88第8章-下一代网络与软交换课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,NGN,概述,8.1,基于软交换的网络结构,8.2,软交换设备,软交换主要协议,8.4,软交换的发展与应用,8.6,8.3,第,8,章 下一代网络与软交换,软交换的组网技术,8.5,IP,多媒体子系统,8.7,8.1.1 NGN,的内容和特点,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,？,8.1.1 NGN,的内容和特点,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、数据和多媒体业务的融合网络。,什么是,NGN,？,8.1.1 NGN,的内容和特点,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,T,D,M,T,D,M,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,App Server,什么是,NGN,？,8.1.1 NGN,的内容和特点,从业务上看,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,IP 3G,和后,3G,数据网而言，指下一代因特网和,IPV6,什么是,NGN,？,8.1.1 NGN,的内容和特点,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,？,8.1.1 NGN,的内容和特点,为什么要用,NGN,？,CENTREX,会议电视,局域网,ADSL,PSTN/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,IP HOTEL,点击这里，可以,拨打免费客户,服务热线,话音通讯,视频通讯,Email,IP Centrex,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,Web 800,Click To Dial,ONLY,网页护航,立即消息,Voice Mail,Voice Internet,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,统一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,IP,ATM,软交换,SS7,IP,ATM,H.248/MGCP,H.323/BICC/SIP,T,D,M,T,D,M,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,SS7,Line Card,Trunk Card,Time Slot,交换,T,D,M,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,IP CENTRX,智能业务,多媒体,UM+ICW+IM,ONLY,IP CC,GAME,行业应用,IM,Web,协同,Presence,WEB800,Enabled B2B,、,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,1,NGN,语音业务,数据业务,视频业务,对象,2,业务与控制分离、控制与连接分离,分组交换网,业务管理,呼叫控制,边缘接入,呼叫控制,交换,T,D,M,POTS,对象,1,对象,2,接入和覆盖优势,IP,网,IP,IP,分组交换网,业务管理,呼叫控制,边缘接入,WEB800,ONLY,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,ADSL,PSTN/ISDN,宽带城域网,IN,视频网,无线网,X.25/DDN,NGN,NGN,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,WEB800,ONLY,统一通信,数据协同,对象,3,NGN,语音业务,数据业务,视频业务,对象,1,对象,2,NGN,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,8.1.2 NGN,的功能分层结构,边缘接入,核心交换,网络控制,业务管理,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,NGN,的开放体系结构,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采组建网络；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,SS7,Line Card,Trunk Card,Time Slot,交换,T,D,M,T,D,M,管理系统,计费系统,IP,ATM,软交换,SS7,MG,MG,IP,ATM,H.248/MGCP,H.248/MGCP,软交换模型,T,D,M,T,D,M,分组网,扩展业务,管理系统,计费系统,业务管理,网络控制,核心交换,边缘接入,SoftSwitch,3G Access,AMG,IAD,Broadband Access,PSTN,TMG,SG,PLMN,分组核心网,UMG,UMG,App Server,Policy Server,iOSS,IN,SoftSwitch,MRS,8.1.2 NGN,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，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。,网络控制层：实现呼叫控制，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，以及运营支撑。,NGN,的分层结构,8.1.2 NGN,的功能分层结构,8.2.1,软交换基本概念及特点,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（,IP PBX,）。,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,受到,IP PBX,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，,Soft Switch,技术应运而生。,软交换概念的提出,8.2.1,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,8.2.1,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。,软交换的功能,8.2.1,软交换基本概念及特点,通过,软件的方式,来实现原来交换机的控制、接续和业务处理功能；,呼叫控制与承载,分离；,业务控制与呼叫控制,分离。,软交换的特点,8.2.1,软交换基本概念及特点,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,软交换在,NGN,中的作用,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。,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,媒体网关（,MG,，,Media Gateway,），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。,信令网关（,SG,，,Signalling Gateway,），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,，,Integrated Access Device,），可提供话音、数据、多媒体业务的综合接入。,接入层主要设备,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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，有时也称作媒体网关控制器。,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,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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,，,Application Server,），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,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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,8.2.2,基于软交换的,NGN,网络组成,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,SoftX3000,3G Access,AMG5000,IAD,系列,Broadband Access,PSTN,TMG8010,SG7000,PLMN,Uniphone,SIP/H.323,Phone,SoftX3000,分组核心网,Video GW,U-Path,POTS,UMG8900,3G,终端,UMG8900,2G,终端,U-NICA,App Server,Policy Server,MRS6000,IN,TopEng,OSS,iManager,N2000,网管,Location,Server,U-NICA App Server,应用服务器,Policy Server,策略服务器,MRS6000,媒体资源服务器,Location Server,定位服务器,TopEng OSS,综合运营支撑系统,iManager N2000,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,IN,NMS,U-Nica,SG,PSTN,switch,STP,分组核心网,TMG,Uniphone,SIP Ephone,H.323 Ephone,IAD,AMG,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。,RADIUS SERVER,MCU,华为,U-SYS,系统组网,U-Path,MRS6000,SoftX3000,H323,网关,UMG8900,统一的核心网络和业务平台,分组核心网,3G RAN,2G PLMN,PSTN,网络,视讯网,3,rd,Party APP Server,Parlay/OSA API,U-NICA SIP,APP Server,U-NICA,Parlay Gateway,TELLIN SCP,Softx3000,UMG8900,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,SG,MG,AS,AG,SCP,MS,SSC,IAD,软交换网络结构及设备,8.3.2,综合接入设备,IAD,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。,功能,呼叫处理能力：,DTMF,检测、呼叫控制等,语音处理能力：,VoCodec,、,VAD,、,CNG,、,Echo Cancel,等,综合接入设备,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,8.3.2,综合接入设备,IAD,8.3.3,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.711 64k,低速率编解码,分类：,接入网关,“,端局”,中继网关,“,汇接,/,长途局”,媒体网关,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,媒体网关功能,8.3.3,媒体网关,MG,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,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,综合接入设备（,IAD,）,特殊的媒体网关,媒体网关分类,8.3.3,媒体网关,MG,8.3.4,信令网关,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,SS7,Circuit,SS7,Circuit,P,S,T,N,P,S,T,N,IP,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,SG,SG,MG,MG,MGC,MGC,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,8.3.4,信令网关,8.3.5,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。,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,媒体服务器（,Media Server,）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,8.3.5,应用服务器,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,SG,MG,AS,AG,SCP,MS,SSC,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,8.3.5,应用服务器,8.4.1,软交换网络中的协议,8.4.1,软交换网络中的协议,ISUP,IN,OSS,PARLAY/,SIP,SNMP/MML,AppServer,SG,PSTN,switch,STP,分组核心网,TMG,PLMN,MGW,Soft-phone,E-phone,E-Phone,SIP/,H.323,SIP-T/BICC/H.323,Softswitch,IAD,SIP/H.323,H.248/MGCP,AMG,SIP/H.323,H.248/MGCP,TRIP,Location Server,H.248,H.248,Softswitch,MRS,MGCP/H248/SIP,INAP,M3UA/SCTP,SIP,、,H.323,软交换之间：,BICC,软交换与媒体网关之间：,H.248/MGCP,软交换与信令网关之间：,SIGTRAN,软交换网络中的主要协议,8.4.1,软交换网络中的协议,8.4.2 H.323,H.323 is a mature and stable protocol defined by ITU-T and answers all the needs of Voice and Video communication over IP networks.,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,8.4.2 H.323,分组交换网,（例如，因特网）,H.323,H.323,终端,H.323,终端,H.323,终端使用,H.323,协议进行多媒体通信,8.4.2 H.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 (Multipoint Control Unit)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,8.4.2 H.323,因特网,公用电话网,网关,网守,H.323,终端,多点控制单元,MCU,H.323,网关用来和非,H.323,网络进行连接,8.4.2 H.323,音频,/,视频应用,音频,编解码,视频,编解码,RTCP,注册,信令,呼叫,信令,H.245,控制,信令,RTP,UDP,TCP,IP,信令和控制,H.323,的协议体系结构,8.4.2 H.323,8.4.3 SIP,IETF,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, instant messaging, presence, call control, etc.,SIP,（,Session Initiation Protocol,）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,Client,Server,request,response,SIP,协议工作机制,8.4.3 SIP,SIP,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,独立于底层的应用层协议，因此传输层可采用,TCP/UDP/SCTP,，但为减少时延，一般采用,UDP,，其可靠性通过重传机制来完成。,SIP,协议工作机制,8.4.3 SIP,实例,SIP,呼叫建立和拆除流程,RTP MEDIA PATH,BYE,BYE,200 (OK),200 (OK),呼叫拆除,媒体通道,呼叫建立,Proxy Server,Proxy Server,User Agent,User Agent,100 (Trying),100.1.0.252 100.1.0.25 100.2.0.2 100.2.0.8,INVITE,1,2,INVITE,3,INVITE,5,100 (Trying),4,ACK,14,ACK,13,200 (OK),10,200 (OK),12,200 (OK),11,180 (Ringing),8,180 (Ringing),9,17,16,18,15,180 (Ringing),7,6,100 (Trying),会话发起协议,SIP,是一个与,H.323,并列的协议。,SIP,协议简单、扩展性好。,SIP,有着与,H.323,完全不同的设计思想，它以现有的因特网为基础来构架,IP,电话业务网。它是一个分散式的协议，它将网络设备的复杂性向网络边缘推，与以,H.323,协议为基础的,IP,电话相比，,SIP,协议需要相对智能的终端。,SIP,与,H.323,8.4.3 SIP,在组网上明显地,体现了互联网的思想,，它不是采用类似,PSTN,的号码，其号码可以转化为互联网域名，因此是一种动态组网方式，具有很好的移动性。用户在打电话时，类似于寻找某个网址。从其号码中甚至分辨不出呼叫是否是长途或国际长途呼叫。如果运营商建设的是一个大规模、电信级网络，那么当前,SIP,在体制、运营、管理等诸多方面还不是很成熟。,SIP,与,H.323,8.4.3 SIP,8.4.4 MGCP,与,H.248,M,edia,G,ateway,C,ontrol,P,rotocol (MGCP, IETF protocol) defines a means of communication between,a media gateway,and,softswitch,.,H.248 (ITU-T) and Megaco(IETF) refer to an enhanced version of MGCP,。协议简单，功能强大，且扩展性很好。,它们不涉及,IP,电话的体系结构，只是一种接入技术。,MGCP,根本功能在于将,PSTN,中基于,TDM,的七号信令通过信令网关以,IP,网作为承载传至软交换机，由软交换机完成对七号信令的处理。,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,8.4.4 MGCP,与,H.248,8.5.1,软交换组网方案,基于软交换的通信网,窄带组网方案,，即利用软交换网络技术为现有的窄带用户提供话音业务，具体包括长途,/,汇接和本地两类方案；,宽带组网方案,，即为新兴的宽带用户，主要为,DSL,（数字用户环路）和以太网用户提供话音及其他增值业务解决方案。,两类组网方案,8.5.1,软交换组网方案,利用软交换、网关等设备替代现有的电话长途,/,汇接局和端局。,软交换机：提供传统的长途和本地电话业务，完成信令处理、呼叫控制、资源管理、计费、用户管理等功能。,接入网关：为大型接入设备，提供,POTS,、,PRI/BRI,、,V5,等窄带接入，与软交换配合可以替代现有的电话端局；,中继网关：提供中继接入，可以与软交换及信令网关配合替代现有的汇接,/,长途局。,窄带组网方案,8.5.1,软交换组网方案,利用软交换等设备为,IAD,、智能终端用户提供业务。它的网络组织中除了包含软交换等核心网络设备之外，更重要的是终端。,多点控制器（,MC,）：挂接在软交换机旁，配合软交换机工作，主要完成会议电话及视频会议的控制功能，对会议进行集中管理。它可以控制多点处理器（,MP,）与各终端进行话音、视频、数据编解码的能力协商，以及优先权设置等。,宽带组网方案,8.5.1,软交换组网方案,会议电视网关：负责接收和处理来自非数据终端的信令和音视频等媒体流。处理一种或多种媒体流，经过相关处理后发送到相应的多点处理器或用户终端，将用户终端发送的信令消息映射成相应的消息经网关转发给软交换设备。,多点处理器（,MP,）：挂接在会议电视网关上，配合会议电视网关工作，主要负责多媒体会议的话音、视频、数据的混合、切换和同步等功能。还具有话音编码的转换功能。,智能终端：一般分为软终端和硬终端两种，包括,SIP,终端、,H.323,会议电视终端和,MGCP,终端等。,宽带组网方案,8.5.1,软交换组网方案,8.5.2,软交换网络中终端的编号,软交换系统可接入的终端包括固定电话终端、移动电话终端、,SIP,终端和多媒体终端。,为了使这些终端相互之间，以及与现有网络终端之间能够进行通信，需要给这些终端分配一个号码。,软交换网络中终端,软交换普通用户的编号一般采用,E.164,局号方式，号码结构与普通电话号码相同，即：本地号码为：“,PQR,（,S,）,ABCD”,；长途号码为：,0 +,长途区号,+,本地号码。,在这个方案中，各种终端，不论是移动终端、固定终端还是各种,IP,终端，均分配相应的局号，而局号的分配是由各本地网来分配的。,1,普通用户的编号,8.5.2,软交换网络中终端的编号,SIP,用户既可以采用,E.164,局号方式的普通电话号码，即本地号码为“,PQR,（,S,）,ABCD”,，也可以采用统一资源标识（,URI,）方式的号码作为集团用户、商业客户的补充编码。,SIP,用户的,URI,号码编号方式如下：,用户名,域名,。,例如：。,2,SIP,用户的编号,8.5.2,软交换网络中终端的编号,在软交换中，固定电话终端、移动电话终端、,SIP,终端和多媒体终端之间是可以互通的。这就需要完成,E.164,编号和,URI,编号间的转换，这种转换是由,ENUM,技术完成的。,E.164,号码是在传统电信网络中使用的重要资源，,DNS,系统是互联网的重要基础，,ENUM,技术将两者结合起来，有益于传统电信服务向基于,IP,分组交换的方向发展，,ENUM,是对促进两网最终融合具有重要意义的技术。,3,E.164,编号和,URI,编号间的转换,8.5.2,软交换网络中终端的编号,目前，国内外许多电信运营商都部署了商用的软交换网络，其技术日趋成熟。运营商在建设软交换网时一般分三个步骤：第一步是利用软交换技术实现长途网的优化改造，如中国移动、中国电信等运营商已经建成了覆盖全国的长途软交换网，用于分流长途语音业务，并逐步将长途业务转向软交换网；第二步是利用软交换技术实现替代和新建本地网的功能，软交换的本地网应用已经成为新兴运营商竞争市场和传统运营商替换老化设备，以及进行网络扩容的重要手段；第三步是利用软交换技术提供新型增值业务。,8.6,软交换的发展与应用,（,1,）软交换的优点, 呼叫控制与分组承载分离后带来的优点：智能化的软交换设备能方便地实现不同信令的转换，并具有开放接口和,API,，方便新业务的产生；分组承载由简单的设备完成，如媒体网关，或由,IP,终端设备直接完成端到端传输。, 从运营方面讲，软交换的组网方案对新老运营公司都有利：传统运营公司用它实现,PSTN,与分组网的融合，既保护传统投资，又具有创新能力；而新公司利用它可以比较容易地进入竞争激烈的通信市场，不需对传统设备进行巨大投资，降低资金压力。,（,2,）软交换的不足, 协议体系众多，而且分别来自不同的标准化组织，有些相互补充，有些则相互竞争；, 不同协议之间和不同厂家设备之间的互操作问题；, 实时业务的,QoS,保障问题，网络的集中管理问题；, 业务生成和业务应用收入能力等问题有待妥善解决。,8.6,软交换的发展与应用,（,3,）软交换发展中存在的问题,尽管基于软交换技术的,NGN,有了长足的发展，有些产品和网络也已经部署，但不可否认的是，总体上，,NGN,在技术和市场上还在继续完善发展中。,NGN,的技术标准还在不断发展，许多问题，如软交换与传统交换网的信令互通等都还没有彻底解决。, 不同厂家对标准以及相关协议的理解还存在差异，不同厂家设备的互操作等问题的解决也需要时间。,NGN,网络业务标准的制定也是比较困难的问题。业务标准的不成熟，运营商推出的业务就难以大范围推广，网络的效益也就难以真正发挥。,8.6,软交换的发展与应用, 软交换网络虽然在业务提供方面比传统网络有优势，但这种优势目前来看并没有达到令传统交换网络无法企及的程度，也就是说，人们还没有发掘出,NGN,的“杀手”级应用。, 更为重要的问题在于，现有电信交换网络所提供的话音业务仍然是运营商重要的收入来源，并且以往巨大的投资仍然在发挥作用。对于固定网运营商来说，这种收入结构不改变，他们就不会抛弃原有的网络。因此，软交换与传统电路交换网将长期共存。,IP,网中原有的,QoS,问题，,NGN,中同样存在。因为,NGN,承载的是,IP,流，,IP,流的质量将决定网络的好坏。如果,QoS,质量得不到提高，软交换也将承受相当的压力。当然，软交换技术将会得到进一步发展，如何将上层的服务质量控制消息有效传递到网络下层并由下层执行，将是下一步技术研究要做的事情。,8.6,软交换的发展与应用,（,4,）软交换发展趋势,总体上看，软交换作为电信网的发展方向已经获得业界的认同，目前网络设备的实际能力已超过实际的业务需要，因而从技术层面上看是乐观的。,IP,网的飞速发展，全球覆盖的现实，其开放性及可经济地支持多业务的特点，使人们容易接受在,IP,基础上进一步演进提高，以较好地融合现有网络，平滑地向,NGN,发展。另一方面，希望用今天的,IP,网一统天下显然不切实际，现有,IP,网络必然与未来,NGN,的要求存在很大差异，,NGN,亦不完全等同于下一代,Internet,（,NGI,），其中将包含大量应用中间件、分布智能控制、软交换等新技术。,IP,技术将会进一步演进，通过保留与使用,IP,的合理成份,成分,，改进,IP,的一系列缺陷，网络融合的目标最终将得到实现。随着技术发展和市场应用的进一步拓展，基于软交换的下一代网络必将在固定和移动网络融合的演进过程中发挥重要作用。,8.6,软交换的发展与应用,IP,多媒体子系统（,IMS,，,IP Multimedia Subsystem,）是一个基于,IP,核心网提供话音及多媒体业务的网络体系架构。,IMS,可看做是为多种多样的,IMS,业务提供的一个基础平台。,IMS,的基本协议主要基于,IETF,已有的标准，主要协议包括,SIP,、,Diameter,等，,3GPP,根据具体的业务和功能的需求进行了相应的扩展。,IMS,是固定和移动网络融合比较适合的架构，基于,IMS,的网络体系对移动性管理、承载网控制、接入控制等有了清晰的关系定义。目前针对,IMS,的,NGN,标准依然有大量的工作要做。业务层和承载技术的融合将首先开展。,IMS,是基于软交换原理的，软交换网络与,IMS,将是互通融合的关系。,8.7 IP,多媒体子系统,IMS,技术最初是由,3GPP,提出的，是一种利用移动分组网（如,GPRS,等）作为承载的移动多媒体数据业务解决方案，同时满足了各种多媒体数据业务在安全、计费、移动性以及,QoS,等方面的需求。此后,3GPP,、,3GPP2,以及,TISPAN,进行了进一步的更新，以支持,GPRS,之外的，诸如,WLAN,、,CDMA2000,和固定等其他接入网络。从目前来看，,IMS,是独立于接入网技术的，虽然,IMS,与底层传输功能有着很多联系。,IMS,由,3GPP,第,5,版规范,R5,引入,3G,体系，作为,3G,核心网的体系架构，旨在为,3G,用户提供各种多媒体服务。实质上,IMS,的最终目标是使各种类型的终端都可以建立起对等的,IP,连接，以便终端之间可以相互传递各种信息，包括语音、图片、视频等。因此，可以说,IMS,是通过,IP,网络来为用户提供实时或非实时端到端的多媒体业务的。,8.7.1 IMS,的由来,IMS,由于具有与接入无关、统一的会话控制和用户数据管理、开放的接口和统一的应用平台等特性，为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，是业界普遍认同的解决固定和移动网络融合的理性方案和发展方向。,8.7.1 IMS,的由来,8.7.2 IMS,的体系结构,8.7.3 IMS,接口描述,1.IMS,入口点的发现流程,8.7.4 IMS,的通信流程,2.IMS,用户注册流程,8.7.4 IMS,的通信流程,3.IMS,会话建立过程,8.7.4 IMS,的通信流程,由于,IMS,的接入无关性，在,3GPP,提出,IMS,之后，,IMS,逐渐引起了广泛的关注，尤其是固定网领域也对,IMS,产生了浓厚的兴趣。,IMS,最初是移动通信领域提出的一种体系架构，但是其拥有的与接入无关的特性使得,IMS,可以成为融合移动网与固定网的一种手段，这是与,NGN,的目标相一致的。,IMS,这种天生的优势使它得到了,ITU-T,和,ETSI,的关注，这两个标准组织目前都已把,IMS,引入到自己的,NGN,标准之中。在,NGN,的体系结构中，,IMS,将作为控制层面的核心架构，用于控制层面的网络融合。,在,ETSI,的,NGN,框架中，在接入层特别定义了一个接入控制子系统，主要是负责用户接入的认证、地址分配、接入网,QoS,的管理等，它是一个非常重要的子系统。另外定义了资源管理子系统进行接入层,QoS,和资源管理。有了这两个子系统后，,IMS,作为,NGN,控制层技术发展比较快。,8.7.5 IMS,的应用及,NGN,的发展,现在,IMS,已经成为通信业的焦点，电信运营商、设备制造商等都对,IMS,投入巨大，尤其是面临转型的电信运营商更是对,IMS,寄予厚望。此外，,IMS,还得到了计算机行业的支持，像,IBM,、微软公司也在对,IMS,进行研究。,IMS,已经得到了广泛的行业支持，从这点也能看出,IMS,的受关注程度。,但由于,IMS,最初并未考虑到固定接入的需求，使得规范上需要进行扩展；而且由于多种固定接入方式的引入，整个网络的复杂度还会增加。所以，,IMS,需要同时考虑到各种固定和移动接入网络的特征，确保为各种终端提供服务，同时还要避免和现有网络的机制发生冲突，这些都给标准的制定带来了一定难度。在,IMS,框架下如何提供统一的业务平台，与现有业务体系、运维体系、计费体系的关系等问题，也仍有待进一步的研究和探讨。,8.7.5 IMS,的应用及,NGN,的发展,目前，我国政府正在组织包括工信部电信研究院等相关单位，制定下一代网络的总体发展策略，加快对下一代网络演进策略的研究，启动和加强下一代网络体系架构和标准化的研究、关键技术和管制政策的研究，以及建立下一代网络的试验环境。现有网络向下一代网络的过渡将是一个漫长的过程，在这个过程中，电路交换网将逐步消亡，软交换将逐步取代传统电路交换网，最终基于,IMS,的下一代网络将融合各种网络而成为一个统一的平台。在此之前，电路交换网、软交换和,IMS,将采取互通的方式长期共存。,8.7.5 IMS,的应用及,NGN,的发展,8.1,下一代网络分为哪些层次？各实现哪些功能？,8.2,在下一代网络中，软交换设备具有哪些功能？,8.3,软交换具有哪些特点？分析其优点和缺点。,8.4 IAD,是一种媒体网关吗？为什么？,8.5 H.248,协议是如何对媒体网关内部实体进行抽象描述的，具有什么特点？,8.6,在,SIGTRAN,体系中，,SCTP,协议与,TCP,协议相比较，具有哪些特点？,8.7 SIP,是哪一层的协议？它与,HTTP,和,HTML,哪个更相似？,习题与思考题,8.8,比较,SIP,和,H.323,协议的异同。,8.9,为什么,SIP,无法穿越普通,NAT,网关？,8.10 CSCF,按功能分为哪些逻辑实体？简要说明主要实体的功能。,8.1