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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 本人承担一切相关责任。 日期：一 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f 1 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。 本人签名： 导师签名： 日期 必。绕切日期：堕：；：! 影 北京邮电大学硕士学位论文基于s i p 的应用服务器的研究与应用 基于s ip 的应用服务器的研究与应用 摘要 灵活的业务提供能力，以及所具有的丰富的业务潜力，是以软交换 为核心的下一代网络的一个亮点。但面对业已成熟却又缺乏新意的智能 网，以及势在必行的下一代网络，我们必须思考一个问题怎样才能 以最小的代价平滑过渡到下一代网络? 本课题通过分析下一代网络业务能力，以及比较业务平台各种建设 方案，提出满足中国电信需要的下一代网络业务提供模式的建议，例如 如何处理软交换的业务提供体系和智能网之间的定位、融合业务平台的 建设方案等等问题。并重点研究基于s i p 的应用服务器的结构、功能， 以及与其它设备的互连互通。 最后通过实现一个在n g n 中有广泛应用前景的融合业务w a c 业务，来验证基于s i p 的应用服务器的功能及融合业务平台的可行性。 关键词：下一代网络( n g n ) 软交换s i p 应用服务器智能网w a c 业 务 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 北京邮电大学硕士学位论文 t h er e s e r c ha n da p p l i c a t i o no ft h e a p p l i c a t i o nb a s i n go ns i p a b s t r a c t t h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k s ( n g n ) h a sm a n ys u p e r i o rq u a l i t i e s ， s u c ha sf l e x i b l es e r v i c ep r o v i d i n gc a p a b i l i t ya n dg r e a tp o t e n t i a lo fp r o v i d i n g v a r i o u sv a l u e a d d e ds e r v i c e s a tt h es a i n et i m e ，t h ei n t e l l i g e n tn e t w o r k sa r e m a t u r i t yb u tn e e dn e wi d e a sf o ra d v a n c e m e n t n g ni si m p e r a t i v e s ow e m u s tt h i n ka b o u taq u e s t i o nt h a th o wt ot r a n s i tt h i sg e n a r a t i o nn e t w o r k st o n g nb yl e a s tc o s t ? t h i st o p i cw i l la n a l y s et h ea b i l i t i e so fn g na n dc o m p a r ek i n d so f f o u n d a t i o ns c h e m e so fs e r v i c ep l a t f o r m , a n dt h e nw i l lp r o v i d ea ni n s t a n c eo f t h em o d eo fn g n ss e r v i c ep r o v i d i n g s u c ha sh o wt ol o c a t et h es e r v i c e p r o v i d i n gs y s t e mo fs o f t s w i t c ha n di n t e l l i g e n tn e t w o r k s ，h o wt od e s i g nt h e c o n v e r g e n ts e r v i c e sp l a t f o r m t h i st o p i cw i l la l s od i s c u s sm es t r u c t u r ea n d t h ea b i l i t i e so ft h ea p p l i c a t i o ns e r v e rb a s i n go ns i p , a n dt h ei n t e r a c t i o n b e t w e e ni ta n do t h e re q u i p m e n t s a tl a s t ，1w i l lv a l i d a t et h ef e a s i b i l i t yo ft h ec o n v e r g e n ts e r v i c e s p l a t f o r mt h r o u g h cs e r v i c e k e yw o l i d s ：n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k s ，n g n ，s o f t s w i t c h ，s i p , a p p l i c a t i o ns e r v e r , i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，w a c 2 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文基于s i p 的应用服务器的研究与应用 绪论 1 下一代网络 自2 0 世纪8 0 年代以来，随着通信技术的快速发展，人们已经习惯于不断采用 新技术、使用新业务所带来的便利，人们的工作和生活已经从不断发展的通信网络 和业务方面得到了实惠。但人们并不满足于目前通信网络所能提供的业务，又对通 信网络和通信业务提出了新的要求。鉴于已有的通信网络( 包括p s t n ，i n t e m e t 和移 动通信网络) 的技术局限性，目前还没有一种通信网络可以以用户可以接受的价格为 用户提供包括多媒体业务在内的各种新业务。为此，对n g n 的研究得到了业界的 高度重视，用户也开始期盼n g n 及其相关业务的早日到来。 从通信设备制造商和网络运营商的角度看，通信技术和通信网络的快速发展， 一方面为通信设备制造商提供了更大的市场空间，为通信网络运营商提供了获得丰 厚利润的可能性。另一方面，也促使了通信设备制造商不得不投资开发用各种不同 通信技术的通信产品，使其投资过于分散。同时，通信网络运营商所提供的新业务 所带来较高利润的时间越来越短，不同运营商之间的竞争越来越激烈。这样无论是 通信设备制造商还是通信网络运营商都希望有这样一种新技术，即可以满足用户对 新业务的需求，技术相对统一，所提供的业务生命周期相对较长或者新业务生成方 便快捷。而且特别希望n g n 技术能够解决目前困扰其发展的难题。新技术的出现 一般来说有其原因。n g n ( 下一代网) 从其名词上来看便是带有面向未来的含义。 n g n 与以往新技术的不同在于，其他技术多是以一种特定的技术形式出现，例如 i s d n ，a t m 等，而n g n 在它一出现便是与g i i 类似的、范围非常大的概念，而 不是某一项具体的技术。n g n 不仅仅引起某一特定的网络局部改变，而是涉及了 网络各个方面或各个层面的演进。 2 智能网 智能网是一种提供增值业务的技术，它通过在原有的交换网络之上，增加新的 业务控制点( s c p ) 来实现交换和业务控制的分离。业务逻辑在s c p 上运行，智能 网的提供商提供智能网设备( 如s c p 、s m p 等) ，同时负责编写业务逻辑。业务的 编写是通过搭建s i b 实现的，这种提供新业务的方式快速，灵活。智能网为运营商 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 所拥有，完全处于运营商的控制之下，它安全性好，管理简单。同时，智能网技术 经历了十几年的发展，是一种比较成熟的技术。 与传统的业务提供方式相比，智能网是一个重大的进步。然而，随着智能网技 术的广泛应用，它的缺点也越来越明显。首先，它是一个封闭的系统，业务逻辑只 能由智能网设备的提供商来编写，不同厂商的s c e ( 业务创建环境) 存在较大的差 异，没有一个统一的标准。因此，智能网不能支持第三方提供的业务；其次，智能 网的结构决定了，它提供数据业务的能力是有限的，它不是实现n g n 中数据业务 的最佳工作。比如，我们要实现一个多媒体短信的增值业务，如果想要将多媒体短 信由s c p 发送至m m s c ，这是不现实的，因为s c p 与其他网络实体的通信仅限于 信令的交互，不适合传送多媒体数据。 智能网在下一代网络的地位 在当前的通信网络中，语音业务是运营商主要的收入来源。由于通信网络的发 展是一个演进的过程，在n g n 建设初期，传统的语音业务仍然占有重要的地位。 目前，用户已经习惯于使用语音业务，甚至离不开语音业务，因此，用户可以从语 音业务开始接受n g n ，接受3 g 。建设基于n g n 的语音业务，对于培养n g n 用户 有着非常重要的意义。 对于提供基于语音的增值业务，智能网有着不可替代的优势，在当前的通信网 是如此，在n g n 中也是如此。在n g n 中，传统的交换机被软交换( 又称呼叫控制 器) 和媒体网关所代替。软交换可以通过s i p 触发智能网，而不再是传统的n a p 协议或c a p 协议。s i p 是基于客户服务器方式的信令协议，其编码方式为文本形 式，继承了互联网协议简单、开放、灵活的优点。智能网中的s c f 在n g n 中以应 用服务器的形式出现，但它仍然处于运营商的控制之下，与第三方的应用服务器不 同。 4 我们的工作 n g n 是人们努力研究的一种包含有解决目前存在问题的新技术。无论是从满 足用户的不断增长的对新应用的需求，还是提高国家的竞争力，提高产品制造商和 网络运营商的利润方面来看发展n g n 都是必要的。所以我们研究的内容是，怎 样在现有网络的基础上，以最小代价平滑过渡到下一代网络，尽早实现n g n 的商 用。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文基于s i p 的应用服务器的研究与应用 本人工作：研究n g n 融合业务提供模式；参与设计c i n c a s 应用服务器；开 发s i p w a c 业务逻辑和i n a p w a c 业务逻辑并测试，验证业务提供模式的正确性 和可行性，验证c i n c a s 的功能以及与软交换的互通性。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 北京邮电大学硕士学位论文 第一章下一代网络与软交换 1 1 下一代网络( n g n ) n g n 的概念已经提出多年，业界存在诸多不同的解释。在去年的国际电联n g n 会议上，经过激烈的辩论，n g n 的定义终于有了定论：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。n g n 使用户可以自由接入到不同的业务提供商；n g n 支持通 用移动性。n g n 是“下一代网络( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) ”或“新一代网络( n e w g e n e r a t i o nn e t w o r k ) ”的缩写。n g n 是以软交换为核心，能够提供话音、视频、数据 等多媒体综合业务，采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。 它是电信史一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。从发展的角度来看， n g n 是从传统的以电路交换为主的p s t n 网络中逐渐迈向以分组交换为主，它承绒 了原有p s i n 网络的所有业务，把大量的数据传输卸载到m 网络中以减轻p s t n 网 络的重荷，又以口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， n g n 是基于t d m 的p s t n 语音网络和基于i p a t m 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。 n g n 基本特征： 分组传送 控制功能从承载、呼叫，会话、应用，业务中分离 业务提供与网络分离，提供开放接口 利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用( 包括实时、流、非实时和 多媒体业务) 具有端到端q o s 和透明的传输能力 通过开放的接口规范与传统网络实现互通 具有通用移动性：允许用户自由地接入不同业务提供商 支持多样标志体系，并能将其解析为地址以用于口网络路由 同一业务具有统一业务特性 融合固定与移动业务 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 1 1 1n g n 的网络层次 n g n 是一个综合性的大网，它结合了现有的各种网络环境和周边的接入设备 以及终端产品，从功能的角度上来说我们可以把它划分成四层：网络服务层、控制 层、媒体层和传输接入层。 接入和传输层( a c c e s sl a y e r ) ：将用户连接至网络，集中用户业务将它们传递至目的 地，包括各种接入手段。 媒体传送层( m e d i a a n dt r a n s p o r tl a y e r ) ：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p 包。此外，媒体层可以将信息选 路至目的地。 控制层( c o n t r o ll a y e r ) ：包含呼叫智能。此层决定用户收到的业务，并能控制低层网 络元素对业务流的处理。 网络服务层( n e t w o r ks e r v i c el a y e r ) ：在呼叫建立的基础上提供额外的服务、 应用，韭务屡 控制层 国遏固厨竭 、 i； i- 瓣翮翱霹口镪浔离嘲疆嚷g 两 蕃醺黼艇罐一一一舞嗣簸黼黼 目_ 。q 。“8 _ _ _ ： 图1 一l ：n g n 网络层次 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并存需相 当长的时间，所以新网络还需能够和原有网络互通，这就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) 互通和与现有的p s t n 网络体系融合。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 2n g n 网络特点 开放分布式网络结构 采用软交换技术，将传统交换机的功能模块分离为独立网络部件，各部件按相 应功能进行划分，独立发展。采用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离技术， 实现开放分布式网络结构，使业务独立于网络。通过开放式协议和接口，可灵活、 快速地提供业务，个人用户可自己定义业务特征，而不必关心承载业务的网络形式 和终端类型。 高速分组化核心承载 核心承载网采用高速包交换网络，可实现电信网、计算机网和有线电视网三网 融合，同时支持语音、数据、视频等业务。 独立的网络控制层 网络控制层即软交换，采用独立开放的计算机平台，将呼叫控制从媒体网关中 分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制和信令互通， 使业务提供者可自由结合承载业务与控制协议，提供开放的a p i 接口，从而可使第 三方快速、灵活、有效地实现业务提供。 网络互通和网络设备网关化 通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令网关等网关，可实现与p s t n 、p l m n 、 i n 、i n t e m e t 等网络的互通，有效地继承原有网络的业务。 多样化接入方式 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。 1 1 3n g n 能提供何种新业务 n g n 在原有的p s t n ，i s d n ，智能网等等业务的基础上又增加了许多自己特 有的业务，如下： 入口业务：主要是针对用户的终端环境，为其提供监控，协调等功能，并能为 用户提供个性化的业务环境。它是v h e ( 虚拟归属环境) 的基本功能组成部分。 增强型多媒体会话业务：保持多方会话，不会因为有会话方的加入或离开，以 及会话方终端的变换而终止会话。 可视电话：能建立在移动，固定，移动，移动i 固定，固定电话之间的可视呼叫。 c l i c kt od i a l ：能在个人业务环境或w e b 会话中提供c l i c kt od i a l 的业务直接对 在线用户或服务器发出呼叫。 1 0 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文基于s i p 的应用服务器的研究与应用 w e b 会议业务：能通过w e bb r o w s e r 来组织多方的多媒体会议。 增强型会话等待：允许用户处理实时的呼叫。 语音识别业务：能自动识别语音并相应的作出标准的或事先用户设定的操作。 t e x t - - s p e e c h - - t e x t ：支持文本到语音双向转换。 基本定位业务：主要用在手机上，提供实际的地理位置 个人路由策略：根据不同的时间，系统对照用户的r o u t i n gp r o f i l e 有选择的把 入呼叫转移到不同的话机上。 v o d ：视频点播业务，用户可以根据需要订阅不同的视频流服务。 增强型的呼叫功能：因为呼叫类型的增加，参与呼叫用户类型的增加，从而相 应的呼叫，会话的转移等业务也得到了相应的加强。同时还增加了会话合并功 能，即两个出呼叫或入呼叫可以整合成一个三方会话。 1 1 4 现有电信网络如何演进到n g n 现有电信网络在话音业务方面已经相当成熟。中国电信拥有遍布全国的电路交 换网络，在这几十年来，中国电信投入了相当大的资金。如何保护现有资金和保护 现有电信业务的收益是电信网络演进至n g n 的需要解决的问题。我们认为演进应 该分为几个层面。 a ) 从网络接入层上的演进：宽带接入建设为用户提供宽带的且面向分组的接 入，可以为用户提供更加高速的接入方式。现在各地智能小区的建设已经全面展开， 意味着面向n g n 的演进的开始。 b ) 从长途网络层面上的演进：利用集成的或独立的中继网关，旁路部分话音 话务到口或a t m 网络上，利用s o f t s w i t c h 进行路由控制和业务的提供，我们称之 为中继旁路的策略。利用这种方式可以减缓现在的电路交换网络的拥塞问题。 c ) 从l o c a l 交换网络层面上的演进：市话局是具有最大部分投资的点，拥有大 量的用户机架以及许多l o c a l 的电话业务数据，改造将是最为困难的。我们建议利 用综合的具有大容量的宽带接入设备取代现有的用户架，以独立的a c c e s sg a t e w a y 接入到口网络或a t m 网络，升级s o f t s w i t c h 和应用服务器以支持l o c a l 的电话业 务和斟业务。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 1 。2 下一代网络中的软交换 1 2 1 软交换的概念 在传统电路交换网中，呼叫控制、业务提供以及交换矩阵均集中在一个交换系 统中，而软交换的主要设计思想是业务，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。具体地讲，软交换是 一个基于软件的分布式交换，控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放 业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可以 方便地在网上引入多种业务。 采用软交换技术的设备称之为软交换机，它位于控制层，提供多种业务的连接 控制、路由、网络资源管理、计费、认证等功能。软交换机与各种媒体网关、终端、 应用服务器、其他软交换机之间采用标准协议相互通信。 1 2 2 软交换的网络结构及实现 软交换主要处理实时性业务，包括语音、视频和多媒体等业务，它可用于p 网、a t m 网等数据通信网，也可用于电路交换网络。软交换用在m 网上是很自然 的，因为p 网的呼叫控制与承载连接是分开的。从应用来说，软交换主要是应用在 p 网上的。 软交换的实现是通过网关发出信令，控制语音和数据业务的互通。信令网关( s g ) 将s s n 7 信令转换成母信令或根据通信要求发出口信令控制媒体网关的数据通信， 媒体网关( m g ) 负责电话交换网的p c m 流与疋网络的数据包的转换。s g 和m g 都 要受到媒体网关控制器，呼叫代理( m g c c a ) 的控制，这里，s g 、m g c c a 及其附属 的数据库和完成的功能就是软交换。 媒体网关用来处理电路交换网和口网的媒体信息互通。在h 2 4 8 协议中，m g 实体完成不同网络间不同媒体信息的转换。h 3 2 3 协议中相似的功能实体是 m m ( m e d i am a n a - g e r ) ，它在m g 或其他网关中负责将电路交换网媒体( p c m 流等) 转换成h 3 2 3 媒体( r t p r t c p ) 。 信令网关负责将电路交换网的信令转换成p 网的信令，根据相应的信令生成 网的控制信令，在p 网中传输。 媒体网关控制器呼叫代理负责控制i p 网络的连接( 包括呼叫控制功能) 。 m g c c a 是软交换的重要组成部分和功能实现部分。m g c 是h 2 4 8 协议关于m g 媒体通道中呼叫连接状态的控制部分。m g c 可以通过h 2 4 8 协议或媒体网关控制 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 掷议( m g c p ) 、媒体设备控制协议( m d c p ) 对m g 进行控制，m g c c a 之间通过h + 3 2 3 或者s i p 协议连接。本地交换网( l s ) 包括本地电路交换网和s s n 7 网等。 由于软交换要实现各种信令间的协议转换，因此，它需要支持s s n 7 、i s u p 、 s m 、h 3 2 3 和m g c p 等协议。 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。软交换技术，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，通过软件来实现原来交 换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体间通过标准化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，更方便地提供业务。软交换设备是多 种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能，是 n g n 中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设各。 1 2 3 软交换的功能 ( 1 ) 提供支持多种信令协议( 包括h 2 4 8 、h 3 2 3 、s i p 、s c t p 、i s u p + 、矾a p + 、r a d i u s 、 s n m p 等) 的接口，实现p s t n 网和i p a t m 网间的信令互通和不同网关之间的互通。 ( 2 ) 从当前应用的角度来看，软交换首先应能支持语音业务，其次是提供各种增值业 务和补充业务。 ( 3 ) 提供可编程的、逻辑化控制的、开放的a p i 协议，实现与外部应用平台的互通。 ( 4 ) 提供关口功能，包括接入认证、地址解析和带宽管理等功能，并具有计费功能。 ( 5 ) 软交换的竞争力主要在软件上，它既可以作为独立的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。 ( 6 ) 在电路交换网上，软交换和媒体网关以及信令网关结合，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。 ( 7 ) 在电路，分组网上，软交换可与分组终端进行互通，实现分组网与电路交换网的 互通。 ( 8 ) 在智能网上，软交换与媒体网关结合完成s s p 功能，与智能网的s c p 结合提供 各种智能业务。 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，基于软交换技术的产品已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。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 目前许多公司和厂商都已经推出了软交换设备，软交换将在下一代网络的话 音、数据、图像通信中扮演重要的控制角色，显然它将成为n g n 的关键技术，并 成为技术研究的热点，具有广阔的发展前景。 1 2 4 软交换的协议 软交换与各种媒体网关、终端、应用服务器、其他软交换机之间采用统一的标 准协议相互通信。 软交换涉及的主要协议包括h 2 4 8 、h 3 2 3 、s i p ( 会话初始协议) 、m g c p ( 媒 体网关控制协议) 、s c t p ( 流控制传输协议) 、s n m p ( 简单网络管理协议) 以及 i n a p ( 智能网的应用规程) 等。其中媒体网关与软交换间的接口可以使用m g c p 或h 2 4 8 ( m e g a c o ) 协议，不同软交换系统间的交互可使用s i p 或h 3 2 3 协议， i n a p 用于和智能网的互通，s n m p 用于网管。 1 2 5 软交换的应用 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 基本业务和补充业务，也可以与其他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，软交换与媒体网关及信令网关相结合，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 中的基本业务和补充业务。 ( 2 ) 电路一分组领域的应用 在电路一分组领域，软交换可与分组终端互通，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 ) 。 ( 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 ( 服务控制点) 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 状态机的转换。 对比传统的电信网，显然分离出来一个业务控制平面，而软交换设备正好完成 了业务控制的功能。对于现有的矾，它还是建立在s s 7 网上，而s s 7 网仍然还是 一个相对独立的信令网，传统的电路交换网依然可以正常运行。传统的p s t n 要与 疋数据网互通，必须有一个语音帧与数据包的转换过程，所以在p 数据网与p s t n 之间必须有一个媒体网关。根据目前大多数口电话系统的设计，媒体网关不仅承载 了媒体的转换与传送，还承载了信令的翻译和转接。这样，尽管实现了p s t n 与m 1 4北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 数据网的语音互通( 即霉电话) ，但是缺少了灵活性，p s t n 与口数据网之间的 很多智能业务不能快速生成，甚至有些根本就无法实现。现在，软交换技术将媒体 承载与信令分离开来，软交换设备根据软交换信令完成业务控制功能，大大增强了 网络的灵活性与智能性。软交换设备通过s i p 、x m l 或h 3 2 3 协议与坤网络通信， 通过h 2 4 8 协议与媒体网关通信，通过s s 7 与s s 7 网通信，通过h 2 2 5 协议与接入 网关( 主要是连接h 3 2 3 终端的接入网关) 通信，这样，就建立了碑数据网、电路 交换网、s s 7 信令网以及相关接入网的信令连接。又由于软交换设备的应用服务模 块提供了开放灵活的编程接口，从而基于软交换技术的电信网，不仅无缝融合了电 路交换网与数据网，还能方便、迅速地生成智能新业务。 1 2 6 小结 软交换技术实现了业务的融合，吸取了i p 、a t m 、烈和t d m 等众家之长，形 成了分层的全开放体系结构，是一个革命性的突破。软交换的组网方案对新老运营 公司都有利。传统运营公司用它实现p s t n 与口数据网的融合，保护传统投资，又 具有创新能力：而新公司利用它可以较容易地进入竞争激烈的通信业务市场，不需 对传统设备进行巨大投资，没有资金压力。 软交换技术结合了传统的语音网络的可靠性和新兴的p 技术的灵活性与有效 性的优点，能使现有公共交换电话网的能力发挥得淋漓尽致，并使它稳步地实现向 口数据网的转移。 北京邮电丈学程控交换技术与通信脚国家重点实验室5 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 北京邮电大学硕士学位论文 第二章下一代网络业务层研究 下一代网络业务层是为了快速灵活经济地开发和提供各种电信应用，及时满足 用户的业务需求雨设置的有组织的系统结构。 通过业务层的构建能够提升电信网络的业务提供能力，充分利用各种开发资源 随时随地为最终用户提供业务，并为赢利的商业模式提供依托。 业务层规范的制定是为了指导业务层的设计开发和部署，并为今后业务层的扩 展提供了指引。 2 1 下一代网络业务层定义 下一代网络业务层是横向架构在n g n 之上的，与通信网络分离的，为电信运 营商和第三方生成与提供电信应用而设置的有组织的体系架构，它具有以下特点： 具有开放的标准的安全的a p i 接口 业务跨网络、跨平台 业务与承载网分离 应用的集中控制和管理 网络业务能力模块化、接口协议标准化 资源共享( 媒体资源、消息资源、原有网络资源) 快速、灵活、经济、有效的应用生成和实现体系 采用面向对象技术、分布式应用等计算机技术 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 2 2 业务层的概念模型 图2 1 ：n g n 业务层概念模型 业务层的概念模型本身不是一个体系，它是设计和描述业务网体系的一个架 构。 应用平面 应用平面从用户的角度来描述业务系统的功能，反映了业务系统能够提供给最 终用户的各种类型的应用。 应用由一个或多个业务特征( s f ) 构成，业务特征按功能类型分为两大类：第一 类，与网络能力相关，例如用户状态信息、呈现即时消息、串并行寻址等等：第二 类，与业务管理相关，例如：业务属性、网页定制、用户信息查询等等。 接口类平面 接口类平面从应用开发者的角度描述业务系统，反映了业务系统能够开放给开 发者的网络能力和其他能力。 接口类平面定义了各种应用编程接口类( s c f ) ，应用编程接口类包括方法和参 数的描述，方法和参数规定了类所提供的服务接口类，按功能类型分为两类：第一 类是与网络能力业相关，例如：呼叫控制业务接口，用户交互业务接口等等：第二 类是与业务管理相关，包括计费功能接口、j 户帐号管理接口等等接口类。 按开放程度分类又可分为两类：第一类是外部接口类，这类接口充分考虑了安 全特性，可以提供给第三方使用。例如：p a r l a ya p i ：第二类是内郝接口类，这 类接口仅仅在运营商内部使用，例如：s i ps e r v l e t 。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家熏点实验室 7 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 北京邮电大学硕士学位论文 分布功能平面 分布功能平面从业务系统设计者的角度描述业务系统，反映了业务系统的总体 系统设计。业务系统包括了各类功能模块，这里所指的功能模块又称为业务能力服 务器( s c s ) ，每个业务能力服务器完成接口类平面的一个或多个接口类的功能实 现。业务能力服务器包括了两大类，第一类是与网络能力相关的，例如呼叫控制功 能实体、用户交互功能实体等等：第二类是与业务管理相关的，例如中心计费实体、 中心配置实体等等。 物理平面 物理平面从业务系统的实施者的角度描述业务系统，反映了业务系统的具体实 施它是业务系统的物理实现。分布功能平面的业务能力服务器可以在不同的物理节 点中实现，物理节点和业务能力服务器可以是一对多、多对多的关系。可能的物理 节点有应用服务器、数据库服务器、a a a 服务器、呼叫控制服务器协议栈等等。 2 3n g n 业务提供模式研究 目前n g n 设备提供商提供的业务平台在a p i 接口业务提供能力、业务管理能 力等方面都相差甚远。这种情况对运营商在网络部署和业务开展等各方面都是不利 的。本节将对业务平台建设几个要点提供建议。 业务平台有两个重要的元素，一个是提供的开放的a p i 接口；另一个是通过信 令协议获取核心网络的业务能力。根据目前的设备状况，业务平台在a p i 和与其他 网络实体交互的协议方面的建设可以采用三种建设方案 2 3 1 统一业务平台方式 图2 2 ：统一业务平台方式 统一业务平台通过统一的、标准的协议与各厂家的软交换相连，统一业务平台 提供统一的、标准的a p i 与应用服务器相连，建议采用p a r l a y 作为统的a p i 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 基于s i p 的应用服务器的研究与应用 接口，和软交换相连采用s i p 协议和 n a p 协议，与其他网络实体交互的协议可参 见本文第六章。 优点： 可以选取最优的产品组台，业务平台与软交换设备等网络设备可以选用不同的 厂家；采用标准的接e l 和协议：有利于跨域业务的开展；有利于业务的统一部署和 管理。 缺点： 需要进一步优化协议实现设备互连互通。 2 3 2 分离业务平台非标准的协议和接口方式 分离业务平台方式，采用各自的软交换自带的业务平台的方案。业务平台与软 交换等网络实体之间可以采用私有的或标准的协议，业务平台对外提供的开放的接 口。目前不同厂商提供的接口并不统一。 图2 3 ：分离业务平台非标准的协议和接口方式 优点： 现有产品无需构造新的统一业务平台。 缺点： 目前的厂商提供的业务层设备的状况相差甚远，这将对以后业务的生成业务管 理造成很大的不便； 对外接口的不统一，并且部分厂商提供私有接口不利于业务开发和移植，难以 生成跨域业务。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 1 9 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 2 3 3 分离业务平台统一a p i 方式 图2 4 ：分离业务平台统一a p 方式 分离业务平台统一a p i 方式采用各自的软交换自带的业务平台的方案，业务平 台与软交换等网络实体之间可以采用私有的或标准的协议，业务平台对外提供的统 一的开放接口。 缺点： 目前的厂商提供的业务层设备的状况相差甚远，统一的开放接口需要完全改造 设备，这与厂商的产品计划密切相关。因此这种方式将过于依赖厂商，影响了业务 开展的进度。 这种方式增加了设备厂商的难度，增加了运营商的投资。 软交换业务层的目标网应该向统一业务平台的方向发展。统一业务平台通过标 准的协议与软交换设备等网络实体相连并提供开放的p a r i j e ya i a i 。因此，业务平 台与软交换等网络实体可以选用不同的厂商，设备可以选取最优的产品组合，运营 商可以对业务平台的业务提供能力进行有效的控制，并且业务的生成和管理不再依 赖于厂商。但在初期为了及时满足用户业务需求可以采用分离业务平台方案。该方 案选用厂商各自的业务平台。 2 4 固网智能网和n g n 业务平台 n g n 业务包括了交互型智能业务，这类业务需要软交换业务平台与智能网相 连。以下将分析这类业务的几种方案。 2 4 1 固网s c p 和n g n 业务平台分别实现数据库分设方案 本方案s c p 作为固网的业务控制点，p a r l a yg w 和a p p 作为n g n 的业务控制点， 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 苎翌坚皇奎堂堡圭堂垡堡塞 董王! ! ! 箜窒旦墅箜翌墼堕塞皇鏖旦 用户数据分别放置在各自的网络侧固网智能网s c p 通过信令网关和p a r l a yg w 相 连。 单网络的智能业务分别在各自的平台中处理，当遇到综合类业务需要互访用户 数据时，s c p 与p a r l a yg w 通过互联协议互访类似固网s c p 互连方式，从而实现对 综合业务的处理。 一：t = _ 袭i l _ 照 图2 5 ：s c p 和n g n i 务平台分别实现数据库分设方案 优点： 双方的业务特征可以有所不同，n g n 业务平台能根据n g n 网络特点开发增强型 的业务： 分布式处理设备处理能力低降低了风险； 无需用户数据割接。 缺点： 需要开发两套业务逻辑； 一个业务两套业务管理系统； 依赖s c p 互连的实现。 2 4 2 采用现有固网s c p 方式 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 7 ：0 醯 数批薯芏 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 图2 6 ：采用现有固网s c p 方式 本方案s c p 作为唯一的业务控制节点，s d p 存储了用户数据，软交换充当了s s p 功能，作为业务交换点与i s c p 采用i n a p 协议相连。 优点： 对于某些应用可以无需修改现有的固网运行的业务逻辑，可以利用现有的固网 资源。 缺点： 业务能力受i , j s c p 的限制； 用户数据需要割接。 2 4 3 采用业务平台方式 。；链 跛冉： 图2 7 ：采用业务平台方式 本方案业务平台作为唯一的业务控制点s s p 通过s g 与业务平台相连，用户数 据存储在业务平台的数据库中，业务平台与软交换通过i n a p 或s i p 协议相连，信 令网关和业务平台通过信令网关相连。 优点： 能够充分利用业务平台的业务能力和业务开发等方面的优势。 缺点： 用户数据需要割接； 不能充分利用现有的智能网资源。 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文基于s i p 的应用服务器的研究与应用 2 4 4 固网s c p 和n g n 业务平台分别实现数据库各自保存方 案 i i ，：垂 垃剜硅 图2 8 ：s c p 和n g n 业务平台分别实现数据库各自保存方案 本方案s c p 作为固网的业务控制点，p a r l a yg w 和a p p 作为n g n 的业务控制点， 两套业务平台各保存一套完整用户数据分别放置在各自的网络侧。 优点： 能根据各个系统用户的特点实施业务： 分布式处理设备处理能力低降低了风险。 缺点： 需要用户数据割接； 两套业务管理系统； 需要开发两套业务逻辑。 交互型智能业务的实旌应该考虑设备成熟度时机，在初期传统智能平台和软交 换体系业务平台还不能实现信息交互之前，而对于市场需求比较迫切的交互型智能 业务，并且又可以采用方案四实现的业务，例如包括各类用户的广域c e n t r e x 业务， 建议采用方案四实现。在s c p 互连技术可以应用，并且业务平台支持s c p 互连之后， 建议采用方案一。 2 5 业务平台可以提供的业务 在业务平台可以提供的业务包括以下，幞应用： 1 ) n g n 用户付费业务 为n g n 用户提供各种计费策略，包括了预付费、实时付费、指定帐号付费等业 北京邮电大学程控交换技术与通信网国家重点实验室 基于s i p 的应用服务器的研究与应用北京邮电大学硕士学位论文 务。可以用于实现公司卡等业务。 2 ) 用户自主管理业务数据 为用户提供个性化的业务配置功能，实现业务的用户自服务。 3 ) e 号通 属于增强型的u p t 业务，u p t 业务用一个虚拟号码代表一组真实号码，这组号 码不限于n g n 用户号码，用户可以选择来电接通的先后顺序，根据呼叫时间和来话 选择接续策略，用户无法接通( 可能的原因有线路忙、用户忙) 无应答情况下提 示语音邮件留言或者系统发送短消息或即时消息给用户。与现有的u p t 业务比较， 增强型u p t 具有来话筛选和时间段转移等功能，而且能够提供w e b 页面的用户配置 和业务策略配置，使用户能够方便灵活的对于业务进行管理。 4 ) 统一通信 针对企业大客户的应用，通过业务平台与集团办公系统相结合，实现企业信息 化与电信业务的融合，提供具有即时通信、智能路由、统一消息、用户自助等业务 特征的应用。 5 ) 个人数字助理 具体而言可以提供配合宽带智能终端( s i p 终端) ，具备视频、即时通信、呈 现业务、智能路由、用户自助、多媒体信息显示、彩铃、宽窄合一等多种业务特征 的个人数字助理。 6 ) 广域c e n t r e x ： 针对企业大客户的