基于软交换的NGN长途网通信的研究文档格式.docx
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TheStudyofLongDistanceCommunicationNetworkofNGNBasedonSoftswitch
Abstract
The21stcenturyistheinformationageoftherapiddevelopment,thefastpaceofInternet'
srapiddevelopmenthasmadethehumanbeingintotheinformationsociety.AndPSTNwhichoriginallybasedoncircuit-switchedhasbeendifficulttomeetpeoplehugeemergingneedsonmultimediaservicessuchasthevoice,video,data.OnJanuary13,2010,PremierWenJiabaochairedaStateCouncilexecutivemeeting,decidedtospeedupthetelecommunicationsnetwork,radionetworksandInternettripleplay.ThisshowsthatthetraditionalPSTNnetworkandIPnetworkintegrationhasbecomeaninevitable,andnextgenerationnetworktechnologybasedonSoftswitchuseditsuniqueadvantagestoachieveseamlessintegrationhasbecomeahottopicforthemajorinternationalstandardsorganizations,telecomoperatorsproviders,equipmentmanufacturers.NextGenerationNetwork（NGN-NextGenerationNetwork）,basedonpacketswitchingIP（IPv6）technology,canprovideanopenandinterfacestomeetthedifferentneedsoftelecombusiness,beabletouseavarietyofbroadbandcapacityandQoS（QualityofService）guaranteesandothertransmissiontechnologyatthesametime,andtoadjustandoptimizethenetworkstructure,minimizeinvestmentintelecommunicationsoperators,tomeetthegrowingdemandfornewbusiness.Thisisthemaindevelopmentdirectionofthefutureoftelecomoperators.
Keywords：
Softswitch,nextgenerationnetwork,NGN,IPv6：
目
录
1
绪论……11.11.21.3课题研究的背景及目的……1国内外研究状况……2论文构成及课题研究内容……3
2
下一代网络的概述……52.12.22.32.4NGN的定义……5NGN的体系结构……5NGN的特点……7NGN的优势……7
3
NGN核心技术--软交换技术……93.13.23.33.4软交换的概述……9软交换的特点……9软交换的主要功能……10软交换的协议体系……123.4.1SIP协议……13
4
基于软交换的NGN长途网组网方案……164.14.24.3各主要设备的介绍……16组网方案的特点……17组网方案中所面临的问题……174.3.14.3.2QoS问题……18安全问题……19
结致
论……21谢……错误！
未定义书签。
错误！
未定义书签。
参考文献……22
课题研究的背景及目的
绪论
1.1
传统的PSTN网从建设到目前的成熟应用已经历了几十年的时间，它为我国电信网络的发展做出了巨大贡献。
虽然传统的基于电路交换的PSTN话音网，可以提供64kbit/s的可靠的实时话音业务，但是由于其业务和控制都是由交换机来完成的，新业务的提供需要较长的周期，难以适应越来越激烈的市场竞争。
随着产业界融合的开始，电信网、互联网、广播电视网开始融合，网络面临的负荷在不断增大，业务需求也趋于多样化。
此时，PSTN网的弊端也越发清晰。
如何解决多个网络之间实现互通及业务融合，为广大的用户提供更多更优质的多媒体服务，是现阶段电信运营商面对的最直接、最现实的问题。
对业务多样化的综合要求和为降低运营成本、优化网络结构、简化运营体系的要求导致电信网必然要向新的网络发展。
在这一发展背景下，基于软交换技术的下一代网络（NGN，NextGenerationNetwork）应运而生。
NGN是电信史上的一块里程碑，它属于一种综合、开放的网络构架，提供话音、数据和多媒体等业务[1]。
2007年四月初举办的全球NGN高峰论坛上，信息产业部副部长娄勤俭指出，下一代网络从技术到产业化还有很多的不确定性，要注重这些技术、业务自身特点的扩展，以及充分考虑三种技术的融合发展和新技术的互相采用。
下一代网络已成为整个通信业发展的热点，要进一步加大对NGN及其关键技术研发的支持。
特别是近几年来，随着我国新一轮电信重组的实施和3G牌照的发放，以软交换（Softswitch）和分组交换（PacketSwitching）技术为核心的NGN的发展和部署已经是如火如荼的展开。
全球各大电信运营商和设备提供商、标准组织以及业务应用开发商都积极投身于NGN技术研究和网络的建设中，并且达成了共识，即通过向NGN的发展必将全面提升电信网络的智能以及业务提供能力，从而形成高性能，可盈利的电信网络新架构，大大增强电信网络作为全社会信息平台的支撑能力。
可见，NGN将是推动国内乃至全世界信息化社会快速发展的新动力。
1.2
国内外研究状况1、NGN在国内的研究状况自贝尔实验室1997年提出软交换（Softswitch）概念以来，基于软交换的NGN一直
是业界的热点。
我国在20世纪90年代末开始NGN发展战略的研究。
为了配合NGN在我国的建设，中国通信标准化协会（CCSA）各技术工作委员会密切跟踪国际上NGN标准的发展进程，研究制定我国NGN的相关标准，并积累了大量的资料和经验，取得了一定的成绩。
特别是在2007年1月，其与信息产业部电信研究院共同在北京承办了首次在中国举办的ITU-TNGNGSI会议，得到了国内业界各个方面的大力支持。
在最近的一次国际电联标准化局（ITU-T）SG13的会议上，由中国主导的五项NGN标准首获通过，成为国际标准。
到目前为止，我国在NGN方面所完成的主要标准如下[2]：
（1）接入网方面：
主要是面向宽带的无线接入技术。
目前正在对下述的标准进行研究；
第二代不对称数字用户线，ADSL2＋的技术，综合接入系统的技术要求，甚高速数字用户线。
（2）传送网方面：
光传送网体系、设备功能的特性，自动交换光网络的结构和要求，自动交换光网络设备技术要求。
（3）软交换方面：
网络总体组开展这方面的研究比较深入，已经制定了相应的标准，设备规范、协议规范及业务规范有些完成了制订，有些正在制订之中。
协议方面完成的标准主要是媒体网关MGCP方面的技术要求、测试方法，还有承载无关的呼叫控制规范等系列标准，另外还有控制传输协议、会话初始协议等。
业务系列方面的规范，主要是基于软交换的业务识别、业务技术要求，号码识别类型的业务、呼叫前转业务、多方通话业务、点击拨号业务、视频多媒体业务等等。
（4）IP与多媒体方面：
NGN将采用IPv6，但并不排斥采用IPv4。
ITU也在探讨引入友好的IP，以改进QoS。
IPv6是目前各界关心的焦点，同时也是NGN的一部分，国家正在启动CNGI的项目，目的是组建一个全国范围内的IPv6示范网络，推动IPv6的产业化。
目前完成的IPv6技术标准主要包括IPv6基本的协议，IPv4向IPv6演进方面的规定，双栈的一些设备规范。
（5）无线通信方面：
3G作为NGN的一部分，无线通信技术工作委员会已经完成了98项，分TD—SCDMA、CDMA2000、WCDMA三类。
这些标准正在做最后的审查和修改阶段，即将报批。
可以看到，中国通信标准化协会在软交换，IPv6、接入、传送，3G等方面对NGN标准的研究制订取得了一些可喜的进展，这些标准的出台为运营商做商用试验或者是做一些技术实验，为厂家提供相关的设备都起到了很好的指导作用。
2、NGN在国外的研究状况国际上研究NGN的四个大的标准化组织主要是：
ITU、ETSI、3GPP和IETF。
除此之外还有美国的ATIS，中、日、韩CJK,日本的NTT及韩国等国家也在积极开展NGN方面的研究。
从国外的有关NGN的研究与行动上来看，NGN包含的内容非常广泛，例如：
IPv6采用软交换技术的分组化的话音网；
以智能光网为核心的下一代光网络；
以MPLS、为重点的下一代IP网；
以及采用3G、4G的下一代无线通信网等等。
一些行业组织和标准化机构也启动了本领域的NGN网络技术研究，如：
IETF的下一代IP网、3GPP与UMTS论坛的下一代移动通信网、ITU-T的NGNProject2004。
NGN代表着网络未来的发展方向，各个国家的政府都把对NGN技术的掌握视为提升本国（或本地区）经济、增强竞争实力的重要内容。
欧美在目前的5年计划FP5中，专门设立一个关于NGN的项目NGNI，研究内容包括：
QoS、IPv6、光网、接入网、有线与无线的融合、内容与网络的管理、业务、卫星、移动通信、互操作性等不仅包括网络技术的发展和演进，还包括业务需求与业务模型、管制政策等内容。
另外，欧盟在2002年底提出NGN2010。
NGN2010比目前的NGNI又向前进了一大步，内容增加了：
家庭网络、NM（网管）、AAA、DTV（数字视频广播）、卫星、技术经济性等内容。
下一代网络（NGN）技术是ITU-T研究的一大热点[3]。
为了加快NGN的研究和标准化进程，ITU-TSG13继2003年9月的会议之后，于2004年1月和2月又召开了NGN课题报告人联合会议（JRG-NGN），推出了11个NGN标准草案，意在对NGN的研究方向、框架体系、业务需求、网络功能、互通、服务质量、移动性管理、可管理的IP网络和NGN演进方式等各个方面提出总体要求，为世界各国的通信运营商和设备制造商提供网络发展和产品研发的思路和依据。
1.3论文构成及课题研究内容
本论文主要由NGN的结构功能特点，软交换技术，软交换技术在组建NGN长途网所要面临的主要问题等部分组成。
主要研究内容如下：
从整体上概括地介绍了NGN的基本体系构架，分析了NGN的基本的特点以及相对传统网络的优势。
然后，根据NGN的分层结构重点分析了控制层的核心技术之一，既软交换技术。
文中详细分析了软交换的定义，主要特点及主要功能，同时还介绍了软交换所采用的主要协议的内容，重点介绍了SIP协议及其他几个协议。
紧接着文章结合国内外成功的案例，特别针对软交换在组建NGN长途网所面临QoS问题,安全问题等进行了深入的分析探讨。
在文章的最后，展望了软交换与NGN未来的发展趋势。
下一代网络的概述
近年来，随着科学技术的突破以及Internet业务的飞速发展．人们对通信业务的需求逐渐由单一语音变为对数据、图像和多媒体的综合需求。
NGN由于其能够提供可靠的服务质量保证，支持语音、视频和数据多媒体业务，具有快速灵活的新业务生成能力，无疑是电信产业发展专注的焦点。
虽然下一代网络技术仍然存在不同的观点和争沦，但基于软交换的下一代网络技术逐渐成为业界的共识，被认为是下一代网络发展的趋势。
2.1NGN的定义从20世纪末开始，NGN就成为电信界人士谈论最多的话题之一。
那么究竟什么叫做下一代网络呢？
它包含哪些方面的内容？
不同背景的专家对其有不同的诠释，不同的标准化组织从不同侧面去制定技术标准，从不同角度看到的是NGN的不同内容[9]。
例如，从技术的角度上讲，NGN的范围相当广泛。
如果特指业务网层面，NGN是指下一代业务网；
对于交换网，则是指软交换体系；
对于数据网，则指下一代互联网（NGI）。
例如IPv6技术；
而对于移动网，则指3G和超3G；
如果特指传送网层面，则NGN指下一代传送网，特别是智能光网络（ASON）；
如果特指接入网层面，NGN则指下一代宽带接入网。
由此可见，“下一代网络”其实是一个非常宽泛的网络概念，涵盖了从交换、接入、数据承载、传输、移动到业务和应用等电信网络的所有领域。
因此，在很长一段时闻里，人们对NGN并没有一个统一的确切定义。
直到2004年2月3日-12日ITU-TSG132001-2004研究期第六次会议给出了NGN的定义即[4]：
NGN是基于分组技术的网络；
能够提供包括电信业务在内的多种业务；
在业务相关功能与底层传送相关功能分离的基础上，能够利用多种宽带、有QoS支持能力的传送技术；
能够为用户提供到多个运营商的无限制接入；
能够支持普遍的移动性，确保用户的一致的、普遍的业务提供能力。
概括地讲，NGN泛指一个不同于前一代的，大量采用创新技术，采用开放标准体系结构，以IP技术为中心同时支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。
它是电信史上的一块里程碑，标志着新一代网络的到来。
2.2NGN的体系结构
NGN是基于软交换技术，采用IP分组传输方式的一个外延广泛的巨大通信网，它结合了现有的各种网络环境和功能，体现了控制功能与承载能力的分离、呼叫控制与应用的分离以及应用与接入技术的分离。
它还是一个能够同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性、全开放性的融合网。
在功能上把NGN划分成包含应用层、控制层、传输层及接入层。
NGN的分层体系结构如图2.1所示[5]。
图2.1NGN的分层结构
（1）接入层（AccessLayer）：
提供将各种现存网络及终端设备灵活接入到核心分组交换网络的方式和手段。
该层负责网络边缘的信息交换与选路，负责将用户侧送来的信息转换为能够在分组网络上传递的信息格式。
（2）传输层（TransportLayer）：
包括各种分组交换节点，是网络信令和媒体流从源端到目的端传输的通道。
NGN的核心承载网将是以光网络为介质的分组交换网，可以基于IP承载方式，也可以基于ATM方式，它必须是一个具有高可靠性、能够提供端到端的QoS保证的综合传送平台。
（3）控制层（ControlLayer）：
包含呼叫智能，提供呼叫控制和连接管理能力，以及开放的业务接口。
此层决定用户收到的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。
（4）应用层（ApplicationLayer）：
该层是NGN的服务支撑环境，在呼叫建立的基础上为用户提供增强服务，同时还向运营支撑系统（OSS，OperationSupportSystem）和业务提供者提供服务支撑。
上述各层各司其职，相互之间是完全独立的，只通过标准接口进行通信。
可以看出，NGN采用的分层体系结构，打破了传统电信网封闭的格局，实现了多种异构网络间的融、任何地点合。
可以说，NGN已经向着个人通信的理想——在任何时间（Whenever）
（Wherever），以任何方式（Whatever）和任何人（Whoever）通信——迈出了重要的一步，对电信网络的发展具有重大的意义和深远的影响。
2.3NGN的特点NGN是以软交换技术为核心的开放性网络，采用软交换技术。
将传统交换机的功能模块分离为独立网络部件，各部件按相应功能进行划分，独立发展，可以提供包括语音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的框架结构，根据ITU-T相关文献中了解到，NGN应具有如下特点[15]：
（1）支持业务的多样化，可支持语音、数据和多媒体业务。
（2）基于分组的传送。
（3）承载与控制、控制与业务分离，服务的提供与网络分开，服务必须得到支持并能不断演进，而与网络基础设施无关。
（4）业务和网络松耦合并提供开放的第三方接口以适应完全开发的竞争环境，其中应用编程接口可快速生成并运行服务。
（5）端到端的宽带传送能力。
（6）能与传统网络融合，并能实现互操作、互连互通和平滑过渡到NGN。
（7）支持终端移动性。
（8）高的服务质量、安全性和可靠性，面对用户的需求提供各种各样的业务。
（9）方便管理和维护。
（10）可持续发展。
2.4NGN的优势与传统的基于TDM的PSTN话音网相比，基于软交换的NGN体系结构更加开放，一方面软交换与下层网络的接口采用标准协议进行通信，另一方面软交换与上面应用层也使用标准API接口对接。
这种分层、全开放的体系架构不但有利于实现网络的融合，更重要的是能够实现业务的融合。
引入软交换可以使传统PSTN所面临的许多问题迎刃而解，如NGN的分层与开放体系结构可以使运营商更方便快捷地开发新业务，并可调动更多的外部力量去进行业务创新，为用户提供多元化的信息服务，从而创造新的业务增长点。
而且，NGN基于分组承载网，效率更高，灵活性更好，并可自由地利用各种有线与无线接入手段。
与PSTN相比，NGN简化了网络结构，降低了运营成本，网络升级和扩
展也更为容易。
NGN还是一个基于开放协议的分组网络，能方便地实现各种异构网的互通，允许运营商从不同制造商那里购买最合适的网络部件构建自己的网络而不必受制于一家公司的解决方案。
NGN核心技术--软交换技术
软交换技术是实现新一代话音通信及多媒体和数据交互的核心技术，是NGN呼叫控制的核心，是NGN体系结构中的关键技术。
其核心思想是硬件软件化，通过软件来实现原来交换机的控制和业务处理等功能。
各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议，更方便地提供业务。
3.1软交换的概述软交换技术是NGN的核心技术，其概念最早由Lucent公司贝尔实验室于90年代中期提出。
软交换思想是在下一代网络建设的强烈需求下孕育而生的，是目前电路交换网向分组网演进的重要设备之一。
我国信息产业部在《软交换设备总体技术要求（报批稿）》中对软交换的定义是：
“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。
可以说，软交换是NGN的司令部，是电路交换网与IP网的协调中心，通过对各”种媒体网关的控制实现不同网络之间的业务层融合。
从广义来看，软交换体系包含了NGN的各个组成部分，代表着整个网络的体系架构。
从狭义来看，软交换指的是软交换设备，它位于NGN的控制层，是NGN的核心控制功能实体，为下一代网络提供具有实时要求的业务的呼叫控制和连接功能。
它结合了传统话音网络的可靠性和IP技术的灵活性、有效性和开放性等优点，使得传统电信运营商和新兴运营商能够根据实际需要全部或部分的采用软交换体系的产品，采用适合自己网络解决方案，实现资源的合理利用。
3.2软交换的特点软交换的主要有以下特点[6]：
（1）高效灵活。
软交换体系结构的最大优势在于将应用层和控制层与核心网络完全分开，有利于以最快的速度、最有效的方式引入各类新业务，大大缩短了新业务的开发周期。
（2）开放性。
由于软交换体系结构中的所有网络部件之间均采用标准协议，因此
各个部件之间既能独立发展、互不干涉。
（3）多用户。
软交换的设计思想迎合了电信网、计算机网及有线电视网三网合一的大趋势。
模拟用户、数字用户、移动用户、ADSL用户、ISDN用户、IP窄宽带用户、IP宽带网络用户都可以享用软交换提供的业务。
（4）强大的业务功能。
软交换可以利用标准的全开放应用平台为客户定制各种新业务和综合业务，最大限度地满足用户需求，特别是语音、数据和多媒体等业务。
3.3软交换的主要功能随着电信市场的日益发展和向NGN的逐步演进，软交换技术正扮演着关键角色。
软交换技术是多种逻辑功能实体的集合，是NGN的核心技术，因此对其赋予了多种功能于一身，其功能及协议图如图2所示[8]。
图3.1软交换功能及协议图
（1）媒体网关接入功能媒体网关功能是接入到IP网络的一个端点/网络中继或几个端的集合，它是分组网络和外部网络之间的接口设备，提供媒体流映射或代码转换的功能。
例如，PSTN/ISDN中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关和综合接入网关等，支持MGCP协议和H.248/MEGACO协议来实现资源控制、媒体处理控制、信号与事件处理、连接管理、维护管理、传输和安全等多种复杂的功能。
（2）呼叫控制和处理功能呼叫控制和处理功能是软交换的重要功能之一，可以说是整个网络的灵魂。
它可以为基本业务多媒体业务呼叫的建立、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。
支持基本的双方呼叫控制功能和多方呼
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