协议。 h 2 4 8 m e g a c o h 2 4 8 和m e g a c o 协议均称为媒体网关控制协议，应用在媒体网关和软交 换之间、软交换与h 2 4 8 瓜仍g a c o 终端之间。 图3 2 h 2 4 8 肛g a c o 应用范围 f i g u r e 3 2a p p l i c a t i o nf i e l do f h 2 4 8 m e g a c o h 2 4 8 和m e c i a c o 在协议文本上相同，只是在协议消息传输语法上有所区别， h 2 4 8 采用a s n 1 语法格式( i t u t