用户电话交换系统课件

建筑物的信息设施系统建筑物的信息设施系统 IIBInformation Infrastructure in the BuildingsCH2 用户电话交换系统用户电话交换系统 2 用户电话交换系统l2.1 系统概述系统概述 l2.2 电话交换系统原理及相关技术电话交换系统原理及相关技术 l2.3 IP电话电话 l2.4 软交换软交换 l2.5 用户电话交换系统接入用户电话交换系统接入PSTN的方式的方式l2.6 电话系统设计总体方案电话系统设计总体方案 l2.7 电话交换系统设计实例电话交换系统设计实例 2.1 系统概述系统概述l自1876年美国人贝尔发明电话以来，电话交换技术一直处于飞速的变革和发展之中。l伴随着Internet的不断发展，网络中的信息量在不断增长，基于Internet的IP电话（Voice over IP，简写为VoIP）应运而生。经过多年的技术积累，将话音转换为IP包的技术变得更为实用和经济。l软交换采用“业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离”的思路，充分利用了传统电信网集中控制与数据业务网络资源利用率高的优点，再加上提供开放的增值业务接口，使得网络既可控、可管，又可提供更多的业务。2.2 电话交换系统原理及相关技术电话交换系统原理及相关技术1.交换网络交换网络 l交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器（如纵横接线器、编码接线器，笛簧接线器等）。在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络和由存储器等电路构成的时分接续网络。2.用户电路用户电路 l用户电路的作用是实现各种用户线与交换机之间的连接，通常又称为用户线接口电路。根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型；对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路及与数字话机即数据终端（或终端适配器）连接的数字用户线电路。3.出入中继器出入中继器 l出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。其功能与电路所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。4.控制设备控制设备 l控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。l程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。1.摘机摘机l当用户每次摘机时，用户向程控交换机发出请求，由用户电路将检测到的请求信号呼叫给控制设备，控制设备通过接口单元利用交换网络为用户分配一条线路，同时通过用户电路给用户发出拨号音并分配收号器。2.拨号拨号l用户在听到拨号音后，利用电话上的双音多频（DTMF）拨号器将要呼叫的电话号码通过用户电路传递给控制设备，然后控制设备通过接口单元控制交换网络将主叫用户与被叫用户的线路相连接，并通过用户电路向被叫用户发出振铃信号，同时主叫用户听到提示音：如果被叫用户处于空闲状态时，主叫用户听到的是等待音；如果被叫用户处于忙状态时，主叫用户将听到忙音。当线路连接成功后，程控交换机将关闭拨号音和收号器。3.通话通话l当被叫用户听到振铃信号并摘机后，主叫用户和被叫用户的话音信道就搭建成功，双方可以使用这条信道进行语音通话或数据传输（如传真等）。4.挂线挂线l当通话双方的任意一方挂线时，用户向程控交换机中的控制设备发出挂线信号，这时控制设备将控制交换网络断开通话双方的线路，并向未挂线的一方发出忙音信号，标志着本次通话结束。2.3 IP电话电话l从技术观点来看，IP电话的定义应是：在整个语音通信进程中，部分或全程采用分组交换技术，通过IP网络来进行的语音传输技术。其本质特征在于语音分组交换技术。IP电话的基本结构电话的基本结构 2.4 软交换软交换业务管理业务管理（应用层）（应用层）网络控制网络控制（控制层）（控制层）核心交换核心交换（传送层）（传送层）边缘接入边缘接入（接入层）（接入层）SoftSwitchSoftSwitch3G AccessAMGIADBroadband AccessPSTNPSTNTMGSGPLMNPLMN分组核心网分组核心网UMGUMGApp ServerPolicy ServeriOSSINSoftSwitchSoftSwitchMRS电话业务基本呼叫过程电话业务基本呼叫过程呼叫控制流程描述了通信终端从通话建立到通话终结呼叫控制流程描述了通信终端从通话建立到通话终结过程中产生的一系列动作和事件。过程中产生的一系列动作和事件。呼叫控制程序的实现呼叫控制程序的实现（应用状态机实现呼叫控（应用状态机实现呼叫控制协议制协议）软交换设备功能及协议图软交换设备功能及协议图 呼叫控制和处理功能l软交换设备可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫请求的处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。l软交换设备可以提供媒体网关控制功能，控制各种媒体网关及设备包括中继媒体网关/用户接入媒体网关/提供各种无线用户接入的无线媒体网关等，还可控制IAD/H.323/SIP终端等，提供相应业务。l软交换设备可提供本地电话端局、长途电话交换局及网间接口局的处理功能。呼叫控制和处理功能ex.l1）当用户摘机后，媒体网关检测该事件并报告给软交换；l2）软交换查询主叫用户数据，进行身份鉴权；l3）若是有权用户，软交换向媒体网关发送拨号计划，要求网关向用户发送拨号音；l4）软交换收到网关送来的被叫号码后，进行被叫号码分析、黑白名单分析等，找到被叫所属的软交换地址，并将呼叫请求转发到被叫软交换设备；l5）软交换控制主、被叫网关选择空闲的媒体资源资源，完成编码格式及媒体连接地址等的协商；l6）呼叫中，软交换设备可以控制媒体资源服务器提供IVR功能，以完成诸如二次拨号、通知音播放、会议桥、监听等多种业务。l7）若呼叫过程涉及多方成员参与，软交换设备可提供多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊逻辑关系、呼叫成员的加入/退出/隔离/旁听以及混音过程的控制等。l8）呼叫过程中，软交换控制网关向用户发送振铃音、回铃音、忙音等音信号；l9）当用户挂机后，媒体网关检测该事件并报告给软交换，软交换设备控制各网关及终端设备进行资源的释放；业务交换功能l业务交换功能与呼叫控制功能相结合提供了呼叫控制功能和业务控制功能(SCF)之间进行通信所要求的一组功能。业务交换功能主要包括：1）业务控制触发的识别以及与SCF 间的通信。2）管理呼叫控制功能和SCF 之间的信令。INAP/IP3）按要求修改呼叫/连接处理功能在SCF 控制下处理IN 业务请求。4）业务交互作用管理。业务交换功能Ex.l软交换设备与网关设备共同完成智能网中的SSP设备的功能，从而使得软交换网络的用户可以享有原智能网的业务。l当软交换收到用户所拨被叫号码后，经过号码分析识别为智能业务呼叫，则使用INAP协议通过信令网关将业务请求上报给SCP，由SCP中的业务逻辑完成业务控制；软交换接收到SCP的指令后控制网关设备完成媒体接续功能。协议功能l软交换设备是一个开放的、多协议的实体，采用标准协议与各种媒体网关、终端和网络进行通信，这些协议包括：媒体控制协议：H.248、MGCP、SIP等；呼叫控制协议：ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI、V52、H.323等；传输控制协议：SCTP、UDP、TCP、M3UA等；业务应用协议：PARLAY、JAIN、INAP、CAMEL、MAP、RADIUS等；维护管理协议：SNMP、Corba、COPS等。业务提供功能l软交换能够提供PSTN/ISDN 交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；l可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务；l可以提供可编程的，逻辑化控制的，开放的API（应用编程接口）协议，实现与外部应用平台的互连，提供各种多媒体增值业务。互通功能l可以通过信令网关及中继网关实现与PSTN网络、无线市话网络的互通；l可以采用SIP、SIPT 或BICC协议与其它软交换设备互通；l可以通过信令网关实现分组网与现有七号信令网的互通；l可以通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；l可以通过H.323 协议实现与现有H.323 体系的IP 电话网的互通；l通过网间接口软交换及接口网关设备实现不同运营商之间设备的互通。资源管理功能资源管理功能 l软交换具有资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源的分配、释放和控制，接受网关的报告，掌握资源当前状态，对使用情况进行统计，以便决定此次呼叫请求是否进行接续等。操作维护功能（1）l操作维护系统是软交换设备中负责系统的管理和操作维护的部分，是用户使用、配置、管理、监视软交换的工具集合。l软交换应支持多种配置管理方式，如SNMP协议配置管理、脱机/在线配置、远程配置等方式；应提供数据备份功能、提供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配置、提供数据升级功能等。操作维护功能（2）l软交换应具备完善的故障管理功能，并能根据故障的严重程度分类，以产生不同程度的告警信息。软交换告警内容主要包括：系统资源告警（如系统CPU占有率、存储空间占有率、设备倒换等）；各类媒体网关及连接状况告警（如媒体网关工作状态、媒体网关连接状态、媒体网关倒换重启等）；SS7信令网关告警（如信号链路倒换、No.7信号路由告警等）以及传输质量告警（如丢报率告警、重发指标越界告警、事务处理出错告警等）操作维护功能（3）lRegression：软交换设备通常具有主/被两个进程，故障情况下能够进行业务切换，对已建立的呼叫及计费数据能够完好保留；主要部件都实现了冗余备份；设备的板卡可热插拔；通过文件服务器能够实现远程控制版本在线升级，有的设备在新版本升级故障的情况下能自动倒回旧版本。版本升级 操作维护功能（4）l软交换应能够提供业务统计功能，以反映本设备的业务负荷信息和运行状况。软交换业务量统计和测量功能主要包括：可以根据不同接续类型（如国际呼叫、国内长途呼叫、本地呼叫等），进行不同测量项目（如呼叫次数、摘机久不拨号次数、占用次数、接通次数、应答次数、久叫不应次数、被叫忙次数等）的统计和测量；可以按照不同的呼叫类型、目的码等，对不同接续类型的业务量（包括占用业务量、接通业务量、应答业务量等）进行统计和测量。操作维护功能（5）l软交换应具备完善的安全管理功能，对维护员的访问权限应有严格的规定。维护员登录时要求帐户和密码，系统对每次访问做记录。根据维护员的需要，系统可以对其权限进行分类，如系统管理员、配置管理员、维护管理员等等。计费功能l软交换应具有采集详细话单及复式计次的功能，并能够按照运营商的需求将话单传送到相应的计费中心。例如在对智能网业务的计费中，由SCP决定是否计费、计费类别及计费相关信息，由软交换具体进行生成呼叫纪录。当呼叫结束后，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。在软交换中应有计费类别(charge class)与具体的费率值的对应表，对于每一计费类别均应有全费、减费功能。全费、减费应能自动转换，具有可用人机命令修改减费日期及时间的能力。计费功能l软交换的计费采集内容与运营商的资费策略密软交换的计费采集内容与运营商的资费策略密切相关，其主要内容可包括切相关，其主要内容可包括：日期、通话开始时间、通话终止时间、PSTN/ISDN 侧接通开始时间、PSTN/ISDN 侧释放时间、通话时长、卡号、接入号码、被叫用户号码、主叫用户号码、入字节数、出字节数、业务类别、主叫侧媒体网关/终端的IP 地址、被叫侧媒体网关/终端的IP 地址、主叫侧软交换设备IP 地址、被叫侧软交换设备IP 地址、通话终止原因等。认证与授权功能l软交换应能够与认证中心连接，并可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息（如IP地址及MAC地址等）送往认证中心进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入。地址解析及路由功能地址解析及路由功能 l软交换设备应可以完成E.164 地址至IP 地址，SIP用户URL编码方式至IP 地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能。l能够对号码进行路由分析，通过预设的路由原则（如拥塞控制路由原则）找到合适的被叫软交换设备，将呼叫请求送至被叫软交换设备。语音处理功能l软交换可以控制媒体网关之间语音编码方式的协商过程，语音编码算法至少包括G.711、G.729、G.723 等。呼叫建立之前，软交换会分别向主/被叫网关发送可选的（按优先级由高到低的）编码方式列表，网关根据自身情况回送（按优先级由高到低的）编码方式列表，最后双方选取都支持的最高优先级编码方式，完成两个网关之间编码方式的协商。当网络发生拥塞时，软交换会控制网关设备切换至压缩率高的编码方式，减少网络负荷；当网络负荷恢复至正常时，软交换会控制网关设备切换至压缩率低的编码方式，提高业务质量。网间接口局功能l软交换设备可充当网间关口局，具有以下主要功能：多信令点编码、呼叫鉴权、呼叫拦截、黑白名单、主叫号码、被叫号码增删改能力、具有拥塞话务过载保护、出入中继详细计费、可针对各种话务类型和话务源做不同类型的话务疏通控制等。与移动业务相关的功能l软交换应具备提供无线市话交换局、移动交换局能提供的相关功能，包括用户鉴权、位置查询、号码解析及路由分析、呼叫控制、业务提供、计费等功能。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。与现有与现有PSTN网络的对比网络的对比软交换与软交换与PSTN交换机的区别（交换机的区别（contd）lPSTN交换机中的核心控制模块独立出来，逐渐演变为NGN中的软交换设备，实现网络的呼叫控制、资源管理、业务提供、SSP等功能。l原有交换机的信令处理模块则演变为NGN中的信令网关，不仅实现了七号信令TDM与IP承载方式的转换，而且处理能力更高、容量更大。l原PSTN交换机的中继模块及用户模块逐步演变为NGN中的中继媒体网关和接入媒体网关。l在开放的NGN网络体系架构中，充分利用各种分组网络（如IP、ATM网）构成其核心传送网络，以取代传统交换机的交换矩阵、内部总线及交换机之间的传输网络，形成一个无阻塞的高效网络。l另外，PSTN网络中的智能网SCP设备逐步演变为NGN中的应用服务器，为网中用户提供各种语音、数据及多媒体业务。l模块化的设计，分离的部件使得网络规模可以不断扩大，整个网络具有充分的可扩展性。容灾考虑l方式一方式一：某个软交换与另一软交换组成配对关系，每一软交换都需将另一软交换所控制数据在本机完全备份好。正常情况下，每一软交换只处理所控制用户的业务，异常情况下将所控制的业务倒换至另一配对软交换。每一软交换在设计时需考虑处理配对软交换故障时部分业务量的冗余度。容灾考虑l方式二方式二：在全网建立一个容灾中心，配置12台软交换，作为全网业务的备用软交换，配有各SS的用户数据、路由数据及全网各SS数据库的IP地址，以便在故障情况下能立刻将某一软交换业务接管过来。与无线市话网络的互通与无线市话网络的互通 下一代网络设备间协议下一代网络设备间协议软交换网络软交换网络是基于标准协议的网络是基于标准协议的网络ISUPINOSSAppServerSGPSTNswitchSTP分组核心网分组核心网TMGPLMNMGWSoft-phoneE-phoneE-PhoneSIP/H.323SoftswitchIADSIP/H.323H.248/MGCPAMGSIP/H.323H.248/MGCPLocation ServerH.248H.248SoftswitchMRSMGCP/H248/SIPINAPM3UA/SCTP协议发展现状协议发展现状 l软交换体系涉及协议众多，协议标准的形成及完善直接影响着产品的设计、业务的生成及互通。l国际上，IETF、ITU-T、SoftSwitch Org等组织对软交换及协议的研究工作一直起者积极的主导作用，许多关键协议都已制定完成或趋于完成。这些协议规范了整个NGN的研发工作，使产品从各厂家私有协议阶段进入使用业界共同标准协议阶段；使得各家之间产品互通成为可能，真正实现软交换体系的目标-提供一个标准、开放的体系结构，各网络部件可独立发展。2.7 电话交换系统设计实例电话交换系统设计实例2.7.1 某酒店程控电话交换系统设计实例某酒店程控电话交换系统设计实例 l1 项目概况及需求l作为一家现代化的酒店，对通讯系统的需求已不仅仅局限于能够打电话，而是希望能够拥有一套具有完善的酒店管理系统接口、客房服务中心、视频会议和宽带接入的综合应用通讯平台，而且要求该系统具有强大的语音交换能力、无阻塞、维护方便且费用低、功能应用丰富等特点以及在开放性、扩展性和技术上具有领先性的现代化通讯交换平台，拥有高层次、高效率、高安全性的办公通信环境。2.设备选型设备选型l根据以上系统需求分析，采用Alcatel OmniPCX Enterprise(以下简称OXE)系统。OXE是法国阿尔卡特通信集团向全世界推出的综合业务数字交换平台，容量从16线直至150,000线、99.999%的可靠性、内置的移动通信、超高档次的宾馆管理软件、统一信箱、具有QoS的IP电话（VoIP）、通过Internet服务的呼叫中心和内置的语音数据网络通信管理。方案说明方案说明 l模拟用户配置1062门，满足客房和普通办公及高级行政办公人员及客房管理员以及一些公共区域的通信需要；中继线侧，配置4条ISDN PRI 30B+D的数字中继链路，提供120路双向通信链路。l系统的通信处理器采用的是双备份的形式，正常工作的情况下，只有一个处理器在工作，处于主处理器的状态，另外的一个处于备份的状态，实时地从主通信服务器处备份系统的数据，当主处理器出现故障的时候，备份处理器能够马上接替工作，期间正在进行中的通话不会中断。方案说明方案说明 续续l使用OXE的时候，有许多新的系统功能有利于酒店工作人员办公管理日常通信，如：宾馆功能，宾馆管理链路功能、计费功能、语音信箱，恶意呼叫追踪等功能。OXE具有语音提示功能。语音提示功能适用于OXE系统内的所有电话，包括模拟电话及数字电话。作业作业 l1.程控交换机由几个部分构成？各部分的功能是什么？l2.程控交换机基本工作流程由哪几部分组成？l3.电话网络IP化的快速发展对于我们建筑物信息设施系统方案设计、综合布线工作的影响？（文字定性叙述即可）