NGN与软交换技术

1、下一代网络相关内容下一代网络相关内容 NGN（Next Generation Network），即），即 下一代网络，是集语音、数据、视频和多下一代网络，是集语音、数据、视频和多 媒体业务于一体的全新网络架构。媒体业务于一体的全新网络架构。 软交换是下一代网络的核心技术，其思想软交换是下一代网络的核心技术，其思想 是在电信网向下一代网络演进的过程中产生是在电信网向下一代网络演进的过程中产生 的，充分吸取了电信网、智能网和的，充分吸取了电信网、智能网和IP技术的技术的 优点，采用开放式分层体系结构，不但实现优点，采用开放式分层体系结构，不但实现 了网络的融合，更重要的是实现了业务的融了网络的融合

2、，更重要的是实现了业务的融 合，具有充分的优越性。合，具有充分的优越性。 PSTN作为拥有最大用户群的现有网络，任何网络演进方案都不可能作为拥有最大用户群的现有网络，任何网络演进方案都不可能 忽略其存在。基于忽略其存在。基于Softswitch的网络解决方案提出了两种策略。的网络解决方案提出了两种策略。 策略一：策略一：ZTE Softswitch和和TG一起完成原汇接一起完成原汇接/长途交换机的功能，而保持长途交换机的功能，而保持 C5端局不变。这是工作量最少、牵涉面最小的一种方案，比较适合于新建端局不变。这是工作量最少、牵涉面最小的一种方案，比较适合于新建/改改 造局的情况。造局的情况。

3、本章介绍下一代网络和软交换的基本概念、本章介绍下一代网络和软交换的基本概念、 基于软交换的网络体系结构、软交换设备、基于软交换的网络体系结构、软交换设备、 软交换协议以及软交换技术的组网应用。软交换协议以及软交换技术的组网应用。 下一代网络概述下一代网络概述 NGN.1NGN.1 基于软交换的基于软交换的NGNNGN NGN.2NGN.2 软交换组网设备软交换组网设备 NGN.3NGN.3 软交换主要协议软交换主要协议 NGN.4NGN.4 软交换组网技术软交换组网技术 NGN.5NGN.5 软交换的组网应用软交换的组网应用 NGN.6NGN.6 从广义上讲，从广义上讲，NGN泛指一个不同于现

4、有网络，泛指一个不同于现有网络， 大量采用业界公认的新技术，可以提供语音、数大量采用业界公认的新技术，可以提供语音、数 据和多媒体业务，能够实现各种网络用户之间的据和多媒体业务，能够实现各种网络用户之间的 业务互通及信息共享的融合网络。包括下一代传业务互通及信息共享的融合网络。包括下一代传 送网、下一代接入网、下一代交换网、下一代送网、下一代接入网、下一代交换网、下一代 Internet和下一代移动网。和下一代移动网。 从狭义上讲，从狭义上讲，NGN特指以软交换设备为控制核特指以软交换设备为控制核 心，能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的心，能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的 分层体系结

5、构。分层体系结构。 NGN.1 NGN.1 下一代网络概述下一代网络概述 在这种分层体系架构下，能够实现业务在这种分层体系架构下，能够实现业务 控制与呼叫控制的分离，呼叫控制与接入控制与呼叫控制的分离，呼叫控制与接入 和承载的分离，各网络部件之间采用标准和承载的分离，各网络部件之间采用标准 的协议进行互通，能够兼容的协议进行互通，能够兼容PSTN、IP网、网、 移动网等技术，提供丰富的用户接入手段，移动网等技术，提供丰富的用户接入手段， 支持标准的业务开发接口，采用统一的分支持标准的业务开发接口，采用统一的分 组传送方式。组传送方式。 本章后面提到的本章后面提到的NGN均作狭义的下一代均作狭义

6、的下一代 网络即软交换网络理解。网络即软交换网络理解。 NGN.1.1 NGNNGN.1.1 NGN的定义和特点的定义和特点 ITU-T对对NGN的定义为：的定义为：NGN是基于分是基于分 组的网络，能够提供包括电信业务在内的组的网络，能够提供包括电信业务在内的 多种业务，能够利用多种带宽和具有多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS 能力的传送技术，实现业务功能与底层传能力的传送技术，实现业务功能与底层传 送技术的分离；提供用户对不同业务提供送技术的分离；提供用户对不同业务提供 商网络的自由接入，并支持通用移动性。商网络的自由接入，并支持通用移动性。 ETSI则将则将NGN定义为一种规范和部署

7、网定义为一种规范和部署网 络的概念，通过使用分层、分面和开放接络的概念，通过使用分层、分面和开放接 口的方式，给业务提供商和网络运营商提口的方式，给业务提供商和网络运营商提 供一个统一的平台，借助这一平台逐步演供一个统一的平台，借助这一平台逐步演 进，以生成、部署和管理新的业务。进，以生成、部署和管理新的业务。 相对于现有的网络，相对于现有的网络，NGN具有如下三大特点。具有如下三大特点。 （1）将传统交换机的功能模块分离成独）将传统交换机的功能模块分离成独 立的网络部件，各个部件可以按相应的功立的网络部件，各个部件可以按相应的功 能划分，各自独立发展。能划分，各自独立发展。 （2）NGN是业

8、务驱动的网络，应实现业是业务驱动的网络，应实现业 务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。 （3）NGN是基于统一协议的分组网络。是基于统一协议的分组网络。 NGN.1.2 NGNNGN.1.2 NGN功能结构功能结构 NGN的功能结构至今尚未有统一的定义，的功能结构至今尚未有统一的定义， 对此几个主要的国际标准化组织都进行了对此几个主要的国际标准化组织都进行了 深入的研究，分别提出了自己的模型。深入的研究，分别提出了自己的模型。 根据业务与呼叫控制相分离、呼叫控制根据业务与呼叫控制相分离、呼叫控制 与承载相分离的思想，一般认为与承载相分离的思想，一般认为NGN的功

9、的功 能分层结构可取三层或四层。能分层结构可取三层或四层。 ETSI、3GPP提出的提出的NGN分层结构包括传送层、会话控制分层结构包括传送层、会话控制 层和应用层，如图层和应用层，如图NGN-1所示。所示。 图图NGN-1 ETSI和和 3GPP提出的提出的NGN分分 层结构层结构 ITU以以ETSI和和3GPP 提出的提出的NGN分层结分层结 构为基础，进一步明构为基础，进一步明 确区分各层的功能，确区分各层的功能， 提出了各层的细化模提出了各层的细化模 型，如图型，如图NGN-2所示。所示。 图图NGN-2 ITU提出的提出的NGN功能分层的模型功能分层的模型 图图NGN-3 IPCC提

10、出的提出的NGN网络分层结构网络分层结构 NGN.2 NGN.2 基于软交换的基于软交换的NGNNGN NGN.2.1 软交换的概念软交换的概念 如图如图NGN-4所示，传统电路交换机将传输与交换、呼叫控所示，传统电路交换机将传输与交换、呼叫控 制与业务应用功能结合在单个昂贵的交换设备中，是一个集制与业务应用功能结合在单个昂贵的交换设备中，是一个集 成、封闭和厂商专用的系统，新业务的开发和部署也以专用成、封闭和厂商专用的系统，新业务的开发和部署也以专用 设备和专用软件为载体，导致开发成本高、时间长，难以适设备和专用软件为载体，导致开发成本高、时间长，难以适 应快速变化的市场环境和多样化的用户需

11、求。应快速变化的市场环境和多样化的用户需求。 图图NGN-4 传统电路交换机结构模型传统电路交换机结构模型 以软交换为核心的交换系统如图以软交换为核心的交换系统如图NGN-5 所示。所示。 图图NGN-5 基于软交换的交换系统结构模型基于软交换的交换系统结构模型 软交换打破了传统电路交换机的封闭结软交换打破了传统电路交换机的封闭结 构，采用全新的模块化结构，将传送构，采用全新的模块化结构，将传送承载、承载、 呼叫控制和业务控制呼叫控制和业务控制三大功能模块之间的三大功能模块之间的 接口打开，采用接口打开，采用标准的标准的通用协议，构成一通用协议，构成一 个个开放、开放、分布式和适应多厂商的系统

12、结构，分布式和适应多厂商的系统结构， 便于运营商灵活选择最佳和最经济的组合便于运营商灵活选择最佳和最经济的组合 来构建网络，加速新业务和新应用的开发来构建网络，加速新业务和新应用的开发 和部署，推进语音、数据和多媒体业务的和部署，推进语音、数据和多媒体业务的 融合。融合。 在图在图NGN-5所示的开放结构中，传统电所示的开放结构中，传统电 路交换机的用户模块演变为接入网关，中路交换机的用户模块演变为接入网关，中 继模块演变为中继网关，呼叫控制功能演继模块演变为中继网关，呼叫控制功能演 变为软交换设备，设备内的时分交换网络变为软交换设备，设备内的时分交换网络 演变为一个分组交换网，各部分之间采用

13、演变为一个分组交换网，各部分之间采用 标准的协议进行互通。标准的协议进行互通。 我国原信息产业部电信传输研究所对软交我国原信息产业部电信传输研究所对软交 换的定义为：软交换是网络演进以及下一代换的定义为：软交换是网络演进以及下一代 分组网络的核心设备之一，它独立于传送网分组网络的核心设备之一，它独立于传送网 络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处 理、路由、认证、计费等主要功能，同时可理、路由、认证、计费等主要功能，同时可 以向用户提供现有电路交换机所能提供的所以向用户提供现有电路交换机所能提供的所 有业务，并向第三方提供业务编程能力。有业务，并向第三方提

14、供业务编程能力。 NGN.2.2 NGNNGN.2.2 NGN网络结构网络结构 基于软交换的基于软交换的NGN网络组成如图网络组成如图NGN-6所示。所示。 网络自下而上分成网络自下而上分成:接入层、传送层、控制层和接入层、传送层、控制层和 业务层，各层之间采用标准化接口。业务层，各层之间采用标准化接口。 图图NGN-6 基于软交换的基于软交换的NGN结构结构 1 1接入层接入层 接入层负责将各种不同的网络和终端接入分组接入层负责将各种不同的网络和终端接入分组 核心网，将各种业务量进行集中，并利用公共的核心网，将各种业务量进行集中，并利用公共的 传送平台进行信息传送。传送平台进行信息传送。 通

15、过各种接入手段将用户连接至网关，由网关通过各种接入手段将用户连接至网关，由网关 接入传送层，实现不同用户的接入，并实现不同接入传送层，实现不同用户的接入，并实现不同 信息格式之间的转换。信息格式之间的转换。 接入层设备不具有呼叫控制功能，必须和控制接入层设备不具有呼叫控制功能，必须和控制 层设备相配合，才能完成所需要的操作。层设备相配合，才能完成所需要的操作。 2 2传送层传送层 传送层对各种不同业务和媒体流提供传送的公共传送层对各种不同业务和媒体流提供传送的公共 平台，一般采用基于分组的传送方式。平台，一般采用基于分组的传送方式。 目前比较公认的传送网为目前比较公认的传送网为IP骨干网。骨干

16、网。 其他各层如业务层、控制层、接入层都直接挂接其他各层如业务层、控制层、接入层都直接挂接 在在IP骨干网上，在物理上都是骨干网上，在物理上都是IP骨干网的终端设备。骨干网的终端设备。 这些设备之间的业务流和信令流都是通过这些设备之间的业务流和信令流都是通过IP进行进行 传输的。传输的。 3 3控制层控制层 控制层完成呼叫控制、媒体接入控制、资源分配、控制层完成呼叫控制、媒体接入控制、资源分配、 协议处理、路由、认证、计费等功能。协议处理、路由、认证、计费等功能。 其主要实体为软交换机，有时也称作媒体网关控其主要实体为软交换机，有时也称作媒体网关控 制器。制器。 软交换与媒体网关间的信令，可使

17、用媒体网关控软交换与媒体网关间的信令，可使用媒体网关控 制协议制协议H.24NGN/Megaco，用于软交换对媒体网关，用于软交换对媒体网关 的承载控制、资源控制及管理。的承载控制、资源控制及管理。 软交换与软交换与IP设备间信令，可使用会话起始协议设备间信令，可使用会话起始协议 （SIP）或）或H.323。 4 4业务层业务层 业务层在呼叫控制的基础上向用户提供各种增值业务，同业务层在呼叫控制的基础上向用户提供各种增值业务，同 时提供业务和网络的管理功能。时提供业务和网络的管理功能。 该层的主要功能实体包括：该层的主要功能实体包括：应用服务器应用服务器（AS， Application Ser

18、ver），），特征服务器，策略服务器，认证、特征服务器，策略服务器，认证、 授权和计费服务器授权和计费服务器（AAA，Authentication，Authorization， Accounting），目录服务器，数据库服务器，业务控制点），目录服务器，数据库服务器，业务控制点 （SCP），网管及安全系统（提供安全保障）。），网管及安全系统（提供安全保障）。 其中，应用服务器负责各种增值业务的逻辑产生和管理，其中，应用服务器负责各种增值业务的逻辑产生和管理， 并提供开放的应用编程接口（并提供开放的应用编程接口（API，Application Programming Interface），为第三

19、方业务的开发提供统一），为第三方业务的开发提供统一 的创作平台；的创作平台；AAA服务器负责提供接入认证和计费功能。服务器负责提供接入认证和计费功能。 NGN.2.3 NGN.2.3 软交换设备功能软交换设备功能 软交换设备是下一代网络控制层的核心设软交换设备是下一代网络控制层的核心设 备，也是从电路交换网向分组网演进的关键备，也是从电路交换网向分组网演进的关键 设备之一。设备之一。 软交换的概念虽然是从媒体网关控制器、软交换的概念虽然是从媒体网关控制器、 呼叫代理等概念发展而来的，但在功能上又呼叫代理等概念发展而来的，但在功能上又 进行了进一步的扩展，除了完成呼叫控制、进行了进一步的扩展，除

20、了完成呼叫控制、 连接控制和协议处理功能外，还将提供资源连接控制和协议处理功能外，还将提供资源 管理、路由及认证、计费等功能。管理、路由及认证、计费等功能。 同时，软交换设备所提供的呼叫控制功能与传统同时，软交换设备所提供的呼叫控制功能与传统 交换机所提供的呼叫控制功能也有所不同，传统的交换机所提供的呼叫控制功能也有所不同，传统的 呼叫控制功能是和具体的业务紧密结合在一起的。呼叫控制功能是和具体的业务紧密结合在一起的。 由于不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，因由于不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，因 此在软交换系统中，为了便于各类新业务和增值业此在软交换系统中，为了便于各类新业务和增值业

21、务的引入，要求软交换设备所提供的呼叫控制功能务的引入，要求软交换设备所提供的呼叫控制功能 是各种业务的是各种业务的基本呼叫控制功能基本呼叫控制功能。 概括起来，软交换设备主要功能如下概括起来，软交换设备主要功能如下: （1）媒体接入功能）媒体接入功能 （2）呼叫控制功能）呼叫控制功能 （3）业务提供功能）业务提供功能 （4）互连互通功能）互连互通功能 （5）资源管理功能）资源管理功能 （6）认证和计费）认证和计费 业务提供功能：业务提供功能： 许多厂家提供的软交许多厂家提供的软交 换自身可以支持程控换自身可以支持程控 交换机提供的补充业交换机提供的补充业 务，如呼叫前转、主务，如呼叫前转、主

22、叫号码显示、呼叫等叫号码显示、呼叫等 待、缩位拨号、呼出待、缩位拨号、呼出 限制、免打扰等。限制、免打扰等。 更为重要的是：软交更为重要的是：软交 换的业务提供功能能换的业务提供功能能 主要体现可以与第三主要体现可以与第三 方合作，提供多种增方合作，提供多种增 值业务和智能业务。值业务和智能业务。 NGN.2.4 NGN.2.4 软交换的特点软交换的特点 （1）高效灵活。）高效灵活。 （2）开放性。）开放性。 （3）多用户。）多用户。 （4）强大的业务能力。）强大的业务能力。 NGN.3 NGN.3 软交换组网设备软交换组网设备 在软交换网络中，核心交换组网设备是软在软交换网络中，核心交换组网

23、设备是软 交换机或软交换服务器，提供传统的长途和交换机或软交换服务器，提供传统的长途和 本地业务，完成呼叫控制、信令处理、资源本地业务，完成呼叫控制、信令处理、资源 管理、计费、用户管理等功能。管理、计费、用户管理等功能。 除了软交换机外，在边缘接入层还有许多除了软交换机外，在边缘接入层还有许多 软交换设备，可分为软交换设备，可分为窄带窄带接入软交换设备、接入软交换设备、 宽带宽带接入软交换设备。接入软交换设备。 所谓窄带接入，可以认为是利用软交换机、网关所谓窄带接入，可以认为是利用软交换机、网关 等设备替代现有的等设备替代现有的PSTN长途长途/汇接局和端局，只提汇接局和端局，只提 供窄带话

24、音业务的软交换设备，所能控制的范围称供窄带话音业务的软交换设备，所能控制的范围称 为窄带域，其网络组织中除了软交换机，还涉及中为窄带域，其网络组织中除了软交换机，还涉及中 继网关和接入网关。继网关和接入网关。 所谓宽带接入，可以认为是利用软交换等设备为所谓宽带接入，可以认为是利用软交换等设备为 综合接入设备综合接入设备IAD、智能终端用户提供业务。、智能终端用户提供业务。 宽带接入只提供宽带多媒体业务的软交换设备，宽带接入只提供宽带多媒体业务的软交换设备， 所能控制的范围称为宽带域，其网络组织中除了软所能控制的范围称为宽带域，其网络组织中除了软 交换机，还有智能终端和服务设备。交换机，还有智能

25、终端和服务设备。 综合接入设备、媒体网关、信令网关、综合接入设备、媒体网关、信令网关、 SIP终端与服务器是几种主要的软交换组网终端与服务器是几种主要的软交换组网 设备。设备。 NGN.3.1 NGN.3.1 综合接入设备综合接入设备 综合接入设备（综合接入设备（IAD，Integrated Access Device）是适）是适 用于小企业和家庭用户的接入产品，可提供语音、数据、用于小企业和家庭用户的接入产品，可提供语音、数据、 多媒体业务的综合接入。多媒体业务的综合接入。 在网络侧，在网络侧，IAD的接口类型可以是数字用户线路（的接口类型可以是数字用户线路（DSL， Digital Sub

26、scriber Line）、）、10/100M以太网接口、以太网接口、 1 000M以太网（以太网（GE）接口等。）接口等。 在用户侧，在用户侧，IAD的接口主要是的接口主要是Z接口（模拟用户接口）、接口（模拟用户接口）、 10/100M以太网接口。以太网接口。 IAD的优势在于数据业务在网络中具有很的优势在于数据业务在网络中具有很 好的通过性，而为了满足话音业务的质量好的通过性，而为了满足话音业务的质量 要求，要求，IAD必须具有下列功能。必须具有下列功能。 （1）呼叫处理功能）呼叫处理功能 （2）资源管理功能）资源管理功能 （3）语音处理功能）语音处理功能 （4）分组语音）分组语音QoS管

27、理功能管理功能 （5）协议处理功能）协议处理功能 NGN.3.2 NGN.3.2 媒体网关媒体网关 媒体网关（媒体网关（MG，Media Gateway）是完）是完 成媒体流格式转换处理的设备。成媒体流格式转换处理的设备。 在软交换网络中，媒体网关处于接入层。在软交换网络中，媒体网关处于接入层。 媒体网关不具备任何呼叫控制功能，只媒体网关不具备任何呼叫控制功能，只 是按照控制层软交换机的指令执行操作。是按照控制层软交换机的指令执行操作。 在软交换网络中，存在多种媒体网关设在软交换网络中，存在多种媒体网关设 备，它们完成不同的功能，如接入网关、备，它们完成不同的功能，如接入网关、 中继网关、无线

28、网关等。中继网关、无线网关等。 1接入网关接入网关 2中继网关中继网关 中继网关提供中继接入，可以与软交换中继网关提供中继接入，可以与软交换 机及信令网关配合替代机及信令网关配合替代PSTN的汇接的汇接/长途长途 局。局。 中继网关主要功能包括以下几点。中继网关主要功能包括以下几点。 （1）话音处理功能）话音处理功能 （2）呼叫处理与控制功能）呼叫处理与控制功能 （3）资源控制功能）资源控制功能 NGN.3.3 NGN.3.3 信令网关信令网关 在下一代网络中，信令网关（在下一代网络中，信令网关（SG，Signaling Gateway）是在）是在IP传送网和传送网和No.7信令网的边界设备。

29、信令网的边界设备。 它可向它可向/从从IP设备发送设备发送/接收接收No.7信令信息，并可信令信息，并可 管理多个网络之间的交互和互连，以便实现无缝管理多个网络之间的交互和互连，以便实现无缝 集成。集成。 其实质就是为了实现其实质就是为了实现PSTN端局与软交换设备之端局与软交换设备之 间的间的No.7信令互通，实现信令承载层电路交换与信令互通，实现信令承载层电路交换与 IP分组交换的转换功能。分组交换的转换功能。 信令网关在网络中的位置如图信令网关在网络中的位置如图NGN-7所示，为了实现与所示，为了实现与No.7 信令的互通，信令网关首先需要终结信令的互通，信令网关首先需要终结No.7信令

30、链路，然后利用信令链路，然后利用 SIGTRAN协议将信令消息传递给媒体网关控制器（软交换机）协议将信令消息传递给媒体网关控制器（软交换机） 或或IP SCP/IP HLR进行处理。进行处理。 图图NGN-7 信令网关在软交换网中的位置信令网关在软交换网中的位置 媒体网关只负责终接局间中继，并且按照来媒体网关只负责终接局间中继，并且按照来 自媒体网关控制器的指令完成媒体流的处理。自媒体网关控制器的指令完成媒体流的处理。 1 1信令承载协议信令承载协议 （1）BICC协议协议 Bearer Independent Call Control 独立于承载的呼叫控制协议独立于承载的呼叫控制协议 应用层

31、协议，用于建立建立、修改和终结呼叫，可以承载应用层协议，用于建立建立、修改和终结呼叫，可以承载 全方位的全方位的PSTN/ISDN SIGTRAN协议栈定义了如何在协议栈定义了如何在IP网中传送网中传送No.7信令。它信令。它 支持的标准原语接口不需要对现有的支持的标准原语接口不需要对现有的No.7信令应用进行任信令应用进行任 何修改，从而保证已有的何修改，从而保证已有的 No.7信令应用可以直接使用。信令应用可以直接使用。 SIGTRAN 使用满足使用满足 No.7信令传送要求的传输层协议，在信令传送要求的传输层协议，在 IP层上可靠的传送层上可靠的传送 No.7信令协议。信令协议。 图图N

32、GN-NGN 信令传输协议信令传输协议SIGTRAN 结构结构 Table 23.4 Some SCTP applications Figure 23.29 Comparison between a TCP segment and an SCTP packet Figure 23.30 Packet, data chunks, and streams Data chunks are identified by three items: TSN, SI, and SSN. TSN: (transmission sequence number) a cumulative (累积的累积的) numb

33、er identifying data chunk (like the sequence number in TCP); SI: (stream identifier) defines the stream; SSN: (stream sequence number) defines the chunk in a stream. Figure 23.30 Packet, data chunks, and streams Figure 23.31 SCTP packet format Figure 23.32 General header In TCP/IP, the combination o

34、f IP and port addresses, called socket, defines a process connection. In SCTP, we may use multihoming using different IP address. A connection is called an association, which is identified by verification tag in the head. Figure 23.2NGN Multihoming concept Connection: Port number+ IP (multiple) Addr

35、ess Table 23.5 Chunks Figure 23.34 Simple data transfer Control chunk SACK : selective acknowledgement Note: SCTP only acknowledges the last in-order TSN received, not the next expected like TCP Figure 23.33 Four-way handshaking Figure 23.1NGN Connection establishment using three-way handshaking SYN

36、 flooding attack: SYN泛洪攻击泛洪攻击(23.3.4) 一个恶意的攻击者在数一个恶意的攻击者在数 据报中通过伪装假源据报中通过伪装假源IP 地址，将大量的地址，将大量的SYN段段 发送到服务器，服务器发送到服务器，服务器 回送回送SYN+ACK段给这段给这 些假客户，因为些假客户，因为IP是伪是伪 装的，最后都丢失了。装的，最后都丢失了。 但服务器的资源但服务器的资源(如端口如端口 号等）给占用，严重会号等）给占用，严重会 因为资源耗尽而崩溃。因为资源耗尽而崩溃。 SCTP通过客户端回送通过客户端回送 Cookie防止了这个问题防止了这个问题 。 （3 3）信令承载协议体系

37、。）信令承载协议体系。 图图NGN-9 信令承载协议结构信令承载协议结构 2 2信令网关接口信令网关接口 信令网关位于信令网关位于No.7信令网与信令网与IP网之间，其网之间，其 功能是完成基于电路交换的功能是完成基于电路交换的No.7信令系统信令系统 和基于分组网（和基于分组网（IP承载）的承载）的SIGTRAN信令信令 系统的转换。系统的转换。 信令网关主要接口包括信令网关主要接口包括TDM电路接口和电路接口和 IP网络接口，支持的协议包括电路交换网网络接口，支持的协议包括电路交换网 侧的侧的MTP、SCCP、OMAP等，以及等，以及IP分分 组网侧的组网侧的SCTP、M3UA、M2PA等

38、协议。等协议。 信令网关的信令网关的No.7电路交换接口有电路交换接口有64kbit/s 的信令数据链路和的信令数据链路和2Mbit/s的高速信令链路。的高速信令链路。 IP网接口包括网接口包括10BaseT/Fx、100BaseT/Fx 和和1 000BaseT/Lx/Sx/Cx（可选）的以太网（可选）的以太网 接口。接口。 NGN.3.4 SIPNGN.3.4 SIP终端与服务器终端与服务器 基于基于SIP的多媒体通信系统采用客户的多媒体通信系统采用客户服服 务器工作方式，是软交换网络的重要组成务器工作方式，是软交换网络的重要组成 部分。部分。 SIP系统包含两类组件：用户代理（系统包含两

39、类组件：用户代理（UA， User Agent）和）和SIP服务器（服务器（SIP Server）。）。 用户代理是驻留在终端系统中的功能模用户代理是驻留在终端系统中的功能模 块，而块，而SIP服务器则是处理与多个呼叫相关服务器则是处理与多个呼叫相关 联信令的网络端设备。联信令的网络端设备。 1用户代理用户代理 2SIP服务器服务器 NGN.4 NGN.4 软交换主要协议软交换主要协议 NGN.4 NGN.4 软交换主要协议软交换主要协议 NGN.4.1 H.24NGN协议协议 n H.24NGN和和Megaco均称媒体网关控制协均称媒体网关控制协 议议(Media Gateway Contr

40、ol Protocol)，用，用 于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。 n H.24NGN是是ITU-T的第的第SG16工作组提出，工作组提出， 而而Megaco是是IETF的的Megaco工作组提出，工作组提出， 这两个标准化组织互相联络和协商，因此这两个标准化组织互相联络和协商，因此 H.24NGN和和Megaco内容基本相同内容基本相同 IETF最早定义的媒体网关控制协议最早定义的媒体网关控制协议MGCP （RFC2705）是）是199NGN年和年和ETSI的电信和的电信和 Internet协议协调项目组（协议协调项目组（TIPHON）联合）联合

41、发布的。发布的。Megaco于于2006年提出，是对年提出，是对 MGCP的改进和完善。的改进和完善。 目前，主流的媒体网关控制协议主要包括目前，主流的媒体网关控制协议主要包括 H.24NGN和和MGCP两种。两种。 H.24NGN/Megaco协议是网关分离概念的协议是网关分离概念的 产物。产物。 H.24NGN/Megaco提供媒体的建立、修改提供媒体的建立、修改 和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫 信令，支持传统网络终端的呼叫。信令，支持传统网络终端的呼叫。 该协议在构建开放和多网融合的下一代该协议在构建开放和多网融合的下一代 宽带网络中发挥着重要作

42、用。宽带网络中发挥着重要作用。 1 1H.24NGNH.24NGN连接模型连接模型 H.24NGN协议的连接模型主要用于描述媒协议的连接模型主要用于描述媒 体网关的逻辑实体或对象，以便媒体网关控体网关的逻辑实体或对象，以便媒体网关控 制器对网关内部的承载连接进行监视和控制。制器对网关内部的承载连接进行监视和控制。 连接模型是对网关内部实体的抽象描述，连接模型是对网关内部实体的抽象描述， 模型中主要包括终端（模型中主要包括终端（Termination）和关）和关 联（联（Context）两个抽象概念。）两个抽象概念。 （1）终端（）终端（Termination）。）。 （2）关联（）关联（Con

43、text）。）。 2命令命令 3描述符和包描述符和包 4H.24NGN呼叫控制流程呼叫控制流程 图图NGN-10 基于基于H.24NGN/Megaco的软交换网络结构示意图的软交换网络结构示意图 图图NGN-11 基于基于H.24NGN一般呼叫流程一般呼叫流程 NGN.4.2 H.323NGN.4.2 H.323协议协议 由于历史原因，由于历史原因，H.323和会话起始协议和会话起始协议 （SIP）是相互竞争的两个协议。）是相互竞争的两个协议。 软交换可以同时支持软交换可以同时支持H.323和和SIP。 但在这两种体系结构中的软交换还是有但在这两种体系结构中的软交换还是有 区别的。区别的。 由

44、于由于H.323采用集中控制，对系统状态、采用集中控制，对系统状态、 资源都要进行管理，因而基于资源都要进行管理，因而基于H.323的软交的软交 换设备要复杂一些。换设备要复杂一些。 SIP体系是分布式的，它不管理系统状态，体系是分布式的，它不管理系统状态， 基于基于SIP的软交换设备承担的工作量相对要的软交换设备承担的工作量相对要 小一些，因而它的呼叫处理能力要大于基小一些，因而它的呼叫处理能力要大于基 于于H.323的软交换设备。的软交换设备。 目前我国的目前我国的IP电话产品采用电话产品采用ITU的的H.323 协议，电信管理部门也将协议，电信管理部门也将H.323协议定为暂协议定为暂

45、行标准。行标准。 H.323协议原是协议原是ITU为在局域网上开展多为在局域网上开展多 媒体通信制定的，其初衷是希望该协议用媒体通信制定的，其初衷是希望该协议用 于多媒体会议系统，但目前却在于多媒体会议系统，但目前却在IP电话领电话领 域得到广泛应用，并取得了很好的效果。域得到广泛应用，并取得了很好的效果。 H.323是是H.320的扩展，的扩展，H.320产品通常使产品通常使 用用ISDN、DDN等电路交换网进行视频会议等电路交换网进行视频会议 通信。通信。 H.323则在分组网络上支持点到点和多点则在分组网络上支持点到点和多点 音视频通信服务。音视频通信服务。 目前普遍认为目前普遍认为H.

46、323协议是在分组网上支协议是在分组网上支 持话音、图像和数据业务最成熟的协议。持话音、图像和数据业务最成熟的协议。 H.323系统主要包含四个组成部分：终端系统主要包含四个组成部分：终端 （Terminal）、网关（）、网关（Gateway）、网守）、网守 （Gatekeeper）和多点控制单元（）和多点控制单元（MCU， Multipoint Control Unit）。）。 1终端终端 2网关网关 3网守网守 4MCU NGN.4.3 SIPNGN.4.3 SIP IP电话相对于传统电话相对于传统PSTN电话的优势不仅电话的优势不仅 仅在于低成本，还在于能将仅在于低成本，还在于能将Int

47、ernet基于基于 Web的新业务和传统智能网的优势结合起的新业务和传统智能网的优势结合起 来，提供创新的多媒体业务。来，提供创新的多媒体业务。 ITU提出的提出的H.323协议更多的考虑基于分协议更多的考虑基于分 组网满足传统语音通信的要求，对以组网满足传统语音通信的要求，对以Web 为基础的新应用考虑不多。为基础的新应用考虑不多。 为此为此IETF基于基于Internet理念提出了会话起理念提出了会话起 始协议（始协议（SIP）。）。 SIP是一个独立于底层的、基于文本的应是一个独立于底层的、基于文本的应 用层信令协议，用于建立、修改和终止用层信令协议，用于建立、修改和终止IP 网上双方或

48、多方多媒体会话。网上双方或多方多媒体会话。 SIP借鉴了借鉴了SMTP、HTT P等协议的思路，等协议的思路， 支持代理、重定向、用户定位等功能，支支持代理、重定向、用户定位等功能，支 持用户移动，与持用户移动，与RTP（实时传输协议）、（实时传输协议）、 SDP（会话描述协议）、（会话描述协议）、DNS等协议配合，等协议配合， 支持话音、数据、视频、呈现支持话音、数据、视频、呈现 （Presence）、即时消息和交互游戏，甚）、即时消息和交互游戏，甚 至虚拟现实等业务（会话）。至虚拟现实等业务（会话）。 如图如图NGN-12所示，所示，SIP主要用于主要用于SIP终端终端 与软交换之间、软交

49、换与软交换之间以及软与软交换之间、软交换与软交换之间以及软 交换与应用服务器之间。交换与应用服务器之间。 图图NGN-12 SIP的应用范围的应用范围 SIP的设计思想与的设计思想与H.24NGN/Megaco和和 H.323完全不同，采用基于文本格式的客户完全不同，采用基于文本格式的客户 机机/服务器结构，客户机发起请求，服务器服务器结构，客户机发起请求，服务器 响应请求。响应请求。 SIP信令交互过程类似于客户机信令交互过程类似于客户机/服务器和服务器和 HTTP协议模型，由呼叫服务器、代理服协议模型，由呼叫服务器、代理服 务器等提供业务，用户终端的每一个请求务器等提供业务，用户终端的每一

50、个请求 触发服务器的某种操作；每一对请求和响触发服务器的某种操作；每一对请求和响 应构成一个事务，事务之间相互独立，一应构成一个事务，事务之间相互独立，一 个完整的呼叫包含多个事务；个完整的呼叫包含多个事务；SIP独立于底独立于底 层层UDP/TCP等传输协议，消息中可携带任等传输协议，消息中可携带任 意类型的消息体。意类型的消息体。 1 1SIPSIP基本功能基本功能 用户定位用户定位 会话属性协商会话属性协商 发起会话发起会话 修改会话修改会话 结束会话结束会话 2 2SIPSIP的特点的特点 SIP具有下列特点。具有下列特点。 （1）简单。）简单。 （2）扩展性和灵活性好。）扩展性和灵活

51、性好。 （3）安全性和可靠性较高。）安全性和可靠性较高。 （4）互通性好。）互通性好。 （5）与）与Web和和E-mail兼容性好。兼容性好。 不定义要建立的会话的类型，不定义要建立的会话的类型， 而只定义应该如何管理会话；而只定义应该如何管理会话； 用于众多应用和服务（交互式用于众多应用和服务（交互式 游戏、音乐和视频点播以及语游戏、音乐和视频点播以及语 音、视频和音、视频和 Web 会议）会议） 广泛采用于广泛采用于NGN中中 用户 A 使用 SIP 电话。用户 B 有一台 PC，运行支持语音和视频的软客 户程序。加电后，两个用户都在 ISP 网络中的 SIP 注册服务器上注册了 他们的空

52、闲情况和 IP 地址。用户 A 发起此呼叫，告诉 SIP 代理服务器 要联系用户 B。然后，SIP 代理服务器向 SIP 注册服务器发出请求，要 求提供用户 B 的 IP 地址，并收到用户 B 的 IP 地址。SIP 代理服务器转 发用户 A 与用户 B 进行通信的邀请信息（使用 SDP），包括用户 A 要 使用的媒体。用户 B 通知 SIP 代理服务器可以接受用户 A 的邀请，且已 做好接收消息的准备。SIP 代理服务器将此消息传达给用户 A，从而建 立 SIP 会话。然后，用户创建一个点到点 RTP 连接，实现用户间的交互 通信。 status-line= SIP-VERSION SP S

53、TATUS-CODE SP Reason-Phrase CRLF Status-Code分类: 100 Trying, 1NGN0 Ringing, 200 OK, 403 Forbidden (1)Call-ID区分一个对话消息的唯一标志 (2)From请求发起者的逻辑标志 (3)TO最先指定请求的”逻辑”接收地 (4)Via标志了SIP信令所经过的网元 呼叫的目标地址 (1) INVITE 用于邀请用户参与一个会 话。 (2) ACK 确认对一个INVITE请求的最 终应答的接受 (3) BYE 用于一方主动结束会话。 407： 3 3与与H.323H.323的比较的比较 （1）SIP特别

54、适合于提供即时消息和特别适合于提供即时消息和 呈现类服务，而采用呈现类服务，而采用H.323很难提供很难提供 这类服务。这类服务。 （2）采用）采用SIP可以提供兼有传统智能可以提供兼有传统智能 网和基于网和基于Web优点的综合服务。优点的综合服务。 （3）采用）采用H.323的的VoIP服务对终端服务对终端 设备的要求较高。而设备的要求较高。而SIP则简单易行，则简单易行， 并且很容易与其他服务集成，优势明并且很容易与其他服务集成，优势明 显。显。 （4）H.323作为作为VoIP的基本通信协的基本通信协 议，已经过长期、大量应用的检验，议，已经过长期、大量应用的检验， 这是这是SIP目前不

55、具备的。目前不具备的。 NGN.5 NGN.5 软交换组网技术软交换组网技术 NGN.5.1 软交换组网方案软交换组网方案 在软交换技术的组网应用中，根据接入方在软交换技术的组网应用中，根据接入方 式不同可分为窄带和宽带两类组网方案：窄式不同可分为窄带和宽带两类组网方案：窄 带组网方案即利用软交换技术为带组网方案即利用软交换技术为PSTN窄带窄带 用户提供语音业务，具体包括长途用户提供语音业务，具体包括长途/汇接和汇接和 本地网两类方案；宽带组网方案即为宽带用本地网两类方案；宽带组网方案即为宽带用 户，主要为户，主要为DSL和以太网用户提供语音以及和以太网用户提供语音以及 其他增值业务解决方案

56、。其他增值业务解决方案。 1 1窄带组网方案窄带组网方案 所谓窄带组网，简单地可以认为是利用软所谓窄带组网，简单地可以认为是利用软 交换机、网关等设备替代交换机、网关等设备替代PSTN长途长途/汇接局汇接局 和端局。和端局。 窄带组网的网络中除了包含软交换机，还窄带组网的网络中除了包含软交换机，还 涉及一些接入设备。涉及一些接入设备。 （1）软交换机（）软交换机（SS） （2）接入网关）接入网关 （3）中继网关）中继网关 2 2宽带组网方案宽带组网方案 所谓宽带组网，简单地可以认为是利用软交所谓宽带组网，简单地可以认为是利用软交 换机等设备为换机等设备为IAD、智能终端用户提供业务。、智能终端

57、用户提供业务。 宽带组网中除了包含软交换机等核心设备之宽带组网中除了包含软交换机等核心设备之 外，还有下列设备和终端。外，还有下列设备和终端。 （1）多点控制器（）多点控制器（MC） （2）会议电视网关）会议电视网关 （3）多点处理器（）多点处理器（MP） （4）智能终端）智能终端 NGN.5.2 NGN.5.2 软交换网的编号软交换网的编号 软交换网络可接入的终端包括固定终端、软交换网络可接入的终端包括固定终端、 移动终端、移动终端、SIP终端和多媒体终端。终端和多媒体终端。 为了使这些终端相互之间以及与现有网络为了使这些终端相互之间以及与现有网络 终端之间能够进行通信，需要给这些终端分终端

58、之间能够进行通信，需要给这些终端分 配一个号码。配一个号码。 1普通用户的编号普通用户的编号 2SIP用户的编号用户的编号 3地址转换与地址转换与ENUM NGN.5.3 NGN.5.3 软交换相关问题软交换相关问题 1地址分配问题地址分配问题 2NAT穿越问题穿越问题 3安全性问题安全性问题 （1）SIP安全性问题。安全性问题。 （2）RTP安全性问题。安全性问题。 （3）代码和脚本攻击。）代码和脚本攻击。 4业务能力问题业务能力问题 NGN.6 NGN.6 软交换的组网应用软交换的组网应用 目前，国内外许多电信运营商都部署了目前，国内外许多电信运营商都部署了 商用的软交换网络，其技术也日趋

59、成熟。商用的软交换网络，其技术也日趋成熟。 从发展情况看，运营商在建设软交换网络从发展情况看，运营商在建设软交换网络 时一般分三个步骤：第一步是利用软交换技时一般分三个步骤：第一步是利用软交换技 术实现长途网的优化改造，如中国移动、中术实现长途网的优化改造，如中国移动、中 国电信等运营商已经建成了覆盖全国的长途国电信等运营商已经建成了覆盖全国的长途 软交换网，用于分流长途语音业务，并逐步软交换网，用于分流长途语音业务，并逐步 将长途业务转向软交换网；将长途业务转向软交换网； n第二步是利用软交换技术实现替代和新建第二步是利用软交换技术实现替代和新建 本地网的功能，软交换的本地网应用已经本地网的

60、功能，软交换的本地网应用已经 成为新兴运营商竞争市场和传统运营商替成为新兴运营商竞争市场和传统运营商替 换老化设备和进行网络扩容的重要手段；换老化设备和进行网络扩容的重要手段； n第三步是利用软交换技术提供新型增值业第三步是利用软交换技术提供新型增值业 务。务。 由于各运营商基础网络和运营策略的不由于各运营商基础网络和运营策略的不 同，软交换网络建设的具体方案也存在一同，软交换网络建设的具体方案也存在一 定的差异。定的差异。 下面分别介绍软交换技术在固网和移动下面分别介绍软交换技术在固网和移动 网中的典型应用。网中的典型应用。 NGN.6.1 NGN.6.1 软交换在固定网中的应软交换在固定网