（计算机软件与理论专业论文）软交换中isup协议处理子系统的优化与实现.pdf

摘要 未来网络正朝着业务融合、网络融合与技术融合的方向发展， 其中i p 网络和电信网络的融合已经成为不可阻挡的趋势，基于软 交换的下一代网络体系结构( n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ，简称 n g n ) 成为研究热点。而另一方面，现存的公共交换电话网络 ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ：p s t n ) 不会在一夜之间 消失。作为p s t n 主要信令的i s d n 用户部分( i s d nu s e rp a r t ： i s u p ) 协议必然要在n g n 中继续占据重要的地位。本文主要研究 如何在软交换系统中支持i s u p 协议，将现有p s t n 平滑的接入n g n 。 本文的主要工作可以归纳如下： 论文首先介绍了软交换技术的总体思想，包括软交换的概念、 特征、体系结构、功能、应用和优缺点。 论文的第二部分介绍了p s t n 主要局问信令i s u p 协议，和p s t n 基本呼叫信令流程，在此基础上，论文分析了软交换中各种协议 与i s u p 协议配合的基本呼叫流程，该基本流程是设计状态机的基 础。 最后，论文给出了支持多媒体和移动业务的软交换系统中 i s u p 协议处理子系统的实现方案。软交换系统将呼叫控制分为统 一的呼叫控制层与其下的协议处理层来实现，两层之间通过协议 无关的中间消息通信，这样的结构很好的解决了软交换中i s u p 协 议与其他多协议互通的问题。i s u p 协议处理子系统处于协议处理 层中，它的功能包括i s u p 协议消息与中间消息的映射和对媒体网 关的控制。论文给出了i s u p 协议处理子系统总体结构、子模块划 分、各个子模块的功能、数据和类图等设计内容，和根据软交换 中各种协议与i s u p 协议配合的基本呼叫流程得出的状态机设计。 论文的最后部分讨论了系统的一些测试数据以及分析结果， 指出此系统是实际可应用的。 关键词：下一代网络、软交换、公共交换电话网络、i s d n 用户部分 北京邮i 也大学碳。l 学位论文 摘要 a b s t r a c t i n t e g r a t i o nw i l lb ea m o s t p r o m i n e n tf e a t u r eo f t h ef u t u r en e t w o r k e s p e c i a l l yt h e i n t e g r a t i o no f i pn e t w o r k sa n dp s l n n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ( n g n ) ，w h i c hb a s e d o nt h es o f l s w i t c ht e c h n o l o g y , d e f i n e st h ei n f r a s t r u c t u r eo ft h ef u t u r en e t w o r ka n d d e v e l o p sq u i c k l y i nr e c e n ty e a r s i nt h em e a n t i m e , t h e e x i s t i n gv o i c en e t w o r kw i l ln o t v a n i s h i s u p t h ed o m i n a n tp r o t o c o li np s t n ，w i l lc o n t i n u et ob et 1 1 em o s ti m p o r t a n t p r o t o c o l si n n g n 。t h eo b j e c t i v eo ft h i s p a p e ri s t op r o v i d es o l f i es o l u t i o n st o f a c i l i t a t et h es e a m l e s si n c o r p o r a t i o no f p s t na n dn g n i nt h i s t h e s i s ，ac o m p r e h e n s i v ei d e ao fs o f t s w i t e h t e c h n o l o g y , i n c l u d i n g d e f i n i t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c s ，s y s t e m a t i cs t r u c t u r e ，f u n c t i o n s ，a p p l i c a t i o n sa sw e l la sp r o s a n dc o n so ft h et e c h n o l o g y , i sb r o u g h tf o r w a r da n d p r o f o u n d l yd i s c u s s e di nt h ef i r s t p a r t i nt h ef o l l o w i n g p a r t ，i s u pp r o t o c o l ，t h es i g n a l i n gb e t w e e ns w i t c h si np s t n ，i s b r i e f l ys t a t e d ，f o l l o w e db yt h ec a l lp r o c e d u r ei np s t n b a s e do nt h a t ，t h ec a l l p r o c e d u r e sa r ea n a l y z e d ，w h i c ha r ef i n i s h e db yt h ec o o p e r a t i o nb e t w e e ni s u pa n d o t h e rp r o t o c o l si ns o f l s w i t c h f i n a l l y , t h i sp a p e rf o c u s e so ni m p l e m e n t a t i o no fi s u pp r o t o c o lp r o c e s ss u b s y s t e m i nm o b i l ea n dm u l t i m e d i as e r v i c ee n a b i e ds o f l s w i t c h i ns o f t s w i t c hs y s t e m t h ec a l l c o n t r o lp r o c e d u r ei s a c c o m p l i s h e db yc a l lc o n t r o ll a y e ra n dp r o t o c o lp r o c e s sl a y e r , w h i c hc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e r b yi n t e r m e d i a t em e s s a g e b yt h i sl a y e rs t r u c t u r e p r o t o c o li n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e ni s u pa n do t h e rp r o t o c o l si se a s i l ya c h i e v e d i s u p p r o t o c o lp r o c e s ss u b s y s t e m ，w h om 印si s u p p r o t o c o lm e s s a g e st oi n t e r m e d i a t eo n e s v i c ev e r s a ，a n dc o n t r o l st h em e d i a g a t e w a y t oc r e a t e ，m o d i f yo rd e l e t et h ec o n n e c t i o n i sa p a r to fp r o t o c o lp r o c e s sl a y e r t h ed e s i g n i n go ft h es t r u c t u r eo fi s u pp r o t o c o l p r o c e s ss u b s y s t e m ，t h ef u n c t i o n s ，d a t aa n dc l a s sd i a g r a m so fe a c hm o d u l e so fi t ，a n d t h es t a t em a c h i n e sd e d u c e df r o mt h ec a l p r o c e d u r e s b e t w e e ni s u pa n do t h e r p r o t o c o l si ss t a t e dd e t a i l e d l yi nt h i sp a r t a tt h ee n do ft h i sp a p e rs o n i ct e s t i n gd a t aa r ed i s c u s s e da n do n ec o n c l u s i o ni s r e a c h e d ：t h ei s u p p r o t o c o lp r o c e s ss u b s y s t e mi sp r a c t i c a b l e k e yw o r d s ：n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ( n g n ) ，s o f i s w i t c h ，p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n en e t w o r k ( p s t n ) ，i s d nu s e rp a r t ( i s u p ) 狻剑瞧( 袋戳藜牲) 声硝 奉天声鞲瓣星交爨沦文罴奉天在罨舞鬻霉下遴行虢硬蠢芏箨及敲褥夔臻究 成桑。尽我所知，除了文巾特掰加以栎淀_ 葶碍致谢申搿爹掰的内豁以外。论文中不 趣食其他人跫缎发表或撰群避的研究成聚，也不龟台为获得北焱邮蛙l 大学或其他 鼗蠢租擒麴攀健蠛涯零褥寝瑙避魏季葶辩。与筏一戮王彳磐浆嚣恚辩零辩嶷掰骰翁经 俺嚣簸鹭瓣鸯论文孛露了褥确熬说躜势表示了落爨。 申请学位论文与资辩耱霄不实之处， 本a 签名- 。薹丝 漆人承掇喇糖关贵强。 强熬： 型缝圣量z 关于论文使用授权的说明 学经毒会文髂赣完全了解鹣寨郏惫大攀有关保鍪葶罨搜煺学霞谂文懿娥定，期： 矮囊黧在蔽攻读学馥翅隧浚文王黪翳姣浚产羧攀霞聪墓索豁毫大学+ 学竣窍 毅傈辩并离落家有美郝门或辊橡送交论文静簧辩释帮磁盘，竞许学位论文被 查阅秘储瓣；学校掰以公潦学位论文姻全部或郝分虑容，可以兔谗采用影印、 缭霉黢箕它复裁手毅绦窿、范貔学袋论文。爨密鹣学整谂文农解密惹瀵守 照鬟霆 保密论文滤释：本学位论文属于保鬻滋年解密聪遁用本授权书。非保密论 北京邮l h 人学硕士学位论文 第1 章 1 1 研究背景介绍 第1 章绪论 近年来，随着通信技术综合化、数字化、智能化、个人化的发展，以及计算 机网络技术的日益成熟，在单一网络平台上实现语音、数据、图像等多种综合业 务已经成为通信行业发展的目标和必然趋势。而采用分组交换技术的覆盖全球的 i n t e r n e t 的存在与发展，以及多媒体信息处理能力的不断增强，为实现网络通 信奠定了基础，实现了语音业务在分组网上高效传送。分组网传送语音具有成本 低、利润高、价格便宜、易推出新业务等很多优点，是一种强大的、经济的、有 效且崭新的通信手段。这使得分组电话逐渐成为发展方向之一。 虽然数据网络将成为未来的主流，但是现存的语音网络( p s t n ) 不会在一夜之 间消失。首先，以承载、控制合一及电路交换为基础的p s t n 网络，提供的固定 话音及其他电信业务拥有绝大部分的电信用户及运营收入。保护已有的投资，使 原有的设备发挥最大的作用是非常重要的，业界不会轻易抛弃p s t n 上的巨大投 资：其次，p s t n 是一个非常复杂的系统，它具备一系列先进特性，而这些特性 是当前尚未完全成熟的数据网络所不具备的。 基于以上原因产生了新旧网络融合互通的问题，传统的电话网络和数据网络 正在逐渐融为一体。它们的融合需要考虑以下问题：如何对待已经进行了巨额投 资的传统p s t n ；如何改造p s t n 以适应日益增加的数据业务量：如何使p s t n 低 成本地向分组的网络结构演进，实现p s t n 与新建数据网的融合等。 传统的基于t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) ，当然还有码分多址、频 分复用、统计复用等方式的p s t n 中，提供给用户的各项功能或业务都在单个昂 贵的交换机内，是一种垂直集成的、封闭和单厂家专用的系统结构。这种技术使 每个用户的话音信号在6 4 k b i t s 的信道上传输，虽然保证了话音质量，但交换 机需要提供的功能和交换机提供的新业务都需要在每个交换节点来完成。在传统 的交换网络中，采用依靠交换机和信令提供业务的方式。必须在交换机的技术标 准和交换机的信令标准中对开放的每项业务进行详细规范。如要增加新业务，首 先需修订标准再对交换机进行改造，每提供一项新业务需要较长的时间。并且， 新业务的开发是以专用设备和专用软件为载体，导致开发成本高，开发时问长， 无法适应快速变化的市场环境和多样化的用户需求。 第l 页 靶窳辩 l 太学鹾士学经论文 羹l 蘸 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，即智能网。智 能网的出现实残了呼叫连接秘业务提供驰分离。这样，交换机完成蜉l q 连接，镪 麓稠完藏堑努瓣提供。骜筑瓣将呼嘲连接秘盈务提供糟分离，稷大黪提高了弼绦 提供业务的黼力。缩短了新业务提供的周期。 但是这神分离仅仅是第一步，随着承载的多样化，还必须将呼嘲控制和承载 逡一步分离。瓣终分或接入葶嚣传竣震、媛体屠、控制蒺、蓝务瘦溺蒺等，帮恕 控制和业务的提供从媒体层中分离出来。这样可以使用基于包的承黻传送话音和 数据业务，将网络的承载部分与控制部分相分离，允许他们分别演进，有效地打 皴了单块集成交换魏结稳，在各擎元之耀馊蘑嚣艘豹接嗣，竞诲运磐公毒为萁嬲 络的每一部分购买性价 最好的产品。 以软交换设备为核心，能够提供话鬻、视频、数獭等多媒体综合业务，采用 开放、标准体畚结构，麓够提供丰富业务的下一我霸终应运瑟生，麓一度或麦人 们关注静燕点，是电信网络发展与演避静瑟标。软交羧的目的就是：戳分组为綦 础，建设下一代公众网络，实现p s t n 和新网的融合；电路间顺利平滑地向分组 网过渡，节省遮营成本和投嶷；创造具有竞争性的新特性和新业务，获得薪的收 入莱道。软交羧莛下一代诿蠢掇终交挨懿孩心，魏暴谈传统毫售瓣绦楚基予程接 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 缀成元素中，软交换将是一个重要组件，是新老网实现融合的枢纽。 i s u p 法议蹩p s t n 孛瓣童三癸两瘸穰令，i s u p 谤议怒软交换嚣要支持弱主要蛰 议之一。 1 2 研究工作奔绍 本文作者农硕士研究生期间，主要从搴“下一代网络的核心技术一软交换” 的研究开发工作，本课题研究内容属国家8 6 3 项目“支持多媒体业务和移动业务 熬软交换系统”，瑗嚣绫号：2 0 0 2 a a l 2 1 0 1 2 。 具体来说，作者在攻读学位期间的研究主要包括以下两个方面： 1 对i s u p 协议进行了深入的研究，猩此基础上提出了“支持多媒体业务和 移动照务熬较交换系缓”中i s u p 蛰议楚理予蘩统瓣实瑷方窳，实瑷了 i p 网岛传统p s t n 网的互通。 2 对软交换支持的各种协议进行研究，并发表论文软交换中各种协议及 其终震 第2 页 熊承郏 b 大学琰： ：学链论文 菇l 黎 3 完成文档： 夺关于t r i l l i 喇s i g t r a n 耱谈找 s o f t s w i t c h 软件系统一需求分析- - i s u p 协议栈管理中问层、s o f t s w it c h 软件系统一协议模块概耀设计一i s u p 协议栈管理中间层、 s o f t s w i t c h 软转系统一详蘩设毒卡- - i s u p 协议栈蛰理孛闯层、 s o f t s w i t c h 敦释系统 一协议栈鬣簧! 与管理一i s u p 协议栈、 s o f t s w i t c h 软件系统一i s u p 协议 栈常用问题与解决方法、s o f t s w i t c h 软件系统- - i s u p 协议栈常见配鹭 项与数据艨数据的对应关系；， 夺关予僚令网关 s o f t s w i t c h 软件系统一康柏信令网关配置说明、 s o f t s w i t c h 软件系 统一康柏镲令网关常用功能说骥、c o m p a qs gt e s t i n gr e p o r t 、 s o f t s w i t c h 较律系统一瘫稻s g 与软交援互逶溺试报告； 夺关于i s u p 协议处理子系统 支持多媒体和移动的软交换系统- - i s u p 贽议处理予系统露求分掰、支 持多媒舔帮移动懿软交羧系统- - i s u p 协议处理子系统概要设计、 i s u p 协议处理予系统概要设计一外部描述、 支持多媒体和移动的软交换系统 - - i s u p 协议处理子系统搿层描述、支持多媒体和移动的软交换系统一p m s m 模块对象臻述、支持多媒薅蠢移秘黪较交换系绞一i s u p 穰令貉议获袈敬 态机状态机模块对象描述、 i s u p 协议处理子系统详细设计与c s 的接口 一消息描述、i s u p 协议处理子系统详细设计一与o a m 的接口。 l ，3 文章的续襁 本文研究的燕要内容是“支持多媒体业务和移动北势的软交换系统”中 i s u p 按议处理予系统魏实现方案。论文共邈旗六章，滁缝论、绩寒谶参考文献 和数谢之外，其他章节内容如下： 1 软交换技术综述( 第二章) 零章穷绥了软交换熬疆念、特薤、蕊系缮擒、动襞、应蘑彝优缓斑。 2 软交换和p s t n 互通( 第三章) 本章首先介绍了p s t n 主要局闽信令i s u p 协议，和p s t n 基本呼叫信令漉程， 在魏罄疆土，论文分枣子7 较交挟中各耱协议每i s u p 癸汉聚合靛基零穆涮流程， 该旗本流程是设计状态机的基础。 第3 斑 襞寒筇| e 天掌萌 ：学位逢文第l 露 3 i s u p 协议处理予系统在软交换中的实现( 第四章) 本章蓄先分析了i s u p 按议处理予累统在歙交换系统孛熬位爨、功能，设计 了i s u p 协议勉理子系统辩惑体结稗，设计了i s u p 协议处理子系统静子模块剃分、 备个子模块的功能、数据和状态，最展设计了i s u p 协议处理予系统各个子模块 的类图。i s u p 协议在软交换中处于协议处理层，主饕负责软交换的呼州控制中 瀛溥意窥i s u p 蛰汉渣塞之麓豹转换，劳显控涮媒髂瓣关进行媒俗连接豹建立、 修改和删除。i s u p 协议处理子系统主骚由消息接收与分发、协议映射状态机管 理、信令协议映射状态机、媒体处理状懑机、电路维护管理状态机和i s u p 协议 遭浆层缀成。 4 系统完成情况及测试( 第五章) 在本章中首先介绍了掰自f 系统的完成情况，以及进行测试的软硬件环境。程 戴基稿上给文了凌能测试熬结果及，l 、部分蛙l 测试豹数撂，经势孛曩嚣撂窭续论： 系统的性能熬本上达到了预期的要求。 第4 甄 北京邮i u 人学硕，l j 学位论文嚣2 帝 第2 章软交换技术综述 2 1 软交换的概念、特征和体系结构 i t u ts g l 3 于2 0 0 4 年1 月和2 月召开了n g n 课题报告人联合会议和研究组 全会，此次会议经过激烈的辩论，给出了n g n 的定义：n g n 是基于分组的网络， 能够提供电信业务；利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术：其业务相关功能 与其传送技术相独立。此外，n g n 可以使用户自由接入到不同的业务提供商，并 支持通用移动性。 i t u t 将n g n 的主要特征归纳为： 基于分组传送；控制功能与承载能力、呼n 会晤、应用n 务分离： 夺业务提供与网络分离，并提供开放接口； 夺支持广泛的业务，包括实时流非实时和多媒体业务： 夺具有端到端透明传递的宽带能力； 审与现有传统网络互通： 夺具有通用移动性，即允许用户作为单个人始终如一地使用和管理其业务 而不管采用什么接入技术； 夺提供用户自由选择业务提供商的能力等。 第5 页 北京邮 u 大学硕士学位论文 第2 章 业务应用层 控制层 传输层 媒体接 图2 - 1 软交换体系结构 从狭义上来看下一代网络就是指软交换体系结构。软交换体系结构按功能可 分为四层：媒体接入层( 边缘层) 、传输层、控制层、业务及应用层。 各层的功能及部件构成如下： 夺媒体接入层 通过各种接入手段将各类用户连接至网络，并将信息格式转换为能够在网络 中传递的信息格式。主要设备有：信令网关( s g ) 、中继网关( t g ) 、接入网关 ( a g ) 、综合接入设备( i a d ) 、无线接入网关( w a g ) 、媒体资源服务器、h 3 2 3 网关( h 3 2 3g w ) 。 夺传输层 采用分组技术，提供一个高可靠性的、具有o o s 保证、大容量的综合传送平 台，并将信息媒体流选路至目的地。目前主要有i p 和a t m 两种网络。 夺控制层 是软交换体系的呼叫控制核心，利用软交换机s o f t s w i t c h ( 或称呼叫服务器 c a l l s e r v e r 、媒体网关控制器m g c ) ，以软件的形式控制接入设备完成呼叫接 续。 夺业务及应用层 第6 页 乒，口 霉一 嚣 ! ! 塞业! ! 叁堂堡土堂些丝兰翌! 曼 该层主要是利用各种设备为整个体系提供各种丰富的增值业务、相应的网络 管理及服务。包括：s c p 、a a a 服务器、应用服务器、策略服务器。 2 2 软交换的功能 根据软交换的定义、特征和体系结构，不难看出，软交换应该具有如下功能： 夺媒体网关接入功能 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 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，提供相应的业务。 夺呼叫控制功能 呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，它为基本呼叫的建立、维持和释放 提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等，可 以说是整个网络的灵魂。 呤业务提供功能 由于软交换在网络从电路交换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；同时，还应该可以与现有智能网配合提供现有智能网的业务。提供可编程 的、逻辑化控制的和开放的a p i 协议，实现与外部应用平台的互通。 夺互连互通功能 目前，h 3 2 3 和s i p 是分组网内两大相互竞争的协议，其中，h 3 2 3 协议是 “i t u t 制定的标准，s i p 协议是i e t f 制定的标准，两者均可以完成呼叫建立、 释放、补充业务和能力交换等功能。h 3 2 3 协议采用了i s d n 的设计思想，采用 q 9 3 1 协议完成呼叫的建立和释放，明显具有电信网可管理性和集中的特征。目 前，i 3 2 3 协议已经在网上得到广泛的应用，与s i p 比较，h 3 2 3 更成熟，因此 目前我国各运营商的i p 电话网均选用该协议。而s i p 协议具有简单、扩展性好 以及和现有的i n t e r n e t 应用紧密结合的特点，许多人认为该协议比较容易实施， 最近在美国得到快速发展，同时s i p 将在第三代移动通信核心网和智能业务中得 到广泛应用。支持多种协议是软交换的主要特点之一，因此软交换应可以同时支 持这两种协议。 夺网守功能、操作维护功能和计费功能 第7 页 就索掷逛大学矮l ：攀经逢文 第2 牵 软交换w 以为我们带来以下的好处： 夺抉逮撼馔瑟遂务 人们期臻软交换提供许多新的业务，为我们带来丰富多彩的嫩活。新业务给 遮营商带来收入和利润。新的增值业务使运营商可以熙好地与对手竞争。电信公 司可竣舞发多秘功髓，为不嗣熬翅户提供特色服务。 夺适应市场需求 期望这种歼放的网络体系架构和独立的业务平台熊够适应不断变化的市场， 缝够热速照务体系戆建立，嚣嚣基还毙热抉缀务兹雄港_ 秘势缓。 夺增加厢户群的稳定性 夺降低嗣络建设成本 期望毫傍缀瓣软交换谤系设备投资徒予凌在翡奄鼹交按系统。弱辩人销毽麓 待固定和移动网络的融合熊够降低网络投资。 夺有效利用网络资源 毫有静电谲系统在双方逶话露要占露一个霞定瓣倍遒。在逶话遵程孛这条线 路始终是被占用的。时分簸用( t d m ) 技术使一条中继线上可以同时进行多个谴 话。使用分组技术的软交换可以大大提涛带宽的利朋率。 夺裹效懿瓣终管瑾 期望基于软交换的网络使运营商可以恁为高效地管理自己的网络。除了进彳亍 实时监控和改变交换功能，远程接入功能还可以使升级和配置集中操作。 夺降氮遴缝成本 期望基于软交换的网络谯运营维护方面比传统网络更有优势。 夺高可纛性和易于网络扩展 翳望基予软交换的网络鼷有高可嘉馁，并能够裰掇渡务量的需求，灵活扩展 和组网。 2 。3 较交换豹凌用 针对不同的网络状况和业务需求， 网前软交换的应用主要在以下四个方面： 痿掇孛继( v i r t u a lt r u n m n g ) ：撬珙龟售缀、7 号售令蒜囊蠛浆大囊援 g o i p a t m 呼孵s o f t s w i t c h 与舵之间通过m g c p h 2 4 8 通信，s o f t s w i t c h 可面 第8 谢 纛寨静电爻学镁一l ? 举垃论文 第2 祭 向其他网络搬供s s 7 ，i n a p ，h 3 2 3 ，s i p 等多种协议，实现n g n 和p s t n ，i n ， h 3 2 3 ，s i p 等瓣络豹通信。 多媒体应翔( m u l t i - m e d i aa p p l l c a t i o n s ) ：通道应用服务器囱第三方提供 a p i ，支持第三方的应用开发。 电售级拨蟹按入( c a r r i e rc l a s sd i a l i n ) ：其粥鼹露具镰v o i p 网关秘 r a s 两种功麓，在s o f t s w i t c h 控制下，使得全网粥艇被统一管理，并能进行拨 母上网用户数据旁路，利用l 2 t p 支持多i s p 方案。 下一代本地交换系统( n e x tg e n e r a t i o nl o c a ls w i t c h ) ：提供数据终端与 p s t n 网电信缀藿联互透。支持对卞入用户( i pp h o n e p c ) 、企照耀户( i pp b x ) 以及不同网络( h 3 2 3 s i p ) 的接入。 2 。4 软交换戆甓缺点 软交换具榭如下优点： 雷先，软交换是采媛开敷式薅系结稳实现分蠢式通筵彝管理，爨骞良荮豹结 构扩展性，箕威褥层和媒体控制层已经与媒体层硬律分离并纳入开放的标准的计 算环境，允许充分利用商用的标准计算平台、操作系统和开发环境； 其次，采嬲软交换后，察现了多个业务辑瓣融合，篱纯了网络屡次帮结构以 及跨越不褥网络( 电路交换阏、分组网、瓣定霹和移动黼等) 静, j k 努配置，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鼹升级复杂的问题： 第三，采粥分组交换技术怎，提高了蚓络炎源剥蠲率，减少了交换极闻大量 爨状互连中继带来酶复杂赣箨遂务焉鹃承载成本： 第四，由于软交换的价格可以遵循软件许可证方式，投资大小随用户数而增 长，有利于新的电信运营商城传统运营商开发新市场，较交换的引入也使运营商 霹淤利餍箕毽遮营亵豹i p 鞠鼯逐速进入对方运营区秀袋鼗务瑟避免结算费瘸魏 限制： 最后，软交换设备占地缎小，不仅明鼹提高了机房象间利用率，而且也便于 节轰豹灵活部璐。 采用软交换的主要缺点鼹技术尚不够成熟，缺乏大规模现场应用的经验，特 别是多厂家互操作问题、实时业务的q o s 保障问题、网络的统一有效管理问题以 及效务玺残寒渡务应矮投入熊力润题。当藏最突窭麴润熬是承载网豹瑷羹爨涯窥 维护管理体制的适应性问题。 第9 掰 北京邮电大学硕士学位论文 第3 章 第3 章软交换与p s t n 互通 由于现存的p s t n 不会在一夜之间消失，软交换需要与p s t n 互通，以保护已 有的投资，软交换与p s t n 网络在组网方式、业务、信令承载以及媒体流编码格 式等方面存在的根本差异，它们之间的互通涉及到以下几个方面。 夺网络承载连接的互通 p s t n 网络的信令及媒体业务流承载在基于t d m 的e l t 1 物理时隙通道上，而 n g n 的信令及媒体业务流则在无连接的i p 网络层上传输。因此，两个网络的边 界上必须有合适的设备来完成不同承载模式之间的互通转换。由于在n 6 n 体系 中，信令及承载层媒体业务流分别在不同网络层面和物理设备( 控制层面的软交 换及承载层面的媒体网关) 上处理，因此网络承载连接的互通需求又可进一步划 分为信令承载的互通与用户承载连接的互通。 夺应用控制信令的互通 p s t n 侧交换局问一般采用基于共路n 0 7 方式的i s u p 、t u p ，或随路方式的 r 2 、n o 1 实现局间的呼叫互通。而n g n 内则在软交换设备间采用s i p 、h 3 2 3 、 b i c c 等基于i p 的呼叫控制协议实现局间呼叫互通，在流程及消息构成方面完全 不同于p s t n 侧各类信令，这就要求处于n g n 互通节点位置的软交换设备必须能 同时支持p s t n 侧及n g n 侧的局间呼叫控制协议，并完成二者之间的转换，该软 交换设备即是信令网关( s i g n a l i n gg a t e w a y ：s g ) 。s g 在i p 网和n 0 ，7 信令 网边界接收或发送n o 7 信令高层用户消息，对信令消息进行中继、翻译或终结 处理，它只进行p s t n i s d n 信令的底层传输格式的转换，并不改变其应用层消息 ( 如i s u p 、t u p ) 。 夺媒体格式的互通 对于语音业务，p s t n 网络中的媒体流一般采用非压缩的波形编码p c m 格式。 而在n g n 中，为了实现v o l p 节省带宽的目的，一般采用压缩比较高的编码格式， 如g 7 2 3 1 、g 7 2 9 等，而其他如传真业务等也采用了特殊的编码方式，因此媒 体格式的双向转换，也是必须解决的互通问题。媒体网关即是完成电路交换网络 ( p c m 格式) 与包交换网络的媒体流映射设备。 第l o 页 北京f 呲电火学硕士学位论文 辅3 帝 图3 - 1 $ o f t s w i t c h 用作端局交换机( 位于本地局) 墨3 - 2 s o f t s w it c h 鲻作长建交挟瓿( 位于长途局 图3 - i 和图3 - 2 指示了软交换与p s t n 网络互遇的情形，从p s t n 视点看，软 交换在图3 l 中充当了端局交换机的作用，在图3 2 中充当长谂交换机的作用。 款交换逶激倍令霹关秘x 。? 羡令秘嚣逶，逶过g c p 耱议控懿媛傣联关进行奄转 交换网络岛包交换网络的媒体流映射。 韭塞塑! g 生堂堡土堂丝兰兰皇i ! 皇 3 1i s u p 协议概述 跫塑薹寥驰驾 ；品二诗鼯矿j 箕蕊丽磊形。一 丽= 两蒜毒 ；i 。五：齑磊；菇j 盎：。一； 图3 3 1 s u p 在i s d n 网中的位置 i s u p 是n o 7 公共信道信令系统的用户部分( u s e rp a r t ：u p ) 中的一种它 为支持综合业务数字网( i s d n ) 中话音和非话音用途的基本承载业务和补充业务 提供所需的信号功能。i s u p 是i s d n 中的网络内部信令，是交换机之间的控制信 号，如图3 3 所示。可支持基本呼叫和补充业务，可用来建立呼叫、管理呼叫和 释放交换机之间电路。i s u p 适用于模数混合网以及电话网和专用的电路交换 的数据网，也可作为数据传输的呼叫管理6 1 。目前，i s u p 是p s t n 中主要网络 内部信令，所以软交换与p s t n 互通的重要内容之一是i s u p 协议与软交换中各协 议的互通。 i s u p 消息及其基本功能请见下表： i s u p 消息分类表【2 3 类 符号 名称方向基本功能 别 i a mi n i t i a la d d r e s sm e s s a g e前向初始呼叫请求和地址信息 s a m s u b s e q u e n ta d d r e s sm e s s a g e 前向后续地址信息 乎 i n ri n f o r m a t i o nr e q u e s t双向补充呼叫信息请求 n ui n f i n f o r m a t i o n 双向补充呼叫信息 建 a c ma d d r e s sc o m p l e t em e s s a g e后向地址接收完毕 立a n m a n s w e rm e s s a g e后向被叫应答 何c r gc h a r g i n gi n f o r m a t i o n 烈向计费信息 监c o nc o n n e c t后向地址接收完毕，被叫应答 视c p gc a l lp r o g r e s s后向报告呼叫建立过程中的事件 c o t c o n t i n u i t y前向话路导通测试结果通知 f o tf o r w a r dt r a n s f e r前向话务员呼叫请求 第1 2 页 韭塞坐生_ 人堂堡主兰垡塑塞 一苎2 空 r e lr e l e a s e双向i 乜路释放请求 r l cr e l e a s ec o m p l e t e 烈向电路牟i ；放完成( 1 亓l 答r e l 或r s c ) d r s d e l a y e d r e l e a s e_ j 1 ) c 向延迟释放( 呼叫一方已拆线，网络仍保持连接) r s cr e s e tc i r c u i t双向电路初始化请求 电 s u s s u s p e n d 双向呼叫挂起请求 路 r e sr c s u i t t e双向呼叫恢复请求 监b l o b l o c k i n g 双向电路闭塞请求 视b l a b l o c k i n ga c k n o w l e d g e m e n t 双向电路闭塞认可 u b l u n b l o c k i n g 双向解除电路闭塞请求 u b a u n b l o c k i n ga c k n o w l e d g e m e n t 政向解除电路闭塞认可 c c r c o n t i n u i t yc h e c kr e q u e s t 前向导通测试请求 l f l a l o o p b a c ka c k n o w l e d g e m e n t后向环路已接通( 对c c r 的回答) c g bc i r c u i tg r o u pb l o c k i n g烈向电路群闭塞请求 c g b ac i r c u i tg r o u p b l o c k i n g 双向电路群闭塞认可 a c k n o w l e d g e m e n t 电 c g uc i r c u i tg r o u pu n b l o c k i n g双向解除屯路群闭塞请求 路c g u a c i r c u i t g r o u pu n b l o e k i n g 双向解除电路群闭塞认可 群 a c k n o w l e d g e m e n t 监 g r sc i r c u i tg r o u pr e s e t双向电路群初始化请求 视 g r ac i r c u i tg r o u pr e s e t双向 电路群初始化认可 a c k n o w l e d g e m e n t c q m c i r c u i tg r o u pq u e r ym e s s a g e双向询问电路群中的电路状态 c q m c i r c u i tg r o u pq u e r yr e s p o n s e双向回答电路群中的电路状态 呼 c m rc a l lm o d i f i c a t i o nr e q u e s t双向改变呼叫特性请求 n u c m cc a l lm o d i f i c a t i o nc o m p l e t e d双向呼叫特性改变完毕 中 c m r jc a l lm o d i f i c a t i o n r e j e c t 双向拒绝改变呼叫特性 变 f a r v a c i l i t yr e q u e s t 双向网络性能请求( 附加业务性能) f a a f a c i l i t ya c c e p t e d双向网络性能请求许可 更 n u f a c i l i t yr e j e c t e d 双向网络性能请求拒绝 端队m p a s s a l o n gm e s s a g e 双向利用已有连接传送端到端信令 到 u s ru s e a t o - u s e ri n f o r m a t i o n 双向和呼叫控制无_ 关的用户到用户信令 端 c f nc o n f u s i o n 双向对不可辨认消息的回答 其u c l c u n e q u i p p e d c i r c u i ti d e n t i f i c a t i o n双向 收到来装电路标识码的同答 他c o d e o l mo v e r l o a dm e s s a g e 后向交换机过载时对i a m 的同答 3 2p s t n 基本呼叫信令流程 在分析软交换与p s t n 的信令流程前首先介绍p s t n 基本呼叫信令流程，如下 文所示p j 。 第1 3 页 能窳瓣电夭攀疆：# 棼位诠支 嚣3 黎 发壤筠审藤交换殛 终嫒鼹 篱3 - 4 呼叫建立 呼叫建立的信令浚獠如穗3 - 4 联承，下嚣将详纲赍绍信令流程。 夸娄发蠛爨枝嚣瓷鑫芰越耀户魏宠藏选择熬痿恩，显确定该跨秘要遥鼹到 舅交换届时，则选择一条佘邋的、空闲的扁阆电路并履向偌续的燮换 岗发送秘始地址消息( i a m ) 。发遴视始媳撼游感后，发端屑立即在鳝向 究袋蕊麓逶道熬麓违( 当羧裁连接溪惑或藏答瀵愚对蔚两完簸砖赣逶j 踅 豹连接) 。 令中阆交换局收至q 锄始地址消恩时分柝被叫用户母码和其他的选路信怠， 臻建浮嘲翡鼹国嚣澎下一魏交浃鼹发送裙始建蟪溪慧，之爱立静竞簸谨 簸遴逶熬毅囱涟撩。 夺 目的地交换局收剐韧始地址消患餍将分祈被叫用户号码，以便确定呼q 应逡接裂辫一令蠲卢。弱薅逐寝捻篷被磋掰户线秘祷瑰戳及纛藏攘鬟踅 委兔诲遴缓。鼹鬃免诲逐接，粥鬈豹逡交羧羁褥怒连接建立弱被蠲爱户。 呤 目的地局收全被叫j = ； 户号码，戚收到被叫用户指示：带内啬融连接，就 发送媲蟪全港患。 夺当中瓣交羧嚣浚裂缝娥全瀵懿露穗懿瑟黪交换鼹发送稷疲静邃蛙垒瀵 息。 第 聿爱 北京邮；n 大学硕士学位论文 第3 帝 夺发端交换局收到带有被叫用户状态表示语为”用户空闲”的地址全消息 时，向主叫用户传送提示指示( 如果可能的话) 。 夺目的地交换局根据呼叫的类型发送等待应答指示( 傍j 如回铃音) 。 夺被叫用户应答时，目的地交换局连接传输通道且切断振铃音。应答消息 向前一交换局发送。如果目的地交换局控制计费，则开始计费。 夺当中间交换局收到应答消息时，就向前一交换局发送相应的应答消息， 如果该局控制计费，则可开始计费。 夺当发端局收到表示所请求的连接已经完成的应答消息时，则在前向完成 传输通道的连接。如果发端局控制计费，则计费可开始，并通知主叫用 户可进行通话。 主叫用户 发端局中间交换局终端局被叫用户 图3 - 5 由主叫用户启动的释放 由主叫用户启动的释放如图3 5 所示，下面将详细介绍信令流程。 呤当收到主叫用户请求释放呼叫时，发端交换局立即丌始释放已建立的通 道，向后续交换局发送释放消息 夺当从前一交换局收到释放消息时，中间交换局立即开始释放已建立的通 道；当电路可重新选择时，向前一交换局发送释放完成消息：在开始释 放已建立的通道的同时，向后续交换局发送释放消息。 夺当从前一交换局收到释放消息时，目的地交换局将开始释放已建立的通 道。当电路可准备重新选择时，向前一交换局回送释放完成消息。 第1 5 负 l 瘩辩i 夫学颧i ? 学位逢文羹3 章 霹3 - 6 毒薮叫薅户岩套砖释被 由被畔用户腐渤的释放如网3 - 6 所示，必似于由主州用户启动的释放。 3 。3 软交换审各种蒋泼每i s u p 协没配合基零孵麓漉程 软交换与p s t