《现代网络技术》课件第14章

第14章下一代网络技术(NGN)14.1下一代网络概述14.2软交换技术14.3网关技术14.4下一代网络中的主要协议习题14.1下一代网络概述14.1.1下一代网络产生背景随着计算机的普及和信息通信网络用户的爆炸性增长以及电子商务、多媒体业务、个人网络、电视电话等公众服务项目的增多，网上的信息量猛增，人们对数据通信的需求也日趋膨胀。大量的数据通信给原本能力有限的传统的电信网带来了前所未有的挑战，全球传统网络的演进已势不可挡。而此时的电信运营商也同样开始了传统电信网络的改造升级，以适应这些新技术、新应用的到来。怎样处理数据拥塞，怎样增加通信带宽，怎样保证传输质量，怎样实现多类终端的综合接入成为电信运营商所要面临的问题。目前电信业务发展迅速，其主要特点如下：

(1)新业务不断出现，数据业务快速发展，数据业务的通信量急剧上升。

(2)计算机技术的发展和计算机互连需求的增加，使得基于IP和ATM的分组交换数据网日益发展壮大。从技术角度来看，与固定速率的TDM电路交换相比，分组交换网更适合于不同类型信息的综合传送。

(3)新的语音压缩技术已经可以将语音信号压缩在低于64 kb/s的信道上传输，这些技术已经在IP电话、移动通信系统中得到广泛应用。一方面，传统的电信网络越来越难以适应现代化信息交换和传输的要求。传统的交换机基于电路交换技术，语音通信以64 kb/s的固定速率在网络中传输，在交换机的接口处每一时隙的64 kb/s信号经时分复用后进入高速数字设备。其中，呼叫控制和智能业务的触发和电路交换网是结合在一起的。电路交换机最复杂部分是执行呼叫处理的软件，它负责呼叫路由的选择并完成其他大量的处理功能。目前，交换机中运行呼叫处理软件的处理单元是和TDM的硬件设备高度集成在一起的。而传统的电信网络是基于TDM的电话交换网络，TDM电路交换设备中大多采用专用硬件平台，交换机采用垂直、封闭和专用的系统结构，系统的升级、扩充和新业务的引入困难。另一方面，基于IP的网络通信有着惊人的增长速度，IP业务的高速增长推动着分组交换和传输技术的不断进步，各种光通信技术的应用使得光纤的通信容量大大增加，同时也推动了交换设备的进步和升级。这些技术反过来又降低了IP通信的成本。正是在这样一个背景下，下一代网络(NGN)应运而生。基于TDM的PSTN必将和分组交换数据网融合，形成可以传递包括语音、数据、视频、多媒体信息在内的新一代网络。14.1.2下一代网络的定义欧洲电信标准化委员会(ETSI)认为：下一代网络只是在电信和信息领域用来指代业务基础设施变化的一个代名词，它包含了针对PSTN/ISDN/GSMPhase2以后的所有网络发展趋势。国际电联(ITU-T)下一代网络标准化小组提出：下一代网络应是PSTN、移动通信网和分组网(ATM/IP)的融合，未来的网络应在统一的分组网上支持各种业务。所谓下一代网(NGN)，是一个极其松散定义的术语，泛指一个不同于目前一代的、大量采用创新技术的、以IP为中心的，同时可以支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。一方面，NGN不是现有电信网和IP网的简单延伸和叠加，而是两者的融合结果，所涉及的也不仅仅是单项结点技术和网络技术，而是整个网络的框架，是一种整体网络解决方案；另一方面，NGN的出现与发展不是革命，而是演进，即在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡。下一代网是一个内涵十分广泛的术语，如果特指业务网层面，则下一代网指下一代业务网(例如对于数据网，则下一代网指下一代互联网；而对于移动网，则下一代网指3G网和超3G网；如果特指传送网层面，则下一代网指下一代传送网，特别是光网络)。泛指的下一代网实际包含了所有新一代网络技术，而狭义的下一代网往往特指以软交换为控制层，兼容所有三网技术的开放体系结构。下一代网络将主要是以ATM/IP特别是以IP为基础的分组网，然而，从传统的电路交换网到分组网将是一个长期的渐进过渡过程，因而在未来10～15年，电信公司的主要任务是同时支持两种网络，解决两网之间的互通以及各自业务和应用之间的互操作性，从而最终完成由传统电路交换为基础的电信网向分组网的平滑过渡。而软交换将是完成这一过渡任务的关键技术。从基础传送网层面看，以WDM为基础的光网络将是理想的大容量网络，然而主要基于点到点通信的WDM光网络尽管容量有余，但组网灵活性欠佳，而能实现光层灵活联网的光联网将是理想的下一代光网络传送平台。简言之，下一代网络将是以软交换为核心，以光联网和分组传送技术为基础的开放式融合网络。14.1.3下一代网络的特点下一代网络是提供包括语音、数据、多媒体在内的各种通信业务的综合的开放的网络体系，主要有如下特征。

(1)开放性。NGN可以根据所处网络的不同、所提供功能的不同划分为几个模块，每个模块能独立发展，互不干涉，有机组合成一个整体。同时这种开放性表现在各运营商可根据自己的需求来选择市场上的优势产品，而不必担心不同设备间的互连互通问题。部件间协议接口的标准化有助于异构网络之间的互通。

(2)业务驱动。业务与呼叫控制分离，呼叫控制与承载控制分离。NGN也是业务独立于网络的网络，是通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务体系，允许业务和网络独立发展，提供开放的API，支持不同带宽、实时的或非实时的各种媒体业务，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展更新的业务需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。

(3)多用户。NGN综合了固定电话网、移动电话网和IP网络的优势，使得模拟用户、数字用户、移动用户、ADSL用户、ISDN用户、IP宽带网络用户甚至是通过卫星接入的用户都能作为下一代网络中的一员相互通信。NGN通过网关设备实现与现有网络(例如PSTN、ISDN和GSM等)的互通，同时NGN也支持现有终端和IP智能终端，包括模拟电话、传真机、ISDN终端、移动电话、GPRS终端、SIP终端、H248终端、MGCP终端、通过PC的以太网电话和线缆调制解调器等。

(4)高性能。下一代网络具有高速物理层、链路层和物理层，网络层使用统一的IP实现业务融合，链路层趋向采用电信级分组结点。传送层从点到点趋向互联网，可提供巨大而廉价的网络带宽和网络技术、可持续发展的网络结构，可透明支持任何业务和信号。接入层采用多元化的带宽无缝接入技术。总的来说，下一代网络不仅应能给业务运营商提供实现多种增值业务的机会，还应大大提高用户业务的灵活性和服务质量。14.1.4下一代网络的体系结构目前，下一代网络的总体发展方向主要是应用分组化的基础设施。下一代网络作为将来的主要网络结构，如何充分利用现有的网络基础演进是其成功的关键。为此，ITN-T提出了下一代网络的垂直参考配置模型，即下一代网络体系结构，按照设备功能可划分为四个主要层次，如图14-1所示。图14-1下一代网络体系结构

(1)接入层和传输层。此层由媒体网关、各种接入方式和传输方式组成。媒体网关(MediaGateway)在该层负责适配语音和其他媒体流到分组传送网络，它可以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。用户业务在该层连入网络并集中再传送至目的地。

(2)媒体层。此层主要负责将各种各样的用户信息格式转换为适合在网络上传送的信息格式，例如将语音信号分割成ATM信元或IP包。此外，媒体层还可以为信息媒体流选路，并将其传至目的地。

(3)控制层。其主要由媒体网关/软交换控制和IP业务交换功能组成，它完成业务逻辑的具体执行，其中包含呼叫控制、资源管理、接续控制和路由等操作，实现各种信令协议的互通和转换。控制层是NGN的核心，它可以决定用户接受的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理，包含呼叫控制和路由选择等流程。该层是下一代网络的中枢，负责业务功能与呼叫控制的分离，业务功能与承载功能的分离。

(4)业务层。网络业务层主要负责与各种增值业务控制逻辑相应的网络管理及服务，完成增值业务处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口等。此外，业务层还具有与业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费等，同时提供开放的第三方可编程接口，以易于引入新型业务。业务层由一系列的业务应用服务组成。将现有网络演变成下一代网络并非易事，而原有的网络与新网络将并存相当长的时间，所以新网络还需能够和原有的网络互通。这要求新的网络体系能够实现以下功能：TDM传输网和SS7信令网互通；与现有的业务(如智能网提供的业务)互通；与现有的PSTN体系融合。14.2软 交 换 技 术14.2.1支撑下一代网络的关键技术以软交换为核心、以IP/ATM为骨干网的下一代网络是一种融合的网络，不仅能够实现传统的电信网络、计算机网络和有线电视网的融合，也将实现固定网络和移动网络的融合。在向下一代网络演进的过程中，需要注意的是与现有网络之间的互通和平滑过渡。目前，全球支撑下一代网络的主要技术有软交换、IPv6、宽带接入、城域网、光纤高速传输技术、光交换与智能光网、媒体网关技术、信令网关技术等。

(1) IPv6扩大了地址空间，提高了网络的整体吞吐量，服务质量得到很大改善，安全性有了更好的保证，支持即插即用和移动性，实现了多播功能。

(2)宽带接入主要有DSL、FTTH、EPON和FSO。日本2005年宽带普及的目标是宽带高速接入(高达10 Mb/s)的用户数将达到3000万；超高速接入(高达100 Mb/s)的用户数将达到1000万；FTTH和DSL将各占35%左右；移动上网与固定/移动并用上网的用户数占86%；纯固定上网的用户数只占14%。

(3)城域网。城域光网(MON)是基于WDM、在光层上进行操作的城域网，是未来发展的方向，是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台，能提供动态的、基于标准的多协议支持，同时具备高效配置和综合网络管理的能力。

(4) 4G移动通信系统的最高传输速率将高达或超过100 Mb/s，可在不同接入技术之间进行全球漫游与互通，实现无缝通信；灵活性要比3G强得多，能自适应地进行资源分配；支持下一代的Internet(IPv6)和所有的信息设备；网络的每比特成本要比3G低，无线连接服务费用将比3G便宜。

(5) IP终端。随着互联网的普及及端到端连接功能的恢复，政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等的普及，必须要开发相应的IP终端来与之适配。

(6)网络安全技术。除了常用的防火墙、代理服务器、安全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技术外，我们还要采取更多的措施来加强网络的安全。例如，针对现有路由器、交换机、边界网关协议(BGP)、域名系统(DNS)等所存在的安全弱点提出解决办法；迅速采用增强安全性的网络协议(特别是IPv6)；对关键的网络、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护；实时全面观察了解整个互联网的情况，对传送的信息内容负有责任，不盲目传递病毒和攻击；严格控制新技术和新系统，在找到和克服安全弱点之前或者另加安全性之前不允许把它们匆忙推向市场。14.2.2软交换技术概述国际软交换协会(ISC)对软交换的定义是：软交换是提供呼叫控制功能的软件实体。下一代网络是业务驱动的网络，通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务体系，使业务真正独立于网络，灵活、有效地实现所提供的业务。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，从而满足用户不断发展更新的业务需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。软交换技术作为业务/控制与传送/接入分离思想的体现，是下一代体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，便于在下一代网络中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。从广义上来看，软交换泛指一种体系结构，利用该体系结构可以建立下一代网络框架。软交换的功能涵盖了四个功能层面：接入层、传输层、控制层和业务层，主要由软交换设备、媒体网关、信令网关、应用服务器、IAD等组成。从狭义上来看，软交换和软交换设备定位在控制层，实现传统程控交换机的呼叫控制功能。传统程控交换机的呼叫控制功能是和业务结合在一起的，不同的业务需要不同的呼叫控制功能。但软交换是与业务无关的，这就是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。未来的软交换应该是尽可能简单的，其智能控制功能部分应尽可能地移至外部的业务层。图14-2是基于软交换的网络系统结构图。图14-2基于软交换的网络系统结构图在传统的PSTN中，交换机采用垂直、封闭和私有的系统结构，呼叫控制、业务实现以及交换矩阵都集中在一个交换系统内。而软交换的主要设计思想是业务提供与呼叫控制相分离，各个实体之间通过标准的协议进行连接，且基于标准的、开放的系统结构。下一代网络和软交换的设计思路就是软交换机必须有与网络相连的能力，该网络就是下一代多媒体信令网。软交换机与多媒体信令网相连，就如同软交换机与另一个软交换机相连一样简单。可以说软交换的出发点就是“网络就是交换”，它是一个基于软件的分布式交换/控制平台，将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放了业务、控制、接入和交换间的协议，真正实现了多厂商的网络运营环境，从而方便在网络引入多种业务。目前，软交换机的硬件平台多采用业界标准的开放的计算机硬件平台，使运营商能够灵活地实现新业务的开发，并充分利用计算机技术快速发展所带来的性能飞速提高。14.2.3软交换的特点软交换具有以下特点：

(1)开放性。由于软交换体系中所有的网络部件之间都采用标准协议，因此各个部件之间可独立发展，又能有机地组成一个整体，实现互连互通。在传统交换网络中，一个设备厂商往往要供应软件、硬件和应用等所有的东西，用户被锁定在供应商那里，没有选择的空间。而基于软交换的网络中，由于各个部件之间协议的标准性，使得用户可以根据自己的需求在市场上选择适合自己的优势产品，实现最优配置。

(2)灵活高效。由于软交换体系中应用层和控制层与核心网络层实现了完全分离，业务的开发、部署和维护只在相应的应用层面进行，无需关心网络底层的实现细节，这样就大大方便了新业务的引入。

(3)多用户。软交换实现了业务、呼叫和承载的彻底分离。从网络融合角度来看，软交换把传统的PSTN、移动、数据和有线电视等各种网络统一为一个以IP为基础的综合、统一、多业务网络，这彻底扭转了特定业务依赖于特定网络的局面，使多种业务承载于同一核心网络。从接入技术角度来看，模拟用户、数字用户、移动用户、ADSL用户、ISDN用户、IP窄带/宽带用户都可以享受软交换提供的业务。14.2.4软交换的功能与结构软交换的主要设计思想是业务与控制分离和呼叫控制与承载控制分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。软交换的功能结构示意图如图14-3所示。其主要功能包括呼叫控制功能、业务交换功能、网管计费功能、业务提供功能、地址解析/路由功能、各种终端控制和管理功能、互通功能等，各部分功能的详细说明如下。图14-3软交换功能结构示意图

(1)呼叫控制功能。软交换设备可以为基本呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等，支持基本的两方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的逻辑处理、呼叫成员的加入/退出/隔离/旁听以及混音功能等。软交换设备应当可以接收来自业务交换功能的监视请求，并对其中与呼叫相关的事件进行处理，接收来自呼叫交换功能的呼叫控制相关信息，支持呼叫相关处理。软交换设备应可以同时直接与H.248终端、MGCP终端和SIP终端进行连接并提供相应的业务。

(2)协议功能。软交换是一个开放的、多协议的功能实体，采用标准协议与各种媒体网关、网络和终端进行通信，这些协议包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、SNMP、RADIUS、SIP、M3UA、MGCP、BICC等。其中，对于H.248，软交换应该既支持文本编码方式也支持二进制编码方式。

(3)业务提供功能。在网络从电路交换向分组交换的演进中，对终端用户而言，业务应当具有完全的继承性。因此，软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务，以及与现有智能网配合提供智能网业务。此外，新业务作为NGN不可或缺的组成部分，软交换要提供可编程的、开放的API，实现与外部应用平台的互通，从而易于新业务的引入和开发新业务，便于第三方提供多种增值业务和智能业务。

(4)业务交换功能。所谓业务交换功能，就是识别智能网的呼叫，并把它上报给业务控制功能(SCF)，最终由SCF控制整个呼叫，从而保证软交换网络内的用户使用现有的智能业务。

(5)互通功能。下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向NGN的发展演进中，不可避免地要实现与现有多个网络的互连互通，因此需要软交换设备支持相应的信令和协议，例如ISUP、INAP、PRI、V5.2、MAP，从而完成与上述网络之间的互连互通。

(6)网管与计费功能。支持本地的维护管理以及通过SNMP实现与网管中心的通信；实现维护、配置、业务统计、告警以及计费信息的采集等功能。软交换应具有采集详细话单以及复式计次功能，并能按照运营商的需求将话单传送到相应的计费中心。对于智能业务的计费，主要由SCP决定是否计费、计费类别及计费相关信息，但记录由软交换生成。呼叫结束后，软交换将详细计费信息送往计费中心，将与分摊相关的信息送到SCP，由SCP送往SMP，再送到结算中心，由结算中心进行分摊。当使用计账卡等业务时，软交换应具有实时断线的功能。

(7)地址解析/路由功能。软交换设备应可以完成E.164地址到IP地址、别名地址到IP地址的转换功能，同时也完成重定向功能。

(8)认证与授权功能。软交换应能够与认证中心连接，可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息送往认证中心进行认证和授权，以防止非法用户或设备的接入。

(9)话音处理功能。软交换应提供多种可供选择的语音编码和压缩算法，这些算法包括G.771、G.723、G.729，并根据当前网络状况和用户的需求控制媒体网关，选择适当的语音编码和压缩算法，控制媒体网关是否采用回声抵消技术。软交换应向媒体网关提供语音包的缓冲区大小，用于减小抖动对语音质量带来的影响。另外，软交换还可能具有与移动业务相关的功能。14.2.5软交换的主要应用虽然软交换网络是一个完整的网络连接方案，可以应用于多种领域，包括移动和多媒体领域。但由于其技术较新，就目前的开放情况来看，还主要应用在固定网络的语音业务领域。针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换的应用主要集中在以下4个方面：

(1)分组中继。针对用户数增加对汇接局、长途局容量需求激增以及传输带宽增加的情况，通过采用软交换技术构建分组中继叠加网络，利用媒体网关直接提供高速的分组数据接口，大大减少传输网络中低速交叉连接的数量，对语音进行静音抑制和语音压缩以及AAL2/ATM的可变速率适配，降低了网络传输成本和宽带需求，从而满足对现有的长途局和汇接局的扩容要求。

(2)本地接入。在多种多样的接入方式条件下，例如DSL、以太网、Cable、WLAN、双绞线等，采用软交换技术实现分组语音的本地接入，从某种意义上讲，它不仅完成了Class5端局的替代或新建，而且为终端用户提供了数据和语音的综合业务。

(3)多媒体业务。针对用户多媒体业务的需求，利用软交换技术，将各种应用服务器上的新业务，在软交换设备的集中呼叫控制下，通过各种网关设备最终提供给广大终端用户，其中软交换直接控制着各种新业务的发放和实施，保证了业务在全国开展的及时性。

(4) 3G核心网。软交换技术不仅适用于固定网络，同样，在3GPPR4定义的3G无线核心网中，也采用软交换技术，实现呼叫控制与媒体承载的分离。与固定网相比，3G核心网的网络结构完全一致，但在移动性管理、安全保密、人证授权等方面，它对软交换设备功能进行了相应的扩展。作为下一代网络控制核心的软交换，结合了传统电话网络可靠性和IP技术灵活性、有效性的优点，是传统的电话交换网向分组化网过渡的重要网络概念。目前虽然不少厂家推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关的试验，但新技术的应用要相当长的时间来完善，且当前的软交换网络大多处于实验阶段，没有太多的大规模商用经验，有些问题还有待于进一步研究。14.3网关技术以软交换为核心、以IP/ATM为骨干的下一代网络是一种融合的网络，不仅能够实现传统的电信网络、计算机网络和有线电视网的融合，也将实现固定和移动网络的融合。现有的各种网络将作为边缘网络通过网关接入到网络核心层，从而实现全网的融合。网关的主要作用就是实现两个异构网络之间的通信。

IETF的RFC2719给出了网关的总体模型，将网关分解为三个功能实体：媒体网关(MG)功能、媒体网关控制(MGC)和信令网关(SG)功能，如图14-4所示。需要注意的是，图中网关功能实体在功能逻辑上的分离示意，并不代表物理上三个功能实体都是独立的物理设备。图14-4网关的总体模型14.3.1媒体网关媒体网关在NGN中扮演着重要角色，如果说软交换是NGN的“神经”，应用层是NGN的“大脑”，那么媒体网关就是NGN的“四肢”。任何业务都需要媒体网关在软交换的控制下实现，在相关的标准中，媒体网关的功能被定义为将一种网络中的媒体转换成另一种网络所需要的媒体格式，如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，而且在传输层和应用层都需要这种转换。在传输层，一方面要进行PSTN网络侧的复用功能，另一方面还要进行IP网络侧的解复用功能。这是因为在PSTN中，多个语音通路以TDM复用为一帧，而IP网络则将语音封装在实时传输协议(RTP)的净荷中进行传输。在应用层，PSTN和IP网络的语音编码机制不同，PSTN主要采用G.711编码，而IP网络采用语音压缩编码。

1．媒体网关主要完成的功能

(1)用户或网络接入功能。媒体网关负责各种用户或各种接入网络的综合接入，如普通电话用户、ISDN用户、ADSL接入、以太网用户接入或PSTN/ISDN网络接入、V5接入和3G网络接入等。

(2)接入核心媒体网络功能。媒体网关以宽带接入手段接入核心媒体网络。目前接入核心媒体网络主要通过ATM或IP接入。ATM是面向连接的第2层技术，具有可靠的业务质量(QoS)保证能力，IP则是目前应用广泛的第3层技术。

(3)媒体流的映射功能。在NGN中，任何业务数据都被抽象成媒体流，媒体流可以是语音、视频信息，也可以是综合的数据信息。由于用户接入和核心媒体之间的网络传送机制的不一致性，因而需要将一种媒体流映射成另一种网络要求的媒体流格式。但是由于业务和网络的复杂性，媒体流映射并不是简单的映射，它涉及媒体编码格式、数据压缩算法、资源预约和分配及特殊资源的检测处理、媒体流的保密等多项与媒体流属性相关的内容。此外，对不同的业务特性又有其特殊的要求，如语音业务对回声抑制、静音压缩、舒适噪音插入等有其特别要求。

(4)受控操作功能。媒体网关受软交换的控制，它绝大部分的动作，特别是与义务相关的动作都是在软交换的控制下完成的，如编码、压缩算法的选择、呼叫的建立和释放、中断、资源的分配和释放、特殊信号的检测和处理等。媒体网关和软交换之间的特殊关系决定了它们之间控制协议的重要性，MGCP和H.248就是软交换和媒体网关之间的控制协议。

(5)管理和统计功能。作为网络中的一员，媒体网关同样受到网管系统的统一管理，媒体网关也要向软交换或网管系统报告相关的统一信息。

2．媒体网关的分类从设备本身讲，媒体网关并没有一个明确的分类，因为媒体网关负责将各种用户和网络综合接入到核心网络，但并不是说任何一个媒体网关设备都要支持所有的接入功能。根据媒体网关设备在网络中的位置，可将其分为如下几类：

(1)中继媒体网关。针对传统的PSTN/ISDN的中继媒体网关，负责PSTN/ISDN的C4或C5的汇接接入，将其接入到ATM或IP网络，主要实现VoATM或VoIP功能。

(2)综合接入媒体网关。综合接入媒体网关负责各种用户或接入网的综合接入，如直接将PSTN/ISDN用户、以太网用户、ADSL用户或V5用户接入。这类综合接入媒体网关一般放置在靠近用户的端局，同时它还具有拨号Modem数据业务分流的功能。

(3)小区或企业用媒体网关。从目前情况看，放置在用户住宅小区或企业的媒体网关主要完成用户语音和数据的综合接入，未来可能还会实现视频业务的接入。14.3.2媒体网关控制器媒体网关控制器的功能是控制整个网络，监视各种资源并控制所有连接，也负责用户认证和网络安全，发起和终接所有的信令控制。实际上，媒体网关控制器主要进行信令网关功能的信令翻译。媒体网关控制单元(MGCU)是媒体网关控制功能的物理实体，通常，媒体网关控制功能和信令网关控制功能集成在同一个设备中。软交换、媒体网关控制器和网守都是软交换和下一代网络相关技术中的重要概念，它们的含义在一定程度上容易引起混淆。网守是H.323系统中的功能实体，它控制一个或多个网关，控制不同网络之间语音电路的建立与终止。媒体网关控制器所起的作用基本上和网守相同，但媒体网关控制器使用的协议是IETF定义的媒体网关控制协议(MGCP)。在大多数情况下，媒体网关控制器都被统称为软交换，但媒体网关控制器并不等同于软交换，软交换的功能比媒体网关控制器更强大。换句话说，软交换不仅包含了呼叫代理、呼叫服务器、媒体网关控制器等设备的全部功能，还增加了一些扩展功能，可以认为媒体网关控制器只是软交换的一个子集。

H.248/MEGACO和MGCP都是媒体网关控制协议，能够支持多种复杂的功能，并且能够在标准的、开放的组件上实现业务。

(1)资源控制。MGC能够为每一个呼叫动态地分配媒体资源，能够获取媒体网关(MG)中各种资源的状态，管理每一个连接，可以根据终端类型的不同(比如TDM、以太网、ATM或帧中继等终端)建立不同类型的连接。

(2)媒体处理功能。MGC能够对每一个呼叫中的媒体流参数进行制定或调整。

(3)信号与事件处理。MGC能命令MG对不同媒体流所应监视的事件及其相关的信号进行监视，并报告给MGC。

(4)连接管理。网关控制协议能在MGC和MG之间建立一种控制关系，一个MC能管理一个或多个MG，一个MG也可以被多个MGC所管理。

(5)安全。媒体网关控制协议必须保证MGC和MG之间的通信安全。

(6)应用支持。为方便应用的扩展，媒体网关控制协议应尽可能允许MGC提供各种附加业务。14.3.3信令网关国际软交换协会(ISC)的参考模型中定义了信令网关功能(SG-F)和接入网信令功能(AGS-F)。要实现SCF和IP网络业务的互通，就需要信令网关实现SCN的信令和IP网络的互通。信令网关就是SG-F或AGS-F的物理实现，它负责信令的转换和传递，将PSTN中的No.7信令转换为IP对应的信令协议，如H.323消息。通过SCTP与软交换通信，信令网关通过SCTP将转换后的信令消息传递给软交换，相反从软交换接收IP网上的信令消息，转换为No.7信令消息后通过PSTN信令接口传递到PSTN信令网上，提供No.7信令网和分组语音网之间的接口，能将No.7信令转换为IP传送到软交换中。信令网关的参考功能模型如图14-5所示。在实际应用时，信令网关可以是一个独立的设备，也可能是与其他功能综合在一起的设备。图14-5信令网关的参考功能模型信令网关可分为No.7信令网关和IP信令网关两种。

(1) No.7信令网关中继No.7信令协议的高层(ISUP、SCCP、TCAP)，跨越IP网络。No.7信令网关终接来自一个或多个PSTN网络的No.7信令消息，并通过基于IP的信令传输协议终接No.7信令高层协议，到一个或多个基于IP的网络组件。通常，No.7信令网关只提供有限的路由能力，完整的路由能力由软交换机或特殊协议设备(比如H.323网守或SIP代理)提供。

(2)在业务应用中主要有两种情况需要IP信令网关提供IP到IP的信令转换。一是出于对安全的考虑，需要隐藏在信令消息内部服务商的IP地址，IP信令网关可以看做是部署在分组网络之间的应用程序层网关(ALG)；二是IP信令网关也提供网络地址翻译(NAT)能力，当数据包穿过网络边界的时候，在传输层把公共IP地址转化为私有地址。信令网关应提供的信令协议包括：①No.7信令消息传递第二级(MTP-2)，64 kb/s；②No.7信令消息传递第二级(MTP-2)，2 Mb/s；③No.7信令消息传递第三级(MTP-3)；④No.7信令消息信令连接控制部分(SCCP)；⑤No.7信令消息传递第三级用户适配层(M3UA)；⑥No.7信令消息传递第二级对等适配层(M2PA)；⑦流控制传送协议(SCTP)；⑧IP协议。信令网关使用M3UA还是M2PA，应该从其特点和应用业务来考虑。如果信令网关提供SCN和IP网的电话互通，则采用M3UA比较合适，因为使用M3UA不需要IP网结点提供MTP3，避免了提供IP网业务结点的厂家开发复杂的No.7信令路由管理功能。而M2PA的信令网关适用于需要IP提供No.7信令网的情况，采用M2PA的信令网关可以作为IP网中No.7信令网的信令转接点。14.4下一代网络中的主要协议

NGN的目标是建设一个能够提供语音、数据、多媒体等多种业务的，集通信、信息、电子商务、娱乐于一体的，满足自由通信的分组融合网络，软交换技术在这样一个异构网络中的作用极为重要。协议的标准化则是实现设备的互连互通、提高通信设备工作效率、保障通信服务质量的关键。IETF、ITU-T制定并完善了一系列标准协议：H.248/Megaco、SIP、BICC、SIGTEAN。下一代网络中涉及的主要协议的体系结构如图14-6所示。图14-6下一代网络协议体系结构

NGN协议包含非对等和对等两类协议。非对等协议主要指媒体网关控制协议H.248/Megaco，对等协议包括SIP、H.323、BICC等。SIGTRAN为信令传送协议。由于历史原因，NGN系列协议有些相互补充，有些相互竞争。H.248/Megaco是一个非对等主从协议，与其他协议配合可完成各种NGN业务。SIP、H.323均为对等协议，存在竞争关系。由于SIP具有简单、通用、易于扩展等特性，已逐渐发展成为主流协议。

1．H.248/Megaco协议介绍H.248/Megaco协议之前有必要提一下MGCP。MGCP是简单网关控制协议(SGCP0)和IP设备控制协议(IPDC)结合的产物。Lucent、AGCS等公司后来也提出了一种新的媒体网关控制协议(MDCP)，为此，IETF成立了一个专门的Megaco工作组，将MGCP和MDCP融合为Megaco协议，并确定Megaco协议为MGC和MG之间的标准控制协议。而ITU-TSG16工作组也提出了媒体网关控制协议H.248。ITU-T的16工作组和IETF的Megaco工作组经过讨论协商，将Megaco协议和H.248协议进行融合，正式发布了H.248/Megaco协议作为标准的媒体网关控制协议，应用在媒体网关和软交换之间、软交换与H.248/Megaco终端之间，如图14-7所示。H.248/Megaco协议提供控制媒体/控制流的建立、修改和释放机制，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。H.248/Megaco协议在构建开放和多网融合的NGN中发挥着重要作用。图14-7H.248/Megaco协议的应用

H.248/Megaco协议是网关分离概念的产物。网关分离的核心是业务和控制分离，控制和承载分离。这样使业务、控制和承载可独立发展，运营商在充分利用新技术的同时，还可提供丰富多彩的业务，通过不断创新的业务提升网络价值。另一方面，由于H.248/Megaco协议是ITU-T和IETF共同推荐的协议，因此很多设备制造商和运营商都看好这个协议。

2．SIP协议会话初始协议(SIP，SessionInitiationProtocol)是IETF制定的多媒体通信系统框架协议之一，它是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方多媒体会话。与H.248/Megaco协议不同，SIP是对等协议。SIP中有客户机和服务器之分。客户机是指为了向服务器发送请求而与服务器建立连接的应用程序。用户代理(UserAgent)和代理(Proxy)中含有客户机。服务器是用于向客户机发出的请求提供服务并回送应答的应用程序。其工作方式为客户机发起请求，服务器进行响应。SIP主要应用于SIP终端和软交换之间。软交换和各种应用服务器之间以及软交换和软交换之间，如图14-8所示。图14-8SIP协议的应用

SIP协议借鉴了HTTP、SMTP等协议的特点，支持代理、重定向、登记定位用户等功能，支持用户移动，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，支持Voice、Vidio、Data、E-mail、Presence、IM、Chat、Game等业务。目前SIP受到许多设备制造商