ch02基于软交换的业务网的演进

ch02基于软交换的业务网的演进2024/3/29ch02基于软交换的业务网的演进电话业务是未来网络中的重要业务之一，作为业务网的一种，电话业务网将继续存在，并将在功能上有所发展和增强。电话业务将逐步过渡到IP承载网上传送。电话业务网过渡的关键是软交换技术。2024/3/292ch02基于软交换的业务网的演进提纲基于软交换的业务网业务网体系架构软交换设备功能网关接口和协议组网及应用2024/3/293ch02基于软交换的业务网的演进基于软交换的业务网从交换的角度来说，电路交换和分组交换有质的不同。电路交换是基于时隙交换，一般由硬件来实现；而分组交换的实现实际上是包头地址的改变，一般来说，基于分组交换技术的业务交换全部是软交换。在下一代电话业务网中的软交换指的是：将媒体承载处理和业务信令处理与控制相分离的一种思维方式（信令处理与控制设备被称为软交换设备）。2024/3/294ch02基于软交换的业务网的演进基于软交换的业务网的体系结构2024/3/295ch02基于软交换的业务网的演进边缘接入层：由各种媒体网关或智能接入终端设备组成，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网络上传递的信息格式。例如：将话音信号分割成ATM信元或IP包。核心交换层：采用分组交换技术，提供一个高可靠性的、提供QoS保证和大容量的统一的综合传送平台。主要是宽带ATM交换机或IP/MPLS

路由器等骨干设备。2024/3/296ch02基于软交换的业务网的演进控制层：实现呼叫控制，其核心技术就是软交换技术，完成呼叫处理控制、接入协议适配、互连互通等综合控制处理功能和业务逻辑的具体执行。并能控制低层网元对业务流的处理。业务层：主要负责业务逻辑的相关处理，提供面向客户的综合智能业务，实现业务的客户化，实现业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口以及与业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费等。2024/3/297ch02基于软交换的业务网的演进组成应用服务器利用软交换提供的应用编程接口（API），通过提供业务生成环境，完成业务创建和维护功能。软交换设备（SS）作为系统的控制核心，完成协议适配、呼叫处理、资源管理、业务代理等，并作为系统的对外接口完成和其它系统的互连互通功能。信令网关（SG）完成电路交换网和分组交换网之间SS7转换的功能2024/3/298ch02基于软交换的业务网的演进组成IAD主要完成终端用户的语音、数据、图象等的综合接入功能。中继媒体网关（TG）在软交换的控制下，完成流媒体的转换功能，主要用于中继接入接入媒体网关(AG)在软交换的控制下，完成流媒体的转换功能，主要用于终端用户、PRI、BRI、V5接入2024/3/299ch02基于软交换的业务网的演进组成分组承载网以IP为核心协议的分组交换网络，分为汇聚层和骨干层，其结构如下图。2024/3/2910ch02基于软交换的业务网的演进SoftX(主)SoftX(从)SBCSBC省干、国干集团专线用户RPR/MSTPDSLAM个人用户承载网核心层承载网骨干层承载网汇接层承载网接入汇聚层SR/PE个人用户L2本地PSTNBASIAD/RTU/L2/家庭网关BASSR/PEFW汇聚交换机骨干路由器PEFWTMGUMGPLMNCECEMRSENIPFEFEFW端局承载网层次结构图承载网接入层2024/3/2911ch02基于软交换的业务网的演进系统处理机模块智能网中继模块用户接口模块信令终端交换矩阵业务服务

软交换设备中继网关中继网关中继网关SS7信令网关与传统电话业务网络的对比用户接入网关核心分组承载网2024/3/2912ch02基于软交换的业务网的演进软交换模型和电路交换模型的对比SS7中继媒体网关软交换模型TDMTDM电路交换模型呼叫控制SS7

LineCardTrunkCardTimeSlot交换矩阵7号信令链路模块用户线模块中继线模块中继媒体网关信令网关软交换分组核心网接入设备开放分布式组件结构控制与承载分离业务控制与呼叫控制分离2024/3/2913ch02基于软交换的业务网的演进一次基于软交换的端到端呼叫处理过程SoftSwitch分组核心网IADAMG(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)用户A用户B

通过这样一个简单的呼叫处理过程，大家可以发现，在呼叫处理的原理上，软交换模型和电路交换模型是一致的，只不过原来在一个交换机里头的各个功能模块，现在变成了分布在网络上的独立构件了。原来在交换机各部件之间交互的内部协议，现在变成了在分组网上，各构件间传送的标准协议了。2024/3/2914ch02基于软交换的业务网的演进基于软交换的电话业务网的特点和优势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承载网络，灵活有效的实现业务的提供。在业务层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，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。2024/3/2915ch02基于软交换的业务网的演进基于软交换的电话业务网的特点和优势业务升级与基础设备无关，不需要升级基础设备。提供可扩展的业务平台，业务投放周期短。提供开放的业务接口给第三方应用做二次开发。地域概念消失，同一软交换系统下的用户可以位于任何一个网络可以到达的地方。2024/3/2916ch02基于软交换的业务网的演进提纲基于软交换的业务网业务网体系架构软交换设备功能网关接口和协议组网及应用2024/3/2917ch02基于软交换的业务网的演进控制核心：软交换设备软交换机(Softswitch）是一种功能实体，为具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能，是网络呼叫与控制的核心。2024/3/2918ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备的功能结构业务提供功能网管功能计费功能SSF功能呼叫控制功能各种媒体网关SIP终端H.248终端MGCP终端INH.323IP电话网NO.7AAA服务器网管服务器应用服务器（APIS)SIP系统Softswitch互通功能信令网关信令网关软交换设备

Radius

SIP/INAPSNMPSS7/IP(SIGTRAN)H.248INAP/IPSIP/BICCSIPH.323

SIPH.248MGCP2024/3/2919ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备的功能分工软交换设备按其功能可以分为电话呼叫服务器、SIP服务器等电话呼叫服务器：通过媒体网关控制协议实现对所属中继网关和接入网关的控制，实现基于分组承载网络的PSTN/ISDN业务特性。部分设备制造商将这类服务器再细分为汇接（长途）层面的呼叫服务器、端局层面的呼叫服务器和移动呼叫服务器。2024/3/2920ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备的功能分工SIP服务器：提供SIP代理、注册、定位等SIP协议处理功能，实现基于分组网络的SIP终端多媒体通信的能力.2024/3/2921ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备的设置方式综合设置方式在控制层提供单一机型的软交换控制设备，支持多种协议，同时具有电话呼叫控制器和SIP服务器等多种功能。分散设置方式根据不同的功能需求，提供不同类型的软交换控制设备，控制不同的媒体网关和终端设备，以分别提供传统固话业务、移动业务、IP多媒体业务。2024/3/2922ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备提供业务的方式基本业务和补充业务都是在Softswitch中直接完成的新业务提供方式有三种通过API开放业务，由ApplicationServer或第三方业务平台放业务逻辑，Softswitch负责业务具体的实施；2024/3/2923ch02基于软交换的业务网的演进软交换机提供业务的方式Softswitch充当SSP,通过INAP和智能网中已有的SCP通信，重用目前已经存在的智能业务；直接在Softswitch设备上提供增值业务（如800号、移机不改号）2024/3/2924ch02基于软交换的业务网的演进方式一：软交换设备自身提供业务，包括话音、视频；方式二：通过智能网设备提供成熟智能网业务；方式三：软交换与业务服务器协同提供多媒体增值业务方式四：通过Parlay/OSA应用接口将业务开放给第三方提供多媒体增值业务方式五：同企业OA系统或其它内容服务提供商配合的增值业务。如统一通信、实时股评、SVOD...方式二SGSoftSwitch传统SCP方式三xDSL双绞线AMG方式四U-NICAAPPServer第三方/虚拟运营商应用服务器方式一L2方式五ISP/ICPOSA/ParlayServerPORTALServerVODServerParlaySIP/H323PhoneOpenEyeU-PathParlay网关OPENAPIINAPSIP业务提供方式极大丰富了运营商的业务提供能力2024/3/2925ch02基于软交换的业务网的演进提纲基于软交换的业务网业务网体系架构软交换设备功能网关接口和协议组网及应用2024/3/2926ch02基于软交换的业务网的演进媒体网关功能与协议接入功能协议处理功能语音压缩功能语音处理功能分组网接入功能资源控制和管理功能维护和管理功能PSTN交换局模拟用户V5.2用户PBX用户ISDN用户ADSL用户无线用户分组传送网软交换设备2024/3/2927ch02基于软交换的业务网的演进媒体网关(MediaGateway）分类中继网关（TG)：提供2M中继接口，实现64K电路与分组中继的语音编码格式的相互转换，一般放置于局端，与分组骨干网相连。用户驻地网关（AG或RG):提供各类传统用户的接入端口，实现基于分组网承载的传统用户接入，端口数量在100以上，一般放置于局端或小区内，与分组城域网相连。2024/3/2928ch02基于软交换的业务网的演进综合接入设备（IAD）：实现用户的数据、语音的综合接入，提供1～48不等数量的用户接入端口，一般放置于楼道或用户家中，通过LAN或ADSL接入网络。2024/3/2929ch02基于软交换的业务网的演进分组语音承载类型TG或AG可支持IP承载：VoIPATM承载：VoATM(AAL1/2)、VoIPoATM(AAL5)IAD可支持IP承载（网络侧为以太网接口）：VoIPxDSL承载（网络侧为xDSL接口）：如VoADSL2024/3/2930ch02基于软交换的业务网的演进提纲基于软交换的业务网业务网体系架构软交换设备功能网关接口和协议组网及应用2024/3/2931ch02基于软交换的业务网的演进接口与协议接口：代表两个相邻网络实体间的连接点协议：定义了这些连接点（接口）上交换信息需要遵守的规则。在不同的接口上往往会使用不同的协议同一个接口上也可能使用不同的协议。2024/3/2932ch02基于软交换的业务网的演进软交换系统的接口与协议MRSIADAMGTMG(UMG)SGSIP-T/BICCSIGTRANH.248MGCPMGCP/SIP/H.323MGCP/H.248EPhoneSIPdomainSIPH.323SNMPNMSFTPBCApplayerControllayerEdgeaccessOtherNetworkSoftSwitchSoftSwitchSS7H.323domainPSTN/PLMNSCPINAPPARLAYAPPServerSIP/INAPMGCP/H.2482024/3/2933ch02基于软交换的业务网的演进软交换系统中的接口软交换系统中的接口分为以下几类：中继接口：由TG提供E1,T1,SDH分组网接口：媒体网关和软交换都有以太网接口：10/100/1000FE,GEATM接口用户接口：由AG提供POTS：PlainOldTelephoneServiceBRA：2B+DPRA：30B+DXDSL2024/3/2934ch02基于软交换的业务网的演进接口与协议的对应关系接口应用协议信令传输协议SoftSwitch-SGSIGTRANM3UA/M2UA/SCTP/IPSoftSwitch-UMG(TMG)H.248UDP/IP、SCTP/IP、TCP/IPSoftSwitch-AMGMGCP、H.248UDP/IPSoftSwitch-IADMGCP、H.248UDP/IPSoftSwitch-MRSMGCPUDP/IPSoftSwitch-用户终端MGCPUDP/IPSIP-T、BICCUDP/IPH.323UDP/IP、TCP/IPSoftSwitch-SoftSwitchSIPUDP/IPSoftSwitch-PSTN/ISDNSS7/ISUPMTPSoftSwitch-SIP实体SIPUDP/IPSoftSwitch-H.323实体H.323UDP/IP、TCP/IPSoftSwitch-NMSSNMP-2024/3/2935ch02基于软交换的业务网的演进协议栈2024/3/2936ch02基于软交换的业务网的演进协议分类按照协议的功能，大致分为以下3类承载控制协议呼叫控制协议信令传输协议2024/3/2937ch02基于软交换的业务网的演进承载控制协议功能：用于媒体网关控制器（MGC）控制媒体网关(MG)，如接入媒体网关（AMG）、中继媒体网关（TMG）、以及用户驻地网关（RG）。承载控制协议是一种主从协议，包括：MGCP、H.248承载控制协议是不对等协议，仅用于MGC和MG之间；2024/3/2938ch02基于软交换的业务网的演进媒体网关控制协议媒体网关控制协议用于媒体网关控制器（MGC）与媒体网关（MG）之间的通信，目前媒体网关控制协议主要包括MGCP和H.248/MeGaCo两种协议。2024/3/2939ch02基于软交换的业务网的演进MGCP协议概念MGCP假定一种呼叫控制结构，在该结构中，呼叫控制与业务承载分离。呼叫控制功能独立在网关外。MG需要执行MGC发出的命令。从本质上说MGCP是一个主/从协议，网关需要执行媒体网关控制器发出的命令2024/3/2940ch02基于软交换的业务网的演进MGCP和H.248协议栈2024/3/2941ch02基于软交换的业务网的演进MGCP的实现SoftSwitchPSTNSoftPhoneTMGMRSIADE-phoneE-phoneIPCoreMGCP/SIP/H.323SS7E1SigtranH.248MGCPMGCP2024/3/2942ch02基于软交换的业务网的演进MGCP消息种类媒体网关控制器（MGC）和网关（MG）之间共有九种MGCP消息。当消息发送到MG或MGC时，称它为命令。当命令的证实消息从MG或MGC送回时，称为响应。命令和响应是不可分的，收到命令时，MG或MGC会立即送回一个响应。2024/3/2943ch02基于软交换的业务网的演进序号命令名称代码描述1EndpointConfigurationEPCFMGC→MG，指示网关某端点电路侧的编码特性2CreateConnectionCRCXMGC→MG，呼叫代理用此命令将某端点和指定的IP地址和UDP端口关联。另外还需要向远端端点发送一个创建连接命令，这样才能建立两个端点间的连接3ModifyConnectionMDCXMGC→MG，修改先前建立连接的参数，呼叫代理用该命令将第二个端点的“会话描述”（IP地址、UDP端口和打包参数等信息）提供给第一个端点。一旦该过程完成，双方可以进行双向通讯4DeleteConnectionDLCXMGC→MG，删除先前建立的连接5NotificationRequestRQNT请求网关监视某端点发生的某些事件，如发生则通知呼叫代理2024/3/2944ch02基于软交换的业务网的演进序号命令名称代码描述6NotifyNTFYMG→MGC，网关用此命令通知呼叫代理，请求监视的某些事件已发生7AuditEndpointsAUEPMGC→MG，呼叫代理用此命令获得某端点或一组端点的详细信息8AuditConnectionAUCXMGC→MG，呼叫代理用此命令获得某端点上某连接的详细信息9RestartInProgressRSIPMG→MGC，网关用此命令告知某端点退出服务或投入服务2024/3/2945ch02基于软交换的业务网的演进MGC(CA)MGMG创建连接响应创建连接响应修改连接通话响应2024/3/2946ch02基于软交换的业务网的演进网关注册流程SoftSwitchMGRSIPRSIP_RSP2024/3/2947ch02基于软交换的业务网的演进MGCP呼叫流程UserMGSoftSwitchMGUser1RQNTACK2NTFYACK3RQNTACK4NTFYACK5CRCXACK8RQNTOff-hookACKDialtoneRingbacktone6CRCXACKRingingOff-hook9NTFYACKDialing7RQNTACK2024/3/2948ch02基于软交换的业务网的演进MGCP呼叫流程（续）UserMGSoftSwitchMGUser11MDCXACK16NTFYACK13DLCXACKBusytone14DLCXACKOn-hook12NTFYACKOn-hook10MDCXACKCONVERSATION15RQNTACK17RQNTACK13MDCXACK2024/3/2949ch02基于软交换的业务网的演进H.248协议H.248/MeGaCo是MGCP的后继协议和最终替代者，但协议概念完全不同，随网络的不断发展，MGC与MG之间的媒体控制协议将逐步统一到H.248。H.248协议可以支持更多类型的接入技术并支持终端的移动性。H.248协议最显著之处在于能够支持更大规模的网络应用更便于对协议进行扩充，因而灵活性更强，2024/3/2950ch02基于软交换的业务网的演进协议栈2024/3/2951ch02基于软交换的业务网的演进协议分类按照协议的功能，大致分为以下3类承载控制协议呼叫控制协议信令传输协议2024/3/2952ch02基于软交换的业务网的演进呼叫控制协议功能：用于控制呼叫过程建立、接续、中止的协议呼叫控制协议是对等协议，可用于MGC与MGC之间，也即是局间信令。包括：ISUP、INAP－－电路交换网控制协议。H.323、SIP－－包交换网中呼叫控制协议。SIP-T：SIP协议的扩展，用于在软交换机之间透传ISUP的负载消息。BICC:由ISUP演进而来的，用于骨干网的，与业务承载无关的呼叫控制协议2024/3/2953ch02基于软交换的业务网的演进SIP协议在SoftSwitch中的实现IP骨干网SoftSwitch（A局）SIP-tA市城域网SoftSwitch（B局）B市城域网SIP-TAMGSIPSoftPhoneSIPPhone2024/3/2954ch02基于软交换的业务网的演进协议分类按照协议的功能，大致分为以下3类承载控制协议呼叫控制协议信令传输协议2024/3/2955ch02基于软交换的业务网的演进信令传输协议功能：为软交换提供信令传输业务包括：IP、TCP、UDP协议。SCTP流量控制传输协议。M2UA－－SS7MTP2的用户适配层协议。M3UA－－SS7MTP3的用户适配层协议。MTP消息传输协议－－传统TDM的SS7网络协议。SCCP－－为INAP提供信令传输业务。2024/3/2956ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN的功能信令传输协议（SIGTRAN,SignalingTransportProtocol）SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇，包含有传输协议（SCTP）和适配协议（M2UA、M3UA）。SIGTRAN协议栈支持通过IP网络传输传统电路交换网SCN（SwitchedCircuitNetwork）信令。SIGTRAN协议栈担负信令网关和媒体网关控制器间的通信，有两个主要功能：适配和传输2024/3/2957ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN的应用PSTNIP核心网SoftSwitchTGSG信令流媒体流SS7SIGTRANH.248电路交换网分组交换网2024/3/2958ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN协议栈2024/3/2959ch02基于软交换的业务网的演进2024/3/2960ch02基于软交换的业务网的演进SCTP流控制传输协议SCTP是提供基于不可靠传输业务的协议（如IP）之上的可靠的数据报传输协议。SCTP的设计用于通过IP网传输PSTN信令消息。SCTP对TCP的缺陷进行了一些完善，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。SCTP被视为一个传输层协议，它的上层为SCTP用户应用，下层为分组网络（如IP网）。2024/3/2961ch02基于软交换的业务网的演进SCTP术语传输地址和IP地址：SCTP传输地址就是一个IP地址加一个SCTP端口号。SCTP端口号就是SCTP用来识别同一地址上的用户，和TCP端口号是一个概念。2024/3/2962ch02基于软交换的业务网的演进M2UA协议M2UA（SS7MTP2-UserAdaptionlayerprotocol，即MTP2用户适配协议），它使用流量控制传输协议(SCTP)，通过IP传输SS7MTP2层的用户信令消息（即MTP3），该协议可用于信令网关(SG)和媒体网关控制器（MGC）之间的信令传输。2024/3/2963ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN-M2UA应用2024/3/2964ch02基于软交换的业务网的演进M3UAM3UA是SS7MTP3用户适配层，为处于IP网中的MTP3用户和处于网络边缘的MTP3（在SG上）提供原语通信服务，实现TDMSS7和IP互通M3UA支持如下功能：

七号信令点码表示选路功能No.7信令与M3UA的互通拥塞管理SCTP流映射客户端/服务器模型2024/3/2965ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN--M3UA应用2024/3/2966ch02基于软交换的业务网的演进SIGTRAN协议栈－小结SIGTRAN采用SCTP作为传送控制协议，SCTP综合TCP和UDP的优点，支持多宿主连接及流内数据的有序递交，比其他传送协议有更高的传输效率和可靠性，更高的重发效率及更好的安全性。SIGTRAN的适配子层目前提供IUA、M2UA、M2PA、M3UA、SUA、V5UA等适配协议，可以根据NO.7信令网与IP网互通时的不同实现方式，在不同场合灵活应用。2024/3/2967ch02基于软交换的业务网的演进提纲基于软交换的业务网业务网体系架构软交换设备功能网关接口和协议组网及应用2024/3/2968ch02基于软交换的业务网的演进软交换技术组网及应用目前软交换技术在固网和移动网中得到了广泛应用，与传统电话网相比，软交换组网具有较明显的技术优势。组网的灵活性增加在容量、互通性等方面均优于传统TDM交换机灵活提供包括语音、视频以及数据在内的多种业务与电路交换机相比，软交换成本较低2024/3/2969ch02基于软交换的业务网的演进软交换在固网中的应用替代DC1，建设软交换长途网替代汇接局交换机，进行固网智能化改造替代端局交换机，传统TDM交换机逐步退网。2024/3/2970ch02基于软交换的业务网的演进替代DC1，建设软交换长途网2024/3/2971ch02基于软交换的业务网的演进

这种应用具体的实施过程是：运营商首先建设覆盖全国的骨干IP网，然后将全国的各个省（自治区、直辖市）分成数个大区，每个大区在中心城市放置一对软交换设备，而在每个省（自治区、直辖市）内放置TG设备与DC2交换机相连，同时配置相应的SG与7号信令网相连。采用软交换建设长途网，交换节点数量大大减少，同时资源调配也更加简单。当某些省份之间长途业务流量发生变化时，只需要相应调整骨干传输网络的带宽分配，就可以实现资源的重新配置，而在软交换DC1长途网的控制层面基本不用进行任何改动。

2024/3/2972ch02基于软交换的业务网的演进目前，软交换在长途网中的应用最为成熟。软交换之所以适合于长途网建设，除了上述软交换技术的自身优势外，最主要的有如下几点：由于DC1长途网节点少，可以采用平面组网的方式，回避了软交换的大规模组网问题；长途网软交换不携带终端用户，避免了安全攻击等问题；长途网不涉及城域网或接入网，而骨干IP传输网的带宽又比较容易保障，因此也不会出现QoS问题。2024/3/2973ch02基于软交换的业务网的演进软交换替代汇接局交换机2024/3/2974ch02基于软交换的业务网的演进这种应用具体的实施步骤是：运营商首先对需要进行智能化改造的本地网进行端汇结构调整，取消端局之间的直达电路，形成完整的端汇两级结构，并且要求所有端局的本地呼叫都转发到汇接局；然后在汇接局设置一个或一对软交换，并同时建设软交换的承载网。软交换承载网可以单独建设，如果城域网资源充足的话，也可以使用原来的城域网作为承载网。软交换与智能网之间采用SG进行互通，同时也可以配置应用服务器来提供更为丰富的智能业务。在端局层面需要设置TG设备实现与端局交换机的互通，同时配置相应的SG设备与7号信令网相连。2024/3/2975ch02基于软交换的业务网的演进软交换设备必须满足固网智能化对交换机的要求，包括具有内置的集中数据库或者具备访问外置集中数据库的接口，集中数据库中存放智能业务签约用户的签约信息以及业务接入码；具有SSP业务触发能力等。用软交换来进行智能化改造，主要优势并不只在于实现固网智能化，更重要的是引入软交换后为固定网运营商提供了部署其他业务形式的机会，例如，如果汇接局软交换容量充足，并且配置了端局业务能力，那么就可以直接开展软交换的本地业务，如通过IAD、AG提供语音，通过SIP终端提供视频电话、数据业务等。2024/3/2976ch02基于软交换的业务网的演进软交换替代端局交换机2024/3/2977ch02基于软交换的业务网的演进这种应用具体的实施过程是：运营商首先要在本地网建设软交换网络，通过SG和TG设备与原有PSTN网络互通。当有端局交换机退网时，采用大容量的AG设备进行替换，同时将所有本地网用户数据转移到软交换网络上。随着TDM交换机的逐步退网，PSTN网络也将逐步演进到软交换网络。软交换除了接纳原有的PSTN用户，也可以通过部署IAD或SIP终端发展新的软交换用户。

2024/3/2978ch02基于软交换的业务网的演进PSTN融合演进后本地网框架HLR统一业务信息平台营帐系统网管、112IP宽带数据承载网SCPSoftswicthTG/SGIGW交换机端局OLTONUONU接入网PHS模块OLTONU接入网模块IAD汇接局优化端局替代新型宽带接入MAPSIPSNMPH.248H.248H.248SIPXML/MMLSIGTRANAG/MSAGMAPPHSININAP业务层控制层传送层接入层2024/3/2979ch02基于软交换的业务网的演进软交换在3G核心网中的应用3G核心网3G制式有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种。在这3种制式中，WCDMA和TD-SCDMA的标准由3G标准化组织3GPP制定，CDMA2000的标准由3G标准组织3GPP2制定。核心网标准主要有基于GSMCCS7和ANSI-41两种核心网。一般情况下，WCDMA和CDMATDD对应于GSMCCS7核心网，CDMA2000对应于ANSI-41核心网，但目前的标准允许任何无线接口同时兼容两个核心网，这样可以通过在无线接口上定义相应的兼容协议来接入不同的核心网。2024/3/2980ch02基于软交换的业务网的演进3GPP组织主要负责制定基于GSM的核心网、以WCDMA和CDMATDD为无线接口的标准，到目前为止已经有4个版本，即R99、R4、R5和R6，这里着重讨论核心网部分。软交换技术在R4和R5网络中得到了应用。2024/3/2981ch02基于软交换的业务网的演进R99网络结构R99是比较成熟的版本，其无线接入部分采用全新的3G接入网（RAN），核心网则在MSC+GPRS的网络基础上演进，如图所示。R99核心网类似于目前GSM交换子系统与GPRS交换子系统的叠加，包括GSM电路交换部分及分组域部分，分别用于支持语音业务及数据业务，完全体现了2G向3G平滑过渡的思想。不同的是，由于无线部分引入了可实现3G业务的无线网，核心网采用新定义的Iu接口与3G无线网相连，包括支持电路交换的Iu-CS和支持分组交换业务的Iu-PS两部分。2024/3/2982ch02基于软交换的业务网的演进R99网络结构2024/3/2983ch02基于软交换的业务网的演进相对于GPRS，R99增加了服务级别的概念，提高了分组域的业务质量保证能力，增加了带宽；在系统能力方面，目前除了支持GSM/GPRS提供的所有业务以外，还支持下行速率为384kbit/s的数据业务；在业务方面，智能网规范提出了支持能力级CS2的CAMEL3。这种组网方式可以延用原有核心网设备，增加无线接入网即可实现3G业务，极大地保护了运营商的现有投资，有利于运营商迅速开展3G业务。2024/3/2984ch02基于软交换的业务网的演进R4网络结构与R99版本比较，R4的无线接入网网络结构并没有变化，只是改进了一些接口协议特性以提高系统性能。核心网电路域变化较大，引入了软交换的概念，将控制和承载分开，原来的MSC变为MSC服务器和媒体网关MGW，语音通过MGW由分组域来传送。电路域网络结构如图所示。2024/3/2985ch02基于软交换的业务网的演进R4核心网：控制和承载分离的电路域结构2024/3/2986ch02基于软交换的业务网的演进GMSCServer和MSCServer是移动通信系统中电路域核心网向分组交换方式演进的核心设备，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并向用户提供3GPPR4阶段的电路域核心网所能提供的业务，以及配合智能SCP提供多样化的第三方业务。MGW是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。媒体网关能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转换，可以处理音频、视频，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频/音频消息，也可以进行多媒体会议等。2024/3/2987ch02基于软交换的业务网的演进MSCServer通过Mc接口控制MGW。GMSCServer和MSCServer之间通过Nc接口连接。MGW之间通过Nb接口连接。Mc接口：主要功能是媒体控制。使用基于H.248的呼叫承载控制协议。Nc接口：主要解决的是用控制和承载分离的方式解决移动ISUP的呼叫控制。使用BICC和SIP-T协议。Nb协议：主要功能是使用ATM或IP的方式承载电路域的业务，包括语音和电路域的数据承载业务。使用分组交换方式对3GPP电路域的承载协议。2024/3/2988ch02基于软交换的业务网的演进R5网络结构R5版本是全IP化的第一个版本，在无线接入网方面，提出了高速下行分组接入HSDPA技术，在核心网方面，最大的变化是在R4的基础上增加了基于软交换的IP多媒体子系统（即IMS系统），它是对其核心网分组域（PS-CN）的补充，从而完成在R4结构中核心网分组域不能够完成的IP语音电话和多媒体业务等。在R5中仍然保留电路域并实现与IMS的互操作，主要是保护运营商的R99的网络投资。全IP的组网方式是网络演进的趋势，IMS是R5的新增部分。2024/3/2989ch02基于软交换的业务网的演进2024/3/2990ch02基于软交换的业务网的演进IMS通过基于IP的网络来控制语音、多媒体的呼叫和会话以及与其它网络（例如PSTN、UMTS）的互联，从而达到支持以下业务的目的：语音电话；实时交互游戏；视频电话；即时消息；紧急呼叫；多媒体会议这些业务具有一个共同的特征，即：它们通常是两方或多方之间需要一定程度实时性交互的会话。该特征对网络提出了两个方面的要求：一方面是实时性要求，这就要求IMS应建立在能够达到语音和多媒体QoS要求的核心IP网络之上；另一方面就是对会话建立和呼叫控制的要求，3GPP选择SIP作为UE和IMS以及IMS内部各元素之间的信令协议以满足第二个要求。2024/3/2991ch02基于软交换的业务网的演进

3GPP定义的IMS的系统架构2024/3/2992ch02基于软交换的业务网的演进IMS的主要功能实体包括：呼叫控制服务器（CSCF）是最主要的软交换控制实体,主要功能是处理用来控制用户多媒体会话的信令消息，它可以作为三种角色出现：P-CSCF（Proxy-CSCF）：ProxyCSCF是SIP终端接入IMS系统的入口。I-CSCF（Interrogating-CSCF）：I-CSCF是在一个运营商IMS网络中，对于来自于其他网络呼叫或来自位于其它网络的漫游用户呼叫的联系点。S-CSCF（Serving-CSCF）：S-CSCF管理SIP会话并且协调其它IMS网络元素进行呼叫/会话控制。2024/3/2993ch02基于软交换的业务网的演进媒体网关控制服务器（MGCF）是IMS控制面与传统PSTN/CS网络的互通点，控制IMS-MGW，以完成媒体面的互通（H.248）。IP多媒体网关（IM-MGW）的功能是与MGCF一起完成资源控制，以及通过回波消除器和码转换器，实现媒体转换和帧协议转换功能；MRF分为多媒体资源功能控制器（MRFC）和多媒体资源功能处理器（MRFP），其中MRFP提供了必需的多媒体处理功能，其中包括编码/解码，代码转换，音频/视频的混频等；MRFC控制MRFP中的各种媒体资源，包括提供各种铃声，录音通知和多方会议等媒体资源。2024/3/2994ch02基于软交换的业务网的演进出口网关控制功能（BGCF）的主要作用为被叫出IMS网络（如：PSTN/CS）选择适当的出口点若被叫和IMS同网，则选择本网的一个MGCF若被叫非本网，则交给另一个网络接口的BGCF不同运营商的IMS网络互通，不需经过BGCF归属用户服务器（HSS）是在一个运营商网络中存储IMS用户的签约数据、ServiceProfile、位置信息、鉴权信息等；也可提供传统的HLR功能：CS签约数据、PS签约数据。2024/3/2995ch02基于软交换的业务网的演进IMS域关系图P-CSCFMGCF/BGCFGMSCServerMSCServerMGWMGWGGSNSGSNI/S-CSCFIM-MGWRNCCoreNetworkPS域CS域HSSMRFCMRFPRadioAccessNetworkIu-CSIu-PSIMS域ToPSTNSIPAS2024/3/2996ch02基于软交换的业务网的演进IMS与CS、PS的关系IP多媒体子系统应用PS域来进行多媒体信号的承载和传输。PS域为IMS提供服务，终端的移动性对于IMS来说是屏蔽的。IP多媒体子系统和CS域之间是相对独立的，只有一些网络设备可能需要和CS域进行通讯。在部署一个IP多媒体子系统时，并不一定需要部署CS域。IMS与CS目前是一种业务互相补充，网络互连互通的关系。IMS对CS进行逐步融合替代2024/3/2997ch02基于软交换的业务网的演进R6网络结构R6版本核心网在R5IMS基础上提出的网络框架基本没有改变，增强部分：在QoS方面在互通和兼容性上主要研究WLAN接入、IMS到CS域的互通、IMS到PS域的互通、Presence等新业务，并在IETFSIP的基础上对协议进行了扩展。2024/3/2998ch02基于软交换的业务网的演进移动网络演进2GGMSCMSC/VLRHLRHLRDBBSSBSSMAP其他PLMNMAP2G2.5GR99R4R5R6R7A移动网络的发展2024/3/2999ch02基于软交换的业务网的演进移动网络演进2.5GGMSCMSC/VLRCSDomainHLRHLRDBBSSBSSMAP其他PLMNInternetSGSNPSDomainMAPMAPMAPGGSNIP2G2.5GR99R4R5R6R7一个叠加的GPRS网络，提供端到端包数据的交换服务；PS域采用PPP/SDH,PPP/E1,FR