NGN与软交换概述.docx
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NGN与软交换概述
NGN与软交换概述
目录
第1章NGN简介4
1.1传统PSTN网络4
1.2NGN概念及应用5
1.2.1NGN网络架构5
1.2.2NGN网络特点6
1.2.3NGN的目标8
第2章NGN关键技术介绍8
2.1软交换技术8
2.1.1什么是软交换？
8
2.1.2引入软交换的意义10
2.1.3软交换的参考模型12
2.1.4软交换的对外接口13
2.1.5软交换硬件平台14
2.2媒体网关技术15
2.3媒体网关控制技术16
2.3.1MGCP协议16
2.3.2H.248/MEGACO协议17
2.3.3SIP协议18
2.3.4H.323协议18
第3章NGN之业务系统介绍19
3.1传统话音业务19
3.2通过MA5200提供以太网分组话音20
3.3通过综合接入网关AMG5000提供综合接入21
3.4分组中继21
3.4.1ATM中继21
3.4.2IP中继22
3.5分布式组网22
3.6企业网解决方案23
3.6.1企业PBX方案23
3.6.2企业PBX旁路组网24
3.6.3IPCentrex24
3.7VoiceVPN25
3.8无线局域网WLAN25
3.9统一网管和Web自助26
3.10LNP业务27
3.11ICW业务27
3.12ONLY业务27
3.13融合业务28
3.14IP800/Web80029
3.15统一消息业务29
3.16VoicePortal29
3.17WECC30
3.18多媒体通信31
关键词：
NGN软交换媒体网关H.248SIPMGCPH.323ICWWECCLNP
摘要：
下一代网络（ＮＧＮ）预示着通信业务融合的大潮，也代表了通信网络发展正从技术驱动向业务（需求）驱动的方向迈进。
传统电信网络面临Internet的冲击已经不堪重负，NGN正匆匆向我们走来。
NGN具有广泛的内涵，其范围相当广泛，主要研究的内容如下：
新业务和应用的研究、网络传送的基础设施、网络体系架构的研究、IP网络技术的研究、网络融合技术的研究、互通和互操作的研究、新型的控制、管理和运维机制、各网络单元的研究、新网络协议的研究、网络安全体系和技术的研究、测试技术的研究等。
本文并不试图将所有的问题呈现出来，而只侧重于目前大家最为关切的技术与业务方面，即NGN的模型、构架和特点，进而分析NGN实现的关键技术，包括软交换技术、信令协议等。
缩略语清单：
NGNNextGenerationNetwork
Softswitch软交换设备
INSII华为基于软交换的下一代网络平台（SoftXinside）
SoftX华为Softswitch设备
DNSDomainNameServer（域名服务器）
IETFInternetEngineeringTaskForce（互联网网络任务组织）
HTTPHypertextTransferProtocol（超文本传输协议）
IPInternetProtocol（互联网协议）
PSTNPublicSwitchedTelephoneNetwork（公共交换电话网）
SIPSessionInitiationProtocol（会话启动协议）
BICCBearerIndependentCallControlProtocol（与承载无关的呼叫控制协议）
URLUniformResourcesLocator（通用资源定位程序）
VoIPVoiceover（语音的IP传输）
VoDSLVoiceoverxDSL
TFTPTrivalFileTransferProtocol
DHCPDynamicHostConfigurationProtocol
ICWInternetCallWaiting
WECCWeb-enabledCallCenter（Web集成呼叫中心）
MGCPMediaGatewayControlProtocol
VoiceIEVoiceInformationEngine
AMG5000华为综合接入媒体网关
MA5200华为以太网接入设备
MA5100华为综合接入设备（LAN、xDSL、HFC，etc）
TMG8000华为基于ATM的中继媒体网关
TMG8010华为基于IP的中继媒体网关
iManagerN2000华为固网统一网管平台
Tellin华为业务控制点SCP
VP8620华为MCU
S2403华为以太网二层交换机
C2DClicktoDial（点击拨号）
TextChat文字交谈
EscortedBrowsing护航浏览
WebCallBack回呼请求
UserVisitID客户呼叫标识
Voiceportal语音门户业务
TTSTextToSpeech
ASRAutomaticSpeechRecognition
LNPLocalNP业务
MGMediaGateway
MGCMediaGatewayController
SGSignallingGateway
SIGTRAN信令传送协议栈
M2PA第二级用户对等层适配层协议
M3UAMTP3用户适配协议
SCTP流控制传输协议
ENUMelectronicnumbers
TRIPTelephonyRoutingoverIP（IP网上电话路由选择协议）
ONLYOneNumberLinktoYou（通用号码连接）
SIPBCP-TSIPBestCurrentPracticeforTelephonyInterworking
COPSCommonOpenPolicyService
参考资料清单：
第1章NGN简介
传统网络是基于TDM的PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要是为了传输语音、保证语音质量、承担语音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s的业务，且业务和控制都由交换机完成。
随着数据业务飞速增长，这种专为传输语音的设计给数据用户带来的巨大的痛苦：
通信价格高、上网速度慢、等待时间长、传输质量低、增加新业务难。
尴尬的现实让人们认识到，当初设计的语音网络越来越不能适应多元通信的需求，甚至成为业务进一步发展的阻碍。
传统PSTN语音网，正成为业务发展的瓶颈。
另一方面，数据业务飞速增长，已经超出语音网承受能力。
早在1998年，美国大部分运营商的公众骨干网中的数据业务量就超过语音业务量，并以20％到40％的速度增长。
预计到2005年，美国数据业务量将占整个网络通信量的绝对主流，而语音业务则成为陪衬。
在其他国家，虽然数据业务目前还不能与语音业务抗衡，但网上数据业务却屡创新高，超过语音业务。
美国yakee公司调查显示，到2010年，全球数据业务将最终超越语音业务。
但目前运营商面临的一个尴尬的事实是，它们的收入来源的主体仍然是话音。
网络泡沫催生可管理、可运营网络的出现。
1.1传统PSTN网络
传统网络是基于TDM的PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要是为了传输语音、保证语音质量、承担语音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s的业务，且业务和控制都由交换机完成。
电路交换模型如1-1所示。
图1-1
这种模型的特点：
EverythinginOneBox
升级维护困难
功能单一
设备利用率低，经营成本高
开放性差
业务开展困难
正是由于基于上述模型的PSTN网络的上述缺点，面对Internet网络的成功给人们的巨大鼓舞，永远不满足于现状的运营商、设备提供商、企业家和学者们逐渐开始放开想像的翅膀，企图从百年枷锁中解脱出来，以革命的手段创造一个全新的世界。
1.2NGN概念及应用
从字面上理解，我们可以叫它为下一代网络。
它是电信史上的一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。
从发展的角度来看，NGN在传统的以电路交换为主的PSTN网络中逐渐迈出了向以分组交换为主的步伐，它承载了原有PSTN网络的所有业务，同时把大量的数据传输卸载（offload）到ATM/IP网络中以减轻PSTN网络的重荷，又以ATM/IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务。
从这个意义上讲，NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于ATM/IP的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。
1.2.1NGN网络架构
在构建NGN的网络结构时，要充分考虑现有网络包括PSTN网络、ATM/IP网络的结构特点，通过去粗取精，争取经得起历史考验。
NGN的物理模型如下：
图1-1
该模型从结构上看似乎与原电路交换模型同构，其实内涵上不可相提并论。
这里点明，只是通过比较来增加对新模型的理解。
在NGN物理模型基础上，国际、国内网络设备提供商和NGN研究组织就NGN的功能构架基本能达成一种默契。
这种默契的NGN功能构架如下图：
图1-2
1.2.2NGN网络特点
通过将NGN层次化，可以达到以下特点：
控制与承载分离
控制与承载分离的最大好处是，承载可以重用现有分组网络（ATM/IP），就成本和效益而言，这可以大大降低运营商的初期设备投资成本，对现有网络挖潜增效，提供现有分组网络的利用率；就容量而言，重用现有分组网络，其容量经过多年的投资，部分地区容量已经存在一定冗余；就可靠性而言，网络单点或局部故障对NGN网络没有影响或影响有限。
由于在媒体层上采用现有分组网络，现有分组网络上的业务能够得到充分继承。
另外，承载采用分组网络，NGN可以很好地与现有分组网络实现互连互通，结束原PSTN网络、DDN网络、HFC网络、计算机网络等孤岛隔离，独自运营状况。
再者，不同域的互连互通，也必将从中衍生出一些在单一媒体上无法开展的新业务，如WECC、PINT、SPIRITS业务等。
控制与承载以标准接口分离，可以简化控制，让更多的中小企业参与竞争，打破垄断，降低运营商采购成本。
业务与呼叫分离
业务是网络用户的需求，需求的无限性决定了业务将是无限和不收敛的。
如果将业务与呼叫集成在一起，则呼叫的规模和复杂度也必将是无限的，无限的规模和复杂度是不可控和不安全的。
事实上，呼叫控制相当于业务而言是相对稳定和收敛的，我们将呼叫控制从业务中分离出来，可以保持网络核心的稳定和可控，而不会妨碍人们无限想像力。
人们可以通过业务服务器（ApplicationServer）的方式，不断延伸用户的需求。
接口标准化、部件独立化
部件之间采用标准协议，如媒体网关控制器（或软交换）与媒体网关之间采用MGCP、H.248、H.323或SIP协议。
媒体网关控制器（或软交换）之间采用BICC、H.323或SIP-T协议等。
接口标准化是部件独立化的前提和要求，部件独立化是接口标准化的目的和结果。
部件独立化，可以简化系统、促进专业化社会分工和充分竞争，优化资源配置，并进而降低社会成本。
另外，接口标准化可以降低部件之间的耦合，各部件可以独立演进，而网络形态可以保持相对稳定，业务的延续性有一定保障。
核心交换单一化、接入层面多样化
在核心交换层（即MediaLayer），NGN采用单一的分组网络，网络形态单一、网络功能简单化，这与IP核心网络的发展方向一致。
因为核心网络的主要功能是快速路由和转发。
如果功能复杂，则难以达到这个目标。
接入层面向最广大用户，来自各个国家、各个地区、各个民族和种族，不同年龄、不同性别、不同职业，背景的不同决定了需要的差异。
所以，单一的接入层面根本无法满足千差万别的需求。
以个性化、人性化的接入层面亲近用户是网络发展的方向。
核心层面单一化与接入层面多样化字面上看是矛盾的，但实际上是可以调和的。
这种矛盾可以通过媒体网关这个桥梁来解决。
开放的NGN体系架构
不但NGN之间采用开放的标准接口，而且NGN还对外提供OpenAPI，开放的网络接口设置可以满足人们业务的自编自演。
1.2.3NGN的目标
NGN的发展目标是能够提供各种业务的综合、开放的网络。
NGN必须能够支持所有的通信业务，包括话音业务、宏观范畴的公用或专用VPN业务、固定业务、移动业务和从业务特性划分的单一媒体或多媒体业务，固定比特率或可变比特率业务，实时或非实时业务，单播或组播业务等。
并且，不同业务的服务质量要求不同，所以NGN必须提供相应的服务质量保证机制。
其次，随着移动网的迅猛发展和个人通信需求的日渐高涨，移动性的要求也越来越强烈，所以NGN必须能够支持移动／漫游特性，终端可携性等移动通信要求。
此外，NGN在商业等领域的应用，要求NGN提供绝对可靠的通信保密机制来保证通信的安全性。
具体而言，不怕以偏概全地总结一下：
保护现有PSTN/ISDN网络投资，继承现有PSTN/ISDN网络业务
三网融合，能够与现有PSTN/ISDN、IP/ATM网络和HFC网络、无线网络互连互通，在统一的平台上提供话音、数据和多媒体等完备的解决方案
重用现有IP/ATM网络资源，降低运营商在初期设备投资上的成本
开放的业务接口，为各类内容提供商提供开放的接口，便于ICP快速开发出更贴近需求的业务。
NGN是业务驱动型的网络，NGN的最终目标是为用户提供个性化和人性化的业务。
业务接口开发的网络才有自我更新和新陈代谢能力，基于业务的网络才是有生命力的网络。
第2章NGN关键技术介绍
2.1软交换技术
2.1.1什么是软交换？
软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）和信令互通（如从SS7到ＩＰ）。
其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。
其中更重要的是，软交换采用了开放式应用程序接口（ＡＰＩ），允许在交换机制中灵活引入新业务。
软交换主要提供连接控制、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的生成等功能。
软交换就是位于网络分层中的控制层，它与媒体层的网关交互作用，接收正在处理的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。
它的主要任务是：
在各点之间建立关系，这些关系可能是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处理。
软交换主要处理实时业务，首先是话音业务，也可以包括视频业务和其他多媒体业务。
软交换通常也提供一些基本的补充业务，相当于传统交换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分。
软交换（Softswitch）思想是在下一代网络建设的强烈需求下孕育而生的。
软交换概念一经提出，便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（Internationalsoftswitchconsortium）的成立使软交换技术得到了迅速发展，软交换相关的标准和协议同时得到了IETF、ITU—T等国际标准化组织的重视。
经过几年的发展，软交换技术的标准化和产业化的工作也取得了长足进展，一些老协议如H.323、MGCP等不断完善成熟，BICC、SIP／SIP—T等新协议也不断推出，一些基于软交换技术的产品已逐步进入实用化阶段，软交换成为NGN中最活跃和热门的话题。
Softswitch思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长，完全形成分层的全开放的体系架构，使得各个运营商可以根据自己的需要，全部或者部分利用Softswitch体系的产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，寻找到自己的网络立足点。
软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。
简单地看，软交换所完成的功能相当于原有交换机所提供的功能。
软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换则是与业务无关的，这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，智能则尽可能地移至外部的业务层或应用层。
具体而言，软交换主要完成以下功能：
媒体网关控制功能
该功能可以认为是一种适配功能，它可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDNIP中继媒体网关、ATM中继媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。
同时还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。
呼叫控制功能
呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、翻译和选路、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等，可以说Softswitch是整个NGN网络的灵魂。
业务提供功能
由于软交换在网络从电路交换网向分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够提供CLASS4和CLASS5交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还应该可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务。
信令互通功能
软交换为NGN的控制中心，软交换可以通过一定的协议与外部实体如媒体网关、应用服务器、SCP、媒体服务器、多媒体服务器、策略服务器、信令网关、其它软交换进行交互，NGN系统内部各实体协同运作来完成各种复杂业务。
软交换设备不仅是下一代分组网中语音业务、数据业务和视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，也是电路交换电信网向分组网演进的重要设备。
我国正在制定的《软交换设备（呼叫服务器）总体技术要求》是以国际电联、计算机标准化组织和软交换论坛制定的相关标准为基础，结合国内网络的实际情况和相关国内标准制定的。
它是软交换设备研制、开发和生产的主要依据。
这一标准规定了软交换设备的系统结构、主要功能、通信接口、协议及其性能要求，并重点规定分组语音业务的技术要求。
标准规定，软交换处理的协议及控制的媒体流基于ＴＣＰ／ＩＰ承载方式。
直接利用ＡＴＭ方式承载呼叫控制协议和媒体流的技术要求及相关系统结构待定。
2.1.2引入软交换的意义
1.软交换给用户带来什么？
软交换可以实现跨域的控制，可以对接入层面丰富多样的设备进行控制和管理，以为用户同时提供话音、数据和视频业务，以及其它各种融合业务。
这是传统程控交换机无法实现的。
随着通信网络发展从技术驱动向业务（需求）驱动转变，业务逐渐成为用户关注的焦点。
软交换向ICP提供开发的业务接口（OpenAPI），由于分工的ICP往往比软交换设备提供商更熟悉特定业务，所以ICP提供的业务更加贴近用户、贴近生活。
另外，大量的ICP参与竞争，将为用户快速推出更多样、更先进、更经济、更实用的业务。
另外，软交换作为NGN的独立部件，结构相对简单，成本较低，最终用户也将因此而享受更加经济实惠的业务。
2.软交换给运营商带来什么？
作为NGN的核心部件，软交换设备可以独立开发、生产和采购。
其开发成本、生产成本和采购成本都相对较低，因而运营商的设备投资成本也会相应降低。
对传统运营商而言，软交换继承原PSTN网络业务，最大限度地保护运营商投资。
对经营数据网络的运营商，前几年网络泡沫导致投资过渡，带宽冗余，软交换可以作为其KillerApplication，在现有冗余带宽上迅速部署NGN业务，以在与其它运营商的竞争中取得优势。
软交换的出现，使三网在网络层面上实现网间的互联互通，在业务层面上实现各种业务互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能。
运营商可以终结三网分别投资局面，为融合的网络上为用户同时提供话音业务、数据业务和多媒体业务，实现国际电联提出的“通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效率网路，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用和质量，安全的享受多种方式的信息应用”的目标。
软交换的OpenAPI可以为运营商提供一个强大的业务生成能力。
软交换之间采用了标准的、可视的协议，这为运营商对设备的维护、故障到位等提供了更加有利的保证。
另外，不同于互联网络，软交换为运营商提供一个可管理、可运营的网络，和一条完备的价值链条，运营商的投资回报可以获得保证。
3.软交换给设备提供商带来什么？
软交换的开放的标准，为有抱负的中小科技企业涉足利润丰厚的通信产业提供了历史机遇。
同样，开放API必将为大量ICP公司带来源源不断的财富。
面对软交换的出现，传统设备提供商的心情是苦涩的。
但真正推动技术进步的重来不是这些既得利益者，而是来自于最终用户的应用（Service&Application）需求。
最终用户是技术进步的原动力。
但强大的传统设备提供商对蓬勃发展的软交换技术不能无动于衷和袖手旁观，否则它们将很快出局，并从人们的视野中消失。
它们凭借强大的技术实力，试图在新一轮竞争中划分到更大地盘。
对新兴的通信企业，它们一下子莫名其妙地与传统电信设备提供站在了同一条起跑线上，历史把它们推向了历史的潮头。
也许，它们会是最大的赢家。
2.1.3软交换的参考模型
ISC推荐的软交换的参考模型如下图所示。
图2-1
在这个参考模型中，涉及到五个平面，分别是传输平面、控制平面、应用平面、数据平面和管理平面。
传输平面处于最底层，负责语音视频等具体承载数据的传送，主要功能有交换功能、逻辑端口功能、适配功能和物理信令功能。
与传输平面有关的参考点有A，B，C，其中A为信令信道，采用IETFIPS7协议，Ｂ参考点处于逻辑端口功能和设备控制功能之间，采用MGCP，MeGaCo，IPDC，Q.931等协议，C参考点采用VSI，GSMP等协议。
在传输平面与外部的接口1中，采用TDM话路或分组链路，包括带内信令。
控制平面处于第二层，提供一些控制功能，诸如信令处理功能，承载连接控制功能，设备控制功能，呼叫腿（Leg）控制功能，关守（Gatekeeper）和代理信令功能等。
参考点D处于信令处理功能和数据库功能之间，采用TCAP信令。
参考点Ｅ在信令处理功能和会话控制功能之间，采用TCAP信令，用于诸如IN请求的传送，业务逻辑对呼叫的控制等消息的传送。
而参考点F1，F2分别采用呼叫控制API和承载连接控制API，如TAPI、JTAPI等。
控制平面与外界的接口2采用H.323（H.225/H.245）、SIP、TCAP（TCAP/SCCP/M3UA/SCTP/IP）等协议和信令。
上层是应用平面，提供业务和应用控制功能，包括会话控制功能、业务逻辑功能、翻译和路由功能以及策略功能。
H参考点介于会话控制功能和业务逻辑功能之间，采用诸如JAIN，Parlay之类的公共API。
G参考点和I参考点采用TCAP，LDAP等协议。
J参考点尚未定义。
应用平面与外界的接口中采用H.323（H.225）,SIP,JCAT等协议。
数据平面提供数据库功能，为计费等功能提供服务，它的具体功能、参考点、接口有待进一步研究。
管理平面提供管理功能，包括网络操作和控制、网络鉴权、网络维护和网络实体管理。
在管理接口中采用SNMPv2和CMIP等管理协议。
2.1.4软交换的对外接口
软交换与媒体网关间的接口用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制及管理，可使用媒体网关控制协议（MG
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