（机械制造及其自动化专业论文）基于软交换技术的下一代网络构架的研究.pdf

武汉理1 ：大学硕士学位论文 摘要 随着因特网的迅速发展，用户对新业务的需求不断增加，传统的p s n 叭s d n 网络和i p 网络的融合已成为必然，而基于软交换的下一代网络技术可以无缝实 现这一融合，也是业界研究的热点。利用软交换技术，可以最大限度保护现有的 电信网络的投资，促进现有电信网络向下一代网络平滑演进。传统电路交换网络 承载基本语音业务，i n t e m e t 网络提供丰富的数据业务，在不影响现有网络所有 业务的前提下，利用软交换技术，实现传统p s t n i s d n 网络与i n t e r n e t 网络的 互通，不同网络之间业务的融合。 下一代网络，是基于l p 分组技术，能够提供电信业务；利用多种宽带能力 和q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 保证的传送技术：其业务相关功能与其传送技术相 独立，呼叫控制与业务实现相分离，能提供语音、视频、数据等综合业务的网络。 随着网络的逐步演进，i p 分组网络将是核心网络，传统的p s t n i s d n 网络将成 为边缘网络。软交换设备是下一代网络中的核心设备，为下一代网络提供具有实 时要求的业务控制和连接控制功能。 本文以软交换为中心，对下一代网络整体构架展开研究。论文首先简要介绍 了下一代网络产生背景、目前国内外研究现状以及本文研究内容；然后给出了 n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 的基本概念，总体描述了下一代网络的体系框 架，分析n g n 的基本特征、特点以及发展优势；之后，分别阐述了下一代网络 体系的四级功能层：即接入层、传输层、控制层和业务层。其中，从业务需求出 发，结合现在网络技术的发展状况，分析下一代网络承载网规划、设计时应该重 点考虑的要素；软交换是下一代网络的核心部分，呼叫控制又是软交换系统最重 要的功能，文章详细地论述了软交换系统的基本组成，紧接着提出了呼叫控制的 一般逻辑模型，并以m g c p ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 终端呼叫为例， 说明了基本呼叫过程中的信令交互方式，内部各功能模块的运行机制。计费系统 也是软交换的一个重要功能模块，文章从软交换对计费系统的基本要求、计费系 统的特点和计费系统工作的基本流程多个方面，系统地讨论的计费模块。 p a r l a v 是下一代网络中最受重视的开放式业务技术，它屏蔽了底层复杂的基 础网络和各种通信协议，为第三方业务提供商提供了业务接入和控制核心网络资 源的标准a p l 接口。文中提出了基于p a r l a y 技术的呼叫模型，详细地论述了它 的总体构架，从而提出了一套逻辑上可行的开放业务提供解决方案。 关键词：下一代网络软交换呼叫控制业务提供 武汉理【夫学硕士学位论文 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e m e ta n dt h ei n c r e a s i n gd e m a n d f o rn e ws e r v i c e s ，t h ec o n v e r g e n c eo fc o n v e n t i o n a lp s t n i s d na n di pn e t w o r kh a s b e c o m ea ni n e x o r a b l et r e n d a st h es o f l s w i t c h - b a s e dn g nt e c h n o l o g yc a n s e a m l e s s l yi m p l e m e n tt h i sc o n v e r g e n c e ，w h i c hh a sa l s ob e c o m et h ef o c u si ni n d u s t r y s t u d y w i t hs o f l s w i t c ht e c h n o l o g y , t h em a x i m u mp r o t e c t i o nw i l lb eg i v e nt ot h e e x i s t i n gi n v e s t m e n to ft e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dt h es m o o t ht r a n s i t i o nf r o mt h e e x i s t i n gt e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kt on g nw i l lb ea c c e l e r a t e d t h a ti s ，u s i n g s o f l s w i t c h ，w ec a ne a s i l ya c h i e v et h ei n t e r w o r k i n go fc o n v e n t i o n a lp s t n i s d na n d t h ei n t e r n e tw i t hn oi m p a c to nt h es e r v i c e so ft h ee x i s t i n gn e t w o r k n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k s b a s e do ni pp a c k e t ；p r o v i d i n gt e l e c o ms e r v i c e s ；u s i n g v a r i o u sk i n d so fb r o a d - b a n da b i l i t i e sa n dt r a n s f e r st e c h n o l o g y s u p p o r t i n gq u a l i t yo f s e r v i c e ，w h i c hh a ss o m ea d v a n t a g e s ，s u c ha ss e p a r a t i n go fb e t w e e ns e r v i c ef u n c t i o n s a n dt r a n s f e rt e c h n o l o g y , s e p a r a t i n go fb e t w e e nc a l lc o n t r o la n ds e r v i c ec o n t r o l ，a n d c a np r o v i d ec o m p r e h e n s i v es e r v i c e so fa u d i o 、v i d e oa n dd a t aa tt h es a m et i m e i nt h e d e v e l o p i n gp r o c e s so fn g n ，t h ei pn e t w o r kw i l lw o r ka st h ec o r en e t w o r ka n d c o n v e n t i o n a lp s t n i s d nw i l lb e c o m ea ne d g en e t w o r k t h es o f l s w i t c he q u i p m e n t p l a y sac o r ep a r to fn g nn e t w o r k ，w h i c hb ea b l et oo f f e rt h ef u n c t i o n su s e df o r s e r v i c e c o n t r o la n dc o n n e c t i n gc o n t r o lw i t hr e a l - t i m ed e m a n d s t h es o f i s w i t c hi sc e r t a i n l yt h ec e n t e ro fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，s oi tw i l lb em a i n c o n t e n ts t u d i e di nn g na r c h i t e c t u r e t h ep a p e rw i l lf i r s t l yi n t r o d u c et h eb a c k g r o u n d o fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kd e v e l o p m e n t ，t h ep r e s e n t l yd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h s i t u a t i o no fn g n ，a sw e l la sg e n e r a lc o n t e n to fs t u d i e so ft h i sa r t i c l e ；t h e ns o m eb a s i c c o n c e p t so fn g na n dt h er e l a t e dd e f i n i t i o nw i l lb eg i v e nt ou s ，a n df o l l o w s ，t h e s y s t e ms t r u c t u r eo fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r kw i l lb ed e s c r i b e d l a t t e r l y , t h ea r t i c l ew i l l t e l lu sh o wn g nc a np r o v i d es o m es u p e r i o r i t yw i t hc h a r a c t e r sa n df e a t u r e si n v o l v e d j ni t w h i c ha r ed i f i e r e n tf r o mt h et r a d i t i o n a ln e t w o r k n g nh a sb e e nd i v i d e di n t of o u r d i f f e r e n tf u n c t i o nl a y e r s ，t h e ya r es e p a r a t e l ya c c e s sf u n c t i o nl a y e r 、t r a n s f e rf u n c t i o n l a y e r 、c o n t r o lf u n c t i o nl a y e ra n ds e r v i c ef u n c t i o nl a y e r a m o n gt h e m ，e m b a r k sf r o m t h es e r v i c e t y p ed e m a n d ，u n i o n t h ec u r r e n tn e t w o r kt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t c o n d i t i o n ，w h e na n a l y z i n gl o a d b e a r i n gn e t w o r kp l a na n dd e s i g n i n gn e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ，s o m ee s s e n t i a lf a c t o r ss h o u l db ec o n s i d e r a b l e ；t h a ti s ，a st h em a i nb o d yo f i i 武汉理l ：人学硕士学位论文 n g n ，s o f l s w i t c hi sac o m p l i c a t e dh u g es o f t w a r es y s t e m ，a n di sah u g es e t so f f u n c t i o n ，w h i c hi sc o n s i s t e do fm a n yf u n c t i o ne n t i t i e ss u c ha sb a s i cc a l lc o n t r o l f u n c t i o n 、c o m m u n i c a t i n gi n t e r f a c e 、s t a n d a r dp r o t o c o lp r o c e s sf u n c t i o na n do t h e r f u n c t i o n a lm o d u l e s t h ea r t i c l eh a se m p h a t i c a l l yd e e p l ys t u d i e dt h ew a yo fc a l l c o n t r o li ns o f l s w i t c hs y s t e m ，a n dt h e nt a k i n gt h ec a l lf l o wo ft e r m i n a ls u p p o r t e db y m g c pp r o t o c o la st h ee x a m p l e ，d e t a l l e d l ye x p l a i n e dt h em e t h o do fs i g n a lm e s s a g e i n t e r a c t i o nb e t w e e na l lm o d u l e si nb a s i cc a l lp r o c e s sa n dh o wt h ec a l lc o n t r o lm o d u l e c o u l dw o r kw i t ho t h e rf u n c t i o nm o d u l e si no r d e rt oi m p l e m e n tc a l lc o n n e c t i o n 。t h e c h a r g i n gs y s t e ma l s o i sa ni m p o r t a n tf i i n c t i o nm o d u l e w h i c hw i l lb ed i s c u s s e d s y s t e m a t i c a l l yf r o mm a n ya s p e c t s ，s u c ha sb i l l i n gr e q u i r e m e n t s 、b i l l i n gs y s t e mf e a t u r e a n d b i l l i n gs y s t e mw o r k i n g f l o w p a r l a yi st h em o s tp o p u l a ro p e ns e r v i c et e c h n o l o g yi nn g n ，t h e ys h i e l dt h e c o m p l i c a t i o no fb a s i cn e t w o f ka n dv a r i o u sp r o t o c o l s a n dp r o v i d e st h es t a n d a r da p i i n t e r f a c et oa c c e s sa n dc o n t r o lt h ec o r en e t w o r kr e s o u i c ef o rt h et l l i r dp a r t ys e r v i c e p r o v i d e r c a l lm o d e lb a s e do np a r l a yt e c h n o l o g yi sr e f e r r e da n d t o t a la r c h i t e c t u r eo fi t i sd e s c r i b e di nd e t a i l ，t h e nas o l u t i o no fo p e ns e r v i c ep r o v i d e ri sp r o d u c e dw i t hl o g i c a l f e a s i b i l i t y k e y w o r d s ：n g n , s o f t s w l t e h ，c a l lc o n t r o l ，s e r v i c ep r o v i d e r i i i 武汉理丁大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 下一代网络产生背景 来自多方面的因素共同导致了下一代网络的产生和发展，n g n 这个名词早 已成为电信行业备受青睐的”时髦”用语，目前对它的研究不再仅仅停留在理论阶 段，国内外出现了大量的n g n 试验局，并初显商用规模，但仍不成熟。通信网 络从以电路交换为基础的传统网络向以软交换( s o f t s w i t c h ) 为核心的下一代网络 演进已是不争的事实 3 1 。 业务发展和用户需求是网络演进的重要驱动力之一。从用户角度出发，他们 希望通过n g n 可以更方便、灵活以及合理的价格获取综合化、交互化和多样化 的业务服务。业务提供商则希望n g n 能够提供一个开放的业务开发平台，通过 该平台可快速、灵活地开发出适应网络水平或设备能力的新业务。对于网络运营 商而言，他们需要的是可计划、易于管理的、资源可充分利用的网络，该网络同 时应具有提高效率、降低成本、使网络供应商获得好的投资回报的特点。语音承 载是传统电话网络( p s t np u b l i cs w i t c ht e l e p h o n en e t w o r k ) 能提供的最基本、最 重要的业务，能够满足用户日常通信需求，也是传统运营商的主要收益来源。但 语音通信是目前使用最广泛、应用最成熟、运营收入最稳定的业务，随着互联网 技术的飞速发展，数据技术的不断革新，数据业务快速增长，当网络中数据业务 量超过语音业务量，数据通信取代语音通信成为电信行业主要收益来源时，数据 业务的发展理应成为多方考虑的重点。业务差异化、多样化、个性化的发展趋势， 使得世界各主流运营商对n g n 业务提供能力、业务提供方式以及业务的开放性 进行着积极的思考和探索，同样用户对各种类型增值业务、高级业务应用的需求 也不断增加。由于传统交换网络中的呼叫和业务控制相互融合，通常需要为新业 务的开发进行全网改造或增添一套与业务相关的软硬件设备，这使得新业务的开 发周期长、投入成本过高，维护工作也变得困难，固有的模式对新型业务的支持 能力不够，传统的网络体系无法适应下一代网络业务发展的需要。所以，迫切需 要一个能够支持语音、视频、数据等多媒体综合业务融合的，同时有利于业务开 发、易于维护的公共网络平台17 1 。 多种技术的快速发展为下一代网络的出现奠定了坚实的基础。在世界各电信 组织机构和电信企业的共同努力之下，与n g n 相关的各类协议、标准相继制定 和不断完善，如媒体网关控制协议、媒体传输协议、呼叫控制协议、i p 分组技 武汉理j 二大学硕士学位论文 术等。这些技术标准使不同类型电信网络之间的互通互容成为可能。分散在不同 网络、不同地域的各种网络功能单元可以利用标准协议相互通信和协同工作。目 前，电信网络上运行着各种类型的设备，它们位于不同网络之中，不但包含电话 网络，如p s t n 、1 s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c et e l e p h o n en e t w o r k ) 、h 3 2 3 ；还包含了 数据网络，如a t m ( a s y n c h r o n o u s t r a n s f e r m o d e ) 、i p 网络。如何保证多种网络之 间的互通，各种类型业务的融合是一个必须解决的问题。数据、多媒体等新业务 需求的快速增长，决定了分组网络将是未来电信网的主体，由于客观原因，传统 网络在短时间内不会消失，并将成为边缘网络，基于i p 分组技术的下一代网络 将扮演一个核心网的角色，它将力求保证传统电话网络向分组化网络平滑过渡， 实现网问无缝连接，保护现有网络的投资，并减少对新网络的建设成本。下一代 网络功能分层的思想，使得网络的布局和运营更趋合理，尤其是业务运营商可以 充分利用a p i 技术提供的开放的业务接口，业务运营商可以快速、灵活地开发出 满足客户需求的新型业务，也可以接受第三方提供商开发的业务，这种先进的业 务提供模式使得网络运营与业务运营最终分离，并能对丰富的、多样化、个性化 的业务提供支持，为整个电信行业营造一个更加公平的竞争环境，从而推动其健 康发展。 1 2n g n 国内外研究现状 n g n 的协议、设备、业务以及其它相关技术的发展程度决定了n g n 的发展 水平。被业界广泛接受的n g n 框架中主要包括软交换、中继网关、信令网关、 接入网关、应用服务器等关键设备。其中，又以软交换支持的各种协议和业务开 发接口a p i 技术的发展成熟度来衡量n g n 当前的发展状况；以业务发展为驱动 力的市场格局的形成和满足业务发展的业务提供模式的广泛应用是n g n 成熟的 标志；而其它技术，如q o s 保证技术、网络安全技术等的成熟则是n g n 得以大 规模发展的关键i ”。 n g n 协议和标准的发展和完善是n g n 应用成熟和网络融合的关键。软交换 体系中众多的协议将为设备研发和不同厂商问设备的互通提供巨大的支撑和可 靠保障。总的来说，目前n g n 的众多协议处于阶段性成熟状态，即可以为支持 语音业务的软交换系统提供完善的协议支持。许多电信设备提供商都推出了各自 的n g n 解决方案和系列产品，有些则已进入试验网运营阶段，对n g n 的协议 能力进行有效性和互通性检验。许多关键协议都已经形成了一个比较完整的版 本，但应该清楚地看到，软交换相关协议的发展和完善仍需要一个相对较跃的过 程。 武汉理工大学硕十学位论文 n g n 的一个显著特征是可以向第三方开放相关的业务接口。实现业务的第 三方提供。向第三方提供开放的业务接i ：1 是今后业务发展的趋势，目前相关的 a p i 接口技术，如p a r l a y a p i 正处于逐步完善过程中，还不够成熟，并没有试验 产品出现，各大电信设备提供商正集中优势力量研发下一代业务引擎，相信很快 有解决方案的出现。 目前，整个软交换技术尚处于初期发展阶段，国际上软交换还没有大舰模商 用的成功案例和运营经验，网络演进的革新需要通过实践来不断验证和修正，也 会随着业务和功能需求的发展而不断补充和更新。相关标准化组织、设备提供商、 电信运营商应该清醒地认识到，n g n 发展之路任重道远。 1 3 本文研究内容及意义 本文首先从整体上概括地介绍了下一代网络的基本体系构架，分析了下一代 网络的基本特征、特点以及相对传统网络的优势。然后，按照下一代网络的分层 结构：即接入层、传输层、控制层和业务层的先后顺序详细地探讨了n g n 的内 容和相关技术。其中，重点分析了下一代网络的控制层，软交换是控制层的主要 网络单元实体，它是n g n 中最为核心的部分。软交换系统的基本功能是实现呼 叫连接和控制，文章在实践应用的基础上总结出软交换系统的基本组成后，接着 又分别以呼叫控制功能和计费功能为中心，详细地讨论软交换系统各模块之间如 何协同运作实现呼叫连接。业务的提供模式是n g n 的又一个重要领域，文章介 绍了传统网络的业务实现方式，对眈分斩了传统的业务提供模式，得出传统业务 提供方式的不足，并结合下一代网络对新业务实现的基本要求，重点分析了 p a r l a ya p i 技术对下一代网络业务发展的优势。在文章的最后，展望电信网络演 进过程中需要解决的技术问题。 本文系统的介绍了下一代网络的内容和内涵，说明传统网络向下一代网络演 进的必然帮可能。文章研究的重点是软交换基本功能模块组成，各模块如何协同 工作实现基本呼叫控制功能，提出了软交换软件系统设计的一般框架，介绍复杂 系统通过模块化的方式并行开发，利用消息实现模块间的交互，使用状态机方式 实现呼叫控制，消息驱动机制驱动整个呼叫过程。电信市场从技术导向逐步向业 务导向转变，传统的业务提供方式存在固有的缺陷，无法适应下一代网络的发展 需要，本文结合当前的p a r l a y a p l 技术提出了下一代网络中基于软交换技术的业 务提供方式的一般构架，这种模式能满足下一代网络中最具特征的开放式业务的 基本要求。 武汉理工大学硕士学位论文 第二章下一代网络体系框架 2 1n g n 基本概念 n g n 的概念已经提出多年，业界也有诸多不同的解释。在最近的国际电联 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 u a l i t y o f s e r v i c e ) 保证的 传输技术：其业务相关功能与其传输技术相独立。n g n 是全业务的网络，包括 电话和i n t e r n e t 接入业务，能够提供各种多媒体业务的综合网络：n g n 是开放的、 标准的架构，用户可以自由接入到不同的业务提供商，可以享受丰富的、个性化 的服务。n g n 是下一代网络( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) 的缩写。n g n 是以软交换 为核心，支持话音、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。它是电信史上的一块里程碑，标志着新一代网络 的到来。从发展的角度看，n g 蝌是从传统的以电路交换为主的p s t n 网络逐渐 迈向以分组交换为主的软交换网络，它承载了原有p s t n 网络的所有业务，把大 量的数据传输卸载到l p 网络中以减轻p s t n 网络的负荷，又以i p 技术的新特性 增加和增强了许多新老业务。从某种意义上讲。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 的分组网络长期发展融合的产物，它使得在新一代网络上提 供语音、视频、数据等综合业务成为了可能i l j 。 2 。2n g n 体系框架 一个成功的商用网络不仅具有高可靠、高质量的传输能力以及综合接入能 力，而且更需要对具有灵活开放的业务提供能力的支持。随着p s t n i s d n 、 i n t e m e t 和移动通信的普及以及按入宽带能力的扩大，人们对各种新业务的需求 也不断增强。可以预见，未来运营商竞争的焦点已不在于其宽带有多大，接八方 式有多丰富，而在于业务或服务提供能力，即快速、灵活、可靠地向用户提供高 质量、更经济的、多样化的服务i ，”。 与传统网络不同，n g n 以在统一的网络架构上灵活地提供各种综合业务为 出发点，如业务逻辑、业务的接入和传送手段，业务的资源提供能力和业务的认 证管理等。除此之外，业务逻辑可以在应用服务器上统一完成，并可向用户提供 开放的业务应用程序编程接口。因此，业务层从传统网络中分离出来，n g n 中 武汉理_ _ l = 人学硕士学位论文 成为独立的一部分。而对于媒体的传输层和接入层面，n g n 将通过各种接入手 段将业务流集中到统一的分组网络平台上传送。它结合了现有的各种网络环境和 周边接入设备以及终端产品，从功能的角度来说我们可以把下一代划分为四层： 即网络服务层、会话控制层、媒体传输层和接入层1 3 3 i 。 网络业务层( n e t w o r ks e r v i c el a y e r ) 。 网络业务层主要负责业务逻辑相关处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务 编程接口等。此外，业务层还负责业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费 等。 控制层( c o n 缸 o ll a y e r ) 。 控制层主要涉及软交换相关功能，完成业务逻辑的具体执行，其中包含呼叫 智能和路由等操作。它是n g n 的核心层面，网络神经枢纽，并能控制低层网络 元素对业务流的处理。 接入层和传输层( a c c e s sa n dt r a n s p o r tl a y e r ) 。 接入和传输由各种媒体网关和智能接入终端设备组成 核心媒体层( c o r em e d i al a y e r ) 。 核心媒体层负责将信息转换成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，并将信息选路至目的地。 娥务屡 控捌詹 搀缮 接八层 旦。盈鼠 吣 麓亳挽避i i t 寞 世鲁 固窜9 毋溉 图2 - 1 下一代网络分层结构 9 黼p 椭 武汉理： 大学硕士学位论文 2 3n g n 特征、优势 2 3 1n g n 基本特征 基于驴技术的分组传送； 呼叫控制与承载传输分离、业务提供与呼叫流程分离，提供开放业务接 口： 具有端到端o o s 和透明的传输能力； 通过开放的接口规范与传输网络实现互通； 允许用户自由接入不同业务提供商； 融合固定与移动业务。 2 3 2 n g n 特点 n g n 采用开放的网络构架，将传统交换机的功能模块分离成独立的网络单 元，各部分可以按相应的功能划分独立发展，部件间的协议接口基于标准。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。 开放性：根据所处网络单元所处地理位置不同，所提供功能的不同，可以把 n g n 划分为几个模块，不同模块独立发展，互不干涉，又能有机组合成一个整 体；同时这种开放性也表现在运营商可根据自己的需求来选择市场上的优势产 品，而不必担心不同设备间的互联互通。 高效：因为n g n 网络能实现业务与呼叫控制分离，为业务真正的从网络中 独立出来，有效缩短新业务的开发周期提供良好的条件：而且随着多网互通的实 现，许多新生业务应运而生。 多用户：n g n 综合了固定电话网、移动电话网和口网络的优势，使得模拟 用户、数字用户、移动用户、a d s l 用户、i s d n 用户、l p 窄带网络用户、口宽 带用户都能作为下一代网络中的一员相互通信。 多媒体：语音、视频以及数据通信等多媒体业务是下一代网络的提供的差异 性业务，成为区别传统网络业务的重要亮点。 资源共事：i n t e r n e t 网络的丰富信息资源。直是电信运营商面前的一块“肥 肉”，由于采用了i p 技术，n g n 的出现使得在呼叫过程中获取丰富的互联网资 源变得非常容易。 武汉理工大学硕士学位论文 低成本：采用了相对廉价的i p 网络作为中间传输的载体，因而n g n 的通信 费用将大大降低，这种优势尤其体现在长途话务上。 2 3 3 n g n 优势 传统的基于t d m 的p s t n 话音网，虽然可以提供速率为6 4 k b i t s 的业务， 但业务和控制都是由交换机完成的。这种技术由于对新业务的提供需要较长的周 期，面对竞争日益激烈的市场环境就显得力不从心。相对话音通信，基于i p 的 网络数据通信业务增长的速度，占用带宽速度比话音通信高得多。通信的高速增 长推动着传输和分组技术的进步。在光传输密集波分复用( d w d m ) 技术使光 纤的通信容量大大增加，核心路由器也达到线速度的传输能力。这砦技术反过来 又降低了m 通信传输和交换的成本。这些都是由于球网络的优势的缘故。 i p 网络只定义物理接口及传输接口，具有结构的开放性、业务的透明性， 具有结构的开放性、业务的透明性、无连接性；无需事先连接，靠i p 包的目的 地址，协议的开放性；无须网络技术支持：国内互联网在高性能i p 网络中的语 音业务将会有非常低廉的价格；语音传输等实时性业务对于口网络来说并不能 像传统网络提供高q o s 实时性要求是与数据传输的最大不同之处。如何保证服 务质量对话音业务来说是一个非常重要的问题。综上所述，基于t d m 的p s t n 话音网络将与分组网络融合，形成可以传递话音和数据等综合业务的新一代网 络。 武汉理丁人学硕士学何论文 第三章n g n 接入层 计算机技术迅速发展，与通信技术紧密结合，使得计算机网络迅速发展，电 信网络获得了空前广泛的应用。其中以i p 技术为基础的、以软交换为核心的n g n 网络成为公认的下一代综合业务网的解决方案。 n g n 网络架构使得网络层次各个界面更加清晰，接入层面的功能要求也更 加丰富，接入方式灵活、多变、适应性强。面对n g n 发展的强劲势头，现有的 通信网在用户接入层面己投入巨资，保证传统网络向n g n 过渡和平滑演进，以 满足未来不断增长的业务需求。 接入层作为网络规模最大、投资最多的一个网络层面，对n g n 业务平滑 演进的要求更高更严格。现行的n g n 接入网的建设主要是以分组话音为主要业 务，通过a g ( a c c e s sg a t e ) b a d ( i n t e g r a t e da c c e s sd e v i c e ) 等设备完成分组话音的 接入。当n g n 业务发展到一定规模的时候，必将导致在原有的p s | i n 接入网和 宽带数据接入网的基础上，又叠加出一个n g n 的分组话音接入网。而这种叠加 方式不仅增加了网络建设的投资，也加大了网络维护的复杂性，违背了网络融合 的发展趋势，也违背了n g n 多业务平台的初衷。 因此在接入层采用可以向n g n 网络平滑演进的新一代综合接入网显得尤为 重要。对原有的传统窄带接入网的节点，建议采用只扩容不新建的方式；对于需 要新建的节点，包括新建区域和大客户的多接入，直接采用新一代综合接入设备 建设，利用标准的n g n 接入协议，实现在一个统一的接入平台下对窄带话音、 宽带话音、数据业务和视频多媒体业务的综合接入能力，逐步用新的接入设备取 代传统接入设备。 3 1 接入网舶建设思路 用户需求从分散式单业务需求走向综合式多业务需求。用户的需求始终处于 一一个动态变化的过程，从早期单一的话音业务，发展到目前对数据业务、视频多 媒体等诸多业务的需求。用户在业务的需求方面正在从分散式单业务需求模式走 向综合式多业务需求模式过渡。 运营商业务提供能力从分散式单业务提供能力向综合式多业务提供能力。从 武汉理1 ：人学硕士学位论文 电信业务经营实体上看，尽管目前国内分离出五大电信运营商，各自经营不同业 务，但作为竞争力的主导：运营商业务提供能力，朝着综合化的方向发展，如电 信、网通、铁通为传统固话运营商，也成为主要的数据业务提供商；联通、移动 虽然是主要的移动业务提供商，但在数据业务提供方面也在加快发展速度。一种 全方位、全业务、综合化的电信竞争格局正在逐渐形成。运营商业务提供能力向 话音、数据、多媒体等多元化方向发展。 设备供应商提供设备的功能从分散式单业务功能走向综合式多业务功能。作 为构建网络的电信设备，为了适应运营商网络业务综合化的需求，必须要具备多 业务的提供能力，才能实现真正意义上的业务融合。在多业务提供能力上实现融 合，不仅能够提供窄带语音业务，也要提供宽带数据业务、v o l p ( v o i c eo v e ri p ) 分组话音业务。 电信业务接入网本身具有复杂性，接入层技术种类多、接入方式多、接入的 业务多、接入环境比较差、物理设施共用问题等。为了保证n g n 业务的质量与 安全性，必须根据实际情况，妥善解决n g n 接入与原有业务、接入技术、设备 的关系，才能更好地完成n g n 接入层的功能。处理这些问题的一个基本原则就 是：在不影响原有业磊的前提下，并在一定程度满足n g n 业务质量的同时，尽 量共用设备减少投资。 n g n 业务是独立于互联网的业务，但n g n 承载于l p 上，考虑到节省投资 及技术的可行性，n g n 接入层的建设不与互联网的球分开考虑，而在一定层次 上进行汇合。i p 的汇合层次是n g n 业务的质量、安全性与投资造价的折衷考虑。 3 2n g n 接入模式 n g n 的接入非常灵活，可以通过软终端提供e p h o n e ，v i d e op h o n e 等业务， 适用在宽带基础上开展语音和语音增值业务。软终端的方式与网络建设模式关系 不大，只要能够连接到互联网即可。 目前，n g n 的接入主要有两种方式：i a d 与a g 。l a d 可以提供数据接口， 一般提供的用户端口数较少，而a g 则比较灵活，既有小容量设备，可以提供几 十至上百线的节点，也有中大容量设备，提供上百至几千线的容量。 l a d 与a g 的不同主要有两点。一是综合接入，这点在我们实际运作中常常 将设备放到用户端提供数据接入外，其它情况用的很少，而且综合接入由于带宽 或者设备问题，互联网流量的突发性往往会对语音质量产生不良影响，不推荐使 用这种方式。二是l a d 设备小、端口少的特点使其更适合靠近用户端，而这一 点必须依赖已有的l a n 。可以看到i a d 与l a n 有密切的关系。 武汉理_ l 人学硕+ 学位论文 在实际使用中发现，l a d 的设备的稳定、可靠性、可管理性不如a g ，但接 入相当灵活，只要有以太网的地方都可以接入，可以充分利用已有的网络资源。 a g 虽然稳定性、可靠性高，但需要布3 类电缆，整体建网成本较高，对于宽带 业务的支持只能限于d s l 技术，不如l a n 的带宽潜力大。 1 0 武汉理l 人学硕士学位论文 第四章n g n 承载传输 n g n 的终极目标是建设一个能够同时提供话音、数据以及多媒体等业务的， 集通信、政务、商务及娱乐于一体，满足个人通信的分组融合网络。为实现这一 目标，r r u t ，i e t f 等标准化组织制定了一系列标准协议。n g n 网络上又包含 了各种类型的设备，主要包括软交换、媒体网关、信令网关、智能终端、各种数 据库朋务器以及承载网络设备等。n g n 是一个实现了全面融合的网络，不但包 括电话网络，如p s t n 、i s d n 、h 3 2 3 ；还包括了数据网络，如a t m 、i p 等网络。 因此多种网络之间的互通是n g n 成功的必要条件。i p 技术是最为最成功的互联 网分组技术，它的扩大包容性也得到了最大验证，在n g n 网络中将采用全i p 网络作为承载网。 为了n g n 业务的顺利开展，必须从业务需求的角度出发，结合目前网络技 术的发展，精心设计n g n 承载网络，需要考虑问题包括地址规划、路由规划、 服务质量和网络安全等方方面面的因素。虽然n g n 承载网豹覆盖范围最终应能 通达全国，但考虑到运营商的网络建设、业务提供都有一个分阶段的发展过程， 所以承载网的设计还必须考虑能否灵活、平滑的扩展。可以预见，n g n 承载网 络是一个复杂的网络，在很多方面对目前的数据网络技术提出了挑战。 n g n 承载网络的设计原则之一是在满足n g n 要求的前提下，最大限度地利 用现有网络的投资。n g n 承载网的设计包括承载网的网络结构选择、i p 地址分 配、网络安全、服务质量q o s 等。 4 1n g n 业务承载特点及要求 n g n 业务开展的初期，由于用户数目较少，业务类型较简单，网络负载也 不大，所以在现网中直接将n g n 业务接入到已有的数据网络上进行承载。无论 是n g n 终端的地址分配，还是汇聚、骨干网络资源，包括接口、路由，都没有 同传统i n t e r n e t 业务进行区分。这种实现对当前的运营商数据网络没有苛刻的要 求，但随着用户数目的增多和业务复杂程度的提高，一些棘手的问题也渐渐显现 出来，如终端地址短缺、服务质量难以保障、用户安全以及用户管理等问题。 无论是从流量模型还是服务质量角度来看，传统i n t e r n e t 业务与n g n 业务 都存在着较大的差异。传统i n t e m e t 业务以w e b ，f 1 甲以及e m a i l 为主，这些业 武汉理t 人学硕十学位论文 务都是基于t c p i p 协议的，业务模型都是非对称的，对服务质量f 如时延、抖动 等) 没有明确的要求。而n g n 业务模型是对称的，即使是不同业务的编码方式对 带宽也有不一样的需求，每种具体应用对带宽的需求也是恒定的。此外，n g n 业务的实旌也对服务质量提出了严格的要求。 目前绝大多数的i n t e r n c t 业务使用t c p 作为传输层协议，而t c p 滑动窗口 机制根据对端响应进行窗口尺寸的调整，只要对端能够在超时之前进行响应，则 传送窗口就增大，这种机制注定了i n t e r a c t 的带宽资源将被耗尽。可以看到，简 单的将n g n 业务承载到因特网上，n g n 业务的q o s 将难以得到保障。 i p 地址是宝贵的资源，其分配方式还会影响路由效率和业务开展，因此有 必要进行合理规划。n g n 业务具有端到端( p e e f - t o - p e e r ) 及永久在线 溶1 w a y s 0 1 1 l i n e ) 的特点，这种通信模式需要分配大量的i p 地址，如果全部终端 都使用公网地址( ，、，4 地址) ，显然存在着地址匮乏的问题。简单地为终端分配私 有地址，如果不进行仔细的规划，还可能存在多级穿越的技术难题。运营商在承 载网中还需要实施静态路由、动态路由和策略路由等技术，以保证用户接入相应 的业务网，实现相关应用。 n g n 承载网采用的t c p i _ p 网络技术与基于a t m 和s d h ( s y n c h r o n i z a t i o n d i g i t a lh i e r a r c h y ) 的承载网相比，最大的特点就是网络的开放性，这种特性可以 加速网络业务的发展，但这种开放性也使n g n 网络不可避免的面对各种安全上 的威胁，如