交换技术基础课件PPT 第10章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 软交换,南京邮电大学通信与信息工程学院,网络工程与技术系,1,主要内容,软交换基本技术,软交换网络,软交换机功能,软交换控制信令：,SIP,、,H.248,2,软交换引入,PSTN-,电话网,IP/ATM-,数据网,分组网传送话音具有成本低、利润高、价格便宜、易推出新业务等很多优势。,VoIP,数据业务量超过话音业务量,分组网与传统,PSTN,的融合问题,?,传统交换机 每提供一项新业务都需要较长的时间周期。,智能网将呼叫,/,连接控制和业务控制相分离,极大地提高了网络提供业务的能力,缩短了新业务提供的周期。,随着承载（,ATM/IP,）的多样化,还必须,将呼叫控制和承载进一步分离。,软交换出现,3,10.1,软交换基本技术,会话控制技术,网关控制技术,业务控制技术,4,会话控制技术,会话控制相当于电信网中的呼叫控制,。,两者的区别在于,电信网采用的是面向连接,技术，因此,呼叫控制,和,连接控制,通常是不可分离的，呼叫控制协议同时完成连接建立的控制；,而,IP,网络采用的是无连接技术,，,会话控制协议仅用于传送状态信息、地址信息、协商通信能力,，,并没有控制承载层建立连接,。,由于多媒体通信最基本的形式就是话音通信，因此会话控制技术必然会借鉴传统呼叫控制模型和机制，而且首先应用于,IP,电话通信。,5,IP,网络多媒体通信协议,ITU-T,局域网无质量保证的可视电话 H.323 V1,IP网络多媒体通信：H.323 V2,是在ISDN呼叫控制技术基础上形成的,IETF（Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组）,SIP协议为基础实现IP多媒体通信,6,10.1,软交换基本技术,会话控制技术,网关控制技术,业务控制技术,7,网关控制技术,1990,年代后期，随着,IP,技术的迅速发展，人们开始研究,IP,多媒体技术，其突破口依然是话音通信，即,VoIP,技术。,此技术推出后，尽管由于网络结构和带宽所限，质量尚不能与传统相比拟，但是由于其低廉的成本和良好的技术发展前景，很快在全球赢得了市场，受到业界的高度重视。,ITU-T,和负责,Internet,标准的,Internet,工程任务组（,IETF-Internet Engineering Task Force,）,分别提出了,IP,多媒体通信的,H.323,标准和,SIP,协议技术。,VoIP,8,网关控制技术,实现,VoIP,的一个重要的网元就是,网关（,GW,Gateway,），,IP,网通过网关实现与传统电信网的互通，完成不同网络中媒体格式的转换和必要的控制功能。,一开始，所有互通功能都由网关实现。,随着应用的扩展，,网关的功能要求越来越高。这样的设计原则会使网关变得愈益复杂，成本愈益升高。,另，相当多的网关是由计算机终端设备厂商开发的，其电信级可靠性难以得到保障。,PSTN,Internet,GW,9,网关控制技术,网关的基本作用,连接两个不同的网络,，支持不同网络之间的互通，包括异质网络终端的接入，它是下一代网络中的重要网络实体。,因此，网关控制也是软交换的基本技术之一。,H.323,网关：,功能：媒体格式转换,、,信令转换,、控制网关内部资源，,为每个呼叫建立网关内部的话音通路,。,缺点：,扩展性不强、不能支持与,PSTN,的无缝连接、可靠性不强、号信令能力有限,复杂,10,分离网关的思想,- H.323,缺陷,扩展性：,运营商期望未来IP通信系统能支持数十甚至数百万用户，但,集成网关由于功能过于复杂，大多只能支持几百或几千用户。,和PSTN的无缝综合：,运营商希望IP电话系统能提供和现有电话系统相当的丰富的业务，但集成网关只相当于PSTN中的一个终端设备，,只能提供基本呼叫业务，且需要二次拨号。,可用性：,运营商要求系统中断时间和PSTN相仿，但集成网关结构缺乏故障保护机制，,难以达到电信级可靠性的要求。,7号信令能力：,这是提高系统业务能力和容量的重要要求，但许多集成网关，特别是,ISP,（Internet Service Provider）,提供的网关均不支持7号信令。,11,网关分离功能模型,媒体网关（,MG,）,：,负责媒体格式变换以及,PSTN,和,IP,两侧通路的连接。,信令网关（,SG,）,：,负责信令转换,。,SG,只进行,PSTN/ISDN,信令的底层转换，即从,TDM,电路方式转换成,IP,传送方式，并不改变其应用层消息。,媒体网关控制器（,MGC,）,：,负责根据收到的信令控制媒体网关的连接建立和释放，完成基于状态机的呼叫控制。,MGC,真正对信令消息进行分析和处理，并进行应用层的互通变换。,该实体可有不同的名称，如,呼叫代理,、呼叫服务器、,软交换机,等。,它和网关之间的接口，即,N,接口上运行的协议就是网关控制协议。,12,网关分离,网关分离结构的特点：,将,控制智能集中到网络中来，即少量的,MGC,中，其思路和传统电信交换网类似。,此时，,网关相当于终端设备，数量大而功能简单；,MGC,相当于交换机，数量少而功能复杂，一个,MGC,可以控制多个网关。,13,网关分离,按照电信级标准设计和制造,MGC,设备，并按照冗余配置原则配备,MGC,和网关的控制结构，可以显著地提高网络的可靠性。,业务更新时只需更新,MGC,软件，无需更改网关,，,有利于快速引入新业务。,由于网关功能的简化，还有可能设计一种非常简单的,住宅网关,(RGWResidential Gateway),，直接与电话机相连,，它们组成用户驻地设备,(CPECustomer Premise Equipment),。,分离网关结构只要求,CPE,具有十分有限的功能，而将智能集中于网络,(MGC),之中。,与此相对照的是，,Internet,假设大部分智能都位于用户驻地设备,(CPECustomer Premise Equipment),，而,网络是智能程度很低的“盲网络”。,之所以在,IP,通信应用中沿用传统电信网的控制结构，是为了借鉴公众通信网的成功经验，,提供高度可靠的公众,IP,通信服务。,14,网关分解功能模型,特点：将控制功能集中到网络中来，即少量的,MGC,中。,其思路和传统电信交换网类似。,此时，网关相当于终端设备，数量大而功能简单；,MGC,相当于交换机，数量少而功能复杂，一个,MGC,可以控制多个网关。,网关控制协议：,MGCP,（,IETF,）,Internet Engineering Task Force, Internet,工程任务组,H.248,/Megaco,（,ITU-T/IETF,）,International Telecommunications Union,国际电信同盟,七号信令转接协议：,Sigtran,15,基于分离网关的网络结构,RGW,：,Residential Gateway,，住宅网关,TGW,：,Trunking Gateway,，中继网关,通过网关控制协议受,MGC,的控制,16,基于分离网关的网络结构,RGW,：,Residential Gateway,，住宅网关,通过常规的,RJ-11,接口和电话机相接,；,负责采集电话用户的事件信息,(,如摘机、挂机等,),并上传,MGC,；支持,RTP,（,Real Time Protocol,），以完成端到端,IP,话音数据的传送。,它可以经由合适的接入技术，如,HFC,（,Hybrid fiber Coaxial,，混合光纤同轴电缆接入技术,）,、,ADSL,（,Asymmetrical Digital Subscriber Line,，非对称数字用户环路）,或,ATM,与,IP,网络接口。,TGW,：,Trunking Gateway,，中继网关,负责桥接,PSTN,和,IP,网络，要求能支持多种类型的中继线接入，如直联,7,号信令中继、,MFC,中继、模拟中继线等；,能提供中继接入的各种音信号；,装备录音通知或交互式语音应答设备，在,MGC,控制下完成与,PSTN,用户的交互。,17,基于分离网关的网络结构,7,号信令网关,桥接,PSTN,侧的信令转接点,(STP),和,IP,侧的,MGC,，完成非直联方式传送的,7,号信令的转接。,转接协议是,IETF,（,Internet Engineering Task Force, Internet,工程任务组,）定义的,流控制传输协议,(SCTP),以及针对不同应用层设计的,用户适配层,(UA),协议,。,SCTP,运行于,UDP/IP,之上，过程简单，传送速度快；,UA,主要提供可靠传送机制和完成地址信息适配。,7,号信令网关功能：完成二种信令协议的转接。,一是电信网呼叫控制的,ISUP,信令。,信令网关将其底层协议,MTP,变换成,SCTP,，再加上适配协议层,M3UA(MTP3,用户适配,),，在其上封装,ISUP,消息透明传送给,MGC,。,另一个协议是智能网的,INAP,。,信令网关将其底层协议,MTP,SCCP,转换成,SCTP,，再加上适配协议层,SCUA(SCCP,用户适配,),，在其上透明传送,INAP,消息。,18,SIGTRAN,协议的结构,SIGTRAN,包括,3,个部分：用户适配层、信令传输层和,IP,协议层。,用户适配层提供了多种适配协议，包括针对,NO.7,信令的,M3UA,、,M2UA,、,M2PA,和,SUA,协议，针对,ISDN,用户信令的,IUA,协议以及针对,V5,接口信令的,V5UA,协议等。,信令传输层,支持信令传送所需的一组通用的可靠传送功能，主要指,SCTP,（流控制传输协议）。,IP,协议层实现标准的互联网协议（,IPv4,、,IPv6,）。,19,网关控制协议,MGC-MG,H.248,/Megaco-,主流,ITU-T,称为,H.248,建议,IETF,称为,Megaco,协议,合称为,H.248/Megaco,MGCP,IETF,媒体网关控制协议,MGCPMedia Gateway Control Protocol,20,21,10.1,软交换基本技术,会话控制技术,网关控制技术,业务控制技术,22,业务控制技术,业务控制和呼叫控制相分离,智能网业务层和网络层之间的接口仍然是电信网专用接口：（,D,接口、,INAP,）,软交换业务层和网络层之间采用开放接口：（,Parlay API,、,Web Service.INAP,）,软交换设计应体现业务驱动的思想和理念，上层业务与底层的异构网络无关，提供开放灵活的业务提供体系。另一方面要实现,与现有业务网络（如智能网）的互通,，继承己有的成熟通信业务，在,软交换内部要实现传统交换机的所有业务,。同时要,提供对数据业务、多方呼叫业务、多媒体业务能力的支持以及对业务冲突的检测等,。,开放式业务体系采用基于,API,的下一代网络业务提供方式。,目前较成熟的有,Parlay,、,JAIN,等,API,。,呼叫模型的设计要方便与,Parlay,等呼叫控制业务接口之间的映射，同时支持智能网,INAP,协议接口。,23,承载连接控制,软交换实现了呼叫控制与承载控制的分离,，其承载通路的管理也比单纯的电路交换方式复杂。,软交换的基本承载媒体有两种,：,基于,TDM,的,64kbit/s,的电路通道和基于,IP,的,RTP,实时媒体流。,软交换要支持,TDM,和,IP,两种媒体流的转换与互通,，呼叫对承载媒体和承载方式的选择，如媒体流的,IP,中继方式，端到端方式的选择等，因此,呼叫模型的设计要加入独立的媒体承载管理模块，完成媒体资源、媒体连接的管理，保证某些业务对服务质量,QoS,的需求。,24,10.2,软交换网络,软交换的最大特点是将原来集中于交换机节点上的各种功能分布到相应的网络实体上实现，形成一个可按需线性扩展的系统,。,软交换,软交换网络技术,软交换机节点技术,25,分层网络结构,传送层,：负责用户信息从源端到目的端传送。,控制层,：负责通信各方之间的呼叫建立和释放。,应用层,：利用下面两层提供的网络能力，构建和实现各种用户所需的应用，或称为增值业务。,数据层,：提供网络数据库能力，供应用层使用。,管理平面,：提供网络管理、运营支撑、用户配置、业务配置、计费结算等各类网络管理功能，这些功能分布于相应的各个层次实现。,ATM/IP,会话控制,/,呼叫控制,承载控制,业务控制,26,传送层,传送层负责用户信息从源端到目的地端的传送，传送技术可以是,电路交换型的,TDM,方式、面向连接的分组方式（如,ATM,、,FR,等），或者是无连接的,IP,分组方式。,其中，,交换功能和逻辑端口功能,分别对应于面向连接的,TDM,或,ATM,技术和无连接的,IP,技术，各传送技术仍然沿用各自的承载控制协议，如,TDM,的,7,号信令、,ATM,的宽带信令协议和,IP,的路由协议。,适配功能,则完成用户信息经由不同传送网时的格式转换。另外，传送层还负责带内信令和直连方式信令的物理终接，并将其转送至控制平面。,27,控制层,控制层负责通信各方之间的呼叫建立和释放。,虽然,IP,是一种无连接的技术，它不要求源和目的地之间在通信开始之前预先建立连接，通信路由也可随网络情况的变化而动态调整，,但是从应用层面考虑，,IP,技术用于通信应用，通信双方必须事先建立某种联系，以确定终接端口地址和终端能力，网络也必须对通信过程有一定的监视机制，,以支持安全接入、计费、资源管理等功能。,因此，任何传送技术用于通信网仍然需要,端到端或沿到沿的联系控制机制,，在,IP,网中称为,会话控制，在通信开始之前要建立会话联系，相当于通信中的呼叫控制,。,28,控制层,在软交换中，,会话,/,呼叫控制和承载控制相互分离,，分别由,控制层和传送层,完成，这样使得控制层定义的软交换功能独立于传送技术。,其中，,设备控制功能和承载,/,连接控制功能,分别对应于,IP,网络设备（如,IP,网关）的,会话控制,和面向连接网络设备（如,ATM,网关）的,呼叫控制功能,。,信令处理功能,解释并处理由传送层或信令网关转送来的传统通信网信令，与设备控制能力和承载,/,连接功能协调完成分组网络的媒体信道控制。,网守,/,代理功能,可增强控制层的能力，分别源自,ITU-T,的,H.323,系统和,IETF,的,SIP,系统。,分支控制功能,则在应用层的控制下，对多方通信的不同分支支路会话,/,呼叫进行相应的控制。,29,应用层,应用层利用下面两层提供的网络能力，构建和实现各种用户所需的应用，或称为增值业务。,软交换沿用了传统通信网中的智能网机制（但不再用,INAP,控制协议,），将,业务控制和呼叫控制相分离,，前者由,应用层实现，后者由控制层实现。,其中，,业务逻辑功能,定义了增值业务的控制程序，,翻译和路由,完成地址翻译和路由选择功能，在它们的配合下，会话控制功能根据特定业务的要求命令控制层改变其缺省连接方式。策略决策则完成基于策略的网络管理、资源配置和环境指配等功能。,30,数据层,数据层提供网络数据库能力，供应用层和控制层使用。,最重要的一类数据库就是,IP,网络中特有的,目录服务数据库，它为软交换网络的地址解析提供数据服务。,另一类数据库是支持软交换网络增值业务的,用户数据库和业务数据库，其地位与传统智能网中的,SDF,类似。,31,管理平面,管理平面则提供网络管理、运营支撑、用户配置、业务配置、计费结算等各类管理功能，这些功能分布于相应的各个层次实现。,32,两个分离,会话,/,呼叫控制,承载控制,业务控制,控制层,传送层,应用层,会话,/,呼叫控制与承载控制相分离,呼叫控制与业务控制相分离,33,软交换网络典型物理实体及接口协议,MG,IAD,RT/EX,34,各层包含的典型物理实体,终端层：原则上软交换网络应支持各种类型的用户终端，包括,IP,终端和传统通信网终端。,SIP,终端：,最基本的就是,SIP,电话终端，也可以是装备有,SIP,应用程序的,PC,机（常称为“软终端”）。,H.323,终端：,最基本的就是,H.323,电话终端，也可以是装备有,H.323,应用程序的,PC,机（软终端）。,MGCP/H.248,终端：,对于终端而言，,MGCP,和,H.248,协议的功能类似，但由于,H.248,的复杂性，一般不建议用于终端。,IP-PBX,：,具有,IP,通信端口的用户交换机，该端口的协议可以是,SIP,或,H.323,。,非,IP,终端：通常指传统通信网终端，包括模拟电话机、移动终端等。,35,各层包含的典型物理实体,传送层：,媒体网关（,MG,）,：,负责不同媒体的格式转换、输入,/,输出端口互连、端口事件监视和端口信号发送，并负责带内信令和直连方式信令的,TDM,链路终接和信令至,IP,侧的转,接。,在网络中,MG,的地位就是,NGN,和其他网络之间的互通设备，,例如在,VoIP,应用中，连接,PSTN/ISDN,和,IP,网络的中继网关就是,MG,。,接入网关（,AG,）,：其功能和,MG,相同，只是其在网络中的作用是提供,NGN,和接入网之间的互通，,所要适配的事件和信号是用户状态信息和线路信息，而不是交换机的中继信息,，在,PSTN/ISDN,的情况下，这些信息是通过接入网信令和,ISDN,用户信令以直连的方式传递给,AG,的。,综合接入设备（,IAD,）,：其,功能也和,MG,类似,，但是它的作用,是适配非,IP,终端的接入,，目前常见的用途就是普通模拟电话通过,IAD,接入软交换机。通常,IAD,的容量比较小，功能比较简单，可靠性要求也比较低。,36,各层包含的典型物理实体,传送层：,媒体服务器（,MS,）,：,负责各类媒体资源的管理和分配、媒体转换和处理、媒体流识别、多方通信媒体流混合。,其典型应用包括会议系统的多点处理器（,MP,），语音信箱、,FAX,服务器等，还可作为语音交互设备（,IVR,）、包括语音识别和语音,XML,功能在内的语音门户、统一消息服务（,UMS,）系统等。作为后一类应用时，其,地位相当于智能网中提供,SRF,功能的独立智能外设。,路由器,/,交换机（,RT/EX,）,：,核心网传送设备，负责传送,IP,数据包,。具体配置和结构决定于传送网所采用的技术，可以是,IP,路由器、,ATM,交换机、多层交换机等。,37,各层包含的典型物理实体,呼叫控制层：,软交换机（,SSW,）,：负责会话,/,呼叫控制、呼叫接纳控制、呼叫信令路由、计费数据采集、基本补充业务提供，包括会议通信中的支路控制。,根据采用的控制信令的不同，,SSW,可以内置,SIP,代理服务器和,H.323,网守功能。,同时，,SSW,还装备有面向业务层的开放接口。,信令网关（,SG,）,：,负责,7,号信令互通,，,也就是将传统通信网中在,TDM,链路上承载的,7,号信令通过,IP,网络传递给,MGC,或,SSW,，支持,7,号信令在,IP,网上的传送,。理论上，也可以利用,SG,组建,IP,网络中的,7,号信令网。,SG,在,IP,网络中传送,7,号信令的协议总称为,SIGTRAN,。,38,各层包含的典型物理实体,应用层,（业务层）,应用服务器（,AS,）：负责在业务逻辑的控制下，启动和执行各种增值业务。,AS,可以归属网络运营商，此时通过约定的协议，如,SIP,或脚本向,SSW,发出业务执行请求。,AS,也可以归属独立于网络运营商的第三方业务提供商，此时,AS,通过开放式业务接口和,SSW,交互。,业务控制点（,SCP,）,：即传统智能网中的业务控制点，通过,7,号信令上层的智能网应用部分（,INAP,）协议和,SSW,交互，向,IP,用户提供智能网业务。,INAP,协议也是经由,SG,通过,SIGTRAN,协议封装后传送给,SSW,的,，,此时,SSW,的作用相当于智能网中的业务交换点（,SSP,）,。,39,各层包含的典型物理实体,数据层,轻量级目录访问协议服务器（,LDAP,）,：存储软交换域专用的目录信息，,负责地址解析,。,DNS,服务器（,DNS,）,：,公共,DNS,目录服务，负责域名解析或用于,NGN,的,E.164,地址解析，后者是,NGN,特有的功能，称之为,ENUM,。,业务数据库（,SD,）,：存储增值业务数据和用户档案数据。,ENUM,：,tElephone NUmber Mapping,40,管理平面,网管系统（,NMS,）：负责软交换网络设备和网络管理。,运营支撑系统（,OSS,）：负责软交换网络的运营管理。,41,软交换网络主要接口协议,协议名,适用接口,功能,SIP,SSW-SSW,；,SSW-SIP,终端,会话,/,呼叫控制,SIP-T,SSW-SSW,会话控制，且透明传送,ISUP,信令,SDP,SSW-SSW,；,SSW-SIP,终端,媒体信道控制，与,SIP,配套使用,H.323,SSW-SSW,；,SSW-H.323,终端,呼叫控制,BICC,SSW-SSW,呼叫控制,H.248,SSW-MG,；,SSW-AG,；,SSW-IAD,；,SSW-H.248,终端,网关设备控制,MGCP,SSW-MG,；,SSW-AG,；,SSW-IAD,；,SSW-MGCP,终端,网关设备控制,RTP,IP,终端,/,网关,IP,终端,/,网关,封装传送实时通信媒体流,RTCP,IP,终端,/,网关,IP,终端,/,网关,传递实时通信媒体流质量监测信息，与,RTP,配套使用,SIGTRAN,SG-SSW,；,SG-SG,；,MG-SSW,IP,网络上传送,7,号信令,TRIP,LS-LS,*,；,GW-GW,IP,电话域间网关路由,ENUM,SSW-ENUM,服务器,E.164,号码至,URI,翻译，用于呼叫选路,Parlay,SSW-AS,API,接口，向第三方业务提供商开放网络能力,RADIUS,SSW-RADIUS,服务器,认证和计费管理,SNMP,NMS-,各被管网络实体,网管,42,软交换网络的网络结构,43,10.3,软交换机功能,44,软交换机的主要功能,软交换机的主要功能可分为四大类,呼叫相关功能,业务提供功能,互通功能,管理功能,45,1,、呼叫相关功能,最基本的就是,呼叫控制功能,，即,呼叫建立、释放和监视功能,。,SIP-,主导的呼叫控制协议,与呼叫控制密切相关的就是,地址解析,和,呼叫信令路由功能,。,由于软交换网络支持多种协议终端，每类终端都有其特定的地址形式,，因此软交换机的地址解析较传统交换机复杂，需要引入特定的技术，支持相应的目录服务，例如,DNS,、,ENUM,或,LDAP,。,信令路由方式可根据网络规模、性能要求和运营商的选择确定，应能支持平面路由结构和分层路由结构。由于,IP,网络本质上是一个平面型网络,，因此软交换应尽可能采用平面路由结构，或级数尽可能少的分层路由结构，以降低呼叫控制信令时延。,域名系统（,DNS,：,Domain Name Systems,）,_,E.164,号码映射（,ENUM,: E164 NUmber Mapping,）,LDAP (Lightweight Directory Access Protocol),，轻量级目录存取协议,46,1,、呼叫相关功能,传统交换机中大量的用户电路和中继电路在软交换机中不复存在，取而代之的是位于远端的各类,IP,终端以及各类网关（,TG,、,AG,、,IAD,等）。,对于,IP,终端，将直接通过相应的协议接口接入。,对于网关，则通过网关控制接口（,H.248,或,MGCP,）接入，此时特定的中继、接入或用户接口电路都移至网关处，各种信号音也由网关生成或由集中设置的媒体服务器提供。,因此，软交换机无需装备种类繁多的外围接口电路，只需要装载相应的协议软件即可，所有外围硬件接口都分布在网络边缘，这正是“软”交换名词的由来。,47,2,、业务提供功能,三类业务,第一类,-,基本呼叫业务,也就是建立主被叫之间的简单连接。,和传统交换机不同的是，,软交换机只负责端到端或沿到沿（对网关而言）的呼叫建立，并不负责底层的承载建立。,呼叫媒体信息可以在不同类型的分组网络（如,ATM,、,IP,、以太网等）上传送，,媒体承载通道由该分组网络负责建立，这就是呼叫和承载控制分离的原则。,此外，软交换机还应有,多点呼叫控制的能力，以支持多方会议通信，多点媒体通道的处理由另外设置的,MS,负责。,第二类,-,标准的,PSTN/ISDN,补充业务,例如,各类呼叫前转、主叫号码显示、三方通话等,，其宗旨是使软交换机能提供现有网络的所有业务，以保持业务的延续性。,48,2,、业务提供功能,第三类,-,增值业务,提供有,两种方式,：,一是传统智能网方式，采用原来的,INAP,接口，由,SCP,提供智能业务,。,另一种是通过开放式接口由第三方应用服务器提供业务,，这种方式适合,IP,网络特点和分布式计算机网络环境，是完全不同于传统通信网的一种全新的方式，是,NGN,最有前景的技术之一。,它要求软交换机支持开放式业务接口标准，,目前的主流标准就是,Parlay,，通常需要配置相应的应用网关，软交换机通过该网关与应用服务器交互。,49,3,、互通功能,首先要支持和包括,PSTN,、,ISDN,、,2G,移动网在内的电路交换网的互通，和软交换机接口的互通设备主要是中继网关和信令网关。,其次要支持和,H.323,网络的互通，其实现方式因网络环境而异。,从理论上说，软交换机既可以支持,SIP,终端，也可以支持,H.323,终端的直接接入，,此时软交换机同时具有,SIP,代理服务器和,H.323,网守的功能,，两者的互通可以在软交换机内部完成。,我国的实际情况是，已经有规模很大的,H.323,网络存在，当部署新的以,SIP,为核心的软交换网络时，,软交换机通过,SIP/H.323,网关和,H.323,网络的网守交互，,实现两者的互通。,50,4,、管理功能,IP,网络的管理相对比较简单,，主要通过,SNMP,定义的,MIB,库（管理信息库 ）,对网络下三层功能进行管理,对于软交换网络来说，它的管理功能应该比较完备，要符合运营网络的要求。,除了常规的,IP,网络管理以外，还需增加对各类网元的管理，其中软交换机是重要的被管对象，需要配备,SNMP,接口和网管服务器交互。,除此以外,，还需包括资源管理、计费管理、话务统计管理、安全管理等功能。其中，,资源管理涉及网络的,QoS,，对于提供实时通信业务十分重要,；安全管理对于开放式网络环境尤为重要。,未来支持用户认证和计费，软交换机需通过,RADIUS,或者,Diameter,协议和,AAA,服务器交互,。,RADIUS,：远程用户拨号认证系统（,RADIUS,：,Remote Authentication Dial In User Service,）,AAA,：,Authentication(,鉴别,),，,Authorization(,授权,),，,Accounting(,计费,),Diameter,协议提供在线实时计费服务,51,接口要求,软件接口,软交换机对外软件接口体现为各类协议。,为了实现互通功能，,除了需支持前面所示的协议以外，尚需支持传统通信网的相关协议,，如INAP、ISUP、V5等。,但是,由于软交换机不负责媒体处理,，因此,软交换机无需支持RTP和RTCP协议。,硬件接口,软交换机的硬件接口包括：,10Mbps/100Mbps自适应以太网接口,ATM STM-1 （155Mb/s）任选接口,用于本地维护管理的RS-232接口或10BaseT和/或100BaseT自适应接口,用于和网管中心交互的10BaseT和/或100BaseT接口。,52,10.4,软交换控制信令,两大类：,一类是,呼叫控制信令,ITU-T：H.323系统、BICC协议,IETF：,SIP,、SIGTRAN,H.323系统的呼叫控制协议是在Q.931基础上开发的，BICC协议是在ISUP基础上开发的，因此一方面这两个协议保持了ITU-T标准的严谨性，在技术上比较成熟，但另一方面却由于其源于电路交换的ISDN，不能很好地支持和Internet的融合。所以，NGN选定SIP为其呼叫控制协议。,另一类是,网关控制信令,IETF和ITU-T联合开发：,H.248,IETF,：MGCP,H.248协议功能覆盖MGCP，且不断地在完善和更新，支持各种类型的终端接入， 是NGN选定的控制协议。,53,1,、,SIP,系统协议栈结构,网络层,链路层,物理层,PPP(Point-to-Point Protocol),点到点协议,基于,SIP,的,IP,网络多媒体通信系统的协议栈结构,传输,层,应用,层,54,SIP,系统协议栈结构,媒体：G.7xx,H.261等，RTP,RTCP,RSVP,RTSP,在媒体传送层，采用G系列和H系列编码的话音和视频信号经RTP协议封装后在IP网络上传送，并用RTCP监测传送的QoS。任选协议RSVP用于资源预留，籍以保证传送的QoS。,会话控制信令： SIP/SDP,SIP（Session Initiation Protocol,，会话初始化协议,）由IETF 制订，称为会话启动协议,会话泛指IP网络客户和服务器之间任意的一个事务。,SIP协议设计思想和HTTP等Internet常用协议一致，基于文本，语法简单，易于扩展。,尤其是协议采用URL（,Uniform Resource Locator,）地址机制，可以十分方便地嵌入网页，能与Web应用天然地融合，有利于IP音视频通信和网上业务的结合。,55,SIP,系统协议栈结构,SDP（Session Description Protocol,，,会话描述协议）,用于描述媒体信道的类型和属性。,基于文本的SDP,媒体描述可以作为,消息体,方便地,嵌入SIP协议,报文，从而,在呼叫建立的同时完成了媒体信道的建立,，因此它采用的是,呼叫控制和媒体控制合一的方法，有利于呼叫的快速建立。,56,SIP,系统协议栈结构,信令协议：,SIP/SDP,SIP/SDP,可在,TCP,或,UDP,上传送。,最新的,RFC3261,规定,必备的传送协议是,TCP,，任选协议是,UDP,，其目的是确保信令的可靠性。,原来的,RFC2543,推荐首选,UDP,，由应用层控制消息的定时和重发，其目的是加快信令传送速度，同时可方便地利用多播机制并行搜索目的用户，无需为每一搜索建立一个,TCP,连接。,因此，目前网络上部署的,SIP,系统大多均采用,UDP,传送协议。另一个候选传送协议是,SCTP,，它也是一种可靠传送协议。,和,TCP,相比，,SCTP,传送信令的效率及安全性能更好，目前广泛,应用于在,IP,网络中传送,7,号信令,。,57,SIP,系统协议栈结构,另一个,Internet,会话中常用的信令协议是,实时流协议,(RTSP-Real Time Streaming Protocol),，用于控制存储媒体的实时操作，在,IP,电话系统中主要用于语音信箱的控制。,其它协议包括：,搜寻,PSTN,互通网关的路由协议,TRIP,；,支持,IP,通信计费的协议,RADIUS,或,DIAMETER,；,指示服务器动态配置呼叫处理特性的语言,CPL,；,查询用户位置的协议,LDAP,等。,58,2,、,SIP,系统网络结构,SIP系统采用IP网络常用的客户机/服务器,（,C/S,，Client/Server,）,结构,，定义了若干种不同的,服务器和用户代理,，通过和服务器之间的,请求和响应,完成呼叫和传送层的控制。,SIP本身也是一个,C/S,协议。,呼叫控制请求发出方称为客户,；,请求接收和处理方称为服务器,。,由于端系统既能发出呼叫，又能接收呼叫，因此,SIP端系统应包含一个客户协议程序和一个服务器协议程序,，分别称为,用户代理客户 (,UAC-UA Client,)和用户代理服务器(,UAS-UA Server),。,与PSTN互通的网关也视为一个端系统。,59,2,、,SIP,系统网络结构,User Agent - 用户代理,一个发起和终止会话的实体，包含两个功能实体,.,User Agent Client (UAC),发起SIP事务请求的功能实体,.,User Agent Server (UAS),接收SIP事务请求的功能实体,.,UA可以是一个软终端或者是一个支持SIP协议的电话,60,2,、,SIP,系统网络结构,61,2,、,SIP,系统网络结构,Redirect Server,Location Server,Registrar Server,User Agent,Proxy Server,Proxy Server,用户代理,代理服务器,SIP,SIP,SIP,SIP,SIP,LDAP,LDAP,定位服务器,重定向服务器,登记服务器,User Agent,用户代理,62,2,、,SIP,系统网络结构,服务器：,代理服务器(proxy server),：,SIP请求可经由多个代理服务器，每个服务器接收请求后将其,转发给下一跳服务器,。,下一跳可能是另一个代理服务器，也可能是最终的用户代理服务器。,重定向服务器(redirect server)：,其功能是,通过响应告诉客户下一跳服务器的地址,，,然后由客户根据此地址向下一跳服务器重新发送请求。,登记服务器（Registrar Server ）,接受,REGISTER,请求完成用户地址的注册,可以支持鉴权的功能,定位服务器（Location Server ）,是一个数据库，用于存放终端用户当前的位置信息，为,SIP,重定向服务器,(Redirect Server,)或代理服务器(,proxy server,) 提供被叫用户可能的位置信息。,定位服务器本身不属于,SIP,系统的范围，是因特网中的公共服务器。,63,2,、,SIP,系统网络结构,定位服务器（Location Server ）,考虑到用户移动性，,用户可能会在多个主机上登录,，因此,定位服务器有可能返回多个位置信息。,如果,重定向服务器,收到多个位置指示，则,将这些位置信息全部回送给客户；,如果,代理服务器,收到多个位置指示，则可,按顺序方式或并行方式逐一试探这些位置，直至呼叫成功或被用户拒绝为止。,SIP请求到达端用户,后，,用户代理服务器,UAS,通常根据使用者的交互信息或其它输入信息作出响应。,64,3,、,SIP,协议,SIP协议的基本功能：,建立或终结会话,该会话可以是Internet多媒体会议、Internet电话呼叫或多媒体信息流分配。,SIP会话的建立：,是通过,“,邀请”的方法来建立会话的。,由同一个源邀请的一个会议的所有参加者构成一个呼叫，SIP呼叫，,由一个全局唯一的呼叫标识(Call-ID)予以标识。,点到点IP电话会话是一种最简单的会话，它映射为单一的SIP呼叫。,在通常情况下，,呼叫由主叫方创建，但是一般地说来，呼叫可由并不参与媒体通信的第三方创建，此时会话的主叫方和会话的邀请方并不相同。,65,3,、,SIP,协议,SIP,请求消息,最重要的一个操作就是,”邀请”（,INVITE,）。,发出邀请请求后，,终接用户或网络应回送响应,。,在,SIP,中，响应分为两类：,中间响应,报告呼叫进展情况，如用户空闲、正在“振铃”,(,提示用户,),等；,最终响应,包括,成功响应,和,异常失败响应,。,66,3,、,SIP,协议,客户和服务器之间的操作从,第,1,个请求至最终响应,为止的所有消息构成一个,SIP,事务（,transaction,）。,一个正常呼叫一般包含,三个事务,，即三个请求：,呼叫启动的邀请（,INVITE,）请求,要求服务器回送响应,证实（,ACK,）请求,证实已收到,最终响应，不需要服务器回送响应,。,呼叫终结的再见（,BYE,）请求,要求服务器回送响应,67,3,、,SIP,协议,为了正确传送协议消息，,SIP,需要解决两个重要问题：,寻址：即采用什么样的地址形式标识终端用户,寻址采用,SIP URL,Universal Resource Locator,全球资源定位法,按照,RFC2396,规定的,URI (Universal Resource Identifier,统一资源标识符,),导则定义其语法，特别是,用户名字段可以是电话号码,，以支持,IP,电话网关寻址，实现,IP,电话和,PSTN,的互通。,用户定位。,用户定位基于登记和,DNS,机制。,SIP,用户终端上电后即向,登记服务器,(registry),登记,，,SIP,专门定义了一个,“登记”,(REGISTER),请求消息,，并规定了登记操作过程。,登记服务器通常和代理服务器或重定向服务器位于一起,，登记信息进入,IP,网络公共的定位服务器，,SIP,服务器可通过适当的协议访问该服务器，确定用户的位置。,登记服务器本身也能提供一定的定位服务。,68,用户登记,69,3,、,SIP,协议,SIP,消息,SIP,网络成员依赖于,SIP,信息的交互来进行通讯，,消息机制基于,Client/Server,方式,，分为,请求和响应两类,请求：,Client,Server,响应：,Server,Client,6,个请求消息和,6,类响应消息,每个,SIP,消息的格式均相同，只是其调用的请求方法,(,操作,),或响应码不同而已,。,70,3,、,SIP,协议,请求消息,功能,邀请,INVITE,邀请用户或应用程序加入某会话,证实,ACK,证实客户机已收到关于,INVITE,请求的最终响应，该消息仅和,INVITE,配套使用。,再见,BYE,指示释放呼叫，可由主叫方或被叫方发出，任一方收到,BYE,后应停止向发起,BYE,请求的另一方发送媒体流。,取消,CANCEL,用于取消一个尚未完成的请求。,登记,REGISTER,客户程序在启动时向登记服务器登记其地址。,选择,OPTIONS,询问服务器的能力，包括用户的忙闲状态信息。,71,3,、,SIP,协议,响应消息,功能,1XX,中间响应,临时响应,2XX,最终响应,成功,3XX,最终响应,重定向,4XX,最终响应,客户端错误,5XX,最终响应,服务端错误,6XX,最终响应,全局错误,72,常用,SIP,响应状态码,状,态,码,含,义,100,试呼中,180,振铃,181,呼叫正在前转,182,排队,200,OK,300,多重选择,301,永久迁移,302,临时迁移,305,使用代理服务器,380,替换服务,(,请求服务不能执行,),73,SIP Response Messages,74,3,、,SIP,协议,SIP,协议定义的,只是会话,(,呼叫,),建立、终结和修改的控制信息,，,并不涉及媒体控制,。,媒体类型、编码格式、收发端口地址等信息需由,SDP,协议描述,，作为,消息体,(body),封装入,SIP,消息,。,75,SIP,消息格式,SIP,请求消息的格式为：,请求消息,=,请求起始行,*,(,通用头部请求头部实体头部,),空行,消息体,其中,请求起始行,=,方法 请求,URI SIP,版本号,方法类型已在前面述及,请求,URI,是,被邀用户的当前地址,SIP,版本号现设定为,SIP/2.0,“*”,号表示该字段可有多个,76,SIP Message Structure,请求起始行,响应状态行,77,SIP,消息格式,一个基本的INVITE请求消息可为：,请求消息,INVITE,SIP:watsonboston.bell-,SIP/2.0,目的端当前地址,Via,:SIP/2.0/UDP Kton.bell-,中间服务器,From,:A.bell,发起方地址,To,:T.Watson,目的地址,Call-ID,:3298420296Kton.bell-,全局呼叫惟一标识,Cseq,:1 INVITE,同一呼叫控制序列中的不同命令,Contact,:A.bell,请求发出的位置,Content-Type,:,application/sdp,Content-Length,：,78,SIP,消息,Core Packet Network,ZXSS10 SS1B,IP,：,202.202.21.1,Soft-phone,IP,：,202.202.41.8,SIP port,：,5060,Number,：,6130000,SIP URL,：,6130000 202.202. 21.1,Video-phone,IP,：,202.202.21.31,SIP port,：,5060,Number,：,6130001,SIP URL,：,6130001 202.202.21.1,主叫,被叫,79,SDP,消息体,起始行,INVITE sip:6130001202.202.21.1 SIP/2.0,Via: SIP/2.0/UDP 202.202.41.8:5060,登陆的,IP,From: iwf ;tag=aab7090044b2-195254e9,To: ,Call-ID: 0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5202.202.41.8,CSeq: 101 INVITE,Expires: 180,User-Agent: Cisco-SIP-IP-Phone/2,Accept: application/sdp,Contact: sip:6130000202.202.41.8:5060,Content-Type: application/sdp,Content-Length: 224,v=0,o=CiscoSystemsSIP-IPPhone-UserAgent 17052 15931 IN IP4 202.202.41.8,s=SIP Call,c=IN IP4 202.202.41.8,t=0 0,m=audio 17522 RTP/AVP 0 8 18 101,a=rtpmap:0 pcmu/8000,a=rtpmap:101 telephone-event/8000,a=fmtp:101 0-11,消息头,SIP,消息,-,INVITE,SIP,请求消息格式,80,起始行,INVITE sip:6130001202.202.21.1 SIP/2.0,方法 请求的,URI SIP,版本,SIP,消息,-,INVITE,SIP,请求消息格式,目的端当前地址,81,Via: SIP/2.0/UDP 202.202.41.8:5060,登录的IP,中间服务器,From: iwf ;tag=aab7090044b2-195254e9,发起方地址,To: ,目的地址,Call-ID: 0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5202.202.41.8,全局呼叫惟一标识,CSeq: 101 INVITE,同一呼叫控制序列中的不同命令,Expires: 180,User-Agent: Cisco-SIP-IP-Phone/2,Accept: application/sdp,Contact: sip:6130000202.202.41.8:5060,请求发出的位置,Content-Type: application/sdp,携带的消息体,Content-Length: 224,消息体的长度,消息头,SIP,消息,-,INVITE,82,SDP,消息体,v=0,o=CiscoSystemsSIP-IPPhone-UserAgent 17052 15931 IN IP4 202.202.41.8,s=SIP Call,c=IN IP4 202.202.41.8,t=0 0,m=audio 17522 RTP/AVP 0 8 18 101,a=rtpmap:0 pcmu/8000,a=rtpmap:101 telephone-event/8000,a=fmtp:101 0-11,SIP,消息,-,INVITE,83,SIP,协议消息的主要头部字段,From:,所有请求和响应消息必须包含此字段，以指示请求的发起者，是发起方的地址。,服务器将此字段从请求消息复制到响应消息。,该字段的一般格式为：,From,：显示名,SIP URL,；,tag=xxx,From:,iwf;tag=aab7090044b2-195254e9,To:,该字段指明请求的接收者，其格式与,From,相同，仅第一个关键词代之以,To,。,所有请求和响应都必须包含此字段。,To: ,84,SIP,协议消息的主要头部字段,Call ID:,该字段用以唯一标识一个特定的邀请（或唯一表示一个会话）。,该字段的一般格式为：,Call ID,：本地标识,主机，其中，主机应为全局定义域名或全局可选路,IP,地址。,Call-ID:,0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5202.202.41.8,对于同一个呼叫的所有请求和响应消息来说，,Call-ID, From, To,这三个字段始终保持不变，在,SIP,协议中用它们的组合来标识一个,SIP,对话（,dialogue,）。,85,SIP,协议消息的主要头部字段,Cseq:,命令序号。,客户在每个请求中应加入此字段，它由请求方法和一个十进制序号组成。,序号初值可为任意值，其后具有相同的,Call ID,值，,但不同请求方法、头部或消息体的请求，其,Cseq,序号应加,1,。,CSeq: 101 INVITE,86,SIP,协议消息的主要头部字段,Via:,该字段用以指示请求经历的路径。,它可以防止请求消息传送产生环路，并确保响应和请求的消息选择同样的路径。,该字段的一般格式为：,Via,：发送协议,；,发送方；参数,其中，发送协议的格式为：协议名,/,协议版本,/,传送层，发送方为发送方主机和端口号。,Via: SIP/2.0/UDP 202.202.41.8:5060,87,SIP,协议消息的主要头部字段,Contact,字段,在,INVITE,请求,中包含此字段的目的是,指示请求发出的位置,，使被叫可以直接将后续请求（如,BYE,）发往该地址，而不必借助,Via,字段经由一系列代理服务器返回。,在重定向（,3xx,）响应消息,中，该字段指示转向地址。,在登记请求消息中,则指示用户可达位置。,88,SIP,协议消