[硕士论文精品]下一代网络的业务和媒体流控制特征及其实现

I摘要市场对业务的需求促进了现代电信网从传统语音网络向基于IP分组传输的下一代网络NGN进化NGN的业务体系结构不但能将已有多媒体业务和各种增值业务等各种业务统一承载而且能够向第三方开放业务开发接口使得新业务的生成方便快捷且开发和运营成本相对较低但是NGN基于IP分组传输的特点也使得端到端的QOS的保证成为难点本文首先从电信网发展的角度介绍下一代网络提出的背景然后介绍和分析NGN的含义分层结构和基本特征接下来分别就NGN的业务相关的特点和传送相关特点研究NGN架构下的业务控制与媒体流自适应控制的实现文章根据NGN的业务相关特点详细阐述了利用软交换技术实现NGN业务体系功能目标的方法首先分析了软交换机的软件模块设计思路然后借鉴智能网的呼叫控制模型提出了软交换的呼叫模型接着研究了NGN体系架构下业务控制的实现的两种方式智能网实现方式和包括PARLAYJAIN等开放式业务API的第三方实现方式最后结合作者在NGN增值业务方面的研发经验举出了闹钟业务和彩铃业务两个增值业务的具体实例说明NGN架构下业务控制的具体实现方法文章根据NGN分组传输相关特点引伸出在NGN的体系结构中为了实现媒体流的可靠传输终端须具有一定的自适应调整的智能讨论了利用RTCP对网络传输状况进行反馈的实现指出了终端根据RTCP反馈数据对媒体流传输实现自适应控制的一些方法关键字关键字关键字关键字下一代网络NGN软交换智能网PARLAYRTCPIIABSTRACTTHEINCREASINGLYDEMANDOFSERVICEGIVESRISETOTHEMODERNTELECOMMUNICATIONNETWORKSEVOLUTIONFROMTRADITIONALVOICENETWORKTOTHENGNBASEDONIPPACKETTRANSMISSIONTHETARGETSYSTEMOFNGNNOTONLYFACILITATESMULTIMEDIASERVICEANDVARIOUSSUBSIDIARYSERVICES,BUTALSOOFFERSINTERFACESTOTHETHIRDPARTY,WHICHFACILITATESNEWSERVICEWITHARELATIVELYLOWDEVELOPMENTANDOPERATINGCOSTHOWEVER,ASNGNISBASEDONIPPACKETTRANSMISSION,ITISDIFFICULTTOENSUREENDTOENDQOSTHISTHESISSTARTSBYINTRODUCINGTHEBACKGROUNDOFNEXTGENERATIONFROMTHEPERSPECTIVEOFTELECOMMUNICATIONNETWORKSDEVELOPMENTITINTRODUCESANDANALYZESTHEDEFINITION,STRUCTUREANDBASICFEATURESOFNGNTHENITFOCUSESONTHEIMPLEMENTATIONOFSERVICECONTROLANDADAPTIVECONTROLOFMEDIASTREAMUNDERTHENGNSYSTEMWITHREGARDTOTHESERVICEANDPACKETTRANSMISSIONRELATEDFEATURESOFNGNTHISTHESISILLUSTRATESTHEMETHODSOFREALIZINGTHENGNFUNCTIONWITHTHESOFTSWITCHTECHNOLOGYBASEDONTHESERVICERELATEDFEATURESOFNGNITFIRSTLYPROPOSESTHECONCEPTANDDESIGNINGTHOUGHTSOFSOFTSWITCH,ANDTHECALLMODELOFSOFTSWITCHUSINGTHECALLMODELOFINTELLIGENTNETWORKFORREFERENCETHENITSUGGESTSTWOMETHODSFORTHEIMPLEMENTATIONOFSERVICEUNDERTHENGNSYSTEM,NAMELY,INDEVELOPMENTMODEAND3RDPARTYUTILIZINGOPENINGAPISDEVELOPMENTMODE,SUCHASPARLAYANDJAINFINALLY,FROMTHEAUTHORSRDEXPERIENCECONCERNINGALARMSERVICEANDCOLORRINGSERVICE,EXAMPLESARESETTOILLUSTRATETHEIMPLEMENTATIONMETHODOFSERVICECONTROLUNDERNGNFRAMEWORKBASEDONFEATURESOFTHENGNPACKETTRANSMISSION,ACONCLUSIONISMADETHATTERMINALSSHOULDBESELFADAPTIVEINTELLIGENTTOENSURETHESTEADYTRANSMISSIONOFMEDIASTREAMRTCPCANBEUSEDTOGIVEFEEDBACKTOTHETRANSMISSIONCONDITIONSEVERALMETHODSCONCERNINGTERMINALSSELFADAPTIVECONTROLOFMEDIASTREAMTRANSMISSIONACCORDINGTOTHERTCPFEEDBACKDATAARETHEREFOREPROPOSEDKEYWORDSNGNSOFTSWITCHINTELLIGENTNETWORKPARLAYRTCP11绪绪绪绪论论论论11现代电信网络发展状况现代电信网络发展状况现代电信网络发展状况现代电信网络发展状况现代电信网络随着科技的进步不断发展不断满足人们日益增长的需要改变和丰富着人们的物质文化生活反过来人们对电信业务不断增长和改变的需求也驱动了电信网络技术的发展从而导致了电信网络的更新换代本节将概要介绍现代电信网络的发展状况111传统电话网传统电话网传统电话网传统电话网传统电话网路通常称作公共电话交换网PSTNPUBLICSWITCHTELEPHONENETWORK传统电话网络的基本原理就是采用某种连接技术在两部电话之间建立一条可传输话音的电路传统电话网络从最原始的依靠接线员的人工交换网络到今天的程控数字电话网络已经发展了一百多年随着数字通信技术的发展尤其是随着程控电话的大规模应用电话网的交换和中继部分已经基本上实现了数字化现代数字电话交换网络实现电路交换的方式就是由程控数字交换机基于TDM时分复用技术通过呼叫控制信令在两个电话机之间建立一条独享的电路程控数字交换机诞生后可实现缩位拨号呼叫前转等业务这些业务功能可以认为是早期的智能化业务但是这些功能是比较简单和有限的而且这些功能是由交换机制造厂商设计的程控数字交换机基于TDM时分复用技术以64KBIT/S的话音信道为基本单元以电路交换模式对话音呼叫进行交换选路等呼叫控制在业务实现方面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智能化的业务逻辑控制和交换机的处理软件网络架构紧密耦合在一起增加新的业务必须修改呼叫流程信令甚至升级交换机的硬件结构因此可提供业务能力有限开发新业务周期长按照传统的技术和软件编程方法一个新的业务从定义到最后可以上网使用周期一般要15到5年112智能网智能网智能网智能网随着通信网络向智能化个性化的方向发展用户对各种业务的需求在不断增2加基本的电信服务已无法满足人们的需求这就要求电信网络能迅速而灵活地向用户提供各种新兴电信业务由于传统电话网实现智能业务的能力有限于是智能网因此产生智能网INTELLIGENTNETWORK简称IN是在原有通信网络的基础上设置的一种附加网络其目的是在多厂商环境下快速引入新业务1智能网技术克服了传统交换机提供业务方法的缺点对业务的适应性强生成业务的周期短同时其规范性又使各厂商更容易互通智能网的主要特点是将交换与业务控制分离即交换中心只完成基本的接续功能而在电信网中另设一些新的功能节点由这些功能节点协同原来的交换中心共同来完成智能业务2智能网的具体实现是在原有通信网络基础上增设一些网络功能组件又叫功能实体把交换机的功能在新的网络单元之间重新分配以有限的功能组件构成大量的业务新增设的功能实体主要有业务控制点SCP业务交换点SSP智能外设IP业务管理系统SMS业务生成环境SCE等这些功能组件组成一个附加的网络结构即智能网智能网不是独立存在的是叠加在现有程控交换网上的一种网智能网和程控交换网依靠公共信道信令系统密切联系在一起业务控制点SCP是智能网络的核心部件3它存储业务逻辑完成业务控制功能SCF根据SSP送来的呼叫事件不同启动不动的业务逻辑根据业务逻辑向SSP发送控制命令从而实现各种IN业务业务数据库点SDP存储用户需要查询和记录的数据完成业务数据功能SDFSCP和SDP通常放置在一起业务交换点SSP负责完成呼叫控制功能CCF和业务交换功能SSFCCF功能接收客户呼叫SSF功能接收识别智能业务呼叫并向SCP报告接收SCP发来的控制命令SSP一般都以原有的数字程控交换机为基础加上必要的软硬件以及与信令网的接口构成智能外设IP负责完成专用资源功能SRF它主要提供智能业务所需的语音提示接收用户二次拨号进行语音合成等功能业务管理系统SMS主要负责网络管理业务管理和系统管理业务生成环境SCE是在智能网中提供新业务的节点利用独立于应用的模块SIB在业务生成环境中可以方便快速地提供业务并将其输入到SMS中随着移动通信技术的发展形成了移动通信网络它和传统的PSTN网络互联使移动通信用户和固定电话用户可以相互通信移动通信网络的增值业务的提供是由移动智能网提供的移动智能网的网络叠加和业务提供方式和固定智能网类似3典型的移动智能网有CAPGSM和WINCDMA113下一代网络的提出下一代网络的提出下一代网络的提出下一代网络的提出随着INTERNET宽带VOIP移动通信等新技术的快速发展可以提供通信业务的种类增多尤其是伴随着以VOIP可视电话视频会议视频点播等为代表的多媒体业务和以短信彩铃彩话等移动通信增值业务的蓬勃发展人们普遍得到了便利和享受消费水平得到不断提升对消费的认识日趋成熟人们已经不再满足于现有的通信网络能够提供的业务他们需要能够根据需要快速制定或者订制新的业务人们需要提供的将是一个能随时随地满足其通信需求的通信环境这个通信环境首先是要实现随时随地通信其次要在操作界面设置业务配置等方面实现个性化定制用户的新需求对通信设备制造商和网络运营商在通信网络的建设思路和通信业务的提供方式方面提出了更高的要求从通信网络运营商的角度看随着新技术带来的新通信模式通信网络的多元化趋势在日益加剧各运营商之间的竞争逐渐加剧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对于运营商而言必须要求自己的收入呈现多元化以规避风险面对竞争传统业务的收入下降使得运营商在竞争中逐渐采用业务来实现差别化并利用增值业务收入弥补自己传统业务中流失的部分新业务的不断出现可以驱动用户的需求和市场的增长运营商可以主动地为用户寻找和提供新业务而不是被动地随着人们的需求变化采取策略原有的智能网平台提供新业务的速度已经远远不能满足通信网络运营商快速制定和提供新业务的需要通信网络运营商迫切需要新的技术来满足这一需要此外通信网络运营商希望采用新技术降低网络运营维护成本希望能够整合各种网络平台能够将已有包括多媒体业务和各种增值业务的各种业务统一承载提供综合化的业务同时统一网络管理以便于网络维护从通信设备制造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其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且开发和运营成本相对较低下一代网络NGN的提出就是为了满足这一需要412国内外国内外国内外国内外NGN研究情况研究情况研究情况研究情况欧洲电信标准协会ETSI较早就开始了对NGN的研究它们以前对TIPHONEPARLAY等方面的研究为NGN打下了一定的基础2001年ETSI设立了NGN启动组和NGN实现组两个专题组分别负责对NGN有关标准化环境技术领域标准化策略可能的合作伙伴等相关课题研究的管理工作从2000起ITUT的第13项目组作为ITU的领导组就将NGN的研究列为重要内容并组织了多次研讨会目前ITUT第13研究组已经取得以下成果NGN概述NGN总体原则和通用参考模型NGN总体要求NGN功能要求及其体系架构NGN融合技术方案NGN移动性管理要求及其体系架构NGN用户可管理的IP网络NGN网络融合PSTN向NGN的演进NGN的QOS总体要求和网络性能要求NGN端到端要求及其体系架构集中控制资源的端到端QOS架构基于以太网接入的QOS架构基于IP接入网的QOS架构异构网络的网络性能等2004年7月ITUT决定整合各方面资源成立新的专题NGN组FGNGN以应对新的需求FGNGN的主要工作是在继承第13工作组的基础上重点面向NGN领域的关键技术开展工作在以下方面继续完善和深入体系结构方面需求和移动方面服务质量和性能方面演进和互通方面多业务提供商针对NGN业务的接口基于IP的接入网络的QOS框架等我国相关的863科技委等项目也在进行NGN业务的研究从最直观的NGN业务需求入手研究下一代网络业务对网络编号设备等的需求13本文主要研究工作及其意义本文主要研究工作及其意义本文主要研究工作及其意义本文主要研究工作及其意义本文首先介绍了电信网络的发展情况阐述了从传统电话网到智能网再到下一代网络NGN的现代通信网络的发展过程然后介绍了NGN的含义分层结构和基本特征接下来就NGN的业务相关的特点详细阐述了利用软交换技术实现NGN业务体系功能目标的方法并且举出了闹钟业务和彩铃业务两个具体增值业务的实例来描述NGN的业务实现过程最后就NGN的传送相关特征引伸出NGN的体系结构中对终端具有一定的智能要求提出了利用RTCP对网络传输状况进行反馈并介绍了终端根据反馈数据对媒体流传输实现自适应控制的一些方法本文对于从事NGN业务开发研究人员有一定参考作用对从事流媒体控制的研究人员有一定的帮助52下一代网络概述下一代网络概述下一代网络概述下一代网络概述21下一代网络下一代网络下一代网络下一代网络NGN的含义的含义的含义的含义下一代网络NEXTGENERATIONNETWORK简称NGN泛指一个不同于目前一代的大量采用创新技术以IP为中心同时可以支持语音数据和多媒体业务的融合网络下一代网络NGN从其名词上来看便是带有面向未来的含义NGN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ISDNATM等而NGN在它一出现便是范围非常大的概念而不是某一项具体的技术NGN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从业务层看NGN指下一代业务网从传送层看NGN指下一代传送网包括超长传输智能光交换等从接入层看NGN指下一代宽带接入网对电话网而言NGN指软交换体系对数据网而言NGN指以IPV6为代表技术的下一代互联网对移动网而言NGN指全IP的3G网络和后3G网络广义的NGN指下一代融合网包容了所有新一代网络技术是接入网络交换网络互联网络移动网络有线电视网络的统一狭义的NGN特指下一代业务网即以软交换为控制层兼容所有三网技术的开放式体系NGN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QOS保证的传送技术其业务相关功能与其传送技术相独立NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商NGN支持通用移动性NGN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NGN源于传统智能网的业务和呼叫控制相分离的基本理念它使传统的以电路交换为主的PSTN网络中逐渐迈向以分组交换为主它承载了原有PSTN网络的所有业务把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻PSTN网络的重荷又以IP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NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP的分组网络融合的产物它使得在新一代网络上提供语音视频数据的综合业务成为了可能因此准确地说NGN并不是一场技术革命而是一种网络体系的革命它继承了现有电信技术的优势以软交换为控制核心以分组交换网络为传输平台结合多种接入方式包括固定6网移动网有线电视网等NGN是继智能网之后现代电信技术发展和演进的又一个重要里程碑22下一代网络下一代网络下一代网络下一代网络NGN的分层结构的分层结构的分层结构的分层结构NGN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网络功能层次上看我们可以把它在垂直方向从上往下划分成四层网络业务层控制层媒体承载层和传输接入层4每个层面可以包含子层或者其它部分不同层面之间可以互相通信NGN的网络功能层次结构图如图21所示图21NGN的网络功能层次结构图网络业务层负责在呼叫建立的基础上提供各种增值业务和管理功能包括具有开放接口API的应用服务器传统智能网的业务控制点功能和网管服务器和AAA控制层控制层控制层控制层中继媒媒媒媒体体体体网网网网关关关关综合接入设备设备设备设备无线接接接接入入入入网网网网关关关关信令信令信令信令网关网关网关网关SIPH248和和和和MGCP终端终端终端终端软交换软交换软交换软交换软交换软交换软交换软交换应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器业务控制点业务控制点业务控制点业务控制点AAA服务服务服务网管服务器网管服务器网管服务器网管服务器IP/ATM核心分组网核心分组网核心分组网核心分组网承载层承载层承载层承载层接入层接入层接入层接入层业务层业务层业务层业务层7认证授权计费服务器等由它们自由配合完成业务生成业务认证业务运行业务管理和业务计费等业务功能控制层是NGN网络的核心负责完成各种呼叫控制和业务交换路由选择等功能在业务交换方面控制层要能够根据业务层传来的指示对呼叫进行相关操作并监视操作的结果在必要时候对业务层报告业务进行情况和业务层结合完成业务控制功能NGN中主要采用软交换设备完成控制层功能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API接口从而可使第三方快速灵活有效地实现业务提供媒体承载层负责将用户侧送来的信息转换为能够在网上传递的格式并将信息选路送至目的地NGN的媒体承载层采用高速包交换网信令音视频媒体以及数据都以IP包的形式在网络中传输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这种承载技术实现了资源的最有效利用而且由于分组网络的规划简单可以按照网络发展的状况灵活扩容接入层负责将用户连至网络包括各种接入网关中继网关无线接入网关智能终端以及与处理媒体有关的媒体服务器和多点处理器MP等接入层通过TGSGAGIADMSAGCABLEIAD等设备支持普通电话接入ADSL接入WLAN接入PHS接入2G和3G接入等各种接入方式使得用户在不同的时间和场合可以灵活选择不同的接入方式来获取电信服务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PSTNPLMNININTERNET等网络的互通有效地继承原有网络的业务23下一代网络下一代网络下一代网络下一代网络NGN的基本特征的基本特征的基本特征的基本特征ITUT定义了NGN的基本特征51基于分组技术传输2将控制功能从承载呼叫会话应用业务中分离3业务提供与网络传送层面分离利用开放接口提供业务4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媒体非实时和多媒体业务5具有端到端的QOS和透明的传输能力6通过开放的接口规范与传统网络实现互通87具有通用移动性允许用户自由地接入不同业务提供商8支持多样标志体系并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由9对于用户而言同一业务具有统一业务特征10在固网和移动网络之间实现融合在NGN的基本特征中大部分是与业务相关的特征这充分体现了下一代网络是由业务驱动的理念从NGN与业务相关的基本特征可总结得出对NGN的业务体系的实现必须具有如下要求61开放式控制应开放网络控制接口支持第三方控制的业务创建业务更新和业务逻辑2业务提供和网络运营分离基于上述分布式控制和开放式控制机制推出独立于网络运营商的业务提供商促使NGN业务竞争格局的形成以利于丰富多样的增值业务的快速提供3支持网络业务的融合需要具有灵活而方便地生成话音和数据融合业务的能力以充分体现NGN的技术潜力和市场价值在NGN的基本特征中基于分组技术传输具有端到端QOS和透明的传输能力是与传送相关的特征而在NGN网中最耗费资源的主要传送内容是媒体流为了保证媒体流的端到端可靠传送除了在NGN的网络层要求智能化提高传送质量外也需要终端具有一定的智能能够对媒体流进行自适应控制下面几章将主要结合NGN的业务特征和传送特征来介绍NGN中业务和媒体流控制的实现24本章小结本章小结本章小结本章小结本章首先介绍了下一代网络NGN的含义和分层结构然后介绍了NGN的基本特征并就NGN基本特征中的业务特征和传送特征进行相关的阐述为后面的章节提供了理论基础93实现实现实现实现NGN业务体系目标的关键技术业务体系目标的关键技术业务体系目标的关键技术业务体系目标的关键技术软交换技术软交换技术软交换技术软交换技术正如23节中所阐述的NGN业务相关特征决定了NGN业务体系的实现具有相当的要求软交换技术就是为了实现NGN的业务体系要求而发展的关键技术31软交换的基本概念软交换的基本概念软交换的基本概念软交换的基本概念下一代网络的内容广泛各个层面都有其核心技术软交换技术是NGN中下一代业务网包括固定网移动网的核心技术软交换是NGN的控制功能实体为NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能是NGN呼叫与控制的核心软交换位于NGN网络分层中的控制层它与接入平面媒体层的网关交互作用接收正在处理的呼叫相关信息指示网关完成呼叫软交换主要处理实时业务首先是话音业务也可以包括视频业务和其他多媒体业务软交换通常也提供一些基本的补充业务简单地看相当于传统交换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分但传统的呼叫控制功能是和业务结合在一起的由于不同的业务所需要的呼叫控制功能不同因此要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制而各种补充业务和增值业务的控制则由位于软交换上的业务层提供在业务控制方面软交换要能够根据业务层传来的指示对呼叫进行相关操作并监视操作的结果在必要时候对业务层报告业务进行情况在业务层的指挥下完成业务控制功能软交换技术的基本思想是建立开放分层的体系架构实现业务与呼叫控制分离789呼叫控制与承载分离它将呼叫控制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一方面可以节约运营商成本同时也适应了多协议并存的复杂局面分离的目标是使业务真正独立于网络101112能够比传统的智能业务提供方式更灵活有效的实现业务的提供而不必关心承载业务的网络形式32软交换机的呼叫控制及业务交互的实现软交换机的呼叫控制及业务交互的实现软交换机的呼叫控制及业务交互的实现软交换机的呼叫控制及业务交互的实现软交换在现实网络中的具体实现是通过软交换机来完成的软交换机是基于IP技术的下一代语音和多媒体交换机其设计目的在于取代基于电路交换技术的5类10交换机和4类交换机的使用软交换机名称源自其提出目标该交换机是一种旨在计算机或服务器上实现的软件解决方案软交换机的产生源于通过媒体控制协议MGCPH248技术来实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想所以国外也有学者将软交换机称为呼叫代理器CA或媒体网关控制器MGC软交换机概念的提出不仅使下一代网络的语音业务功能和与传统PSTN网的交换机功能可以完全透明地兼容从根本上确保了IP电话技术能够完全替代PSTN网络中的交换机321软交换机的设计功能要求软交换机的设计功能要求软交换机的设计功能要求软交换机的设计功能要求软交换的含义和NGN的业务体系要求决定了软交换机具有以下的设计功能要求131415Z1基本呼叫控制和处理软交换机要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媒体连接控制和资源控制等要能够识别媒体网关报告的用户摘机拨号和挂机等事件控制媒体网关向用户发送音信号如拨号音振铃音回铃音等满足运营商的拨号计划Z2支持多种接入方式和各种异构网络的融合互通软交换机要实现多种接入方式采用标准协议与各种媒体网关终端和网络进行通信包括H248SCTPISUPTUPINAPH323RADIUSSNMPSIPM3UAMGCPBICCPRIBRI等要能够支持各种异构网络的互联互通支持与七号信令网智能网H323网络体系SIP网络体系以及其他软交换的互联互通Z3业务交换功能Z软交换机要能够智能呼叫触发检出接收来自业务交换的呼叫控制相关信息并对呼叫控制相关的事件进行处理Z4业务能力支持Z软交换要体现呼叫控制和业务分离的思想上层的业务驱动应与底层异构网络无关能够提供开放灵活的业务提供体系软交换机在实现传统交换机基本业务的基础上要提供对智能网协议INAP的支持实现与现有的智能网互通继承已有的成熟通信业务同时要提供对基于开放API的第三方业务开发方式的支持例如PARLAYJAINAPI等Z5用户资料记录管理功能11Z软交换机要能够对用户资料进行记录和管理软交换机与用户数据中心连接可将用户的信息送往用户数据中心进行认证与授权防止非法用户侵入并查询用户登记业务情况以便在合适的时候进行业务触发Z6计费功能Z软交换机应具有生成详细话单和复式计次的功能可根据运营需求将话单传送至计费中心方便用户查询Z7资源管理功能Z软交换机应对系统中的各种资源的分配释放和控制进行集中管理322软交换机的软件模块设计软交换机的软件模块设计软交换机的软件模块设计软交换机的软件模块设计由上述软交换机的功能要求总结出软交换机软件模块设计的示意图如图31所示系统支撑模块协议适配模块PROTOCOL基本呼叫控制应用控制第三方增值业务控制接口用户相关数据管理网络管理模块CMADAPTERH248/H323/SIP连接管理CMIN业务接口统计计费模块调试跟踪模块图31软交换机的软件模块设计示意图对图中各软件模块的说明如下1系统支撑模块为各功能模块提供系统服务包括内存管理定时管理12消息和队列管理线程管理等2网管代理模块通过简单网络管理协议SNMP与网管服务器通信向网管服务器报告呼叫统计信息告警信息和资源使用情况等在系统初始化时通过此模块读取网管中系统配置3协议适配模块PROTOCOL将各种接入协议屏蔽对于所有的信令协议统一转换成一种信令类型基本呼叫控制模块无须关心具体信令协议对各种呼叫信令进行统一处理4媒体连接管理适配CMADAPTER模块将H248H323SIP等的媒体资源管理命令适配成与具体协议无关的统一媒体连接管理命令提供给上层的连接管理模块上层无须关心具体协议命令一律以对LEG等操作的形式建立释放具体协议的媒体连接5连接管理CM模块根据基本呼叫控制模块的指令实施各种与媒体资源相关的操作如创建LEG连接两个LEG连接LEG到特殊语音资源等6基本呼叫控制模块完成基本呼叫控制功能完成呼叫信令的交互和对媒体连接管理模块的控制完成交换机的基本业务和一些简单补充业务基本控制模块应当能够支持高级智能业务的触发并且能够在高层业务控制下完成智能业务的功能7应用控制接口模块应用控制接口模块的主要任务提供第三方应用业务接口和智能网业务接口支持应用第三方业务和智能网业务的实现智能网业务接口可以通过INAP经信令网关的TCAPSCCPSIGTRAN协议栈和传统智能网的SCP交互也可以在IP分组网内将INAP经SCTP传输的方式直接和IPSCP进行通信IPSCP是在IP分组网内部的基于智能网概念的SCP,所不同的是INAP消息不是通过七号信令传送而是在以分组IP包方式传送第三方应用业务接口则通过SIP协议栈和相应的应用服务器或PARLAY网关等交互8用户相关数据管理模块主要管理呼叫过程中需要查询或者记录的用户相关的数据例如用户是否登记了某种业务是否具有使用某种业务的权限等9统计计费模块负责记录呼叫过程中产生的一些资源或呼叫类型相关统计信息还负责生成详细话单用于计费10调试跟踪模块负责跟踪记录呼叫过程中的消息以便于调试323软交换的呼叫控制模型软交换的呼叫控制模型软交换的呼叫控制模型软交换的呼叫控制模型基本呼叫控制模块是软交换机软件设计的核心模块它不但完成各种呼叫的基13本呼叫控制功能而且能够在业务层指挥下完成各种智能业务和增值业务具有业务交换功能软交换的抽象呼叫控制模型就在基本呼叫控制模块中具体实现从功能上看软交换机完成类似于智能网SSP的功能在呼叫控制逻辑上两者没有本质的差别因此软交换呼叫模型的设计可以借鉴智能网的呼叫控制模型1617和传统智能网所不同的是传统智能网是按照电路交换设计的它所描述的呼叫建立和承载建立的过程是统一的而软交换增加了媒体连接控制模块实现呼叫控制与承载连接过程的分离以媒体网关控制协议H248或MGCP控制媒体网关完成呼叫的媒体连接和释放此外传统智能网业务只有SCP提供业务局限封闭而软交换抽象底层业务提供能力实现开放业务接口增加INAP与PARLAYJAIN等第三方的业务能力接口适配灵活支持不同的业务提供方式智能网能力集CS2CAPABILITYSET2定义了较完备的多方呼叫控制模型以及业务开发模式且具有较好的呼叫控制以及业务能力接口因此采用CS2描述的CCFSSFSERVICESWITCHINGFUNCTIONCALLCONTROLFUNCTION模型作为软交换的基本呼叫控制模型首先明确软交换系统和智能网功能模型的模块对应关系简单智能网功能模型关系1819如图32所示SCFCCFSDFSSFSRFSMFCCAFMANAGEMENTRELATIONSHIPINSERVICECONTROLBEARCONNECTIONCONTROL图32智能网功能模型关系图14实现智能网业务的核心模块是SCF和CCFSSF17SCF完成智能业务逻辑控制功能而CCFSSF则在完成基本呼叫控制的同时和SCF进行业务交互在SCF的指挥下完成业务过程比较图31和图32可以将软交换机软件功能模块与智能网功能模型关联起来基本呼叫控制模块对应着智能网中的CCFSSF用户相关数据管理对应着SDF连接控制管理CM和媒体连接管理适配CMADAPTER对应着SRF网络管理模块对应着SMF应用控制接口以上的IN应用和第三方应用软交换机软件模块图中并未画出对应着SCF软交换机的基本控制模块完成CCFSSF对应的功能接下来从CCF呼叫控制能力和SSF业务交换能力两方面阐述软交换呼叫模型3231软交换呼叫模型软交换呼叫模型软交换呼叫模型软交换呼叫模型CCF功能的实现功能的实现功能的实现功能的实现ZCCF负责提供基本呼叫的处理和控制ITUT的Q1224对CCF的功能要求如下20Z1能够建立操纵和释放呼叫连接2能够关联和管理一个呼叫实例中相关的用户3能够提供到智能业务的触发机制4管理基本呼叫相关资源CCF的功能实现是由基本呼叫状态模型BCSMBASICCALLSTATEMODEL来描述BCSM定义了一系列用户建立和维持呼叫连接所需的各种动作并且描述了这些动作是怎样连接起来构成整个呼叫过程19BCSM由四个要素组成它们是呼叫状态点PICSPOINTSINCALLS业务检测点DPSDETECTIONPOINTSBCSM状态转移TRANSITIONS和事件EVENTS呼叫状态点PIC的作用是描述智能业务逻辑所关心的CCF完成呼叫连接的基本动作业务检测点DP作用是指示在何种状态可以进行智能业务逻辑的触发点状态转移TRANSITIONS说明从一个PIC到另一个PIC的转换事件EVENTS是基本呼叫连接处理状态间转移的引发点是促使状态转换的驱动力呼叫由一连串的描述呼叫基本动作的PIC状态点组成每当BCSM收到一个事件消息根据前呼叫状态PIC判断决定是否到达一个DP点当满足业务触发条件时会进行业务触发并将业务触发事件上报给SSF,由SSF和SCF进行业务交互当没有触发DP点时若满足状态迁移条件将会迁移到下一个PICCCF的DP检测点上得到的呼叫信息经业务交换功能SSF送到智能网的业务控15制功能SCFSCF在分析该DP点信息后根据预先存贮好的业务逻辑执行再经过SSF向CCF的BCSM发回控制命令PIC根据命令对呼叫进行控制完成一次SCF对智能业务的控制动作之后BCSM继续状态的转移产生新的DP点上报SCF直至呼叫结束这就是CCFSSF和SCF相互作用完成智能业务的基本原理212223图33智能业务实现的基本原理示意图根据DP点是否是静态触发DP点可分为TDP和EDP两种类型TDP是静态触发点是预先在CCF中设置好的EDP是动态触发点不是预先在CCF中设置好的而是由SCF在业务运行过程中动态设置的根据业务触发后原呼叫程序后是否挂起DP点又可以分为NNOTIFICATION和RREQUEST两种若当DP点触发到SCF后程序挂起需要等待由SCF传递来的控制信息则此DP点为R若DP点触发后程序继续执行不必等待SCF传递16来的控制信息仅仅是通知SCF而已则此DP点为N综合DP是否静态触发和业务触发后原呼叫程序是否挂起两个条件DP点共分为以下四类1TDPRTRIGGERDETECTIONPOINTREQUEST是一个静态触发检测点它是预先在业务逻辑中设置好的当呼叫处理的执行满足触发条件时这个DP点就被触发原呼叫处理程序被暂时挂起向SCP发出初始化检测点的消息以启动相应的业务逻辑执行TDPR的触发常用于业务逻辑的开始2TDPNTRIGGERDETECTIONPOINTNOTIFICATION性质与TDPR类似也是静态触发检测点与TDPR的区别在于一旦触发条件满足将该DP点信息上报SCP之后原呼叫处理程序不用挂起等待SCP的控制命令而是继续执行原呼叫处理程序3EDPREVENTDETECTIONPOINTREQUEST是动态触发检测点它不能预先在业务逻辑中设置而是被正执行的业务逻辑动态地设置成一种待命状态一旦被置待命的DP点事件发生触发机制启动向SCF上报该事件同时挂起原呼叫处理程序等待SCP的进一步命令4EDPNEVENTDETECTIONPOINTNOTIFICATION是另一个动态触发检测点它的性质和EDPR相仿不同之处在于触发机制被激活后原呼叫处理程序继续执行不等待SCP的控制命令和TDPN一样只通知事件的发生而不受控根据主被叫方的不同将BCSM分为主叫端BSCM简称为OBCSM和被叫端BSCM简称为TBCSM两部分对于一个呼叫分别建立OBCSM和TBSCM两个半呼叫模型分别对主叫方和被叫方的基本呼叫状态进行描述主叫和被叫BSCM的区分可以更加清晰的划分不同的呼叫状态点PIC而且方便业务检测点DP的设置主叫端BSCM示意图如图34所示17O_NULLAUTH_ORIG_ATTORIG_ATTEMPTO_EXCEPTIONCOLLECT_INFOORIG_ATTEMPT_AUTHANALYSE_INFOCOLLECTED_INFOSELECT_ROUTEANALYZED_INFOAUTH_CALL_SETUPSEND_CALLORIG_AUTHCOLLECT_TIMEOUTINVALID_INFORMATIONROUTE_SELECT_FAILUREAUTH_FAILUREO_CALLED_PARTY_BUSYO_ALERTINGO_TERM_SEIZEDO_NO_ANSWERO_ACTIVEO_ANSWERO_SUSPENDEDO_DISCONNECTO_ABANDONO_MID_CALLO_DISCONNECTO_ACTIVE_FAILUREORIGINATION_DENIEDO_SUSPEND_FAILURE图34主叫端BCSM示意图对关键的PIC和DP的说明如下1AUTHORIZE_ORIGINATION_ATTEMPTPIC主叫呼叫鉴权检查主叫方的身份和业务权限2COLLECT_INFORMATIONPIC收集号码根据号码计划判断收号是否完毕3ANALYSE_INFORMATIONPIC号码分析根据号码计划决定选路地址和终端类型4SELECT_ROUTEPIC选择路由包括搜寻路由表将选录地址翻译称物理端口地址等185ORIGNATION_ATTEMPT_AUTHORIZEDDP主叫用户鉴权完成到达此DP点6COLLECTED_INFORMATIONDP完成收号到达此DP点7ANALYZED_INFORMATIONDP完成号码分析后到达此DP点被叫端BSCM示意图如图35所示T_NULLAUTH_TERM_ATTTERM_ATTEMPTSELECT_FACILITYTERM_AUTHPRESENT_CALLT_ALERTINGCALL_ACCEPTEDT_ACTIVET_ANSWERT_SUSPENDEDT_SUSPENDT_ABANDONT_EXCEPTIONTERMINATION_DENIEDT_BUSYPRESENTATION_FAILURET_NO_ANSWERT_MID_CALLT_ACTIVE_FAILURET_DISCONNECTT_SUSPEND_FAILURE图35被叫端BCSM示意图1AUTHORIZE_TERMINATION_ATTEMPTPIC被叫方呼叫鉴别权2SELECT_FACILITYPIC确定终端接入线路的忙闲状态3TERMINATION_ATTEMPT_AUTHORIZEDDP被叫方呼叫鉴别权后到达此DP点4CALL_ACCEPTEDDP19被叫振铃后到达此DP点5T_ANSWERDP被叫应答后到达此DP点3232软交换呼叫模型软交换呼叫模型软交换呼叫模型软交换呼叫模型SSF功能的实现功能的实现功能的实现功能的实现ZSSF是业务交换功能它和CCF联系提供CCF和SCF之间业务交互的能力Q1224对SSF功能要求如下1扩展CCF的功能以能够识别业务触发和与SCF进行业务交互2管理CCF和SCF之间的信令3在SCF的控制下根据业务需要修改呼叫流程SSF业务交换功能的实现是由智能交换状态模型INSWITCHINGSTATEMODELINSSM来描述的它提供了面向对象的有限状态机来描述CCFSSF的智能呼叫过程并且使这些状态过程对SCF来说可见换句话说它将智能控制过程抽象为SCF可理解的有限状态模型这种SCF可理解的状态模型叫做连接视图模型CONNECTIONVIEWMODEL其连接视图状态CONNECTIONVIEWSTATE简称为CVSCVS包括四种连接视图对象呼叫段关联CSACALLSEGMENTASSOCIATION呼叫段CSCALLSEGMENT连接点CPCONNECTPOINT连接腿LEGCONNECTIONLEGLEG是对会话中一个呼叫支路的抽象CP是相互连接的腿连接点的表示CS用来描述在一个独立的呼叫段它包括相关的资源腿和连接点和相关的过程BCSM描述的过程一个CS可以管理多个LEG表示各个LEG的连接关系CSA用来关联一次会话中的CS一个CSA可以包含多个CS例如多方呼叫的情况CSA是SSF中的一个子状态机协同CCF的BCSM管理一次会话共同完成呼叫处理和连接控制功能CSA具有DP触发功能接受BCSM上报的DP事件完成对静态配置的业务DP的触发以及业务逻辑过程中业务层所动态配置的事件DP的触发LEG可以被制定为主动腿CONTROLLINGLEG和被动腿PASSIVELEG,对CS2而言主动腿代表着本地端局交换机接入的呼叫对于主叫端的呼叫段CS指的是入局对于被叫端的呼叫段CS指的是出局主动腿是智能业务逻辑实例触发的腿一个呼叫关联CSA中最多只有一条主动腿反之不代表端局接入的腿就是被动腿被动腿通常指主叫端的出局腿和被叫端的入局腿BCSM和CVS之间通过呼叫腿关联当CSA中存在被动腿时每一个BCSM和一条被动腿相关联当CSA中没有被动腿时BCSM和唯一的主动腿相关联图BCSM和CVS关系如图36所示20T118508097CSACSCSCPOTHERLEGBCSMCONNECTIVITYOBJECTSCSACSASSOCIATIONCSCALLSEGMENTCPCONNECTIONPOINTCALLPROCESSINGOBJECTS图36BCSM和CVS关系示意图对应着BCSM有主叫BCSM和被叫BCSM两种半呼叫模型在连接视图CVS中也将一个完整的呼叫分为两个半侧呼叫过程CCFSSF向SCF呈现当前发送端或接收端的半侧呼叫的CVS视图SCF通过CVS视图来观察CCFSSF的呼叫连接状态从而根据业务逻辑需要发出相应的操作命令控制CCFSSF完成符合业务需求的业务逻辑具体的操作消息内容和应用场合在Q1228中有详细阐述一个表示三方呼叫的CVS视图如图37所示OAB1234567898CALLSERVERTABCONTROLLINGLEGPASSIVELEGCONTROLLINGLEGLPASSIVELEGTAC1234567898图37三方呼叫的CVS视图2133NGN的业务实现方式的业务实现方式的业务实现方式的业务实现方式对于基本业务和普通补充业务可以直接在软交换中实现对于高级智能业务和增值业务应当由NGN的业务层来提供2425常见的业务实现方式主要有两种一种是基于智能网的业务实现方式由业务控制点SCP来负责业务逻辑另一种是基于开放第三方应用接口的应用服务器业务实现方式如PARLAY方式对基于智能网的业务实现方式由于软交换的呼叫控制模型是基于智能网CS2的因此对于INAP有着天然的支持当软交换利用传统智能网提供业务时通过信令网关的TCAPSCCPSIGTRAN协议栈的转换将INAP以七号信令形式和传统智能网SCP进行业务交互当软交换利用IP分组网内的IPSCP提供业务时可直接将INAP经SCTP与IPSCP通信使用智能网实现业务的优点是智能网能力集完备对呼叫阶段划分比较细致可设置的DP点较多业务提供能力强缺点是业务开发模式封闭不能由第三方进行开发对于开放第三方应用接口的PARLAY业务实现方式需要增加PARLAY业务能力适配接口将PARLAYAPI转换成为对软交换呼叫模型中基本呼叫状态BCSM的处理常见的做法是在软交换和PARLAY应用服务器中以PARLAY网关PARLAYGATEWAY进行消息转换和映射262728PARLAY网关和PARLAY应用服务器以PARLAYAPI进行消息交互PARLAY网关将PARLAYAPI转换成为软交换呼叫模型基本呼叫状态BCSM易于理解的SIP消息PARLAY网关和软交换机间以SIP消息进行消息交互在软交换机内的SIP适配模块将SIP和BCSM进行映射因此完成从PARLAYAPI到BSCM处理的整个映射过程PARLAY应用服务器PARLAY网关和软交换机的关系如图38所示3COMPARLAYAPISIPSIPADAPTERPARLAYAPPSERVERPARLAYGATEWAY