硕士论文-NGN在电力通信中的应用研究.pdf

重庆大学工程硕士学位论文 N G N 在电力通信中的应用研究 硕士研究生 指导教师 兼职导师 工程领域 张津铭 王康教授 崔燕明高级工程师 计算机技术 重庆大学计算机学院 二0 0 六年十月 重庆人学硕士学位论文中文摘要 摘要 软交换网络体系是公认的搭建下一代网络 N G N 的核心技术 具有开放式 的体系结构 且业务提供手段丰富 是集话音 数据 传真和视频业务于一体的 全新网络 将逐步替代传统的电路交换等功能单一的网络 是现代通信网络发展 的必然趋势 软交换技术作为目前各种网络融合与业务快速承载的关键技术 集 中体现了 业务与网络分离 控制与承载分离 的思想 通过软件设计来实现呼 叫连接控制和业务处理等功能 是N G N 的核心部分 面对目前电力通信现状和各方面的要求 如何用新的思路 新的交换技术 充分利用新的传输网络重新考虑统一规划设计电力通信网已势在必行 新的组网 技术既要满足目前的业务需求 又要能顺应发展潮流 满足调度话音业务 行政 语音业务 视频业务和数据业务等多种业务的需求 且组网成本相对较低 而软 交换技术以其先进的设计思想 开放的构架 强大的业务能力 以及未来技术的 良好适应性成为首选组网技术 通过对重庆电力通信数据网进行升级改造 可以 作为软交换网的承载网 在软交换采用的协议中 H 3 2 3 沿用的是传统的实现电话信令模式 比较成熟 已经出现了不少H 3 2 3 产品 H 3 2 3 符合通信领域传统的设计思想 进行集中 层 次控制 采用H 3 2 3 协议便于与传统的电话网相连 特别适合于电力专网中应用 本文对利用软交换对重庆电力调度网进行组网进行了可行性研究和技术方案 探讨 并探讨了V o I P 在重庆电力通信的应用 由于N G N 在国内电力通信还未有 应用 因此本文对各电力企业改造通信网络 制订通信规划具有一定参考价值 关键词 N G N 软交换 电力通信 数据网 重庆大学硕士学位论文 英文捕业 A B S T R A C T S o f t s w i t c hi st h ea c k n o w l e d g e dk e yt e c h n o l o g yo fN G N i th a sa no p e ns t r u c t u r e a n da b u n d a n tm e t h o d st oo f f e ra p p l i c a t i o n s i ti san e wn c t w o r 量w h i c hm a k e sv o i c e d a t a a n dv i d e oi n t e g r a t i v e l y I tw i l lr e p l a c es i n g l ef u n c t i o nn e t w o r ks u c ha st r a n d i t i o n a l c h a n n e ls w i t c hs t e p l y i ti st h ei n e v i t a b l et r e n do fm o d e r nc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s d e v e l o p i n g S o f l s w i t c hi n c a r n a t e st h et h o u g h tw h i c hi s a p p l i c a t i o n ss e p e r a t ef o r m n e t w o r k s c o n t r o ls e p a r a t ef r o mt r a n s m i s s i o n c o n c e n t r a t i v e l ya n di m p l e m e n t st h e f u n c t i o n ss u c ha sl i n kc o n t r o la n da p p l i c a t i o nd i s p o s a lt h r o u 曲s o f t w a r ed e s i g n i ti st h e c o r eo f N G N I ti sn e c c e s a r yt h a th o wt om a r ko u tp o w e rc o r n m u n i e a i t o nn e t w o r ku n i f o r m l yw i t h n e w t h i n k i n g n e ws w i t c ht e c h n o l o g y n e wt r a n s i tn e t w o r k f a c i n gs t a t u si nq u oo f p o w e r c o m m u n i c a i t o na n dm u l t i p l i c a t ed e m a n d s N e wn e t w o r kt e c h n o l o g ym u s ts a t i f yn o to n l y c u r r e n ta p p l i c a t i o n sd e m a n d sb u ta l s od i s p a t c hv o i c e o f f i c ev o i c e v i d e oa n dd a t a d e m a n d s i t c a nf i tt h e d e v e p m e n t t r e n da n dm u s tb ee c o m o n i c S o f t s w i t c hi s p r e f e r e n t i a ln e t w o r kt e c h n o l o g yf o ri t sa d a n c ed e S i g nt h i n k i n g o p e ns t r u c t r u e s t r o n g a p p l i c a t i o na b i l i t ya n dg o o da d a p t a b i l 时f o rf u t u r et e c h n o l o g y C h o n g q i n gp o w e r c o m m u n i c a t i o nd a t an e t w o r kC a nb et h et r a n s m i s s i o nn e t w o r ka f t e rb e i n gu p d a t e d H 3 2 3u s e st r a n d i t i o n a lt e l e p h o n es i g nm o d e la n di sm a t u r ei nt h ep r o t o c o l s s o f l s w i t c hu s e d T h e r ea r em a n yH 3 2 3 p r o d u c t s H 3 2 3 f i t st h ed e s i nt h i n k i n gi n t r a n d i t i o n a lc o m m u n i c a i t o nd o m a 沁i tm a k e sc e n t r a l i z e d l e v e lc o n t r o la n di se a s yt o c o n n e c tt h et r a n d i t i o n a lt e l e p h o n en e t w o r k I ts u i t st ob eu s e di np o w e rp r i v a t en e t w o r k T h ep a p e rr e s a r c h sf e a s i b i l i t yt oc o n s t r u c tC h o n g q i n gp o w e rd i s p a t c hn e t w o r k w i t hs o f l s w i t c ha n dd i s c u s s e st h et e c h l o n o g yp l a na n dV o l Pa p p l i c a t i o ni nC h o n g q i n g p o w e rc o m m u n i c a t i o n T h ep a p e ri s w o r t hr e f e r e n c ew h e np o w e re n t e r p r i s e su p d a t e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k m a k ec o m m u n i c a t i o np l a n sf o rN G N h a sn o tb e e nu s e di n d o m e s t i cp o w e rc o m m u n i c a t i o n K e y w o r d s N G N s o f t s w i t c h p o w e rc o m m u n i c a t i o n d a t an e t w o r k I I 独创性声明 本人声明所呈交的学位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 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得重废太堂 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谢意 学位论文作者签名 j 历i 孝铭 签字目期 伊c 年 猬5 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽太堂有关保留 使用学位论文的 规定 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 论文被查阅和借阅 本人授权 重庞太堂 可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段 保存 汇编学位论文 保密 在 年解密后适用本授权书 本学位论文属于 不保密 请只在上述一个括号内打 4 学位论文作者签名 蟛饬 叫 导师签名 Z 厶 签字日期 口6 年f 瑚6 日 签字日期 犷6 年 朔 0 厂 油 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 l 绪论 1 1 问题的提出及研究意义 1 1 1 问题的提出 目前下一代网络 N e x t g e n e r a t i o n n e tw o r k 以下简称N G N 刀 的定义在业界 已经得到定论 即为 下一代网络 N G N 是一个建立在I P 技术基础上的新型公共 电信网络 能够容纳各种形式的信息 在统一的管理平台下 实现音频 视频 数据信号的传输和管理 提供各种宽带应用和传统电信业务 是一个真正实现宽 带窄带一体化 有线无线一体化 有源无源一体化 传输接入一体化的综合业务 网络 I n t e r a c t 是下一代网络的主体 I P 技术是实现计算机互联网 传统的电话网 和有线电视网三网融合的关键技术 随着I n t e r n e t 技术的发展 最终将实现计算机 互联网 电话网 P S T N 和有线电视网三网融合 近年来随着通信技术的发展 为了满足电力系统安全 稳定 高效生产的需 求及电力企业运营走向市场化的需求 电力通信网的发展十分迅速 新设备的大量 涌入表示通信网的智能化水平在不断提高 功能日益强大 配置 应用也十分复 杂 层出不穷的新产品 新功能 新技术及技术经济效益等诸多因素的影响 使 可选择的设备越来越多 造成电力通信网中设备种类的复杂化 此外 由于网络规模的限制 电力通信网实际上是一个小而全的网络 小是 指网络的业务量不大 全是指作为通信网所有环节一样不少 而且电力通信网地 域广大 数量繁多 由于规模的原因 电力通信网的管理传统上一直都是不分专 业统一管理 每一位通信管理维护人员都必须管理包括网络中传输 交换 终端 各个环节上的设备 还包括电源 机房 环境等网络辅助设备 同时还要兼顾电 路调配等网络业务 电力行业中的网络在传统的P S T N 电话网络 网络中 交换机的功能与其提 供的业务都需要在每个接点完成 并且采用依靠交换机和信令来提供业务 所以 必须在交换机的技术标准和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 首先需要修订标准 再对交换机进行改造 因此 每提供一项新业务 都需要较长的时期 而且 目前电力调度交换网络结采用的设备主要是多厂家的 数字程控调度交换机 多为8 0 年代至9 0 年代初产品 中继方式有二线环路 四 线E M 也有少量传输通道以载波电路为主 4 W E M 中继方式的信令为D T M F 接口方式为V 类 随着电网的发展 电力调度交换网发展到目前规模 暴露出一些问题 如网 架结构不合理 交换速度较慢 老版本升级费用过高 交换机的选点不能适应目 重庆大学硕士学位论文1 绪论 前体制对维护管理的需要 无法满足各级调度电路统一组网资源优化共享趋势的 要求 特别是由于交换机为多个厂家的设备 功能的实现和提供的信令方式不尽 相同 给调度交换网的组网带来了很大的麻烦 N G N 技术的发展如火如荼 电力系统对电力通信的要求也越来越高 如何面 对目前的通信现状和各方面的要求 如何用新的思路 新的通信技术来提高重庆 电力通信的技术水平 是摆在我们面前十分紧迫的任务 1 1 2 研究的意义 1 统一不同介质的网络 电力通信网中存在多种传输介质 且各自较独立 都各有自己的一套设备 若引进了N G N 技术 在一台交换服务器上可对多种介质的信息进行交换 这不但 在经济方面避免了设备的浪费 而且提高了网络的可靠性 各种介质的网络达到 了一定的融合互通 在不同介质的网络中传递信息时也省掉了复杂的转换环节 在管理上也更方便 只需对一个设备进行维护就可实现整个网络的信息交换 2 对多媒体信息的补充作用 目前 电力通信网中传输的信息主要是语音和数据 但随着网络的演进和计 算机技术的不断发展 对多媒体业务也提出了新的要求 N G N 中的软交换技术不 但能很好地支持语音业务 利用新的网络设施可以提供各种增值业务和补充业务 而且软交换提供了开放式的应用程序接口 A F I 3 2 非常便于提供新业务 这对 目前比较流行的电力系统呼叫中心 也称客户服务中心 来说 引入软交换技术 所获得的更低的成本 更短的周期 提供更好的服务无疑表示这一选择的明智 3 电力通信网中网络互通 电力通信网中的电话网是一种交换网络 在拥有电力系统独有的载波电话网 络的同时还存在以砰协议为基础的计算机分组网络 N G N 中的软交换提供支持多 种信令协议的接口 可以很好的实现电话网和计算机网之间的信令互通及不同网 关的互操作问题 这就是使得计算机网可以更方便地对电话网进行管理和支持 电话网也可以和计算机网络配合 更好地提供服务 4 其他方面的功能 软交换具有操作维护功能 主要包括业务统计和告警等 在业务繁杂的电 力系统中 它可以对各种业务进行统计 故障时还可以及时地发出告警信号 另 外 软交换还可以采集详细的清单 对用电量和电话费等的计费 1 2 国内外研究现状 为了加快N G N 的研究和标准化进程 I T U T S G l 3 继2 0 0 3 年9 月的会议之后 于2 0 0 4 年1 月和2 月又召开了N G N 课题报告人联合会议和研究组全会 推出了 2 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 2 个N G N 标准草案 意在对N G N 的研究方向 框架体系 业务需求 网络功能 互通 服务质量 移动性管理 可管理的口网络和N G N 演进方式等方面提出总 体要求 为世界各国的通信运营商和设备制造商提供网络发展及产品研发的思路 与依据 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 此次会议建议在新的研究期 S G l 3 的主要工作将集中在N G N 领域 并建议将S G l 3 改名为N G N 研究组 下一代网络能够提供可靠的服务质量保证 支持语音 视频和数据多媒体业 务承载能力 具有支持快速灵活的新业务生成能力 这些均无疑是电信产业发展 关注的焦点 尽管对于下一代网络仍然争议颇多 但N G N 的研究步伐一直没有停 滞 变革是一定的 但是如何演进和实施仍须深入研究和探讨 此次会议提出 了N G N 功能特性的建议草案N G N O v e r v i e w 对N G N 的基本特征 能力 目标 和功能进行了描述 会议延续了N G N 网络通用的原则 需求和框架体系 对N G N 的基本模型作了进一步的详细划分 将用户平面 控制平面和管理平面分别置于 业务层和传送层上 使得水平垂直关系一目了然 在N G N 业务方面 进一步明确 了N G N 的业务范畴 并定义了业务要求和网络要求 体现了业务与网络相分离的 N G N 基本原则 此次会议细化了N G N 移动性管理的总体要求和体系架构 M O B 还提出了基于S L A 可管理的口网络的概念 M A N N O N 详细定义了其业务和框 架 在Q o S 方面 形成了关于Q o S 体系架构 端到端Q o S 要求和接入网Q o S 的 三个标准草案 在网络演进方面 会议启动了N G N 演进方式标准草案的研究 2 0 0 5 年3 月2 3 2 5 日 为进一步推动和促进中国N G N 产业的发展 信息产业 部电信研究院在北京国际会议中心举办 2 0 0 5 全球N G N 高峰论坛 和 全球N G N 最新设备和解决方案展示 全面分析世界特别是中国N G N 的引入和实施策略 我国的电信运营商都比较关注N G N 当中的软交换技术 2 0 0 2 年 中国电信 在北京 上海 广东 杭州采用了4 个厂家的设备进行试验 涉及的内容主要是 单域的软交换试验和软交换与P S T N P L M N 的互通 软交换不同域之间的用户通 过P S T N 实现互联互通 中国联通从2 0 0 3 年开始在北京 上海 重庆 天津 广 东 四川采用了7 个厂家的设备试验 进行了单域软交换试验 软交换与 P S T N P L M N 的互通 同一厂家多域软交换之间的互通 此外还进行了不同厂家软 交换与软交换 网关与网关之问的互通 中国网通股份公司于2 0 0 1 年底在北京 杭州 广州 宁波等地建设了小规模 的N G N 2 0 0 3 年8 月 中国网通启动了南方的广东 陕西和北方的山东3 地的 N G N 商用试验网 为将来大范围部署和推广N G N 做准备 N G N 商用试验网着重 3 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 开展以本地宽带接入为主的商用试验 一方面可以安装电话 另一方面可以宽带 上网 同时进行多种增值业务 目前新兴或小的运营商对于发展N G N 的兴趣要明显高于老牌运营商 目前铁 通已经在广州 深圳 山东 重庆 成都等一些城市向社会和大客户提供比较 实 惠 的N G N 话音 服务 中国卫通以软交换为核心技术的N G N 网络已覆盖全国3 1 个省会城市和1 7 6 个地 市 县 建成N G N 网关 开通业务的城市已达1 5 0 个 N G N 网络不仅能 提供当前P S T N 网络所支持的话音业务 智能业务 而且还可以提供多媒体视频 业务 为第三方开放业务等 中国移动的软交换技术试验旨在跟踪和掌握以软交换技术为代表的下一代网 络的发展和应用 验证其技术的合理性和有效性 在下一代网络的建设 规划和 运营维护等方面积累经验 中国移动的软交换技术试验分别在长途汇接层和移动 本地网两个部分引入 N G N 在中国电力系统的应用目前基本处于论证阶段 没有实际应用案例 1 3 本文研究的目的和研究内容 1 3 1 本文研究的目的 面对目前通信现状和各方面的要求 如何用新的思路 新的交换技术 充分 利用新的传输网络重新考虑统一规划设计电力调度交换网已势在必行 新的组网 技术既要满足目前的业务需求 又要能顺应发展潮流 满足调度话音业务 视频 业务和数据业务等多种业务的需求 且组网成本相对较低 电力通信网走过了从电缆载波 电力线载波通信到P D H 数字微波 S D H 数字 微波 光纤通信的发展过程 A T M 数据网 使得传输带宽和传输电路大大增加 网络可靠性大大增强 光纤S D H 传输网络的建成 能提供宽带的I P 接 k 0 Po v e r S D H 为软交换技术在电力中应用打下了良好的基础 已经具备应用条件 随着信息技术的发展 人们对信息的需求已不满足于传统的电报电话业务 甚至传统的文件传输 电子邮件等数据业务 而是追求更高品质的集视频 图像 声音 文字 甚至动画等为一体的多媒体应用服务 统一的软交换多媒体通信平 台正是在这种需求下的产物 迫切需要得到更进一步的开发和发展 电力通信网有光纤网 微波网 载波网等多种网络形式 各种网络都有自己 的交换设备 复接设备等 这些网络间的互联互通存在较大的困难 如果信息需 要在不同介质的网络间传输 将需要更多的转换环节 这不但造成了资源的浪费 而且对整个电力通信网的管理也带来了很大的不便 若引进了软交换技术 在一 台交换服务器上可对多种介质的信息进行交换 这不但在经济方面避免了设备的 4 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 浪费 而且提高了网络的可靠性 各种介质的网络达到了一定的融合互通 在不 同介质的网络中传输信息时也省掉了复杂的转换环节 在管理上也更方便 只需 对一个设备进行维护就可实现整个网络的信息交换 软交换可以提供支持多种信 令协议的接口 可以很好的实现电话网和计算机网之间的信令互通及不同网关的 互操作问题 这就是使得计算机网可以更方便地对电话网进行管理和支持 电话 网也可以和计算机网络配合 更好地提供服务 软交换具有操作维护功能 主要 包括业务统计和告警等 对业务繁杂的电力系统来说 引入软交换可以对各种业 务进行统一的统计 若出现故障还可以及时地发出告警信号 此外 软交换还能 够提供开放式的应用程序接口 a p i 非常便于提供新业务 就拿电力客户服务中 心来说 引入软交换技术无疑是一种明智的选择 基于软交换的呼叫中心可以用 更低的成本 更短的周期为用户提供更好的服务 更好地树立电力系统的形象 1 3 2 本文研究的主要内容 重庆电力通信网的存在的薄弱环节 N G N 技术的发展趋势 特点 软交换采用的信令结构 软交换承载网的改进 利用软交换对重庆电力调度交换网组网 v o m 在重庆电力的应用 重庆大学硕士学位论文 2 N G N 的概念及原理 2N G N 的概念及原理 2 1 引言 N G N 一种新兴的技术 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 是在传统的以电路交换为主的P S T N 网络中逐 渐迈出了向以分组交换为主的步伐的 它承载了原有P S T N 网络的所有业务 同 时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I P 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酱 视 频 数据等综合业务成为了可能 2 2N G N 的基本概念和特点 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 n N e t w o r k 或 新一代网络 N e wG 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 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I P 网络中以减轻P S T N 网络的重荷 又以球 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 下一代网络体系采用开放的网络构架 体系 它有以下三大特征 1 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 部件化使得原有的电信网络逐步走向开 放 运营商可以根掘业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络 部件问 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 其功能特点是 业务与呼叫控制分离呼 叫与承载分离 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 重庆大学顶士学位论文 2 N G N 的概念及鳆理 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 但近几年随着口的发展 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口网络 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 D 奠定了最坚实的基础 2 3N G N 研究范围与发展趋势 N G N 具有广泛的内涵 其研究范围相当广泛 主要研究的内容有 新业务及 应用 网络传送的基础设施 网络体系架构 I P 网络技术 网络融合技术 互通 和互操作 新型的控制 管理和运维机制 各网络单元 新的网络协议 网络安 全体系和技术 测试技术等 N G N 应该是比今天更好的网络 它将具有更高速率 支持更多的业务 以更 综合的方式支持多种业务 支持多种服务水平的Q o S 运行 维护 管理更简单 经 济 N G N 的网络技术与业务 将有多种多样的接入和核心网服务于社会 由于网 络技术的多样性 互通和互操作将成为今后的主要问题 N G N I P v 6 3 G 和W D M 将广泛用来提供宽带 高质量 安全的业务 新的通信软件将驱动个性化增值业 务的发展 标准将在N G N 中起到重要的作用 总之 N G N 是一个范围很广的概 念 它所讨论的内容是与未来网络相关的方方面面的事情 它不止是I n t e r n e l 移 动 m v 6 光或业务 而是所有这些的总和 2 4N 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 部件问的协议接口基于相应的标准 1 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 或骨干球路 由器构成 2 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 7 重庆大学硕士学位论文 2 N G N 的概念及原理 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 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 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 可以是口网或A T M 网 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 5N G N 的主要业务 N O 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 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 m 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侩议 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 S I P 2 6N G N 支持的协议 N G N 功能实体之间需要采用标准的通信协议 这些协议主要由n U T 和I E T F 等国际标准化组织定义 N G N 体系中主要涉及的协议有 呼叫控制协议 S I P S I P T 和B I C C 协议 S I P 2 3 1 S e s s i o nI n i t i a t i o nP r o t o c 0 1 由I E T F 制定 用来建立 修改和终结多媒 体会话的应用层协议 有较好的扩展能力 S I P T S I Pf o r T e l e p h o n e s 将传统电话网信令 目前仅对I S U P 消息 通过 封 装 和 翻译 转化为S I P 消息 提供了用S I P 实现传统P S T N 网与S I P 网络的互 重庆大学硕士学位论文2 N G N 的概念及原理 连机制 在N G N 中 S I P 终端同软交换之间 软交换同应用服务器之间运行S I P 协议 同时S I P s m T 已被软交换接受为通用的接口标准 以实现软交换之间 的互连 B I C C 协议由r r u T 制定 源于N I S U P 信令 为了实现与现有网络的互通 软交换设备还需支持传统电话网和早期V o I P 网络使用的I S U P H 3 2 3 等呼叫控制 协议 媒体网关控制协议 M G C P 和M e g a c o H 2 4 8 协议 M G C P 媒体网关控制协议 是I E T F 的一个草案 是目前使用最多的媒体网 关控制协议 M e g a c o H 2 4 8 协议由I E T F 和I n J T 联合开发 它是在M G C P 协议的基础上 结合了其它媒体网关控制协议的一些特点发展而成 它提供了控制媒体建立 连 接 释放的命令与保证这些信令执行的机制 同时也可以携带一些随路呼叫信令 媒体传送协议 R T P R T C P 业务层协议 可使用的业务层协议和A P I 包括S I P P A R L A Y J A I N 为实现传统智能网业务 软交换设备还应支持I N A P 协议 基于口的P S T N 信令传送协议 基于口的P S T N 信令传送协议 I U A M 3 U A M 2 P A 这些信令协议均基于S C T P I P 进行传递 一 其他类型协议 网络管理协议 S N M P 资源配置管理协议 C O P S 认 证计费鉴权协议 1 认D I U s 网络时间同步协议 N T P 2 7 支撑N G N 的主要技术 N G N 需要得到许多新技术的支持 虽然1 1 r u T 要等到2 0 0 4 年才会做一个清 晰的规定 但目前为大多数人所接受的N G N 相关技术是 采用软交换技术实现端 到端业务的交换 采用I P 技术承载各种业务 实现三网融合 采用I P v 6 技术解决 地址问题 提高网络整体吞吐量 采用M P L S 多协议标签交换 实现I P 层和多 种链路层协议 A n d F R P P P 以太网 或S D H 光波 的结合 采用O T N 光 传输网 和光交换网络解决传输和高带宽交换问题 采用宽带接入手段解决嘬后 一公里t 的用户接入问题 因此 可以预见实现N G N 的关键技术是软交换技术 高速路由 交换技术 大容量光传送技术和宽带接入技术 其中软交换技术是N G N 的核心技术 1 软交换 S o t t s w i t c h 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 9 重庆大学硕士学位论文 2 N G N 的概念及原理 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 高速路由佼换技术 高速路由器处于N G N 的传送层 实现高速多媒体数据流的路由和交换 是 N G N 的交通枢纽 N G N 的发展方向处理大容量 高带宽的传输 路由 交换以外 还必须提供大于目前m 网络的Q o S I P v 6 和M P L S 提供了这个可能性 作为网络协议 N G N 将基于口v 6 I P v 6 相对于口v 4 的主要优势是 扩大了 地址空间 提高了网络的整体吞吐量 服务质量得到很大改善 安全性有了更好 的保证 支持即插即用和移动性 更好地实现了多播功能 M P L S 是一种将网络第三层的m 选路 寻址与网络第二层的高速数据交换相结 合的新技术 它集电路交换和现有选路方式的优势 能够解决当前网络中存在的 很多问题 尤其是Q o S 和安全性问题 3 大容量光传送技术 光纤传输 N G N 需要更高的速率 更大的容量 但到目前为止 能够看到的 并能实现的最理想的传送媒介仍然是光 因为只有利用光谱才能带来充裕的带宽 光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量 超长距离传输和密集波分复 用 D W D M 系统3 个方向在发展 光交换与智能光网 只有高速传输是不够的 N G N 需要更加灵活 更加有效 的光传送网 组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交 换机构成的智能光网发展 即从环形网向网状网发展 从光 电一光交换向全光交换 发展 智能光网能在容量灵活性 成本有效性 网络可扩展性 业务提供灵活性 用户自助性 覆盖性和可靠性等方面 比点到点传输系统和光联网具有更多的优 越性 4 宽带接入技术 N G N 必须有宽带接入技术的支持 因为只有接入网的带宽瓶颈被打开 各种 宽带服务与应用才能开展起来 网络容量的潜力才能真正发挥 这方面的技术五 花J k l 2 其中主要技术有高速数字用户线 V D S L 基于以太网无源光网 E P O N 的 光纤到家 F T r H 自由空间光系统 F S O 无线局域N W L A N 2 8 N G N 的技术优势 N G N 的目的是为了改革现有电信网和信息产业的基础设施 以支持更广泛的 业务 N G N 不仅代表通信业务融合的潮流 也代表了通信网络的发展正在由技术 驱动转向业务驱动的趋势 一般认为 N G N 具备下列技术优势 1 0 重庆大学硕士学位论文 2 N G N 的概念及原理 1 开放的 分层的网络构架体系 N G N 强调网络的开放性 其原则包括网络架构 网络设备 网络信令和协议 开放式网络架构能让众多的运营商 制造商和服务提供商方便地进入市场参与竞 争 易于生成和运行各种服务 而网络信令和协议的标准化可以实现各种异构网 的互通 N G N 的分层组网特点 使得运营商几乎不用考虑到过多的网络规划 仅 需根据业务的发展情况 来考虑各接入节点的部署 在组大网方面 无论是容量 维护的方便程度 以及组网效率 N G N 同P S T N 相比也有明显的优势 2 业务与呼叫控制分离 呼叫控制与承载相分离 N G N 是业务独立于网络的网络 通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承 载分离实现真正的 业务独立于网络 允许业务和网络独立发展 使得业务供 应商和用户能够灵活有效的生成或更新业务 也使得网络具有可持续发展的能力 和竞争力 3 持各种业务和用户无拘束的接入 N G N 是一个基于分组传送的网络 能够承载话音 多媒体 数据和视象等所 有比特流的多业务网 并能通过各种各样的传送特性 实时与非实时 由低到高的 数据速率 不同的O o S 点到点 多播 广播 会话 会议等等 满足多样化 个性化 业务需求 使服务质量得到保证 令用户满意 运营商可以推出新的盈利模式 实现按质论价 优质优价 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 1 A D 来满足用户的语音 数据和视频业务的 共存需求 4 可与现有网络互通 N G N 是具有后向兼容性 允许平滑演进的网络 通过接入媒体网关 中继媒 体网关和信令网关等 可实现与P S T N P L M N I N I m e m e t 等网络的互通 从而 充分挖掘现有网络设施潜力和保护已有投资 5 支持移动性 移动电话的大发展充分表明人类对移动性的旺盛需求 电话服务需要移动性 互联网服务同样需要移动性 N G N 的分层组网特点和部件化有利于支持普遍的移 动性和漫游性 因此 在N G N 体系中 可以提前预铺3 G 核心网 从而赢得竞争 优势 6 电信级的硬件平台 N G N 的业务处理部分运行于通用的电信级的硬件平台上 运营商可以通过选 购性能优越的硬件平台 来提高处理能力 同样 在这个平台上 摩尔定律所带 来的处理性能的持续增长 也将使整个通信产业获益 重庆大学硕士学位论文2 N G N 的概念及原理 2 9 现有电信网络如何演进到下一代网络 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 演进应该分 为几个层面 1 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 2 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I P 或A T M 网络上 利用S o i 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 3 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 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 接入到讲网络或A T M 网络 升级S o i i S w i t c h 和应用服务器以支持L o c a l 的电话业 务和口业务 2 1 0 本章小结 本章较为全面的介绍了N G N 的基本概念和特点和N G N 的体系结构 主要业 务 支持协议 技术优势等 并讨论了现有电信网络如何演进到下一代网络 1 2 重庆大学硕士学位论文3 软交换的技术特点 3 软交换的技术特点 3 1 软交换的基本概念 在企业网络环境下 用户可采用基于以太网的电话 v o w l 可 再通过一套基 于P c 服务器的呼叫控制软件 C a l lM a n a g e r C a l ls e r v e r 实现P B X 功能 I PP B x 对于这样一套设备 系统不需单独铺设网络 而通过与局域网共享来实现管理与 维护的统一 综合成本远低于传统的P B X 受到I PP B X 成功的启发 为了将现有的传统P S T N 电路交换网与L P A T M 数 据网融合 1 9 9 7 年由朗讯公司贝尔实验室提出软交换 S o f l S w i t c h 概念 将传统的 交换设备部件化 分为呼叫控制与媒体处理 二者之间采用标准协议 如M G C P H 2 4 8 呼叫控制实际上是运行于通用硬件平台上的纯软件 媒体处理将T D M 转 换为基于P 的媒体流 于是 软交换技术应运而生 由于这一体系具有伸缩性强 接口标准 业务开放等特点 发展极为迅速 软交换的基本含义是 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 包括呼叫选路 管理控制 连接控制 建立 拆除 会话 和信令互通 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 软交换的主要功能有 1 媒体网关接入功能 该功能可以认为是一种适配功能 它用以连接各种媒体网关 如P S T N I S D N 的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 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 提供相应业务 2 业务提供功能 由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进的过程中起着十分重要的作 用 因此软交换应能够支持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 提供现有智能网提供的业务 3 互联互通功能 目前 存在两种比较流行的m 电话体系结构 一种是I T U T 制定的H 3 2 3 协 议 另一种是 T F 制定的S I P 协议标准 两者是并列的 不可兼容的体系结构 均可以完成呼叫建立 释放 补充业务 能力交换等功能 软交换可以支持多种 协议 当然也可以同时支持这两种协议 重庆大学硕士学位论文 3 软变换的技术特点 电路交换模型软交换模型 图3 1电路交换模型与软交换模型 F i g3 1C h a n n e ls w i t c hm o d e la n ds o