程控交换茅正冲第9章

NGN概述软交换技术9.2软交换主要协议9.39.1第9章软交换技术9.1NGN概述问题：什么是NGN?所谓下一代网是一个定义极其松散的术语，泛指一个不同于目前一代的，以数据为中心的融合网络。NGN的出现与发展不是革命，而是演进。从业务上看，应支持话音和视频业务及多媒体业务；从网络上看，在垂直方向应包括业务和传送层，在水平方向应覆盖核心网和边缘网。

------《电信网技术》什么是NGN？9.1NGN概述广义NGN指下一代融合网，泛指不同于目前一代，大量采用新技术，以IP为中心，同时支持语音、数据、视频和多媒体业务的，基于分组技术的、综合开放的网络架构。什么是NGN？9.1NGN概述狭义NGN指以软交换为控制层，兼容语音网、数据网、视频网三网的开放体系架构。SS7信令网中继媒体网关TDMTDM中继媒体网关信令网关软交换分组核心网综合接入设备接入媒体网关AppServer什么是NGN？9.1NGN概述从业务层面上看支持语音、视频和多媒体业务；NGN指下一代业务网对电话网而言，指软交换体系对移动网而言，指IP3G和后3G数据网而言，指下一代因特网和IPV6什么是NGN？9.1NGN概述从传输网层面上看NGN指下一代传输网，特别是智能光网络；从接入网层面上看

NGN指下一代宽带接入网。什么是NGN？9.1NGN概述从技术特征看希望有传统电话的普遍性和可靠性；有因特网的灵活性；有以太网的运作简单性；有ATM的低延时；有光网络的带宽；有蜂窝网的移动性；有线电视网的丰富内容。什么是NGN？9.1NGN概述为什么要用NGN？CENTREX会议电视局域网ADSLPSTN/ISDN宽带城域网IN?视频网无线网X.25/DDN最终用户需求体验高品质信息生活公众视讯网上游戏网上证券远程教育VOD/PayTV电子商务IPHOTEL点击这里，可以拨打免费客户服务热线话音通讯视频通讯EmailIPCentrex电子白板文件传送表单共享WECC电子商务释放通信欲望个人/动态呼叫管理Web800ClickToDialONLY网页护航立即消息VoiceMailVoiceInternet随时、随地、随心所欲获得通信乐趣无论在哪出差上网办公室家庭运营网络需求重复投资，建网成本高功能单一，运维分立负荷不均衡，资源无法共享业务网络间互联互通困难现有网络存在的问题多业务网并存，独立发展设备集成度低，占用大量机房空间运营网络的趋势考虑投资收益，降低网络总体运维成本，提高运营效率业务丰富，实现方便快速，提高竞争优势对细分客户群提出有针对性的解决方案整合网络资源，保证网络的可持续型发展与演进下一代网络主要目标(1)支持实时的多媒体业务。(2)支持多种接入方式和多种接入终端。(3)支持移动性。(4)确保现有网络的平滑演进以及具有经济的、可扩展的网络结构。(5)减少服务投向市场的时间。从总体趋势上看，下一代网络整个网的核心层功能结构将趋向扁平化的两层结构，即业务层上具有统一的IP通信协议，传送层上具有巨大的传输容量。下一代网络将是一个以软交换为核心、光网络和分组型传送技术为基础的开放式融合网。下一代网络的特征NGN采用开放的网络构架体系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，运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络；部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。电路交换模型呼叫控制SS7LineCardTrunkCardTimeSlot交换TDMTDM管理系统计费系统IPATM软交换SS7MGMGIPATMH.248/MGCPH.248/MGCP软交换模型TDMTDM分组网扩展业务管理系统计费系统NGN是业务驱动的网络

业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。分组交换网业务管理呼叫控制边缘接入呼叫控制交换TDMPOTS对象1对象2分离的目标：

使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务提供。统一协议的分组交换网络平台PSTN分组数据网软交换网管应用服务器IN通用媒体网关用户网关多媒体用户中继网关对象1对象2分布式的网络体系结构MG分布式设备模型IPATM软交换SS7IPATMH.248/MGCPH.323/BICC/SIPTDMTDM分组网智能业务管理系统计费系统分组终端集中式设备模型呼叫控制SS7LineCardTrunkCardTimeSlot交换TDM管理系统计费系统POTS电话对象1对象2同时支持语音、数据、视频等多种业务语音基本业务IPCENTRX智能业务多媒体UM+ICW+IMONLYIPCCGAME行业应用IMWeb协同PresenceWEB800EnabledB2B、B2C移动补充业务商业网业务传统业务NGN增值业务移动业务对象1NGN语音业务数据业务视频业务对象2接入和覆盖优势IP网IPIP分组交换网业务管理呼叫控制边缘接入WEB800ONLY统一通信数据协同双绞线对象1对象2对象3成本如果从长远来考虑综合的建网成本，NGN成本要远远低于PSTN成本传统PSTN网络NGN网络当前阶段时间相关技术业已成熟20世纪末IP应用的爆炸式增长使人们开始探索下一代网络的分组语音交换技术20世纪70年代程控数字交换机的出现将通信成功带入了电路交换时代20世纪初模拟交换机的发明，彻底改变了人们语音交流的深度与广度19世纪贝尔发明电话，开启了通信时代的大门NGN成为趋势！——网络融合CENTREX会议电视局域网ADSLPSTN/ISDN宽带城域网IN视频网无线网X.25/DDNNGNNGN——融合的网络开放式架构中继媒体网关信令网关软交换分组核心网综合接入设备接入媒体网关分组交换网业务管理呼叫控制边缘接入WEB800ONLY统一通信数据协同对象3NGN语音业务数据业务视频业务对象1对象2NGN的现状和发展2002年是NGN的准备年2003年是NGN的起步年200X年是NGN的大发展年爆炸式发展平稳起步积极准备9.1.3NGN的功能分层结构边缘接入层媒体层网络控制层业务/应用层NGN体系结构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信令网关与现有PSTN网络的对比用户接入网关核心分组传送网业务/应用层网络控制层核心媒体层边缘接入层SoftSwitch3GAccessAMGIADBroadbandAccessPSTNTMGSGPLMN分组核心网UMGUMGAppServerPolicyServeriOSSINSoftSwitchMRS9.1.3NGN的功能分层结构边缘接入层：通过各种接入手段将各类用户连接至网络，主要包括信令网关、媒体网关和接入网关等多种接入设备。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。核心媒体层：采用分组技术，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。主要包括两个功能：传送功能和转换功能。NGN的分层结构9.1.3NGN的功能分层结构网络控制层：负责为完成端到端的数据传输进行的路由判断和数据转发的功能。其核心技术就是软交换技术，完成基本的实时呼叫控制和连接控制功能，它是与业务无关的，目的是支配网络资源，软交换要支持众多的协议接口。业务和应用层：在呼叫建立的基础上提供额外的增值服务，同时提供开放的第三方可编程接口，易于引入新业务。另外也负责业务的管理功能。其中最主要的功能实体是应用服务器。NGN的分层结构9.1.3NGN的功能分层结构NGN可以给运营商带来的优势：

1.实现网络融合，降低运营成本2.快速灵活的提供各种业务3.实现业务用户的综合接入4.可实现网络的平滑过渡，实现可持续化发展5.便于新的运营商进入市场虽然通过一些相关技术为NGN目标的实现提供了一定的基础，但是目前NGN仍存在一些问题：

(1)承载网的QoS。(2)网络互联互通。(3)如何实现信令穿透私网。(4)业务开发的问题。

NGN的优势与面临的问题NGN概述软交换技术9.2软交换主要协议9.39.1第9章软交换技术软交换概念起源于美国；在企业网环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件实现PBX功能（IPPBX）。对于这套设备，不需要单独铺设网络，只通过局域网就可以实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。软交换概念的提出9.2.1软交换基本概念及特点受到IPPBX成功的启发，人们就提出了一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准的协议且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch技术应运而生。软交换概念的提出9.2.1软交换基本概念及特点软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，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。软交换的基本含义9.2.1软交换基本概念及特点提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等。将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和应用层相连，可方便的在网络上提供新的业务。软交换的基本功能9.2.1软交换基本概念及特点高效灵活开放性多用户强大的业务功能软交换的特点9.2.1软交换基本概念及特点软交换在NGN中的作用软交换位于网络控制平面，软交换是为下一代网络中具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能的实体，是下一代网络呼叫控制的核心，也是目前电路交换网向分组交换网演进的主要设备之一。不同的厂家的软交换系统可能有不同的功能实体，但主要部分与图9.3类似。9.2.2下一代网络与软交换9.2.2下一代网络与软交换图9.2软交换在下一代网络中的位置图9.3软交换与其他功能实体的连接关系9.2.2下一代网络与软交换9.2.3基于软交换的NGN网络结构基于软交换的NGN网络组成接入层负责将各种不同的网络和终端设备接入软交换体系结构，将各种业务量进行集中，并利用公共的传送平台传送到目的地。接入层的设备包括各种不同的网络、终端设备及各种网关设备。这些网络或终端设备可以是公用电话交换网、ATM网络、帧中继网络、移动网络、各种IP电话终端及模拟终端等，它们通过不同的网关或接入设备接入核心网络。（1）接入层9.2.3基于软交换的NGN网络结构媒体网关（MG，MediaGateway），负责将各种终端和接入网络接入核心分组网络，主要用于将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式。包括协议分析、语音编解码、回声消除、数字检测和传真转发等。信令网关（SG，SignallingGateway），提供NO.7信令网和分组网之间信令的转换，其中包括综合业务用户部分（ISUP）、事物处理应用部分（TCAP）等协议的转换。综合接入设备（IAD，IntegratedAccessDevice），可提供话音、数据、多媒体业务的综合接入。无线接入网关：负责移动通信网到分组数据网的交换。接入层主要设备9.2.3基于软交换的NGN网络结构传送层对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，多采用基于分组的传送方式。目前比较公认的传送网为IP骨干网。其他各层如业务层、控制层、接入层都是直接挂接在IP骨干网上，在物理上都是IP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IP传输的。（2）传送层9.2.3基于软交换的NGN网络结构控制层完成呼叫控制、路由、认证、资源管理等功能。其主要实体为软交换机，有时也称作呼叫服务器、呼叫代理、媒体网关控制器等。软交换与媒体网关间的信令，可使用媒体网关控制协议H.248/Megaco，用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制及管理。软交换与IP电话设备间信令，可使用会话启动协议（SIP）或H.323。（3）控制层9.2.3基于软交换的NGN网络结构各运营商组建的软交换网络架构可能有所不同，但至少在逻辑上分为两个层面——运营商内部软交换网络层面和与其他运营商互通的软交换互通层面。图9.5分组网中的网络框架9.2.3基于软交换的NGN网络结构业务层在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务，同时提供业务和网络的管理功能。该层的主要功能实体包括：应用服务器（AS，ApplicationServer），特征服务器，策略服务器，认证、授权和计费服务器（AAA，Authentication、Authorization、Accounting），目录服务器，数据库服务器，SCP（业务控制点），网管及安全系统（提供安全保障）。（4）业务层9.2.3基于软交换的NGN网络结构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。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。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。NGN网络的特点和优势9.2.3基于软交换的NGN网络结构华为U-SYS系统分层体系架构3G业务管理网络控制核心交换边缘接入固定SoftX30003GAccessAMG5000IAD系列BroadbandAccessPSTNTMG8010SG7000PLMNUniphoneSIP/H.323PhoneSoftX3000分组核心网VideoGWU-PathPOTSUMG89003G终端UMG89002G终端U-NICAAppServerPolicyServerMRS6000INTopEngOSSiManagerN2000网管LocationServerU-NICAAppServer 应用服务器PolicyServer 策略服务器MRS6000 媒体资源服务器LocationServer 定位服务器TopEng OSS 综合运营支撑系统iManagerN2000综合网管系统SoftX3000 软交换设备SG7000 信令网关TMG8010 中继媒体网关UMG8900 通用媒体网关AMG5000系列

接入媒体网关IAD系列 综合接入设备U-Path 企业通信助理Uniphone

多媒体客户端软件U-SYS关键构件INNMSU-NicaSGPSTNswitchSTP分组核心网TMGUniphoneSIPEphoneH.323EphoneIADAMG其他软交换GK图中标注的是语音模块和多媒体模块的信令接口，物理接口。红色实线是E1接口，其余蓝色实线和没有实线相连的设备，均出IP接口接分组核心网。RADIUSSERVERMCU华为U-SYS系统组网U-PathMRS6000SoftX3000H323网关UMG8900统一的核心网络和业务平台分组核心网3GRAN2GPLMNPSTN网络视讯网3rdPartyAPPServerParlay/OSAAPIU-NICASIPAPPServerU-NICAParlayGatewayTELLINSCPSoftx3000UMG8900软交换Softx3000支持对移动2G/3G、固网PSTN/NGN的不同协议的统一处理和互通通用媒体网关UMG8900支持不同网络的各种编码方式和协议，实现媒体流的互通软交换支持各类开放业务接口，运营商可在统一平台上为所有网络用户开发业务移动HLR外围接入层核心传输层会话控制层业务/管理层运行支撑系统业务提供商PSTN各类接入网7号信令网络其它VoIP系统其它软交换系统智能网SGMGASAGSCPMSSSCIAD9.2.4软交换网络结构及设备1软交换设备SSC软交换设备实现传统交换机基本“呼叫控制”的功能实体，智能则尽可能移至外部的业务服务器。主要功能：(1)呼叫控制功能；(2)协议功能；(3)业务提供功能；(4)业务交换功能；(5)互通功能；(6)资源管理功能；(7)计费功能；(8)认证与授权功能；(9)地址解析功能；(10)话音处理功能。1软交换设备SSC图9.7软交换功能结构示意图2媒体网关MG负责将各种终端和接入网接入核心分组网，主要用于将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式。如分组交换网媒体流和电路交换网业务之间的转换。G.71164k

低速率编解码分类：接入网关——“端局”中继网关——“汇接/长途局”用户驻地网关——直接将普通电话机接入IP网媒体网关接入功能协议处理功能QoS管理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媒体网关功能2媒体网关MG呼叫处理与控制功能收集和汇报功能ATM功能接入网关（AG）：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——端局中继网关（TG）：实现多个64K电路与分组中继的语音编码格式的相互转换，与分组骨干网相连——汇接/长途局综合接入设备（IAD）——特殊的媒体网关。媒体网关分类2媒体网关MG适用于小企业或家庭用户接入，可提供话音、数据和多媒体业务的综合接入。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。综合接入设备IAD2媒体网关MG综合接入设备IAD主要功能：(1)话音处理功能：编解码、回声抑制、静音检测等。(2)呼叫处理功能：DTMF检测、呼叫控制、上报功能等(3)资源控制和汇报功能。(4)维护和管理功能。(5)

IP话音的QoS管理功能。(6)支持以太网接入(7)支持ADSL接入。(8)支持HFC接入。(9)设备管理功能。SIP终端H.323终端综合接入设备计算机电话传真IP网软交换软交换系统接入终端示意图2媒体网关MG3信令网关SG负责信令的转换和传递，将PSTN中的七号信令转换为IP网对应的信令协议，如H.323消息。信令网关将转化后的信令消息传递给软交换机，相反，从软交换机接收IP网上的信令消息，转换为七号信令消息后通过PSTN信令接口传递到PSTN信令网上。信令网关SGSS7CircuitSS7CircuitPSTNPSTNIP网络通过信令网关实现宽带网络和传统网络之间信令的互通SGSGMGMGMGCMGC通过媒体网关实现宽带网络和传统网络之间媒体的互通PSTN网络和NGN网络互通原理3信令网关SG4应用服务器AS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。应用服务器是一个独立的组件，与控制层的软交换无关，从而实现了业务与呼叫控制的分离，有利于新业务的引入。应用服务器（AS)媒体服务器（MediaServer）提供专用媒体资源功能，例如语音通知、数字接收器等。同时为满足电信新业务需求，还可以支持个性化动态语音编程、支持资源的动态加载和修改。凡是因传送服务而对服务器有密集的媒体数据处理要求的地方，就需要用到媒体服务器。媒体服务器MS5媒体服务器MS外围接入层核心传送层会话控制层业务/管理层运行支撑系统业务提供商PSTN各类接入网7号信令网络其它VoIP系统其它软交换系统智能网SGMGASAGSCPMSSSC软交换控制设备（软交换机）呼叫控制资源管理

路由控制

地址解析/翻译信令网关－连接SS7和IP网络－实现SS7信令传输格式转换中继媒体网关－连接PSTN与IP网络－实现媒体传输格式转换－主要用于中继（SS7）接入接入网关－用于终端用户/PBX/无线基站的接入－完成媒体流转换和非SS7信令处理等功能应用服务器提供业务执行，管理，开发环境媒体服务器－提供特殊媒体资源－提供IVR功能IAD综合接入设备－用于传统用户终端设备的接入－完成用户端数据、语音等的接入功能软交换网络结构及设备9.2.5软交换网络的组网路由结构1．软交换平面路由结构所有软交换机处于同一逻辑平面，每台软交换机均掌握全网的路由设置数据。软交换机间为逻辑网状结构。路由结构简单，建设成本低，但只适用于规模较小的网络图9.8软交换平面路由结构2．软交换分级路由结构借鉴PSTN的分层思想，将软交换网络分为：端局软交换和转接软交换；端局软交换提供完整的业务提供功能转接软交换只提供地址解析和呼叫转接功能，可以分为多级结构一般情况下，端局软交换和转接软交换的路由信息分别保存且静态配置。9.2.5软交换网络的组网路由结构图9.9软交换分级路由结构9.2.5软交换网络的组网路由结构3．定位服务器分级路由结构图9.10定位服务器分级路由结构9.2.5软交换网络的组网路由结构定位服务器（LS，LocationServer）为本域内某组软交换机提供路由服务；软交换机本身保存自己控制范围内用户的完整路由信息以及同一域内软交换机之间的路由数据；LS不是NGN网络框架中定义的标准实体，是在解决NGN大网路由问题时提出的一个功能实体；从路由信息获得方式看，LS有静态路由技术和动态路由技术两种路由方式。9.2.5软交换网络的组网路由结构NGN概述软交换技术9.2软交换主要协议9.39.1第9章软交换技术9.3软交换网络中的协议ISUPINOSSPARLAY/SIPSNMP/MMLAppServerSGPSTNswitchSTP分组核心网TMGPLMNMGWSoft-phoneE-phoneE-PhoneSIP/H.323SIP-T/BICC/H.323SoftswitchIADSIP/H.323H.248/MGCPAMGSIP/H.323H.248/MGCPTRIPLocationServerH.248H.248SoftswitchMRSMGCP/H248/SIPINAPM3UA/SCTP9.3软交换网络中的协议软交换网络中的主要协议9.3.1H.323H.323isamatureandstableprotocoldefinedbyITU-TandanswersalltheneedsofVoiceandVideocommunicationoverIPnetworks.遵循了传统运营商的管理体系，与PSTN的组网方式比较一致，即采用了公用号码、静态组网的方式。例如拨叫区号为021时，肯定是上海的被叫用户。这种方案在网络规模很大的情况下有明显优势，因为它能够沿用传统PSTN网的话务模型来帮助组网，在很多方面符合运营商和最终用户的习惯。H.323概述H.323包括系统和构件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令过程，控制报文，复用，话音编解码器，视像编解码器，以及数据协议等，但不保证服务质量QoS。H.323概述9.3.1H.323分组交换网（例如，因特网）H.323H.323终端H.323终端

H.323终端使用H.323协议进行多媒体通信9.3.1H.323（1）H.323终端（2）网关——网关连接到两种不同的网络，使H.323网络可以和非H.323网络进行通信。（3）网守(gatekeeper)——所有的呼叫都要通过网守，因为网守提供地址转换、授权、带宽管理和计费功能。（4）多点控制单元MCU(MultipointControlUnit)——MCU支持三个或更多的H.323终端的音频或视频会议。H.323标准指明的四种构件9.3.1H.323因特网公用电话网网关网守H.323终端

多点控制单元MCUH.323网关用来和非H.323网络进行连接9.3.1H.323音频/视频应用音频编解码视频编解码RTCPH.225.0注册信令H.225.0呼叫信令H.245控制信令RTPUDPTCPIP信令和控制H.323的协议体系结构9.3.1H.3239.3.2SIPIETF制订的因特网多媒体通信架构的核心协议之一可用于建立、改变或者终止多媒体会话的应用层协议基于HTTP（文本编码、使用URI寻址）支持多种业务：

Voice,video,instantmessaging,presence,callcontrol,etc.SIP（SessionInitiationProtocol）概述采用类似于HTTP协议的客户端/服务器模型每个请求触发服务器的操作并且得到响应。请求及其对应的响应消息构成事务（transaction）、事务之间相互独立一个典型的呼叫/会话（Session）通常包含多个事务ClientServerrequestresponseSIP协议工作机制9.3.2SIPSIP只是一个框架性协议为了完成会话需要可与其他协议合作使用。使用SDP作为其消息体会话的描述SIP是独立于底层的应用层协议，因此传输层可采用TCP/UDP/S