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北京邮电大学硕士学位论文摘要 软交换业务管理系统的设计与实现 摘要 ngn ( 下一代网络) 提供了综合开放的整体网络构架体系，其 发展目标是采用统一的网络技术融合各个应用网并实现端到端多媒 体业务融合。软交换作为n g n 网络的核心技术，实现了呼叫传输与呼 叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，协 同开展更丰富的下一代视频和多媒体业务。 软交换体系提供标准的全开放的应用平台，所以在下一代网络中 可以通过应用服务器，第三方组件等形式快速可靠的增加新业务。由 于基于综合性的平台加开放的协议接口，软交换体系为用户提供了更 多更快的业务解决方式。随着业务提供方式和种类的不断增多，对于 业务管理的需求也愈加明显，业务管理的体系架构、方式内容成为了 亟待解决的课题。 本论文依据现有的软交换和业务提供系统，深入研究了软交换业 务管理的内容、方式以及和具体网络、业务平台的集成问题，并依据 n g o s s 的设计准则和方法以及具体系统的需求，提出了软交换管理系 统的架构模型，分析解决了该模型中存在的若干关键问题，预测了整 个系统架构的演进方向和方式，最后成功设计实现并测试了该系统。 关键字：n g n 软交换业务n g o s s 业务管理 北京邮电大学硕士学位论文a 酷t l 岍 d e s i g na n di 加l e m e n t a t l 0 n0 fs e l l v i c em a n a g e 娅n t s y s t e 雕i ns o f t s w i t c h a b s t i l a c t n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) i sd e s i g n e d t o p r o v i d et h ee n t i r eo p e n i m e g r a t e da r c h i t e c t u r eo fn e x tn e t w o r k , a n dt h ep u r p o s eo ft h a ti si n t e g r a t i n gv a r i o u s a p p l i c a t i o nn e t w o r k sb yu n i f i e dn e t w o r kt e c h n o l o g ya n do f f e r i n gt h ei n t e g r a t i o no f e n d - t o e n dm u l t i m e d i as e r v i c e s a st h ek e yt e c h n o l o g yo fn g nn e t w o r k , t h e s o f t s w i t c hc o u l ds e p a r a t et h ec a l lc o n t r o lf r o mt h ec a l lt r a n s f e r e n c e ，a n dc o n s t r u c ta p l a t f o r mf o rt h es e p a r a t e dc o n t r o l 、s w i t c ha n ds o r w a r ep r o g r m m n a b l ef u n c t i o n s t h a t c o l l a b o r a t i o nc o u l ds u p p l yl u x u r i a n tn e x tg e n e r a t i o nv i d e oa n dm u l t i m e d i as e r v i 嘲 t h es o f i s w i t c hs y s t e mc o u l dp r o v i d eas t a n d a r do p e na p p l i c a t i o np l a t f o r m , w h i c h o f f e r sag r e a th e l pt oi n c r e a s et h e 舶s hs e r v i c e si nt h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kb y a p p l i c a t i o ns e r v e ra n dm i r d p a r t yc o m p o n e n t s t h es o f t s w i t c hs y s t e mc o u l da f f o r d s e r v i c es o l u t i o n sm o r eq u i c k l ya n dm o r ee a s i l yf o rt h ei n t e g r a t e ds e r v i c ep l a t f o r ma n d s t a n d a r dp r o t o c o li n t e r f a c e t h er e q u i r e m e n to fs e r v i c em a n a g e m e n ti sg e t t i n gm o r e a n dm o r eu r g e n tw i t hi n c r e a s i n gs e r v i c ep r o v i d i n gs t y l e s t h es y s t e m sa r c h i t e c t u r e 、 c o n t e n t sa n dm e a s u r e so fs e r v i c em a n a g e m e n tc o u l db ea u r g e n tc l a i m t h ep a p e rh a sp e r f o r m e dd e e pr e s e a r c ho nt h ec o n t e n t s 、m e a s u r e s 、i n t e g r a t i o n w i t hc e r t a i nn e t w o r ka n ds e r v i c e p r o v i d i n gp l a t f o r m o fs o i l s w i t c hs e r v i c e m a n a g e m e n ts y s t e m ，a n do f f e r sau n i f i e ds y s t e ma r c h i t e c t u r eo nt h es o f f s w i t c hb a s e d o ng u i d el i n e sf r o mn g o s sd e s i g na n dd i f f e r e n td e m a n d so fc e r t a i ns o f i s w t i c h s e r v i c ep l a t f o r m t h ep a p e ra l s oh a sa n a l y z e ds o m ee x i s t i n gk e yp r o b l e m so nt h e a r c h i t e c t u r ea n dm a d ep r e d i c t i o no nt h e p u l p o s o a n dm e a s n r a 3o fs y s t e m a r c h i t e c t u r e s e v o l u t i o n f i n a l l y t h e p a p e rh a s a l s od e s c r i b e dt h e d e s i g n 、 i m p l e m e n t a t i o na n dt e s to f t h ew h o l es y s t e m k e yw o r d s ：n g ns o f t s w i t c hs e r v i c en g o s ss m s 北京邮电大学硕士学位论文 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，本人承担一切相关责任。 疗 本人签名： 庭睦日期：2 1 1 翌：i ：兰 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。 本人签名： 导师签名： 日期：堡z ：! ：叠 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着通信网络技术的日益完善，特别是近来年口技术的日益成熟，通过分 组网络实现端到端融合语音、数据、视频的应用已经表现出在未来市场越来越强 的竞争力。目前人们已认识到分离的语音、数据、视频网络必将逐渐融合演变成 为集多种业务于一体的、分组口的、开放的下一代通信网络( n e n ) 。 n g n 将基于分组数据网络和统一的m 协议，并意味着各种业务和应用的传 输技术完全向分组、宽带口迈进和融合，智能光技术、d w d m 技术和高速路由 与分组交换技术将被充分利用。并且n g n 将提供综合开放的整体网络构架体系， 其发展目标是采用统一的网络技术融合各个应用网并实现端到端多媒体业务融 合。n g n 网将使各业务网无线网与有线网、固定网与移动网、话音网与数 据网统一于共同的传输基础和网络应用平台。 软交换是基于分组网，利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的 设备和系统。因此，软交换将呼叫控制功能从媒体网关( 传输层) 中分离出来， 通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、 交换和软件可编程功能建立分离的平面。所以软交换是下一代网络中各种业务中 提供呼叫控制的重要设备和系统。虽然软交换机并不是下一代网络的全部，但软 交换作为下一代网呼叫控制的重要组成部分与其他关键技术和设备相辅相成，协 同开展更丰富的视频和多媒体业务。 软交换体系提供标准的全开放的应用平台，所以在下一代网络中可以通过应 用服务器，第三方组件等形式快速可靠的增加新业务。并且软交换体系允许业务 提供商随时根据自己的需求来增加容量或扩展新业务，真正支持业务由客户定 制。由于基于综合性的平台加开放的协议接口，软交换体系为用户提供了更多更 快的业务解决方式。而随着业务提供方式和种类不断增多，对于业务管理的需求 也愈加明显，业务管理的体系结构、方式内容、如何在软交换业务平台上设计和 实现业务管理系统成为了亟待解决的课题。 1 2 项目背景 “基于软交换的业务提供系统”是北邮正方兴通信技术研究所在通信领域的 重要项目。该项目以n g n 为背景，以软交换和应用服务器技术为核心，在目前软 交换和业务提供技术的基础上，重点研究并实现了软交换的业务提供子系统。 北京邮电大学硕士学位论文 本文作者在攻读硕士学位期间，主要从事“下一代网络”方向的研究工作， 参与“软交换业务提供子系统”项目的设计与开发，具体包括以下内容： 1 参与了软交换业务提供系统的需求分析和模型架构设计。 2 参与了了软交换业务管理系统的设计、开发和测试。 3 参与了o a h i 系统与业务管理系统的集成设计和开发。 4 参与讨论并制定了有关具体业务管理的流程的设计、实现及测试方案。 1 3 本文结构 本文研究的内容是软交换业务管理系统的设计与实现。论文共七章，除了绪 论和结束语以外，其他章节如下： 1 下一代网络及业务( 第二章) 本章主要介绍整个下一代网络的概念、组成以及其中的关键部分一软交换 技术。并且介绍下一代网络业务的发展、运维状况。为后续讨论奠定基础知识背 景。 2 支持多媒体和移动的软交换系统及业务提供子系统( 第三章) 本章主要介绍项目中所利用的软交换及其业务提供系统的架构、模型设计， 为后续对于业务管理系统的分析设计提供基础和依据。 3 业务管理系统模型及若干关键点的研究( 第四章) 本章是全文的核心，重点分析设计了业务管理系统的模型、架构，并为系统 中若干关键问题提出了相应的解决方案。通过本章可以看到整个系统分析和设计 搭建的思路，以及系统进一步演进的方向。 4 软交换业务管理系统的设计( 第五章) 本章描述业务管理系统的具体设计，包括主要的架构、模型的详细叙述。展 现了一个清楚完整的分布式通信软件系统。 5 软交换业务管理系统的实现( 第六章) 本章描述业务管理系统的具体实现，包括主要的类、状态、流程、消息的描 述，并略述系统测试的相关情况。 北京邮电大学硕士学位论文下一代用络及业务 第2 章下一代网络及业务 本章介绍了下一代网络和软交换的基本概念、组成及其特点，并由此介绍了 在下一代网络环境下其业务的提供、构成和发展情况。 2 1 下一代网络( n g n ) 2 1 1n g n 的基本概念和特点 下一代网络( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o f k ，简称n g n ) 是一个较为松散定义的 术语，主要泛指一个不同于目前一代的、以数据为中心的融合网络。可以认为 n g n 是一个广义的概念，它包含了正在发生的网络构建方式的多种变革。一般 情况下，n g n 是可以提供包括语音、数据和多媒体等各种业务在内的综合开放 的网络构架，并有以下特征： 1 ) 下一代网络体系采用开放的网络构架体系，将传统交换机的功能模块分离成 为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展。部件间 的协议接口基于相应的标准。而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的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。并且部 件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。 2 ) 下一代网络是业务驱动的网络，功能特点为业务与呼叫控制分离和呼叫与承 载分离。而上述分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效的实现业务 的提供。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网 络形式以及终端类型。使得业务和应用的提供有较大的灵活性。 3 ) 下一代网络是基于统一协议的基于分组的网络。现有的信息网络，无论是电 信网、计算机网和有线电视网不可能以其中某一网络为基础平台来生长信息 基础设施，但近几年随着i p 的发展，才使人们真正认识到电信网络、计算 机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的i p 网络，即人们通常所说的”三 网”融合大趋势，i p 协议使得各种以i p 为基础的业务都能在不同的网上实现 互通，人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为国 家信息基础设施( n i i ) 奠定了最坚实的基础。 北京邮电大学硕士学位论文 下一代网络及业务 2 1 2 n g n 的体系结构 n g n 将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相 应的功能划分各自独立发展；部件间的协议接口基于相应的标准。其网络构架如 图2 - 1 所示： 图2 - 1n g n 的网络构架 从网络结构横向分层的观点来看，n g n 主要可分为边缘接入和核心网络两 大部分： 边缘接入：由各种宽窄带接入设备、各种类型的接入服务器、边缘交换机 路由器和各种网络互通设备构成。 核心网络：由基于d w d m 光传送网连接骨干a t m 交换机和或骨干口路由 器构成。 而网络功能纵向分层的观点来看，根据不同的功能可将网络分解成以下4 个功能层面： 1 ) 业务和应用层：处理业务逻辑，其功能包括i n ( 智能网) 业务逻辑、a a a ( 认证、鉴权、计费) 和地址解析，且通过使用基于标准的协议和a p i 来发 展业务应用。 4 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 2 ) 控制层：负责呼叫逻辑，处理呼叫请求，并指示传送层建立合适的承载连接。 控制层的核心设备是软交换，软交换需要支持众多的协议接口，以实现与不 同类型网络的互通。 3 ) 传送层：指n g n 的承载网络。负责建立和管理承载连接，并对这些连接进行 交换和路由，用以响应控制层的控制命令，可以是i p 网或a t m 网。 4 ) 边缘接入层：由各类媒体网关和综合接入设备( i a d ) 组成，通过各种接入 手段将各类用户连接至网络，并将信息格式转换成为能够在分组网络上传递 的信息格式。 2 2 软交换技术 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、媒体传送层、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 从话音网向多业务多媒体网的演进。 2 2 1 软交换技术特征 软交换技术区别于其它技术的最显著特征，也是其核心思想的三个基本要素 是： 1 ) 开放的业务生成接口：软交换提供业务的主要方式是通过a p i 与”应用服 务器”配合以提供新的综合网络业务。与此同时，为了更好地兼顾现有通 信网络，它还能够通过i n a p 与i n 中已有的s c p 配合以提供传统的智 能业务。 2 ) 综合的设备接入能力：软交换可以支持众多的协议，以便对各种各样的 接入设备进行控制，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络 的作用。 3 ) 基于策略的运行支持系统：软交换采用了一种与传统0 1 6 t 系统完全不同 的、基于策略( p o l i c y - b a s e d ) 的实现方式来完成运行支持系统的功能， 按照一定的策略对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以 保证整个系统的稳定性和可靠性。 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 2 2 2 基于软交换的n g n 体系结构 基于软交换的n g n 系统按功能可分为四层：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： 1 ) 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、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。 2 ) 传输层：采用分组技术，提供一个高可靠性的、具有q 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。 3 ) 控制层：控制层是软交换体系的呼叫控制核心，利用软交换设备，以软件的 形式控制接入设备完成呼叫接续。 4 ) 业务及应用层：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 、蛐服务器、应用服务器、策略 服务器。 2 2 3 软交换体系架构的组成和功能 1 ) 一般认为，软交换系统主要应由下列设备组成： 软交换控制设备：这是网络中的核心控制设备( 也就是我们通常所说的软交 换) 。它完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、 互连互通功能、应用支持系统功能等。 2 ) 业务平台：完成新业务生成和提供功能，主要包括s c p 和应用服务器。 3 ) 信令网关：目前主要指七号信令网关设备。传统的七号信令系统是基于电路 交换的，所有应用部分都是由m t p 承载的，在软交换体系中则需要由m 来 承载。 4 ) 媒体网关：完成媒体流的转换处理功能。按照其所在位置和所处理媒体流的 不同可分为：中继网关、接入网关、多媒体网关、无线网关等。 5 ) m 终端：目前主要指h 3 2 3 终端和s i p 终端两种，如i pp b x 、i pp h o n e 、 p c 等。 6 ) 其它支撑设备：如从a 服务器、大容量分布式数据库、策略服务器等，它 们为软交换系统的运行提供必要的支持。 作为n g n 的呼叫控制核心，软交换设备具有以下功能： 6 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 1 ) 媒体网关接入功能：提供支持多种信令协议的接口，实现p s t n 网和i p 网 a t m 网间的信令互通和不同网关的互操作。 2 ) 呼叫控制功能：实现融合网络中呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，对 媒体流的控制及资源管理等。 3 ) 业务提供功能：除了实现传统p s t n 交换机的基本业务和补充业务以外，还 能够和现有智能网配合提供各种智能业务，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。 4 ) 网守功能：即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。 5 ) 操作维护功能：主要包括业务统计和告警等。 6 ) 计费功能：应具有采集详细话单，并根据不同计费策略计算费用的功能。 2 2 4 软交换与n g n 一般情况下认为，泛义的n g n 包容了所有新一代网络技术，而狭义的n g n 就是指软交换。软交换作为n g n 的解决一种方案，成为其最重要的特征，并且 软交换平台的开放性可以为运营商提供一个灵活快捷的新业务开发模式，让 n g n 真正成为业务驱动的网络。但是软交换并不就是n g n ，n g n 涉及的核心技术 存在两个层次：一个是承载网层面，备选的核心技术有t d n 、a t m 、i p 等，软 交换并不在其中；一个是业务网层面，软交换技术将发挥核心的作用。所以软交 换即使是n g n 的重要组成部分，但它更多的是关注在口网中呼叫控制功能的设 备和系统，其本身并不能构成特别的整体组网技术机制和网络体系构架。完全围 绕软交换为核心进行相互联接的组网方式往往会限定n g n 只能是软交换静态配 置的、互为联接的，也即是所谓全平面网的无网模式。 2 3n g n 业务 2 3 1n g n 的主要业务 n g n 不仅提供现有的电话业务和智能网业务外，还可以提供与互联网应用结 合的业务、多媒体业务等。另外，通过提供开放的接口，引入业务网络的概念， 也就是说将来业务开发商和网络提供商可以按照一个标准的协议或接口分别进 行开发，快速提供各种各样的业务，使得新业务的开发和引入能够迅速实现。 n g n 提供的业务主要有： 北京邮电大学硕士学位论文下代网络及业务 1 ) p s t n 的话音业务基本的p s t n i s d n 语音业务、标准补充业务、c e n t r e x 业 务和智能业务。 2 ) 与i n t e r n e t 相结合的业务c l i c kt od a i l 、w e b8 0 0 、i n s t a n tm e s s a g i n g 、 同步浏览、个人通信管理。 3 ) 多媒体业务桌面视频呼叫会议、协同应用、流媒体服务。 4 ) 开放的业务接口( a p i ) ：n g n 不仅能够提供上述业务，更重要的是能够提供 新业务开发和接入的标准接口。这些接口包括j a i n 、p a r l a y 和s i p 。 2 3 2n g n 业务特点及提供方式 当前网络主要的业务是话音业务，网络的特点及业务提供方式也非常符合话 音业务的需要。但随着多媒体和数据业务需求的增长，现有网络日益表现出不适 应性。这也是现有网络向n g n 演进的主要原因之一。与现有网络相比，在不涉及 具体业务的情况下，可以看出，n g n 业务具有以下几个方面的特点： 1 ) 多媒体特性明显：n g n 中发展最快的特性将是多媒体特性，同时多媒体特性 也是n g n 最基本、最明显的特性。 2 ) 日益完善的开放性：n g n 网络具有标准的、开放的接口( o p e n a p i ) ，为用户 快速提供多样的定制业务。 3 ) 业务提供个性化；个性化业务的提供将给未来的运营商带来丰厚的利润。 4 ) 虚拟业务将逐步发展：虚拟业务是将个人身份、联系方式以至于住所都虚拟 化。用户可以使用个人号码、号码可携带等虚拟业务，实现在任何时候、任 何地点的通信。 5 ) 业务的智能化：n g n 的通信终端具有多样化、智能化的特点，网络业务和终 端特性结合起来可以提供更加智能化的业务。 由于业务需求的连续性和渐进性，n g n 提供的业务也应该立足于现有业务并 不断引入新业务，其过程应该是一个逐步推进的过程，其节奏应与用户需求的变 化过程相吻合。具体而言，n g n 提供业务的方式主要有： 1 ) 直接由软交换提供p s t n 基本业务及补充业务 2 ) 将软交换系统和现有智能网的s c p 进行互通，充当s s p ，从而实现现有p s t n 网络的传统智能网业务。 3 ) 利用应用服务器，实现现有的增值业务、智能业务及未来的各项业务。 4 ) 由第三方提供业务。 8 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 5 ) 和i s p i c p 或专用平台互联，提供i s p i c p 和专用平台所具有的业务。 而其中将应用服务器的标准业务接口提供给第三方开发商，由他们不断为用 户开发出各种新型业务，为企业集团用户提供客户定制业务，或给网络运营商提 供增值业务平台。利用s i p 或软交换提供的a p i 接口，可以快速灵活地完成各种 新业务的生成和控制。应用服务器能够方便、快速地加载新业务，对整个系统的 影响很小，不像传统交换机的升级那么复杂，可以安全方便地对网络进行升级。 n g n 新业务主要是多媒体增值业务。n g n 将数据、语音、视频融为一体，因此多 种媒体协同工作业务是n g n 最有特色的业务，典型的应用包括统一消息业务、即 时消息、多媒体会议电话业务、视频点播、白板业务、网络游戏、语音门户、通 用号码业务、点击拨号业务、点击传真业务、w e b 8 0 0 业务、可视电话、i n t e r a c t 呼叫等待等层出不穷的多媒体业务。 2 3 3 软交换业务体系架构 随着软交换网络在全球范围的试验和商用规模的不断扩大，构架于软交换网 络之上的软交换业务系统逐步发展起来，并已经能够提供某些新型业务。但总体 看来，一方面，软交换业务系统自身尚存在若干问题需要解决，不同运营商、不 同厂商对软交换业务系统理解不一；另一方面，作为目前在业界普遍部署的按照 下一代网络思想构建的业务系统的雏形，软交换业务系统的发展方向值得关注。 而作为n g n 主要实施方案的软交换，是一种业务驱动的网络。软交换体系通 过将业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离，来实现上层业务与底层异构网 络的无关，使业务真正独立于网络，从而能够更加灵活、有效地实现业务的提供， 同时支持不同带宽的、实时的或非实时的各种媒体业务使用；另一方面，用户可 以自行配置和定义自己的业务特征，不必担心承载业务的网络形式以及终端类 型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。可以说，软交换真正体现了业务驱 动的思想和理念，很好地实现了多网的融合，提供了开放灵活的业务提供体系。 其总体体系架构如图2 2 ： 9 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 图2 - 2 软交换总体架构 分层的网络体系实现了各层的分别演进。通过在层问设立网络a p i 的方式， 可以在以下方面改变目前的业务提供方式： 业务可移植性：当前各种技术和应用的开发受限于接口的专用性，导致 增加了应用的开发代价，延长了推向市场的时间，维护也不方便。采用 标准网络a p i ，可以实现业务只需编写一次，就可以在任何地方运行。 多网络融合：当前网络融合的趋势越来越明显，但主要是通过网关互通 信息，网络a p i 通过将不同网络的相似能力抽象出来，并对外提供统一 的控制接口，达到网络间业务层面的融合。 支持安全的网络接入：通信应用和业务或者运行在运营商的可靠网络的 内部，或者完全位于这个网络之外。如果运营商网络内部的功能实体和 智能可以提供给受控制的外部接入，则为创建新业务提供了巨大的市场 机会。 2 3 4 软交换增值业务架构 软交换体系结构中专为增值业务引入了一个新的实体一一应用服务器。应用 服务器负责各种增值业务的逻辑产生和管理，并且还提供各种开放的a p i ，为第 三方业务的开发提供创作平台。应用服务器是一个对立的实体，与控制层的软交 l o 北京邮电大学硕士学位论文下一代网络及业务 换无关，从而实现了业务与呼叫控制分离，有利于新业务的引入。现在业内主要 有两种主流应用服务器： 1 ) s i p 应用服务器： s i p 协议是由i e t f 提出并主持研究的一个应用层控制( 信令) 协议，用来 创建、修改以及终结一个或多个参与者参加的会话进程。i e t f 针对s i p 应用的 开发人员提供了两类业务开发技术：一类是针对可信度较高用户的s i pc g i 和 s i ps e r v l e t s ，并制定了s i pc g i 和s 口s e r v i aa p i 规范。这两种技术功能较强， 但使用不当会给应用服务器带来不安全的因素。另一类是针对可信度较低普通用 户的c p l ( c a l lp r o c e s s i n gl a n g u a g e ) 语言，它是由i e t f 的i p t e l 工作组制定的 一种基于x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的脚本语言，主要用来描述和控 制个人化的i n t e r n e t 电话业务( 包括呼叫策略路由、呼叫筛选、呼叫日志等业务) ， 处理能力较弱，从而能够保证由普通用户编写的c p l 业务逻辑不会对应用服务 器造成破坏。 2 ) p a r l a y 应用服务器： p a r l a y 应用服务器可以提供不同抽象层次的业务开发接口，以便不同能力、 不同类型的业务开发者开发丰富多样的业务。例如，可以提供基于c o r b a 的 p a r l a y a p i 接口、基于j a i n s p a 标准的j a v a a p i 接口、基于j a v a b e a n s 的接口、 基于x m l 、c p l 、v o i c e x m l 的接口等。这些接口的抽象层次逐渐增高，但接口 的能力也逐渐降低，业务开发者可以根据业务的需要和自己的能力选择合适的 开发接口。 2 4 本章小结 本章首先介绍了n g n ( 下一代网络) 的概念、体系结构和网络特征，然后介 绍了作为n g n 关键技术的软交换的概念、体系结构和功能，最后简要说明了在下 一代网络环境下，以及具体的软交换技术实施中，下一代业务的概念、特点以及 在网路体系中的常见的提供方式。 通过本章对于n g n 、软交换及其业务的概述，为后续介绍项目中所使用的 m m s e s s ( 支持多媒体与移动业务的软交换系统) 以及s p ( 业务提供子系统) 做 好背景知识的铺垫，为进一步的讨论：在n g n 环境下，基于娜s e s s 之上的s p 系统的管理以及与m m s e s s 的o a m 系统的集成，做好背景资料的准备。 北京邮电大学硕士学位论文基于软交换的业务提供子系统 第3 章基于软交换的业务提供子系统 本论文所论述的业务管理系统，是业务提供系统的重要组成部分。而业务提 供系统是基于“支持多媒体业务和移动业务的软交换系统”( 系统为u n i n e t s s c ， 为国家8 6 3 计划通信领域重大项目，项目编号2 0 0 2 a a l 2 1 0 1 2 ) 的业务提供、运 维、监控平台，本章将简要介绍u n i n c t s s c 、u n i n c t s s c 的o a m 系统以及 u n i n c t s s c 的业务提供子系统s p 。 3 1软交换系统( u n i t s s c ) 体系结构模型 3 1 1 软交换功能模型结构 整体模型将从下到上划分为四个层次：会话接入层( d i a l o g a c c e s sl a y e r ) ， 核心控制层( c o r ec o n t r o ll a y e r ) ，业务交换层( s e r v i c es w i t c hl a y e r ) ，业务适 配层( s e r v i c e a d a p t e dl a y e r ) 。四个层次将通过通用的内部接i ：i 完成层次之闻的 互通。 图3 - 1 软交换功能模型结构 四个层次的划分是将软交换系统的功能水平抽象之后的结果，四层的功能特 征如下： 1 ) 会话接入层抽象的是整个软交换的会话接入，在这里，以建立会话为目的的 北京邮电大学硕士学位论文基于软交换的业务提供子系统 用户终端的接入、中继的接入等等，都抽象到这一层次。 2 ) 核心控制层抽象的是软交换系统对会话接入层所接入的会话的控制能力，这 种会话控制的核心目的是完成会话的接续。 3 ) 业务交换层抽象的是会话控制能力与上层抽象业务能力的映射，向上层抽象 业务能力提供一个尽可能与网络具体状况无关的业务视图，提供一个针对纯 粹的抽象的会话参与者的控制能力接口。 4 ) 业务适配层抽象的是各种不同业务控制能力与一种均衡的，复杂度适中的内 部业务控制能力的映射，以保证软交换系统能够在最大限度上适应多种应用 的需求。 而软交换系统的应用系统三处于软交换系统之上，以开放业务接口或者内部 开放业务接口为核心，不关心底层网络能力，以最终用户的需求为关注目标的， 应用逻辑的执行与管理。应用层的核心是各种类型的应用服务器( a p p l i c a t i o n s e r v e r ) 和业务提供子系统。应用服务器是第三方提供的、使用开放业务接口的 业务逻辑执行环境，而业务提供子系统使用内部开放的业务接口。 3 1 2 软交换系统层次划分与子系统 通过整个软交换系统的功能模型的划分，软交换系统经划分为四个层次及相 应的纵向分布的予系统。 1 ) 会话接入层：会话接入层的核心分为两个子系统，协议栈( p r o t o c o ls t a c k ) 子系统和协议处理( p r o t o c o lp r o c e s s ) 子系统。协议栈予系统将完成各种软 交换接入协议的接入及适配，适配到软交换系统所定义的标准协议内部结 构。协议处理子系统将完成各种会话接入协议与软交换系统内部会话接入接 口的映射，以完成对各种不同接入协议差异的屏蔽。 2 ) 核心控制层：核心控制层包括两个子系统：呼叫控制( c a l lc o n t r 0 1 ) 子系统 和呼叫服务( c a l ls e r v i c e ) 予系统。呼叫控制子系统完成各种接入会话的接 续控制，并对应用提供对多方会话的抽象控制能力一将多方会话分解为对 一个两方会话的接续、拆分等操作，从而简化多方会话的控制复杂度。呼叫 服务子系统完成会话建立过程中所需要的各种辅助能力的提供，包括对种种 设备的管理，对用户地址的管理，对用户属性的管理，对网络结构的管理等。 3 ) 业务交换层：业务交换层目前包括一个子系统：业务视图( s e r v i c e v i e w ) 子 系统。业务视图子系统将完成会话控制所提供的会话方关系控制能力向更高 一层的，面向于会话方拓扑结构的控制能力。业务适配层：业务适配层仅包 括一个子系统： 4 ) 业务适配( s e r v i c ea d a p t e r ) 层。业务适配子系统将完成内部业务接口与外 北京邮电大学磺士学位论文基于软交换的业务提供子系统 部业务接口之间的语法映射和语义映射。 3 2 基于软交换u n i n e t s s c 的业务提供系统( s p ) s p 子系在软交换系统u n i n e t s s c 中的位置如下图所示： 图3 - 2s p 子系统在u n i n e t s s c 中的位置 如图所示，s p 子系统在s s c 中位于应用层a p p l i c a t i o nl a y e r 。不同于应用服 务器a s 的是，a s 采用p a r l a y 或者其他标准接口和规范进行业务开发和提供， 需要业务适配层s a 对p a r l a y 或者其他标准消息和下层的中间消息之间进行映 射；而s p 贝利用u n i n c t s s c 内部定义的c 接口进行业务开发提供，直接与核心 交换层c x 的业务视图s v 进行交互，无需s a 加以适配。所以在上图中s p 的位置 划分在了u n i n e t s s c 软交换系统的内部，其实s p 和其他应用服务器同时处于系 统的应用层。 1 4 北京邮电大学硕士学位论文 基于软交换的业务提供子系统 3 2 1s p 子系统功能结构 图3 - 3s p 子系统功能结构 由图所示，s p 子系统由四个部分组成：业务逻辑执行环境s l e e 、业务管理 环境s m e 、业务支撑环境s r m e 以及第三方统一接入接口a u i 。 s l e e 为业务逻辑的执行容器，可以动态地加载、卸载业务，而不影响s s c 的整体运行情况。 s m e 为业务生命周期的管理部分，负责业务各种实例之间的调度。广义上而 言，s m e 相当一个o a m 的代理即0 a 。 s r m e 为业务的运营支撑环境，由o a m s e r v e r ( o s ) 和o a m c l i e n t ( 0 c ) 组成。 0 a m c l i e n t 可以是w e b s e r v e r 或者s n m p 以及c o r b a 等诸多形式，目前暂只 考虑w e b s e r v e r 方式，但o s 和0 c 之间的接口必须是统一的。s r m e 业务运营支 撑环境即为本文将要论述的业务管理系统的主体部分。业务管理系统在业务提供 系统中将作为s r m e 出现。 此外，s p 子系统还提供了一个对第三方开放的业务接口：u a i ，通过此接口 将外部消息、命令映射成s p 的内部消息，而与s m e 或业务静态实例s m 交互， 从而完成应用侧触发的业务生命周期、业务应用、运维等的管理。 3 2 2s p 子系统与软交换系统u n i n e t s s c 的接口 s p 与软交换系统u n i n e t s s c 通过c 接口相联系，c 接口是业务交换层与业 务适配层之间的接口，这个接口将能够直接被补充业务所使用。该接口所提供的 北京邮电大学硕士学位论文基于软交换的业务提供子系统 是面向业务开发的，抽象程度较高的，以会话方和会话方的拓扑结构为控制目标 的，业务控制能力。 3 2 3s p 子系统软件结构 图3 - 4s p 子系统软件结构图 上图为s s c 中s p 子系统各个模块之间、模块内部交互的总体软件结构图。 s p 子系统的软件结构主要分为如下诸部分：m p k e r n e l 、s m e m o d u l e 、s r m e t a s k 、 u a i t a s k 。此外还必须对业务静态实例s m t a s k 、业务动态实例s l t a s k 和业务包 文件：s m 和s i 文件等加以调度和控制。 m p k e r n e i 对应于功能模块中的s l e e ：u n i f r a m e 经过改造后，已经具备对 模块的动态加载、卸载能力，因此，s l e e 退化为一个逻辑概念，实际上就是现 行的u n i f r t i m e 的m p k e r n e l 。因此s l e e 在软件上即对应于m p k e r n e l 。 s m e m o d u l e 则处于s p 业务调度的核心，由一个s m e m o d u l e 管理诸多s m t a s k ， 而一个s m t a s k 则管理诸多s i t a s k 。此外，如果s r m e t a s k 的0 s 和s m e m o d u t e 间 是传统的m m l 命令的话，s m e m o d u l e 则必须对命令进行解析：m m l m g m t 。 s 跚e t a s k 模块为运维管理模块，分为一个o a m s e r v e r 和若干个o a m c l i e n t 。 目前只考虑o a m c l i e n t 为w e b s e r v e r 的情况。s r m e t a s k 除了传统s s c 中的o a m 功能以外，还必须考虑业务相关的运营管理：如业务生命周期的管理、用户数据 及业务数据的配置管理，计费策略的设置等。 u a i t a s k 为第三方应用开放的接口，主要完成s p 外部消息和内部消息的映 射。 业务开发人员将开发完成的业务编译成s o 共享文件，以供m p k e r n e l 灵活的 北京邮电大学硕士学位论文基于软交换的业务提供子系统 加载和卸载，而不影响整个s s c 系统的运行。由于现存的u n i f r a m e 的实现机制 要求一个s o 共享文件中只能有一个t a s k 类型，故一个业务包应包含两个s o 文 件：s m 文件和s i 文件。 其中s m 文件对应于业务静态实例s m t a s k ，s m t a s k 负责业务触发点的下发和 触发，以及业务动态实例s i t a s k 的生存周期管理；s i 文件则对应于业务动态实 例s i t a s k ，s i t a s k 为真正的业务逻辑，它以业务触发t r i g g e r _ t d p 为入口点 一个业务拥有一个业务静态实例s m t a s k ，及若干个业务动态实例s i t a s k 。 3 2 4s p 子系统接口交互 图3 - - 5s p 子系统交互接口图 m p k e r n e l 为t a s k 的调度核心，所有的t a s k 包括业务t a s k 都必须在m p k e r n e l