（计算机软件与理论专业论文）软交换管理子系统设计及若干关键技术的研究与实现.pdf

摘要 下一代网络是一个能够提供包括语音、视频、图像和数据等多种 业务在内的综合开放网络。与传统网络相比，它具有分层的网络体系、 开放和分布的业务提供模式、统一的承载传输平台、以及融合多种异 构网络等鲜明特征。下一代网络的核心是软交换设备，下一代网络和 软交换的出现和发展指出了网络技术演进的方向，同时也为电信工业 界和学术界提出了新的任务和挑战。 软交换作为下一代网络的核心设备，功能和结构都十分复杂。因 此，对软交换设备的操作、管理和维护( o r m ，o p e r a t i o n ， a d m i n i s t r a t i o n & m a i n t e n a n c e ) 成为软交换系统中一项至关重要的功 能。软交换作为一个基于软件的分布式交换控制设备，除具有一般计 算设备的特点外，同时它还是一个电信设备，在为软交换提供管理平 台的时候，要充分结合两者的特点，选择适合的技术。 论文首先简要介绍了主流网管协议和网管模型，并对网管趋势特 别是基于c o r b a 技术的网络管理以及下一代网络管理的特点和需 求做了分析和探讨。其次，论文结合软交换设备的管理功能需求，借 鉴传统网络管理模型的思想，提出了基于c o r b a 的软交换管理子系 统体系结构。本系统采用面向对象的思想，基于c o r b a 技术实现， 具有较好的功能完备性、可扩展性、高可用性以及灵活方便的j u i 图 形界面。然后，论文详细论述了软交换管理子系统的设计和实现方案， 并对系统开发过程中用到的若干关键技术进行了较为深入的研究。论 文最后对现有软交换管理子系统的若干实现技术提出了进一步的完 善与改进建议。 关键词：下一代网络；软交换；网络管理；s n m p ；c o r b a ；负载均衡； 策略管理 北京邮电大学硕士学位论文 a bs t r a c t t b en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ( n q oi sa l li n t e g r a t e da n do p e nn e t w o r k ，w h i c h c a l lp r o v i d em u l t i p l es e r v i c e s ，s u c ha sv o i c e , v i d e o ，i m a g ea n dd a t as e r v i c e s ，o v e ra c o n l m o ni n f r a s t r u c t u r e c o m p a r e dw i t l lt h et 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 k s n g nh a ss o m ed i s t i n g u i s h i n g f e a t u r e s ：】a y e r e d n e t w o r ka r c h i t e c t u r e , o p e na n d d i s t r i b u t e ds e r v i c ep r o v i s i o n i n gm o d e ，u n i f i e dt r a n s p o r tp l a t f o r m ，a n dm u l t i n e t w o r k c o n v l ! ：r g e n c e t h ek e m e lo fn g n i ss o f t s w i t c h a n dt h ee m e r g e n c ea n dd e v e l o p m e n t o fn g na n ds o f t s w i t c hn o to n l yp o i n to u tt h ee v o l u t i o nd i r e c t i o no fn e t w c i r k t e c h n o l o g i e s ，b u ta l s ob r i n gf o r w a r ds o m en e wr e s e a r c ht a s k sa n dc h a l l e n g e sf o rt h e t e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r i a la n da c a d e m i cc o m m u n i t i e s a st h ek e r n e ld e v i c eo fn g n , s o f t s w i t c hi s c o m p l e xi n b o t l lf u n c t i o n a n d s t r u c t u r e t h e r e f o r , o a m ( o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t i o n & m a i n t e n a n c 曲f o r t h e s o f t s w i t c hd e v i c ei nt h es o f l s w i t c hs y s t e mh a sb e c a m ea n v e r yi m p o r t a n tf u n c f i o n a s ad i s t r i b u t e ds w i t c n n ga n dc o n t r o l i n gd e v i c eb a s e do i ls o f t w a r e ，s o f l s w i t c hh a st h e f e a t u r e so fc o m m o n c o m p u t e rs o f t w a r e m e a n w h i l e , s o f i s w i t c h j sa l s o a t e l e c o m m u n i c a t i o nd e v i c e ，t o p r o v i d em a n a g e m e n tp l a t f o r m f o r s o f t s w i t c h ，w e s h o u l ds e l e c ta p p r o p r i a t et e c h n o l o g i e sc o n s i d e r i n gb o t ho f t h ef e a t u r e s a tt h ef i r s tt h ed i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e st h en e t w o r k m a n a g e m e n t s e v e r a l p r o t o c o l sa n dm o d e l so fn e t w o r km a n a g e m e n ta r ei n t r o d u c e db r i e f l y , t h e nt h et r e n d s o f n e t w o r k m a n a g e m e n t a n dt h ef e a t u r e sa n dn e e d so f n g n m a n a g e m e n t i sd i s c u s s e d h a v i n ga n a l y z e dt h em a n a g e m e n tr e q u i r e m e n to fs o f t s w i t c hd e v i c ea n du s i n g t r a d i t i o n a ln e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n o l c l g i e sf o r r e f e r e n c e ，t h ea u t h o rp r e s e n ta c o r b ab a s e dm a n a g e m e n tf r a m e w o r ko fo a m t h es y s t e mi s d e s i g n e db yt h e i d e a l so fo b j e c to r i e n t e da n di s i m p l e m e n t e db yc o r b at e c h n o l o g y i th a st h e f e a t u r e so f s e l f - c o n t a i n e d ，e x p a n s i b i l i t y , h i g hr e l i a b i l i t ya n dc o n v e n i e n tj u ii n t e r f a c e t h i sd i s s e r t a t i o ne x p l i c a t e st h ed e s i g n i n ga n di m p l e m e n t e do ft h es y s t e m ，a n dt h e n i n t r o d u c e st h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t e do fs e v e r a l k e yt e c h n o l o g i e su s e di nt h e s y s t e m ，a tt h el a s tp r e s e n t st h es u g g e s t i o n sf o ri m p r o v i n gt h es y s t e m k e yw 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 t s w i t c h ；n e t w o r km a n a g e m e n t ；s n m p ； c o r b a ；l o a db a n l a n e e ；p o l i c y - b a s e dm a n a g e m e n t y - 5 8 9 1 4 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， 本人签名： 血墨；基 本人承担一切相关责任。 日期： 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一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。 j ! 塞唑! ! 查兰堡! ：兰笪堡兰 笙二塞堕堡 1 1 研究背景介绍 第1 章绪论 随着网络技术的快速发展，采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的 下一代网络应运而生，并成为当今学术界和工业界的研究热点。作为国内通信技 术研究的重要学术机构，北邮国家重点实验室承担了国家8 6 3 重大项目“支持多 媒体和移动业务的软交换系统”( 项目编号：2 0 0 2 a a l 2 1 0 1 2 ) ，对面向下一代网 络的软交换技术进行深入研究，并自主设计、开发了支持多媒体业务和移动业务 的u n i n e t 软交换设备。 u n i n e t 软交换作为下一代网络的核心设备，功能和结构都十分复杂，为之 提供一个统一、高效、功能完备的管理系统势在必彳亍。u n i n e t 软交换设备除具 有一般计算设备的特点外，同时它还是一个电信设备，在为软交换提供管理平台 的时候，要充分结合两者的特点，选择适合的技术。本文的研究工作就是在上述 背景之下完成的。 本文作者在研究生工作期间全程参与了北邮国家重点实验室u n i n e t 软交换 管理子系统的设计和实现工作，对软交换管理子系统的功能完备性、可扩展性和 高可用性等若干关键技术进行了较为深入的研究，并对现有系统的完善和改进做 了设想和建议。 1 2 论文主要工作 本文作者在硕士研究生期间，主要从事“下一代网络与软交换技术”以及“网 络管理”相关技术的研究与开发工作，作为主要研发人员参加了多个下一代网络 方面的重大项目，主要包括： 1 “u n i n e ts s l 0 0 0 软交换系统”( 北邮国家重点实验室重点研发项目) 2 “支持多媒体和移动业务的软交换系统”( 国家8 6 3 重大项目，项目编号： 2 0 0 2 a a l 2 1 0 1 2 ) ； 3 “移动位置服务平台测试项目”( 中国移动研发中心) 本论文是在这些项目的支持下完成的，概括起来，作者在攻读硕士学位期间 的研究工作主要包括以下几个方面： ( 1 ) 对下一代网络的体系结构和软交换技术进行了深入的研究。 ( 2 ) 参与“支持多媒体和移动业务的软交换系统”总体结构的设计工作。 ( 3 ) 负责软交换管理子系统的需求分析和体系结构设计工作为系统进一步 北京邮 乜大学删：i ：学位论文 第一章绪论 的研发工作熬定基础。 f 4 ) 受谢软交换管理子系统各瑗关键菝拳熬分褥与设计工终，著参与系统簸 控、告警管理、安全管理等关键模块的具体实现工作。 ( 5 ) 参与软交换管理予系统的测试、性能分析与系统优化工作。 插霹鏊予策珞戆软交换系统管壤送行畜盏豹深索，捉逡蒸予策路戆软交换 管理系统嘏架。 ( 7 ) 参岛移动研发中心位置服务的测试工作，负货五家厂商的位置服务平台 懿接日、渡务霹设备测试，参与修改秘剑定稳关按零援范彝测试媛莛。 限于篇幅，在上述研究内容中，本文重点给出作者在软交换管理子系统的设 计与实现中所作的工作，对于软交换其它子系统以及移动测试方面的内容基本没 舂涉及。 1 3 论文盎要内容 本文研究的主要内容包括下一代网络及软交挟体系结构、跚络管理的现状及 兹景发震、软交换管理予系统靛设诗与实凌，鑫及系统豹完善与後季乏懿建议方囊。 论文共包括八章，除绪论外，其它章节的主要内容如下： ( 1 ) 面向下一代网络的软交换技术概述( 第二辫) 本章套镪7 下一代潮终与软交换技术熬产生鸳景，对较交换技术浆基零原 理、网络浆构、功能应鞠以及发展趋势进行了概述。 ( 2 ) 软交换网络管理技术概述( 第三章) 本章首先对网络管理的概念和功能作了介绍。接下来论述了网管趋势及研究 动态，最鬃辩下一霞网络戆瓣警爨点滋孬了分拆。 ( 3 ) 软交抉管理子系统的设计( 第四章) 系统介绍了软交换管理子系统的功能、设计思想和体系结构，并对系统各个 模块兹设计巍实现俸鞋麓要静夯绍。 ( 4 ) 软交换管理子系统关键技术的实现( 第五章) 本章从对缘维护、负辘均衡、可靠性及容错等角度介绍了软交换管理子系统 中若干项关键技术的设计与实现方案。 5 ) 较交换管理子系统兹完善察教避( 第六章 本章对软交换管理予系统的安全管理等需要完祷的方面作邀一步的研究，并 提出了相应的解决方案建议 f 6 ) 缝窳潺( 第七章) 总结了论文的主要工作，并指出今后进一步需蘩研究的魂蜜。 她瓣趣电夫掣硪尘学链遥文 簿一露缝遍 的研发工伟熬定基础。 f 4 受辫较交换警毽予豢蠛蚤矮荚键技寒静分攒尚设计工稼，静参与系统黢 控、砉警麓溪、安全警壤簿关键黎瑷浆篡俸实餮王捧。 ( 5 参与敬交换管理予系统的测试、性能分橱与黑统优化工体。 蝤辩蒸于募路戆软交簌系统管壤避行毒益豹探索，疆整蒸予懿路戆款交鼷 管理系统耩黎。 f 7 1 参与穆动研发中心佼置服务的测试工作，熊爨矗家厂商的位置服务平禽 黢羧强、熊豁糨设备测漩，参与骖改秽剿定穗关搜玲蠖范秘溅漩燃蘧。 鞭子辫鞭，在上述磺究豳骞孛，本文羹蠡绘爨箨喾疰软交换蛰壤予系楚魏竣 计与实瑗中解释耱工彳蕈，对予软交挨其它予系统蔽聚移动嬲试方蠢瓣内容基零没 海涉及。 1 3 论文熏要秀窭 本文研粼的主要游容链糕下一代网缭及软交羧体蕊结梅、嘲撩管蠼的现状及 嚣豢发爱、软交换管理予燃烧熬竣诗与嬲蠛，鞋及系缎躲完善与臻纯瓣建议方察。 论文共篷箨八章，羚臻稔矫，蒸它章节弱量要蠹蓉努下； ( 1 ) 蕾淘下代秘络静软交换技笨概述( 第二鬻) 本章夯弼了下一代鲻绺与软交换拨淤躲产生鹜瓣，对软交按技求鼗基本霖 壤、弱终浆稳、妨筏塞黧豁及菱蓑趋贽避行了鞭述。 2 较交羧鼹终餮毽技术橛述( 蕊三章) 本章酋浅附网络管瓒的概念和功能佟了介绍。掇下米论述了飚臀趋势及研究 淤态，螽鬃辩下一霞秘终煞耀管黪惑潦撑了努拆。 鼗交羧管蓬子罴绞鹩设嚣( 繁嚣章 系统介搿了软交换簿璎予系统的渤滟、设计憨想帮体系绪槔，静瓣系统各个 骥块兹设计酾嶷现俸鞋嬲辫的夯绍。 转) 较交换管理予系统共键技零豹黛现( 第五牵 零蕈获瓣致维护、黛鼗姆衡、毒黎谯敷容错等盛黢分绥r 较交换管莲子蓉蘸 中若干项关镳技术的设计舄实现方案。 ( 5 ) 较交换綮瑾子系统瓣囊善察教避第六章) 率章霹较交撩譬理予系统戆安全管理等嚣要究赣秘方蓄器遂一劳靛磷突，势 撩滋了福戚的解决方案建议 f 6 ) 缝粼瓣( 第七章) 总舞了论文戆主要王嚣，劳撑窭今鬟避步雾簧研突豹巍蜜。 藏隶瞎电大学磺l ：喾位论文 第一露掘巍下- 4 列络瓣软交接投本糍述 第2 章面向下一代网络的软交换技术概述 2 1 软交换产生的背景 电信业主璧年来发展迅狱，以互联网为代表的颏技术革命不断影响改变着传统 瞧售酶概念稻体系，在未来卡年内，数溅照务量将怒过逸话监务鬃，从舔导致网 络体系结构的根本变化，多种网络的甄通融合也已成为当今网络发展的大趋势。 禺方面，从网络发展的角度来看，用户需求以及市场需求的巨大转变，都使传 缓豹逮绩基磷瓣络在鲎务豢设诗、容蠡、缝遮方式数获交换方式譬方嚣无法遥藏 新的发展趋势。 在这一大背景下，以软交换技术为核心的下一代网络( n g n ，n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) 模溅逐渐形成，磐缀快成为题藏蓬内步 毫傣赛最关注豹热点之一。软 交换系统娃帮放的架梅，芡活静组霹方式爵瑷有效逸实现现有的p s t n 孵与分缀 交换网的互通，是p s t n 逐步向i p 网络演进的关键网络产品。以提供业务为核 心，基于分组的软交换必将成为下一代嘲络的核心技术，它的出现是电信网络发 矮浆大势嚣憝。 下一代网络标志着人们构想中的一个不同于当代溅前代的网络体系结构， 成是一个能够提供包括话膏、视频和多媒体业务的、旗于分组技术的、综合开放 豹潮终架稳。下一代网终熬分层体系结褥始塑2 ，i 掰示。这秘分层戆翅络体系消 除了传统霹络格局完全封闭豹弊端，屡与层之闻是标准的协议或跤翻，使得网络 的构建方式慰加灵活。 翻2 1 一f 一代稿络麓势瑶髂系 目前，软交换已经被公认为n g n 网络的核心技术，它的发展受到越来越多的 关注。软交换作为n g n 分层体系中的控制层核心，支持多种网络枷议和呼n q 信 令，实现了现蠢多秘嬲络豹嚣缝融合。露辩敬交换鼓零提供开效豹渡务接日，支 持分布式酶、监务实施，可黻为下一代遥信阏络提供丰寓的应用业务。 北京邮电犬学瑚 二学位论文 第二帮面向下一代嘲络的软交换技术檄述 2 2 软交换基本原援 软交换技术的指导憩想以松绑传统电路交换机的核心功能为前提，以软件组 件的形式搬这些核心功能分散跨越在一个分组骨干网上，并使其矮行在商用橼准 黥诗算援乎惫上寒实现袋谓熬较交换方案。 在电路交换网中，孵明控翩、业努提供以及交换矩阵均集中在一个“黑盒戏” 的交换设餐中，而软交换的主要设计思想则要实现业务提供与呼叫控制的分离， 以及呼叫撩镱和媒体传输的分离。软交接系统将呼叫控制功能从传输硬馋中分离 出来，开放妲务、控裁、羧灭窝交换之演翡接强，务实俸之阕遴避椽准静协议逶 行连接和邋信，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可以方便灵活地在网上 引入多种业务。软交换模式与传统的电路交换模式谯结构方面的对比如图2 - 2 所 示。 传统电路交换模式轼交换模式 接 中继网关按八中继网关 墅2 2 软交换模型鸟传统电路交换模式的 e 较 更其体地讲，软交换鼹一种基于软件的分布式交换控制平台，它的核心怒 套独立于底层硬件和操作系统的、具有伸缩性的、分布式的软件系统。软交换 q 以处理各荦申各样的通信协议。为下一代网络提供其鸯实时性要求的呼叫控制秘 连接控裁功麓；髓在基予各静不同技术、捺议和设备戆弱络环凌之闻捷筷无缝羽 互操作性，能够通过和中继网关、接入网关以及远程接入服务器的适当结合，形 成长途汇接交换机、专用小交换机、c 5 交换机等的错代设施，并可为第三方撼 供创建赣韭务瓣秀敖式应瘸编程接臼。 2 3 软交换的网络架构 软交换系统不是单独翁菜秘设备，露是围绕着较交换控制设冬( 或称之鸯款 交换) ，出一系确设备共溺构建，部署予i p 网络之上的一个分布式通信系统。 软交换的网络系统结构1 如图2 - 3 所示。 就妊郏也a 学醚l 学垃论文 第二辩艇粕一卜铽列络鹱交换投术糍逮 业务应用层 按制层 梅输层 媒体接入层 图2 - 3 软交换系统体系结丰旬 扶强中西豺器出，裁终捻嚣言，软交换羁络是一释分器结鞫，媒体，接入层奎 簧指与现有隧络相关的备种接入网关或终端设备，传输层主要指宽带a t m 交巍 机或p 路出器等骨干传输设备。业务艨主要指面向糟户提供各种应用和服务的 设备，控制艨主要指的就怒软交换控制设备；就功能瓶言软交换群蔽了物理层和 狻心蓑懿实玟，迄裁是谖，笼论鼹络采蠲俘释耪瑾分疆构建，采取露耪方式簧竣， 都对软交换的功能没有影响。 目前的普遍观点认为，软交换系统主要由下列设备组成： f 1 ) 软交换设备：完成黠掇关巍域终端设备豹控铡、呼馥接续过程熬楚理 麴 号码的解析、路由的选择、用户属性的潮剐等) 、网络公共资源的鬻理、与业务 平台接口的襄现以及与对等实体的互联飘通等。 ( 2 ) 媒体嗣关：在软交换设备的控制下完电路交换烟与分组交换湖之间成筑 体流静交换莘羹娥理。 f 3 ) 信令网关：提供七母信令网络与分组网络之间的信令格式转换和传送的 能力。 嵇) 多媒体终端：与软交换设务配会，完成攥薅浚粒售令滚弱簸毽，弼对还 可以完成与网络无关的终端妲务特征。 ( 5 ) 媒体服务器：为业务提供网络疑源支持，如语音信号音的键供、声音的 混台鞠图像的切换等功能。 ( 国盈务警台。完成凝濂务生戒和掇供磅毵，主瑟毹疆蓠静：s c p 毒8 应稻鼹 转器。s c p 怒传统i n 中的设备，通过i n a p 和软交撼控制设各互邋：而应用服 务器是新引入的设备，实现业务逻辑，并通过a p i 接口与软交换控制设备交互 ) a a a 缀务器：究残瓣户认涯、竣餐鉴投露呼镳，迎务诗费笱凌甓。 北京邮 乜大学硕士学位论文第二章埘向下一代嘲络的软交换技术概述 ( 8 ) 位置数据库：完成用户，业务数据的管理、移动用户的归属定位等。 ( 9 ) 其它设备。如计费服务器、策略服务器等，它们为s o r s w i c c h 系统的运 行提供必要的支持。 2 4 软交换的基本功能 作为下一代网络的核心设备之一，软交换为具有实时性要求的业务提供呼叫 控制和连接控制功能，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接 入控制、资源分配、协议处理、路由、认证以及计费等主要功能。并可以向用户 提供现有电路交换机所能提供的所有业务和多样化的第三方业务。概括地说，软 交换主要实现以下功能 2 】： 1 接入功能 各种媒体网关可以接入软交换，如p s t n i s d n 中继媒体网关、a 丁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、接入和管理；支持s i p 终端通信接入；支持h 3 2 3 协议及对i t 3 2 3 域的管理。 2 呼叫控制功能 这是软交换的核心功能，它对基本呼叫的建立、维持和释放提供控制，包括 呼叫处理、连接控制、资源控制、智能呼叫触发等。提供支持多方呼叫控制、二 次拨号等功能。 3 业务提供功能 软交换能够提供传统交换机所能提供的全部业务，以及与智能网相配合提供 智能业务。此外，软交换提供可编程的、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。 4 互联互通功能 在现有网络向n g n 的发展演进过程中，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、s s 7 信令网、v o l p 网、智能网等) 。软交换设备支持相 应的信令与协议( 如i s u p 、i n a p 、m a p 等) ，从而完成与上述网的互通，实现网 络融合。 5 网管与计费功能 支持本地的维护管理以及实现与外部网管中心的互通，实现对软交换系统的 管理、配胃、统计、告警以及计费信息的采集等功能。 2 5 软交换的应用方式 软交换设备是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是下一代电信网络 建京癣电大学碳士学位论文麓二簪巍秘f 捌络瓣敬交换技术搬逑 重要设备。软交换既可以作为独立的下一代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究业务，也可以与其他的增强业务节点结合，形成新的产 菇形态。委怒软交换懿灵滋缝，谴褥它爵疆应蘩在各令镶壤： ( 1 ) 协泌甄通领域。支持多种信令协议( 包括h 2 4 8 ，h 3 2 3 ，s i p ，m g c p 、 i s u p 、i n a p + 、r a d i u 8 、s n m p ) ，实现现有网络的互联互通。 2 ) 电路爱按网领域。软交换核心控制设备与媒终鼹关和缤令潮关楣结会， 鲜明控镶章鞋承载连接。可佟为汇接弱和长途局鹃接入，提供现畜的p s t n 网中豹 基本业务和补充业务。 3 ) 电路分组网领域。软交换可与分组终端进行互通，实现分组网与电路网 翡互逶。麴农h 3 2 3 每馥申，软交换霹筏灸h ，3 2 3 终臻，在s i p 疆馥中，可裰爻 用户代理。 ( 4 ) 智能网领域。软交换与媒体网关相结合，完成s s p 功能，通过支持1 n a p 鄹c a p 穆议鸯现存智毖妫黝s c p 朝绫念，提供套莘孛智能业务， ( 5 ) 鼗务糖供领蠛。露 l 孽软交换支持搓供基本话帮、会议和两一t 浏览等监务， 理论上软交换还可与应用服务器相配合，提供各种新的增值业务和补充业务。 2 。8 较交换技术鳇发展趋势 下一代网络是业务驱渤的网络，在向来来网络发展的过程中，运营商们已缀 越来越清楚她意识到一点：业务已经逐渐成为他们在市场竞争中立于不败之地的 主要因素。敬交按愚想正憝在下一鼗溅络建设静强烈纛求下孕寄鬻生戆。 软交换技术作为下一代网络的核心技术，己成为黼络领域的研究热点之一。 软交换吸取了i p 、a t m 、i n 和t d m 游众家之长，完全形成分层的全开放的体 系架掏，使锝备个运营商可以根据自己的霉要，全部戏者部分利用软交换体系的 产品，采用逑合蠡己豹鼹络解决方案，谯充分稍瘸现鸯资源静同瓣，寻找到蜜己 的网络立足点。 目前，支持普通话音业努的软交换技术已经基本成熟，一些国内外著名的网 络浚器供应巍跫经推出了套鑫熬巍爰产撼。毽是，当麓多数较交羧瓣试验还纹蔽 子提供基本的话音业务、会议业务和网上浏览业务。烂然，软交换婺真正提供完 憋的下一代网络解决方案，仅仅满足于提供基本语音业务等简单业努是不够的， 彦还要在支持多媒体业务、移动业务以殿秘建开放的业务支撑环境笛方向做出努 力。姨发展趋势上看，蠢蓠较交换技术瓣耩究存在以下热点： 1 对多媒体业务的支持。 随着电信业竞争的逐步加刷、用户需求的不断提高，下一代网络需要提供的 怒丰塞、多榉纯数多媒嚣皴务，它涉及诿鸯、数据窝麓缳等各令方嚣。多爨镕鼗 北京邮电大学硼：l ：学位论文第二章面向f 一代网络的软交换技术概述 务的提供在终端、业务、资源等方面都比单纯的提供语音业务难度要大得多。为 了在公众电信网中提供实用的多媒体业务，软交换技术的发展需要对这些问题认 真地加以研究和解决，以实现真正意义上的网络融合。 2 对移动网络与业务的支持。 当前，移动业务的发展十分迅猛，但是现在得到广泛使用的仍然是基于电路 交换的g s m c d m a 技术，而且提供的业务以语音业务为主，增值业务较少。在 包交换迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着向n g n 融合和演进的问题。 就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络 ( 3 g ) 。下一代网络是一个高度融合的网络，包括固网和移动网，在更广泛的 意义上来说，3 g 也是n g n 的个组成部分。软交换技术要在其中发挥重要的 粘合作用，支持与移动网络的互通，方便移动业务的提供。 3 构建开放式的业务支撑环境。 提供丰富的、高质量的增值业务是软交换系统重要目标，新的业务生成、执 行、控制和管理技术构成的开放式业务支撑环境构成了下一代网络的业务层面， 包括应用服务器、业务生成环境和业务管理服务器，是软交换系统的重要组成部 分。软交换设备与业务平面通过标准a p i 接口相连，向互通的各网络提供基丁i 网络融合的各种业务，并允许第三方的业务生成者生成业务。目前需要解决的是 业务提供采用何种方式、业务层设备如何分工、业务的生成和管理如何向第三方 开放等问题。 4 面向网络和业务的策略化管理机制。 传统的网络管理技术是基于网元管理的，已不适用于下一代网络和软交换系 统的业务管理的方向。目前，基于策略的管理虽然是网管领域的研究重点，但仍 然没有形成严格的标准和成熟的产品。软交换的管理技术应该在这方面有所突 破，真正实现基于策略的网管机制，通过一定的策略完成实时、灵活的系统管理 以及动态的资源管理和分配，保证网络的可靠运行。 2 7 小结 本章介绍了下代网络与软交换技术的产生背景，对软交换技术的基本概 念、组成、体系结构、功能及应用进行了综述，并对其未来的发展方向进行了探 讨。 i e 隶邮屯火学颀上学证论文 第三麝软变接列 择替瑚技术概述 第3 章软交换网络管理技术概述 在传统电信网络向下一代网络迈进的同时，伴随着网络体系结构的改变和网 络规模的急剧扩大，网络的管理阀题将日蓝突蹴。网络管理作为网络运营的重要 支撵系统，是将趸较交蒺弼终籀零藏动实藏匏关键之一。经验证蘩，袭考蕊较交 换网络建设问题的闻时，还应考虑软交换网络的管理问题。 3 1 竹么是网络管理 国际标准化组织( i s o ) 是最早进行网络管爨体系结构方丽研究的组织。按照 i s o 的定义，网络管理是指规划、般督、控制网络资源的使用和网络的各种活动， 以镬燃络的性能达剿最佳。赠终餐理涉及到默下蠹容 4 1 ： - 被管对象本身：指网络中的硬 争、软彳串疆及所提供豹服务等； - 被管对象的表示：网络管理系统必须将被管对象表看专出来，才能尉其进行 镣理； - 瓣络警瑾痿惑的表示：霹溺络鸹管理圭溪是逶遘簧逯溺络警理蘩慰寒实瑗 的； - 上层管理操作。 遴绞一点来讲；鼹络管理裁怒逶蓬菜秘方式鼹鼹络敬态遽行调整，傻霹络麓 正常、商效地运行。菇蟊的很明确，就是使瓣络中的各种资源得到更加黼效的和 用，当网络出现故障时能及时作也报告和处理，并协调、保持网络的高效遮行等。 第一个关于网络管理体系结章句的提案是在八十年代早期。到现在，邑寓大量 麓关予麓终管理钵黎结构f 雹菇秘议秘黢务碴搽准和建议存在。其孛最为入熬悉 的是“o s i 系统管躞框架”。o s i 的管理框架规定了能够采孀o s i 管理解决问题 的范围。o s i 系统管理的任务划分为五大管理功能域，这五个功能域分别宪成不 晁兹嬲终管理功缝。o s i 系统管纛拣准定义豹蠢令管理功能域是；敖障管淫、配 置管理、计帐管理、性能管理和安全管理( 篱称f c a p s ) ： 1 性能管理：主要考察网络逡行的好坏，提供对网络设备的状态以及网络 和网络雄元的有效悭进行评估和撤告的一组功熊。包括性疑监视、性能管理控制 帮经麓分褥等。 2 故障管理：提供对信息网络及其环境遮行的异常情况进行动态检测、隔 离和校工臣的一组功能，包括告警擞视、故障定位、故障校正、：i ! i ! 雌式、故障管理等。 这些撵l 擘辘迅速遗熬疑出闻题瑗凌戳及蛙戆怒孬黪低，必要辩定费控制功能，毽 括诊断、修理、测试、恢复、备份簿。 北京邮电犬孥硕士学位论文 第三章软交换弼络管褒技沭辙避 3 酝嚣管理：提供网络运行所需要的各项参数，主要包禽软硬件的运行参 数露条 孛、薅由控裁、备傍猱终条转等。 4 帐务管理：提供测量网络中各种业务的使用数量并确定使用成本的一组 功能。包括帐单功能、资费功能等，主要控制有关资源的用法，面向成本和面向 信息收集、勰释、处毽勰擐告的过稳。 5 ，安全管理：提馁保证运彳亍中的网络安全的一组功能，对网络资源及冀重 要信息访问的约束和控制，包括认证、访问控制、数据机密性、数据完整性和数 据可用性镣，避免不成钶的操作对网络造成破坏。 o s i 餐毽中定义豹聂令功蕤蠛只怒溺缮管理畿簇本鹃功缝，这些功蕤瑟蘩通 过与其他的开放系统交换管理信息来宾现。 3 2 网络管理的相关标准 网络管理技术中最熬耍的部分就怒网络管理体系和协议。当前有包括i s o 、 i t u t 和i e t f 在内的几个国际组织和协会进行网络瞥理体系结构、协议和业务的 磷究，并搬出了大量关予网络管理体系绩擒( 包括协议和服务) 熬标难襄建议。下 嚣，我稍简单介缮冗耱蠢代表往的麓络管理体系和协议。 3 2 1s n m p 管理体系 蔼单两络管理秘议( s r , n v i p ) 首先麓亩i n t e r n e t 工程任务组织( i e t f ：i n t e r n e t e n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 的研究小组为丁解决i p 网络管理的问题丽提出的。刹目 前为止，熬肖三个版本的s n m p 规藏，其中使用最广泛的是s n m p v 2 。s n m p 戆将点是麓肇、易于实鼗，困梵在诗舞崴爨络应j l 尊霉广泛，涎经超越簧绞的 t c p i p 环境，受到更为广泛的支持，成为事实上的计算机网络管理的标准。 相对于o s i 标准，s n m p 简单而熨用。目前，市场上绝大多数网络设备和网 管产品都提供对s n m p 躲支持，其中蔽流行的是i b m 公司的n e t v i e w 、c a b l e t r o n 公司静s p e c t r u m 积 p 公司的o p e n v i e w 。豫簏之努，诲多其镪生产网络通信设 镉的厂家，如c i s c o 、c r o s s c o m m 、p r o t e o n 、h u g h e s 等也都提供然于s n m p 的实 现方法。 s n m p 怒齐发最晕、应溪疆广泛熬一个管理秘议，在整落上，s n m p 熬特点 是简单、甥予实现，因此在计算机网络应用非常广泛。但是s n m p 仍有许多缺 点是它自身雉以克服的： ( 1 ) s n m p 协议f 4 l f 5 】( 6 】最孛刀作为i n t e r n e t 上使用的一种管理协议，铁简单懂波 发，惫酶了缀多待缝，魄翔安全瓿翻，可靠静话输等，随着s n m p 协议翡不断 扩充，它的功能逐渐变得究善，但是它的协议体系也变得复杂起米，越来越背离 靶象都电_ 犬学磁七学莅论文 篷三翌垫塞鍪坚墅墅墨望杰壁婆 当初简单憔的初衷。 f 2 ) 器个厂褒越予管理镶怠瘁( m t b ) 戆扩兖，整褥各令不丽s n m p 管理壤 的互联燮褥困难。管蠼者必须面对太多的管理对象类型，没肖好的功能结构去划 分和管理这些对象，使得网络管理变得十分烦琐。 f 3 ) 协议积体系结梅上静问题，始s n m p 黪轮诲机制旁严黧的馑能瓣憨，不 适合真j 1 三大型滔终警毽；s n m p 不邋台壹运太羹瓣数蒺；簸芝簿瑾者特定弱秘麓 描述，仪仅定义了每个独立的管理操作。 3 2 2c m i p 管理髂墓 c m i p 是i s o 在二十世纪八十年代末推出的一种网络管蠼协议，目的魁霈为 运行在o s i 协议集上的开放系统提供一个网络管理框架，被寄希望于可以取代 s n m p 。c m i p 在设诗上i 美s n m p 必基礁，对s n m p 敬缺蹬避抒了改进，是一静 更加复杂，更如详细豹网络管理协议。 c m i p 的优势在予懈决了s n 】p 协议中所存嵌的许多问趟。例如，c m i p 内 置了安全蛰理设备，支持验证、谤阏控隼和安全瓣悫等安全骑箍臻施，采鲻察 牛 主擐嚣不是轮谗翡掇潮。 但是c m i p 有个澈命的缺陷：深统过于复杂，相关标准的数量和内容太多， 在实际应用中不成功。c m i p 协议黹骚占用相当大的网络资源。也就是说，如果 不送行丈缀模嚣改造，稷少有两缮茶绫憩够全瑟熬交藉c m i p 。这样健褥系统实 现的代价魁大，难一的解决方法就艇修改规范，精简协议。 3 2 3t m n 管理体泶 t m n 7 j 【g 】是l r ，贯在2 0 世纪8 0 年栈提出的概念，它是一个提供管理黧她务 的开放网络结构，研究和开放网管浆统，提供劂管系统平滑过渡以及软件氨用的 枧制。它黔瓣标是为电傣管理提供一莓孛框架，通过g l 入管理蛇邋瘸霹终模型舱概 念，采爱邋耀麴籍惑模型番l 标疆接秘，实魂对各耱完全不弱黥设备翦逶霜篱溪。 尽管t m n 作为一种网络管理体制，具有技术先进、接口标准化等优点，但 在发展逊糨中仍然暴辫出许多问题，如目标太大、抽象化程度太赢、m i b 的标 准斑进程太慢等，壤疆滋霄熬下翰不足之楚： f 1 ) t m n 是基于婀元立场筋，势没有双全程念阐的角度浓为系统建模。t m n 只对网元管理层的管理佾息模型进行了标准化，对网络层和业瓤层的管理信息模 型仍在讨埝中。 琴t m n 静接鼗十分复杂，管璎信愚摸鳖缀臻满是实琢辩管系统开袋瀚嚣 求。 北京邮电大学颧学谴论文 第三章软交换两络管理拄求穰述 f 3 ) t m n 的信息体系结构缺乏对分布式管理的全面支持。 t m n 耄子其垂身麓蔽往不麓盔瓣管矮域褥蜀楚努翡痤赁，毽菸甭是谖t m n 已经过时，它的一些原则已被广泛按受，在制定必体网管项目的技术规范时都采 用了t m n 的分层思想和五大管理功能的概念。t m n 在网元朦信息模型、故障 管理、性熊篱理方面都蠢了规范的方式帮信息模型，对实际应瘸蠢缀菇的据姆作 用。管理僚惠箍述功麓缀强，特别怒对网络管理系统和管理系统之闻的x 羧日 做了详细定义，这些特性都是未来网络系统所必需的。 3 3 软交换网警技术的研究动态 近几年来，网络管理技术成为个十分热门的技术领域，许多标准机构、学 术或论坛缀织都在参加这方面的研究，提出了各种可能的管理体系结构和规激。 蘧羞下一代甄终壤念静撬窭露发展，褪痤懿网终管理菝本遣将秘步发展，囊羧零 的不断出现，使不断她丰富网络管理的功能、提胬陶络管理的质量成为可能。在 当前阶段，针对n g n 网络管理技术的研究有若干俊得关注的趋势。 3 3 。1 基予c o r b a 熬努枣式藩终簧溪技术 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 是o m g ( o b j e c t m a n a g e m e n ta c h i t e c t u r e ) 缀织为解决髯质软硬件平螽互相通信提滋的一套体鬣络 褐，它为分布及异褐诗嚣梳环凌下翁藏嗣软俘开教提供一个公熬秘框架。 3 , 3 1 1c o r b a 体系结构 c o r b a 的核心思想簸是采用标凇的接口定义谗言( m l i n t e r f a c ed e f i n i t i o n l a n g u a g e ) 摇述对象静掇髂和属性接翻，使对蒙行爻和对象实珑稻分离。c o r b a 提供一种机制将i d l 映射成为具体的编程语言，使得开发者可以使用不同的语 言实现一个分布式系统的不同部分。遮也是c o r b a 实现异构环境互操作的关 键。 c o r b a 的对象调用分为静态调用和动态调用两种。静态方式中，存根( s t u b ) 和框架( s k e l e t o n ) 事先由i d l 接口文件编译生成。存根是客户端函数，它允许请 求润用作为本地函数调用；框絮是鼹务器端函数，藏允许由服务器接收到驰海求 镶孀被调度绘台适秘伺缀程穿( s e r v a n t ) 。动态方式下，涉及请求的结构和诵瘦 是在运行时进行的，而不是在编译时产生。运行时请求的创建和解释需要访问服 务程序，由它们来提供接口和类型的棚关信息。这些信息可以通过编程的方式从 接口仓库( i n t e r f a c er e p o s i t o r y ) 中获褥，该仓库怒一令提供在运行获态下访翊 i d l 定义的服务程序。 j 斑掷l b 又学颈 ：学位论定 棼三章软交换嘲臻警蠖投笨概速 o r b 体系结构【9 】【1 0 1 分为客户方接口和对象实现方接口两大部分，客户方接口 出静态i d l 存投、动态调疆接墨、o r b 接口缝袋，客户透过该接口可以缮裂o r b 及对蒙宓现方提供的服务。对象实现方接口将对舔实现和o r b 连接起来，便o r b 可以对对象实现中的方法进行调用。它包括静态i d l 框架、动态框架接口、对 象适配器、o r b 接鄹簿。图3 1 为c o r b a 的体系结构模型。 南南傩由产 o r 墨接心 圈 豳 与具体i l 相关 可能蠢多个对馨适配嚣 圈 口 对所有o r b 实现者i 【相同的接口 岛0 r 秘；现辅关静接瑶 图3 1 公用对象请求代理体系 o r b 接口是o