《软交换与NGN》实时辅导4

1、软交换与软交换与NGNNGN第二次实时辅导第二次实时辅导（晚上 7：00-9：00）第二部分 张碧玲 联系方式：010-本部分内容本部分内容承载网的服务质量问题承载网的私网穿越问题第四次作业讲解总复习要求主要内容主要内容承载网的服务质量问题承载网的服务质量问题承载网的私网穿越问题第四次作业讲解总复习要求(1)NGN业务对业务对IP网络的服务质量的要求网络的服务质量的要求 服务质量的含义 对业务性能的保证应该是端到端的、连续的、可预测的、大于或等于预定值的，体现业务性能的关键网络参数有带宽、时延、抖动和丢包率。 业务差别意味着为不同类型和不同等级的业务应用提供不同的性能保证，例如对于一些紧急的业

2、务或者关键业务即使在高负载的情况下，也要保证其业务性能不受影响。 IP网络的服务质量 语音、视频、数据业务对QoS的要求各不相同 网络等级单向时延（ms）抖动（ms）丢包率良好（自定义）40100.1%较差100201%恶劣400605%(2)影响承载网的服务质量的主要因素影响承载网的服务质量的主要因素 承载网的服务质量问题 传统的IP网络是基于开放式架构和尽力而为的基础 NGN的IP承载网必须是一个有服务质量保证、具备安全性、可运营和可管理的网络 影响承载网服务质量的主要因素 时延 时延抖动 数据包的丢失 时延时延 数据通信中，时延指一个IP数据包从一个网络（或者一条链路）的一端传送到另一端

3、所需的时间。 数据通信对时延并不敏感。 语音通信中，时延是指从说话人开始说话到受话人听到所说内容之间的时间。 时延对语音通信的影响主要在于引入回声和交互性的丧失。 ITU-T标准中建议语音通信最大的端到端单向时延不要超过400ms。 ITU-T标准中建议交互式视频通信最大的端到端单向时延不要超过150ms。 时延抖动时延抖动 时延抖动是指由于各种延时的变化导致网络中IP数据包到达速率的变化。 引起时延抖动的因素 排队延时 可变的分组大小 中间链路和路由器上的相对负载 时延抖动的消除：缓冲技术数据包的丢失数据包的丢失 造成IP数据包丢失的原因 传输损伤 数据包超时丢失 网络拥塞 数据包丢失问题的

4、解决 数据通信：重传 语音通信和视频通信：插值技术或者插入静音时间段 （3）提高承载网服务质量的主要措施）提高承载网服务质量的主要措施 综合服务 区分服务 多协议标签交换 超量工程法 综合服务综合服务 综合服务的基本思想 采用资源预留技术为每一个数据流向其所经过的每个节点（IP路由器）发出请求，要求路由器根据用户的需要和网络资源可用性为每个呼叫保留所需的带宽，藉此保证服务质量。 模型中用到的主要信令协议 资源预留协议RSVP（Resource reSerVation Protocol） RSVP类似于电路交换系统的信令协议RSVP的一般原理的一般原理 RSVP处理的是一个方向的资源预留 RSV

5、P预留资源采用的是软状态（1）（2）（3）综合服务的实现机制综合服务的实现机制 确定本节点是确定本节点是否有足够的资否有足够的资源支持所请求源支持所请求的带宽。的带宽。决定该用户是否允决定该用户是否允许进行资源预留，许进行资源预留，以防止无权或过度以防止无权或过度占用资源。占用资源。对传输的数据对传输的数据包进行分类。包进行分类。根据分组类别调度各分根据分组类别调度各分组按照一定的优先级别组按照一定的优先级别传送，以保证各类分组传送，以保证各类分组获得其分配的带宽。获得其分配的带宽。 接收接收/发送发送RSVP消息。消息。综合服务的特点综合服务的特点 优点 可以保证端到端的服务质量 缺点 与I

6、nternet尽可能简化网络的设计原则背道而驰 IntServ/RSVP模型可扩展性差 策略控制问题 综合服务主要限用于企业网和小型ISP网络。 区分服务区分服务 基本思想 将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级，采用聚合的机制将同一等级的若干数据流聚合起来，为整个聚合流提供特定服务，而不再面向单个数据流。 本质上是一种相对优先级策略。 服务等级合约SLA（Service Level Agreement） SLA规范了ISP对用户端网络所支持的业务类别以及每种类别的业务流数量。 业务流调节合约（TCA：Traffic Condition Agreement） TCA规范了ISP之间的数据流应

7、该满足的一些约定。 区分服务的体系结构区分服务的体系结构 DS区域区域DS区域区域区分服务区区分服务区某一个提供区分服某一个提供区分服务的服务提供商所务的服务提供商所管辖的范围。管辖的范围。规范了规范了ISP对用户端网络对用户端网络所支持的业务类别以及每所支持的业务类别以及每种类别的业务流数量。种类别的业务流数量。规范了规范了ISP之间的之间的数据流应该满足的数据流应该满足的一些约定。一些约定。对每个分组进行分对每个分组进行分类、标记区分服务类、标记区分服务码点码点DSCP。根据分组头上的根据分组头上的DSCP按照不同的优先级对按照不同的优先级对IP分组进行转发。分组进行转发。区分服务的特点区

8、分服务的特点 优点 只包含有限数量的业务级别，状态信息数量少，实现简单 虽然边缘路由器比较复杂，但核心路由器比较简单，因而DiffServ的扩展性较好。 缺点 不能为每个单独的业务流提供端到端的质量保证； 由于标准还不够详尽，不同运营商的网络之间很难进行QoS参数的协商和调整。 DiffServ被广泛应用到NGN承载网的接入层 多协议标签交换多协议标签交换 多协议标签交换MPLS（Multi Protocol Label Switching）是从Cisco的标记交换演变而来。 提出MPLS的初始动机是实现更高速的路由转发。 MPLS在网络的入口标签边缘路由器（Ingress LSR）为每个IP

9、数据包加上一个固定长度的标签； 核心路由器根据固定长度的标签搜索目的地址，转发数据包； 在出口标签边缘路由器（Egress LSR）再恢复成原来的IP数据包。 标签（Label） 一个具有本地意义的固定长度的标识，用于标识一个FEC。 LABEL：表示标签值； EXP：实现QOS； S：表示标签栈是否到底了，S=1时，表示该标签为栈中的最后一个标签； TTL：防止数据在网上形成环路。 MPLS中的常用的术语中的常用的术语 转发等价类FEC（Forwarding Equivalence Class） 一组具有相同特性的IP数据包，在转发过程中被以相同的方式处理。 常见的FEC划分方法： 源/目的

10、IP地址； 源/目的端口号； IP地址前缀； 区分服务标记DSCP； IPv6流标记。 标签交换路径LSP MPLS网络中一个入节点与一个出节点之间的一条路径。 标签分配协议LDP 在MPLS领域中用于建立、拆除、维护LSP的“信令” 。 标签的分配过程实际上就是一个建立LSP的过程。MPLS的网络结构的网络结构 标签交换路由器标签交换路由器(LSR)：提：提供标签交换和标签分发功供标签交换和标签分发功能。能。标签边缘路由器标签边缘路由器(LER)：将具有：将具有相同特性的相同特性的IP数据包划分为一定数据包划分为一定的转发等价类的转发等价类FEC，并建立标签，并建立标签和相应和相应FEC的对

11、应关系，据此建的对应关系，据此建立转发信息库立转发信息库FIB。MPLS的工作过程的工作过程 次末中继弹出机制次末中继弹出机制MPLS的特点的特点 MPLS技术可以从两个方面改善和提高IP网络的QoS 根据数据流不同的服务等级来分配不同的标签，并根据标签选择使用不同的标签交换通道，以达到数据流对传输质量的要求。 实施虚拟网、流量工程 MPLS技术主要应用在NGN承载网的骨干层中 主要内容主要内容承载网的服务质量问题承载网的私网穿越问题承载网的私网穿越问题第四次作业讲解总复习要求(1)私网穿越概述私网穿越概述 私有IP地址 属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。 例如10.0.0.0 10.2

12、55.255.255、172.16.0.0 172.31.255.255以及192.168.0.0 192.168.255.255 私有IP地址不能被用于直接连接到因特网 私有网络（简称私网） 采用私有IP地址来连接各个网络设备组成的相对独立和封闭的网络 网络地址转换NAT NAT技术通过将私网中设备的私有IP地址映射为公有IP地址，实现了网络地址的复用。(1公有地址:1私有地址) 动态的端口转换PAT 动态地为私网内设备的一个连接请求分配一个合法IP地址和一个端口号 (1公有地址+端口号:n私有地址) 网络地址端口转换NAPT，统一简称NAT 。 NAT问题 私网内设备在没有主动向外部发起连

13、接时，设备对外部网络来说是不可见的，无法接受软交换发来的呼叫请求，被称作NAT问题。 (2)私网对私网对NGN的影响的影响 PAT问题 NAT对于应用层消息中的私有IP地址不进行处理，使呼叫无法正确连接，被称作PAT问题。 192.168.0.35060192.168.0.3:5060123.44.55.11:1050(3)Proxy方案方案 代理（Proxy）方案是通过对私网内用户呼叫做信令代理和媒体代理的方式解决语音和视频等多媒体业务穿越NAT的问题。 Proxy包括信令Proxy和媒体Proxy两种 信令Proxy：建立用户地址端口和代理设备分配的地址端口映射表，转发信令，并决定媒体流是

14、否通过媒体Proxy。 媒体Proxy：检查报文的合法性，将媒体按预先建立地址端口映射表进行转发。 全代理（Full Proxy）：信令Proxy和媒体Proxy在一个设备上实现 代理方案的应用实例代理方案的应用实例 网络结构 呼叫前所有终端通过代理设备完成注册的流程 （1）初始ServiceChange消息 经过NAT后的ServiceChange消息 在NAT处标识的A（信令通道）A的IP地址和端口号（信令）（2）经代理设备修改后的ServiceChange消息 软交换设备响应的Reply消息 （3）代理设备向NAT设备转发的Reply消息 （4）NAT设备转发的Reply消息 在代理处标

15、识的A（信令通道）在代理处标识的A（信令通道）在NAT处标识的A（信令通道）A的IP地址和端口号（信令） 私网内终端A向公网中的终端C发起呼叫时的通信流程 终端A对Add消息的响应 NAT向代理转发终端A的Add响应消息 A的IP地址和端口号（媒体）A的IP地址和端口号（媒体）不变在NAT处标识的A（信令通道）软交换设备给终端C发送的Add消息 代理向软交换设备转发终端A的Add响应消息在代理处标识的A（信令通道）在代理处标识的A（媒体通道）软交换转发的A（媒体通道）终端C对Add消息的响应 软交换设备向代理发送的Modify消息 代理向NAT发送的Modify消息 NAT向终端A发送的Mod

16、ify消息 Proxy技术优缺点分析技术优缺点分析 优点 部署的位置比较灵活 无需对现有的传统NAT进行协议扩展，代理方式具有很强的适应性，可满足多样化的组网和用户接入方式 除解决NAT防火墙穿越问题外，代理的功能还可以进一步扩展 缺点 每增加一种新的应用需要对代理设备进行协议扩展 代理设备需同时对信令和媒体进行中继转发，除工作效率和转发速度受影响 增加了语音包和视频包的时延和丢包可能性 主要内容主要内容承载网的服务质量问题承载网的私网穿越问题第四次作业讲解第四次作业讲解总复习要求第四次阶段作业讲解第四次阶段作业讲解1. （ ）是指由于各种延时的变化导致网络中IP数据包到达速率的变化。A. 时

17、延B. 时延抖动C. 数据包丢失D. 回声2. IP包传输时间的长短变化称为（ ）的现象。A. 时延B. 时延抖动C. 回波D. 静音3. IP网中路由的不对称性以及分组在各个节点的处理时间的不同，将会造成分组的时延抖动，因此必须在（ ）中设输入缓冲，以尽可能地消除其对通话质量的影响。A. HLRB. 信令网关C. 媒体网关D. 应用服务器4. （ ）协议是综合业务模型体系结构中的主要信令协议，用来通知从接收方到发送方之间沿途的每个路由器为每一个要求QoS的数据流预留资源。A. H.248B. RSVPC. RTPD. SIP5. 区分服务体系结构中，（ ）对每个分组进行分类、标记DSCP，用

18、DSCP来携带IP分组对服务的需求信息。A. 边界路由器B. 核心路由器C. 资源控制器D. 转发等价类6. 区分服务体系结构中，（ ）根据分组头上的DSCP按照不同的优先级对IP分组进行转发。A. 边界路由器B. 核心路由器C. 资源控制器D. 转发等价类7. （ ）构成MPLS网的接入部分，完成IP包的分类、寻路、转发表和标记交换通道表的生成、转发等效类至标记的映射发起或终止等功能。A. 标签边缘路由器B. 标签交换路由器C. 转发等价类D. 标签8.（ ）构成MPLS网的核心部分，负责根据交换表完成高速转发功能。A. 标签边缘路由器B. 标签交换路由器C. 转发等价类D. 标签9.（ ）

19、是在公共的运营网络中开辟出一片相对独立的资源，专门为某个企业用户使用，而企业用户可以具有一定的权限监控和管理自己的这部分资源，就如同自己组建了一个专用网络一样。A. 虚拟专用网B. 流量工程C. 逐跳路由D. 显式路由10.（ ）使用先进的路由选择算法将业务流量合理地映射到物理网络拓扑中，从而充分利用网络资源，提高网络的整体效率，满足不同业务对网络服务质量的要求。A. 虚拟专用网B. 流量工程C. 逐跳路由D. 显式路由主要内容主要内容承载网的服务质量问题承载网的私网穿越问题第四次作业讲解总复习要求总复习要求1. 形式：开卷2. 题型：填空、简答画图、综合（计算、协议分析）3. 复习：作业+综

20、合练习题4. 总评成绩：4次阶段作业平均分*40%+期末考试成绩*60%总复习要求总复习要求复习重点复习重点 第一章：NGN的定义，以软交换为中心的下一代网络结构、设备之间使用的主要协议。 第二章：SIP系统中各种服务器的功能 、H.248的连接模型、BICC的功能，信令传输协议SIGTRAN的功能和协议栈结构，SCTP的功能和建立偶联的程序，能分析典型的SIP、H.248信令流程，会计算媒体流所需带宽。 第三章：软交换设备、媒体网关、信令网关和归属位置寄存器HLR的功能。 第四章：应用服务器和媒体资源服务器的功能，软交换设备的业务提供功能 。 第五章：服务质量（QoS）的含义，综合服务技术、

21、区分服务技术和多协议标签交换技术的原理，NAT对下一代网络业务的影响，Proxy方案的实现原理。1.2 NGN的定义的定义1.下一代网络广义的概念下一代网络广义的概念 下一代网络泛指一个不同于现有网络，大量采用当前业界公认的新技术，可以提供语音、数据及多媒体业务，能够实现各网络终端用户之间的业务互通及共享的融合网络。 下一代网络包含下一代传送网、下一接入网、下一代交换网、下一代互联网和下一代移动网。2.下一代网络狭义的概念下一代网络狭义的概念 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分层体系架构。 在这种分层体系架构下，能够实现业务控制与呼叫控制分离，呼叫控制与接入和

22、承载彼此分离，各功能部件之间采用标准的协议进行互通，能够兼容各业务网(PSTN、IP网、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，并采用统一的分组网络进行传送。1.5以软交换为中心的下一代网络结构以软交换为中心的下一代网络结构1.网络结构网络结构 下一代网络在功能上可分为接入层、传送层、呼叫控制层和业务层四层 。1.网络结构网络结构 接入层 利用各种接入设备实现不同用户的接入，并实现不同信利用各种接入设备实现不同用户的接入，并实现不同信息格式之间的转换。息格式之间的转换。 接入层的设备没有呼叫控制的功能，它必须和控制层设接入层的设备没有呼叫控制的功能，它必须和控制层设备相

23、配合，才能完成所需要的操作。备相配合，才能完成所需要的操作。1.网络结构网络结构 传送层 作用：完成数据流（媒体流和信令流）的传送。作用：完成数据流（媒体流和信令流）的传送。 一般为一般为IP网络或网络或ATM网络。网络。1.网络结构网络结构 控制层 完成呼叫控制，下一代网络的核心控制层面。完成呼叫控制，下一代网络的核心控制层面。 主要设备：软交换机（呼叫代理）或媒体网关控制器主要设备：软交换机（呼叫代理）或媒体网关控制器（MGC）。）。1.网络结构网络结构 业务层 作用：利用各种设备为整个下一代网络体系提供业务能作用：利用各种设备为整个下一代网络体系提供业务能力上的支持。力上的支持。 主要设

24、备：应用服务器、用户数据库、主要设备：应用服务器、用户数据库、SCP、应用网、应用网关。关。2.下一代网络中使用的协议下一代网络中使用的协议多媒体数据所占网络带宽的计算多媒体数据所占网络带宽的计算 传输的多媒体信息（音频、视频）本身的编码 说明所传输的媒体信息采用的编码类型、顺序号和各数据包之间的时间关系等信息 。包头中包含目的端口号和源端口号。主要包含源主机IP地址和目的主机IP地址 。多媒体编码数据在多媒体编码数据在IP网络中传送时所占的带宽网络中传送时所占的带宽不仅包含多媒体编码所占的带宽，还包含不仅包含多媒体编码所占的带宽，还包含RTP头部、头部、UDP头部、头部、IP头部和数据链路层

25、头部所头部和数据链路层头部所占的带宽。占的带宽。 例：在不考虑静音压缩和数据链路层头部所占的带宽的情况下，G.729编码数据每20ms传送一次，则每秒需传送50个语音包，每个语音包都包含12字节的RTP头部、8字节的UDP头部和20字节的IP头部，则每1路G729话音所占的带宽为（20+8+12）*8*50+8000 =24000bit/s=24kbit/s 如果考虑Ethernet头部所占带宽，Ethernet头部为304bit (38byte)。则每1路G.729话音所占的带宽为（20+8+12+38）*8*50+8000 =39200bit/s=39.2kbit/s 如果考虑到静音压缩的

26、因素，所占带宽可减少一部分。 从以上计算可看出，各级报头所占的带宽的开销远大于话音编码本身所占的带宽。 3.基于基于SIP的的C/S网络结构网络结构代理服务器：代表其他客户机发起请求，既充当服务器又充当客户机的中间程序。客户请求被代理服务器处理并翻译之后再传送给其他服务器。注册服务器：接受客户机的注册请求，完成用户地址的注册。向请求方发送应答以指示被呼叫用户的地址，可以获得的是email形式的地址或与被呼叫方关联的电话号码。UAC：存储在终端系统中的功能模块，负责发起呼叫。UAS：存储在终端系统中的功能模块，负责接收呼叫。* SIP消息是消息是SIP客户机和服务器之间通信的基本信息单元。客户机

27、和服务器之间通信的基本信息单元。B2BUA：先终止一个呼叫，然后重新发起一个呼叫。SIP消息示例消息示例Invite sip: SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 217.19.97.1:5060To: sip:From: sip:tom ；tag=2089095865Call-ID: 1039412186217.19.97.1CSeq: 1 InviteMax-Forwards：70Content-Type: application/sdpContent-Length: 271Contact: v=0o=tom139089745962 IN IP4 21

28、7.19.97.1s=nc=IN IP4 217.19.97.1t=0 0m=audio 50000 RTP/AVP 8a=rtpmap:8 PCMA/8000a=ptime: 10请求行请求行头部头部消息体消息体（1）A用户拨打B用户号码后，A用户向SoftX3000发INVITE消息 INVITE sip:888210110.77.226.41 SIP/2.0（起始行） From: sip:888210010.77.226.41;tag=1c13959（说明主叫用户的注册帐号） To: sip:888210110.77.226.41（说明被叫用户的注册帐号） Call-Id: call-9

29、73574765-410.77.226.121（CALL-ID唯一标识一次SIP呼叫的编号） Cseq: 1 INVITE（Cseq：用来区分同一个呼叫不同INVITE消息的编号） Content-Type: application/sdp（说明消息体的类型为SDP） Content-Length: 199（说明消息体的长度为199字节） Accept-Language: en（用来说明消息体语言类型） Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer（Support：支持SIP类型） Contact: sip:888210010.77.226.121（说明主叫用户的当前

30、地址） User-Agent: Pingtel/1.0.0 (VxWorks)（指明UA的用户类型） Via: SIP/2.0/UDP 10.77.226.121（Via用来记录消息的地址路径） v=0（SDP版本号） o=Pingtel 5 5 IN IP4 10.77.226.121（描述源端信息） s=phone-call（SDP本次呼叫名字） c=IN IP4 10.77.226.121（A用户接收媒体信息的IP地址） t=0 0（心跳时间） m= audio 8766 RTP/AVP 0 96 8（RTP媒体类型描述） a= rtpmap:0 pcmu/8000/1（支持PCMU率压

31、缩编码方式） a= rtpmap:96 telephone-event/8000/1（支持telephone-event) a= rtpmap:8 pcma/8000/1（支持PCMA率压缩编码方式）H.248消息的一般格式消息的一般格式 H.248消息有文本编码和二进制编码两种格式。 在文本格式时，一个消息以MEGACO带一斜线开头，随后是一个协议版本号、一个消息ID、一个消息体。例如： MEGACO/1111111222222：34567 Transaction =12345 Context =1111 ADD=A5555， ADD=A6666 Context =$ ADD =A7777

32、Transaction =3456 消息消息ID一般是发送信息一般是发送信息的实体的域名的实体的域名/IP地址及地址及端口号。端口号。3.H.248协议的命令协议的命令 Add命令：用来向一个关联域中添加终端。 （软交换设备MG） Modify命令：用来修改终端的特性、事件和信号。 （软交换设备MG） Subtract命令：用来解除一个终端与它所处的关联域之间的联系，同时返回有关这个终端的统计信息。 （软交换设备MG） Move命令：用来将一个终端从它当前所在的关联域转移到另一个关联域。 （软交换设备MG） Notify命令： MG可以使用该命令向软交换设备报告MG内发生的事件，该命令无需回复

33、响应。 （MG软交换设备）描述符（一）描述符（一） 媒体(Media)描述符 ：说明终结点的媒体流参数。 媒体描述符媒体描述符 终端状态描述符 媒体流描述符 本地控制描述符 本地描述符 远端描述符 本地控制描述符 (LOcal Control) ：其中的模式属性给定媒体流的模式：只发(send-only)、只收(receive-only)、收/发(send/receive)、未激活(inactive)和环路(loop-back)。 本地描述符(Local) ：描述网关自远端实体接收的媒体流的特性，如接收的媒体的格式及RTP端口号等，在文本行形式中采用SDP描述 。 远端描述符(Remote)

34、：描述网关向远端实体发送的媒体流特性，如所发送的媒体的格式及RTP端口号等，在文本行形式中采用SDP描述 。（4）软交换向MG1发送Add命令，要求在MG1中创建一个新context，并在context中加入TDM 终端和RTP 终端，其中Mode设置为Receive Only，并设置抖动缓存、语音压缩算法等。MEGACO/1 10.54.250.187:2944T=369363687C=$ （目前关联的ID还不确定，待MG1分配 ）A=A0 （将终端A0加入新增的关联 ）MOMO=IN,RV=OFF,RG=OFF, （本地控制描述符 ）E=369109253al/*,SG, （信号为空，要求MG停止目前所播放的任何信号 ）A=$ （将某个RTP终端加入新增关联，终端ID待MG1分配 ）MOMO=RC,RV=OFF,RG=OFF,nt/jit=40,（RTP终端模式为Receiveonly ）Lv=0 c=IN IP4 $ m=audio $ RTP/AVP 8 （本地描述符，IP地址和端口号待MG1分配，建议RTP终端媒体编码格式采用G.