现代交换课程设计.docx

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现代交换课程设计

现代交换课程设计报告

课程名称：

现代交换课程实践

学号：

1162310120

姓名：

授课班号：

284201

年级专业：

11级通信工程

指导老师：

陶剑锋

一、软交换系统组成

1.软交换的体系结构

软交换体系结构是目前面向网络融合的新一代多媒体业务整体解决方案，具有层次化、呼叫控制与承载分离、快速开发业务、集中部署业务等特点，可以向用户提供包含PSTN话音、无线话音、基础数据、多媒体数据等各种业务。

通过优化网络结构，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，使得包交换网络能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能，同时，可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务。

在软交换构建的开放体系架构中，通过呼叫控制与媒体交换/承载的分离，实现了开放的分层架构，各层次网络单元通过标准协议互通，可以各自独立演进，以适应未来技术的发展。

软交换主要包含两个层次：

◆媒体网关层：

根据组网的位置，可分为接入媒体网关（提供接入适配功能）、中继媒体网关（提供与其他网络互通的媒体流转换功能）、资源媒体网关（提供特定媒体资源）。

◆呼叫控制层：

由信令网关（提供中继信令SS7在IP网上的传输适配功能）和呼叫控制服务器（通过与信令网关和媒体网关的配合实现呼叫的建立、维持和释放控制功能）。

2.软交换的特点

分布式交换降低运营成本，传统电路交换网存在布点多、运行成本和运维人员成本高的问题。

而基于软交换的体系结构由集中的MSC服务器/软交换机与分布的媒体网关组成，呼叫控制与话音处理/交换是分开的，媒体网关可以布设在提供最大价值的地方，复杂的呼叫控制被集中在一起。

通过部署分布式交换，可以实现灵活的组网方式，可以有效地解决传统组网模式中容量、覆盖和路由迂回的矛盾，便于进行集中维护和管理，有利于降低建网成本和运维费用。

2、IP电话通信原理

IP电话是按国际互联网协议规定的网络技术内容开通的电话业务，中文翻译为网络电话或互联网电话，简单来说就是通过Internet网进行实时的语音传输服务。

它是利用国际互联网Internet为语音传输的媒介，从而实现语音通信的一种全新的通信技术。

由于其通信费用的低廉（每分钟互联网通信费用人民币6分6厘，而普通电话的国际通信费，每分钟需十几元人民币），所以也有人称之为廉价电话。

网络电话、互联网电话、经济电话或者廉价电话，这些都是人们对IP电话的不同称谓，其实质基本都是一个意思，现在用得最广泛、也是比较科学的叫法即“IP电话”。

其原理是将普通电话的模拟信号进行压缩打包处理，通过Internet传输，到达对方后再进行解压，还原成模拟信号，对方用普通电话机等设备就可以接听。

最初的IP电话是个人计算机与个人计算机之间的通话。

通话双方拥有电脑，并且可以上互联网，利用双方的电脑与调制解调器，再安装好声卡及相关软件，加上送话器和扬声器，双方约定时间同时上网，然后进行通话。

在这一阶段，只能完成双方都知道对方网络地址及必须约定时间同时上网的点对点的通话，在普通的商务领域中就显得相当麻烦，因而，不能商用化或进入公众通信领域。

目前，国际上许多大的电信公司又推出了普通电话与普通电话之间的通话，普通电话客户通过本地电话拨号上本地的互联网电话的网关（Gateway），输入帐号、密码，确认后键入被叫号码，这样本地与远端的网络电话通过网关透过Internet网络进行连接，远端的Internet网关通过当地的电话网呼叫被叫用户，从而完成普通电话客户之间的电话通信。

作为网络电话的网关，一定要有专线与Internet网络相连，即是Internet网上的一台主机，目前双方的网关必须用相同一家公司的产品。

这种通过Internet网从普通电话——普通电话的通话方式就是人们通常讲的IP电话，也是目前发展得最快而且最有商用化前途的电话。

3、主要协议

1.SIP协议

SIP（SessionInitiationProtocol）是一个应用层的信令控制协议。

用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。

这些会话可以是Internet多媒体会议[1]、IP电话或多媒体分发。

会话的参与者可以通过组播（multicast）、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。

使用SIP，服务提供商可以随意选择标准组件。

不论媒体内容和参与方数量，用户都可以查找和联系对方。

SIP对会话进行协商，以便所有参与方都能够就会话功能达成一致以及进行修改。

它甚至可以添加、删除或转移用户。

SIP它既不是会话描述协议，也不提供会议控制功能。

为了描述消息内容的负载情况和特点，SIP使用Internet的会话描述协议（SDP）来描述终端设备的特点。

SIP自身也不提供服务质量（QoS），它与负责语音质量的资源预留协议（RSVP）互操作。

它还与若干个其他协议进行协作，包括负责定位的轻型目录访问协议（LDAP）、负责身份验证的远程身份验证拨入用户服务（RADIUS）以及负责实时传输的RTP等多个协议。

SIP的一个重要特点是它不定义要建立的会话的类型，而只定义应该如何管理会话。

有了这种灵活性，也就意味着SIP可以用于众多应用和服务中，包括交互式游戏、音乐和视频点播以及语音、视频和Web会议。

SIP消息是基于文本的，因而易于读取和调试。

新服务的编程更加简单，对于设计人员而言更加直观。

SIP如同电子邮件客户机一样重用MIME类型描述，因此与会话相关的应用程序可以自动启动。

SIP重用几个现有的比较成熟的Internet服务和协议，如DNS、RTP、RSVP等。

不必再引入新服务对SIP基础设施提供支持，因为该基础设施很多部分已经到位或现成可用。

对SIP的扩充易于定义，可由服务提供商在新的应用中添加，不会损坏网络。

网络中基于SIP的旧设备不会妨碍基于SIP的新服务。

例如，如果旧SIP实施不支持新的SIP应用所用的方法/标头，则会将其忽略。

SIP独立于传输层。

因此，底层传输可以是采用ATM的IP。

SIP使用用户数据报协议（UDP）以及传输控制协议（TCP），将独立于底层基础设施的用户灵活地连接起来。

SIP支持多设备功能调整和协商。

如果服务或会话启动了视频和语音，则仍然可以将语音传输到不支持视频的设备，也可以使用其他设备功能，如单向视频流传输功能。

通信提供商及其合作伙伴和用户越来越渴求新一代基于IP的服务。

现在有了SIP（TheSessionInitiationProtocol会话启动协议），一解燃眉之急。

SIP是不到十年前在计算机科学实验室诞生的一个想法。

它是第一个适合各种媒体内容而实现多用户会话的协议，现在已成了Internet工程任务组（IETF）的规范。

今天，越来越多的运营商、CLEC（竞争本地运营商）和ITSP（IP电话服务商）都在提供基于SIP的服务，如市话和长途电话技术、在线信息和即时消息、IPCentrex/HostedPBX、语音短信、push-to-talk（按键通话）、多媒体会议等等。

独立软件供应商（ISV）正在开发新的开发工具，用来为运营商网络构建基于SIP的应用程序以及SIP软件。

网络设备供应商（NEV）正在开发支持SIP信令和服务的硬件。

现在，有众多IP电话、用户代理、网络代理服务器、VOIP网关、媒体服务器和应用服务器都在使用SIP。

SIP从类似的权威协议－－如Web超文本传输协议（HTTP）格式化协议以及简单邮件传输协议（SMTP）电子邮件协议－－演变而来并且发展成为一个功能强大的新标准。

但是，尽管SIP使用自己独特的用户代理和服务器，它并非自成一体地封闭工作。

SIP支持提供融合的多媒体服务，与众多负责身份验证、位置信息、语音质量等的现有协议协同工作。

SIP较为灵活，可扩展，而且是开放的。

它激发了Internet以及固定和移动IP网络推出新一代服务的威力。

SIP能够在多台PC和电话上完成网络消息，模拟Internet建立会话。

与存在已久的国际电信联盟（ITU）SS7标准（用于呼叫建立）和ITUH.323视频协议组合标准不同，SIP独立工作于底层网络传输协议和媒体。

它规定一个或多个参与方的终端设备如何能够建立、修改和中断连接，而不论是语音、视频、数据或基于Web的内容。

SIP大大优于现有的一些协议，如将PSTN音频信号转换为IP数据包的媒体网关控制协议（MGCP）。

因为MGCP是封闭的纯语音标准，所以通过信令功能对其进行增强比较复杂，有时会导致消息被破坏或丢弃，从而妨碍提供商增加新的服务。

而使用SIP，编程人员可以在不影响连接的情况下在消息中增加少量新信息。

例如，SIP服务提供商可以建立包含语音、视频和聊天内容的全新媒体。

如果使用MGCP、H.323或SS7标准，则提供商必须等待可以支持这种新媒体的协议新版本。

而如果使用SIP，尽管网关和设备可能无法识别该媒体，但在两个大陆上设有分支机构的公司可以实现媒体传输。

而且，因为SIP的消息构建方式类似于HTTP，开发人员能够更加方便便捷地使用通用的编程语言（如Java）来创建应用程序。

对于等待了数年希望使用SS7和高级智能网络（AIN）部署呼叫等待、主叫号码识别以及其他服务的运营商，现在如果使用SIP[2]，只需数月时间即可实现高级通信服务的部署。

这种可扩展性已经在越来越多基于SIP的服务中取得重大成功。

Vonage是针对用户和小企业用户的服务提供商。

它使用SIP向用户提供20,000多条数字市话、长话及语音邮件线路。

Deltathree为服务提供商提供Internet电话技术产品、服务和基础设施。

它提供了基于SIP的PC至电话解决方案，使PC用户能够呼叫全球任何一部电话。

DenwaCommunications在全球范围内批发语音服务。

它使用SIP提供PC至PC及电话至PC的主叫号码识别、语音邮件，以及电话会议、统一通信、客户管理、自配置和基于Web的个性化服务。

某些权威人士预计，SIP与IP的关系将发展成为类似SMTP和HTTP与Internet的关系，但也有人说它可能标志着AIN的终结。

迄今为止，3G界已经选择SIP作为下一代移动网络的会话控制机制。

Microsoft已经选择SIP作为其实时通信策略并在MicrosoftXP、PocketPC和MSNMessenger中进行了部署。

Microsoft同时宣布CEdotnet的下一个版本将使用基于SIP的VoIP应用接口层，并承诺向用户PC提供基于SIP的语音和视频呼叫。

另外，MCI正在使用SIP向IP通信用户部署高级电话技术服务。

用户将能够通知主叫方自己是否有空以及首选的通信方式，如电子邮件、电话或即时消息。

利用在线信息，用户还能够即时建立聊天会话和召开音频会议。

使用SIP将不断地实现各种功能。

2.SDP协议

SDP完全是一种会话描述格式―它不属于传输协议―它只使用不同的适当的传输协议，包括会话通知协议（SAP）、会话初始协议（SIP）、实时流协议（RTSP）、MIME扩展协议的电子邮件以及超文本传输协议（HTTP）。

SDP协议是也是基于文本的协议，这样就能保证协议的可扩展性比较强，这样就使其具有广泛的应用范围。

SDP不支持会话内容或媒体编码的协商，所以在流媒体中只用来描述媒体信息。

媒体协商这一块要用RTSP来实现。

SDP描述由许多文本行组成，文本行的格式为<类型>=<值>，<类型>是一个字母，<值>是结构化的文本串，其格式依<类型>而定。

3.RTP协议

可靠传输协议（RTP：

ReliableTransportProtocol），是用来管理EIGRP数据包的发送和接收的协议。

“可靠的发送”是指发送是有保障的，这种保障依赖Cisco公司私有的算法来实现，这个私有的算法被称为“可靠组播（reliablemulticast）”，发送路由器将更新信息发送到组播IP地址224.0.0.10，每一个接收可靠组播数据包的邻居都会发送一个单播的确认数据包。

如果EIGRP没有从某个邻居那里得到应答，它将使用单播来重发同样的数据，如果在16次单播尝试后，它仍然没有应答，则此邻居将被宣告消失。

虽然名称中包含“可靠”，但RTP并不仅仅提供可靠传输，它也提供不可靠传输。

当使用可靠传输时，RTP要求对方发回ACK确认；当使用不可靠传输时，RTP不要求ACK。

4、实验内容

在上述硬件结构中，实现PC机上软电话和IP电话之间的通讯。

IP电话各个设置参数如上图，在整个通话过程中使用wireshark软件进行SIP及RTP抓包，对显示出的源地址和目的地址以及信令进行分析，了解正常通话和非正常通话过程中在网络内部是如何实现交换和通讯的。

5、截图分析

呼叫

接通

主叫先挂机

被叫先挂机

以上四个过程是软电话和IP电话正常通话过程中抓取的SIP包，其中包括：

Request请求目的地址；180Ringing振铃；200OK信号；BYE结束通话消息；ACK确认请求。

主叫提前挂机

被叫长时间未接

以上两个过程是主被叫非正常工作，包含CANCEL指令以终止通讯。

6、体会

通过本次实践，是我对软交换的知识和SIP、RTP信令有了更深的了解，同时让我深刻体会到实验前理论知识准备的重要性，虽然实验是有一些相关指导，但是如果自己没有一定知识基础是很难做下去的，提供的实验思考题对我们实验过程中出现的问题有很好的帮助。

其次，做实验时每个步骤一定要亲自去做，将每个细节吃透，这样印象才会深刻牢固。

实验过程中，老师会根据自己的亲身体会，将书本上没有的知识经验传授给我们，拓展我们的眼界，认真解决我们的问题。

并且在同学间的相互讨论、请教过程中，困难也会迎刃而解。

总之，在这次实践中既增加了对本专业知识的了解，也很好的锻炼了我们在相关方面的动手能力。