大学毕业论文ngn与pstn共同组网模式探讨.docx

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大学毕业论文ngn与pstn共同组网模式探讨

毕业设计（论文）

论文题目：

NGN与PSTN共同组网模式探讨

摘要

NGN在业务上具有网络融合的概念，NGN网络的建立涵盖了对窄带语音网络的替代，特别是对PSTN的替代。

本论介绍了NGN技术和PSTN网络的基础知识，随后根据NGN特点、PSTN网、分组数据网的一些知识分别从新建、部分新建和融合建设三个层面对NGN网络的组织展开讨论，给出了网络规划组织、运行维护方面的策略。

从单纯性NGN组网开始，通过给出了大网模式下国际、国内长途和本地网、其他运营商之间的网络组织和互联控制的网络模型，展开了对NGN网与传统网络共存、网络智能化改造的讨论，基本解决了大网组织下分层问题，避免运营商今后网络功能拆分时的重复建设问题。

本论文研究的核心是使用两张网络共同承载当前用户需求的各种电信业务负荷，以最优化投资建立面向未来的的网络，并讨论了不同网络层次运营、互通、管理、接入的方式，基本解决了运营商全面替换网络和新建专用网络所带来的成本、管理、业务的矛盾。

本问研究的在单独、共存、融合等不同情况下NGN和PSTN的组网建设方案，对新兴运营商建网和对解决当前固网运营商面对NGN演进机遇抉择提供了有效的建议，因此，对传统电信运营商和新兴电信运营商都具有一定的参考价值。

关键词：

NGNPSTNVoIP

ABSTRACT

Intheplaneofservice,NGNhasthemeanofIntegratednetwork,ThenextgenerationnetworkhadbeenIntegratedallofthenarrowvoiceservice,especiallythePSTNphonecall,Inthisthesis,dependingontheexperienceinrunningthePSTNandintestingonNGN,thehistoryifNGNandthebasicknowledgeofPSTNandNGNhadbeenintroduced.Inthefollowing,howtodesignaSelf-governedNGN,aParallelnetwork,withPSTNoraIntegratednetworkthathadbeendiscussedforfuturenetwork..Bytheresultofdiscussion,programmingandmaintenancethenewnetworkthestrategyhadbeengiveout.Inthisthesis,thepossiblequestioninthenewnetworkhadbeendiscussed,too.

Fromsettingupaself-governedNGN,whichgiveoutaseriesofmodelforinternational,nationalandlocalnetworkinbignetworkmode,andgiveawayforoperationandmanagementthejoinednetworkwhicharecontrolledbydifferenttelecomcorporation.Innextchapter,whichdiscussedtheintergrowthproblemforNGNandPSTN,discussedtheIntelligencerebuildingofPSTNbyNGNtechnology.Usingaboveresult,canavoidredundantprojectswhenTelecomCorporationmakethesameserviceinthedifferentnetwork,Thefinallyaimisbuildingfuturenetworkbycostoptimization,Bydiscussthewayofoperation,interconnection,managementandaccess,thefundamentalproblemincost,managementandservicehadbeensolved,whenthetelecomcorporationwanttoreplacethewholeoldservicenetworkandbuildabran-newNGN.

Theresearchofthisthesisprovidedsinewayforbuildfuturetelecomnetwork,Thatisbuildco-operationnetworkorintegratednetworkorjustNGN.Bythisthesis,newcorporationoldcorporationcouldgetvaluableadvicefortheydecidehowtodowhenfacetheNGNprogress.

Keywords:

NGNPSTNVoIP

目录

第一章绪论1

第二章下一代网络2

2.1下一代网络产生的背景2

2.2下一代网络的概念和特征3

2.3下一代网络的体系结构4

2.4NGN的核心技术——软交换6

第三章传统语音网络的特征7

3.1PSTN网的网络结构及主要业务7

3.2传统网络发展面临的主要问题和困难8

3.3传统网络未来发展的前景9

第四章单纯性NGN网络的组织11

4.1NGN网络结构与运作模式11

4.2NGN长途骨干层的网络结构12

4.3NGN本地业务网14

4.4NGN网络应用中存在的问题与解决办法16

4.5NGN网络管理18

第五章NGN与PSTN网络的组网22

5.1NGN网络在全球化应用中的组网思想总体概述22

5.2NGN在国际网络上的组织23

5.3NGN在国家骨干长途网上的组网模式24

5.4其他问题26

第六章结束语28

参考文献30

致谢32

第一章绪论

目前IP网络已经被越来越多的企业和个人所使用，对于不断增长的用户群体和用户需求，现有的网络已经很难满足这种增量到2005年底，中国市场已经达到1100万线软交换，在网用户达到110万随着近年来国内外电信市场开放、竞争引入的步伐不断加快，以语音、多媒体网络与数据通信网络融合、分层控制及统一IP承载为代表特征的下一代网络（NGN）正在悄然向我们走来。

随着业务和技术的发展，一百多年来电信网络体系经历了重要的演变。

从模拟到数字是电话网时代有代表性的技术革命，Internet的崛起则是其中又一个重要的里程碑，随着互联网技术和数字通信技术的飞速发展，电信网和数字通信网，Internet技术正在互相渗透，相互融合。

而传统的TDM电信网络逐渐暴露出其局限性。

单一的话音业务已经无法适应市场需求，有待改变和发展。

未来的下一代网络将能够提供语音，数据，视频和多媒体综合业务来满足客户日益增长的需求。

网络演进特别是PSTN向下一代网络的演进是目前人们关注的焦点。

业务创新将是为PSTN运营商提供新的利润空间和赢得未来的根本途径。

以软交换技术为核心的下一代网络以其开放性，标准性，分层次和融合性，以及注意保护现有在TDM设备上的投资和业务提供的连续性，满足电信运营商之间日益激烈的竞争要求。

本文研究的核心是使用两张网络共同承载当前用户需求的各种电信业务负荷，以最优化投资建立面向未来的的网络，并讨论了不同网络层次运营、互通、管理、接入的方式，基本解决了运营商全面替换网络和新建专用网络所带来的成本、管理、业务的矛盾。

第二章下一代网络

2.1下一代网络产生的背景

目前电信业务发展迅速，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变着传统电信的概念和体系，电信界正面临着一场百年未遇的巨变，其特点是：

（1）新业务层出不穷，数据业务快速发展，数据业务量迅速膨胀。

（2）新的语音压缩技术已经可将话音信号压缩在低于64kbit/s的信道上传递。

（3）计算机技术的发展和计算机互联需求的增加，使得基于IP或ATM的分组交换数据网日益发展壮大，这种分组交换网将适合各种类型信息的传送，而且网络资源利用率高。

（4）传统的基于TDM的PSTN话音网，虽然可以提供速率为64kbit/s的业务，但业务和控制都是由交换机来完成的。

（5）从网络角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式还是从交换方式上来讲，都已经无法适应新的发展趋势，积极发展下一代网络已经成为电信发展的必然趋势。

目前互联网已发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于电话网和有线电视网，互联网的快速发展极大地改变了人类的社会、政治、经济和文化生活。

从其发展的过程来看，互联网有许多方面与构想中的全球信息基础设施（GII）有着惊人的相似之处，如覆盖全球、全方位命名、可支持视频、音频等多种业务。

而这些方面恰恰是PSTN所固有的缺陷，因此互联网的快速发展既给我们带来了机遇，又使我们面临严峻的挑战。

专家预测互联网的未来发展必然会促使通信、广播、计算机和数字技术之间的互相渗透、重组和新生，互联网在下一世纪的社会经济发展中将起到越来越重要的作用。

所以无论在技术上和业务上，话音网络与数据网络的融合将成为网络发展的必然趋势。

2.2下一代网络的概念和特征

NGN泛指一个不同于目前一代的，大量采用创新技术，以IP为中心同时可以支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。

未来的NGN网络应满足如下特点：

从业务上看，应支持话音、视频和多媒体业务；从网络上看，垂直方向应包括业务层和传送层，水平方向应覆盖核心网和接入网；从技术特征看，希望有传统电话网的普遍性和可靠性、INTERNET的灵活性、以太网的动作简单性、ATM的低时延、光网络的带宽、蜂窝网的移动性、有线电视网的丰富内容。

为实现NGN，电信运营商、设备制造商和ITU-T、IETF等众多标准化组织纷纷提出各自对NGN的设想，从不同角度描绘NGN。

简而言之，为大多数人能接受的NGN的定义是：

采用软交换技术实现端到端业务的交换；采用IP技术承载各种业务，实现三网融合，采用MPLS（多协议标签交换）实现IP层和多种链路层协议（ATM/FR、PPP、以太网或SDH、光波）的结合；采用OTN（光传输网）和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采用宽带接入手段解决“最后一公里”的用户接入问题。

下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，概括起来，有以下特点[5,18]：

（1）开放的体系结构

下一代网络将传统交换机的功能模块化，按照不同的功能将其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，各自独立于其他部件自行发展，部件间的接口基于相应的标准协议。

部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，这样运营商就可以根据不同的业务需求自由组合各部分的功能产品来组建网络。

部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。

（2）业务驱动的网络

下一代网络采用分层的网络结构，即采用软交换的思想，实现业务与呼叫控制相分离，呼叫控制与承载相分离。

分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。

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。

（3）基于统一协议的分组网络

目前提供各种业务的网络是独立的，例如：

PSTN（公共交换电话网络）、GSM提供话音业务；各种数据网（ATM、IP、X.25、FR）提供数据业务；CATV（有线电视）提供宽带模拟视频业务。

为不同的业务组建不同的网络，是非常不经济的，不利于降低运营成本，因而，三网（电话网、数据网和CATV网）融合是大势所趋。

而三网融合的手段只能是基于灵活的、分组交换的宽带网。

（4）设备接入综合化

下一代网络将支持众多的协议，通过这些协议对各种接入设备进行统一控制，从而最大限度地发挥网络的性能。

（5）设备控制策略化

下一代网络将采用基于策略的设备控制机制，通过专门的策略服务器可以对相关策略进行增加、修改和删除，便于对网络设备的工作过程进行动态干预和集中维护。

2.3下一代网络的体系结构

分组化的、开放的、分层的网络架构体系是下一代网络的显着特征。

业界基本上按业务层、控制层、各层之间通过标准的开放接口互连[6,15,19]。

这一模型经过几年的论证现已广为接受。

下一代网络的参考模型如图2.1所示，自下而上分为4层：

接入和传输层、媒体层、控制层和业务/应用层。

图2.1下一代网络的体系结构

接入和传输层（AccessandTransportLayer）：

将用户连接至网络，集中用户业务并将它们传递至目的地，提供宽带、移动、固定用户等各种接入手段。

媒体层（MediaLayer）：

将信息格式转换成为能够在网络上传递的格式。

例如：

将话音信号分割成ATM信元或IP包。

此外，媒体层可以将信息选路至目的地。

控制层（ControlLayer）：

包含呼叫智能。

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。

主要完成接续控制、资源管理等功能，其核心是软交换（Softswitch），Softswitch是NGN的核心控制构件，体现了NGN的网络融合思想。

业务/应用层（NetworkService/ApplicationLayer）：

在呼叫建立的基础上提供额外的服务。

由一系列的业务应用服务器组成，提供各种各样的业务控制逻辑，完成增值业务处理，同时提供开放的第三方接口，易于引入新型业务。

将现有网络演变成下一代网络并非一日之工，原有的网络与新网络将并存相当长的时间，所以新网络还需能够和原有网络互通，这要求新的网络体系能够完成以下功能：

•采用TDM传输网与现有SS7信令网互通；

•与现有的业务（如智能网提供的业务）互通；

•与现有的PSTN网络体系融合。

2.4NGN的核心技术——软交换

软交换技术作为业务与控制、传送与接入分离思想的体现,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、接续和业务处理等功能。

各实体之间通过标准的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及更方便地提供业务,集中体现了“业务与网络分离，控制与承载分离”的思想。

相信未来的软交换应该是尽可能简单的，智能则尽可能移至外部的业务服务器和/或业务层。

软交换（Softswitch）的概念最初是1997年由朗讯公司贝尔实验室（Bellcore）提出来的，初衷是为了将现有的传统PSTN电路交换网与IP/ATM数据网融合。

要改变网络设计，先将呼叫逻辑与接入信号分离。

这种创新性的体系结构改变了人们在PSTN网上传统的通信方式，并于1999年5月发起成立了国际软交换协会（ISC—InternationalSoftswitchConsortium）。

在我国，对软交换技术的研究始终保持与世界同步，信息产业部电信传输研究所已制定软交换的标准，国内各运营商也对软交换非常关注。

软交换所面临的主要问题就是多协议，由于支持的协议很多，而且这些协议来自于不同的标准化组织，因此给技术研究、设备生产、通信运营等各方面都带来了一些困难，但我们相信在不远的将来，我国通信行业必将顺利实现向下一代网络的顺利过渡。

第三章传统语音网络的特征

3.1PSTN网的网络结构及主要业务

现代电信网主要存在三大网络:

固定电话网、移动通信网与数据通信网。

在现代电信网络的发展史上，传统电话网络的组织结构和现代的数据通信网是共同成熟、互相借鉴、互相促进发展的，数据通信网得益于电话网络和程控交换技术的发展，而传统电话网络也因为计算机网络的发展使其路由组织更加完善和安全，从而达到现在的99.999%的安全级别。

图3.1PSTN网网络结构图

电话网是目前覆盖范围最广，业务量最大的网络。

电话网分为本地电话网和长途电话网。

本地电话网是在同一编号区内的网络，由端局、汇接局和传输链路组成;长途电话网是在不同的编号区之间通话的网络，由长途交换局和传输链路组成。

目前，电话交换局是电话网中的核心，采用数字程控交换设备，每一路电话编码为64Kbitls的数字信号，占据一次群中的某一时隙，在信令的控制下进行时隙（TimeSlot）交换，从而和各个不同的用户相连。

由于计算机程控交换技术的大发展，我国电话网络从90年代的五级网络演变为目前的三级网络。

根据服务区域的大小，电话交换局可以分为一级中心、二级中心、三级中心、四级中心和五级中心，即C1,C2,C3,C4和C5.其中Cl,C2,C3,C4为长途转接局，C5为端局。

如图3.1所示的PSTN电信网，目前C1,C2合并为一级，即DC1,C3,C4合并为一级，即DC2，一级交换中心之间形成网状连接[4]

目前传统语音网络承载的业务主要是基于窄带语音的传统电话拨号业务和增值业务，主要有:

国内、国际长途电话，市话业务，ISDN语音和视频通信业务，窄带调制数据业务，来电显示、短信、信息台等增值业务，110,119,120等免费的紧急服务业务。

3.2传统网络发展面临的主要问题和困难

传统电话网络目前面临着很大的困难[20]，主要表现在:

1）业务方面:

一是社会的发展使人们活动的空间越来越大，生活、工作的快节奏让人们很难再到固定地点接听电话，因此，移动电话的普及导致固定电话用户大量转网，竞争导致ARPU（单机产出）变得很低，固定电话网络的利润难以再维系其高额的运营成本;二是世界各国电信都逐渐由国家垄断经营转变为开放性经营，运营商的竞争机制，使得传统电信运营商再一次付出惨重的代价;三是窄带网络已经无法满足人们对网络时代下不断涌现的各种新业务的需求，新兴业务提供商不断使用增值类业务蚕食现有运营商的增长空间，在原有业务不能继续创造收入增长的情况下传统运营商竞争力大幅度下滑。

2）运行成本方面:

传统窄带电话网络由于使用的是时间片的独占，无空闲利用、无信息压缩，意味着占用更大的资源和带宽，其通道利用率通常只有VOIP宽带电话的40%左右，导致每一次通话成本偏高:

另一方面，程控电话交换机一般都是在九十年代建立的，由于当时计算机技术的不成熟，设备一般都体积庞大，能源消耗和维护费用高居不下。

3）建设成本方面:

传统电话网络需要使用昂贵的铜缆从程控交换机开始接到每一个用户家里，而这些电缆并非一劳永逸，加上国内今年发展迅速，市政迁改、土地开发此起彼伏，电信公司不堪重负;这些用户电缆由于常年暴露在风吹、日晒、雨淋或碾压、水沁下，每年的维护费用也非常高。

在农村，一条每月产出仅30元的用户线从1:

干电缆、配线电缆到户线建设成本竟然可以达到1500元以上（还不算局端设备和赠送的终端），而铜缆由于在户外还常常会遭受盗割的风险，固定电话运营商的难处显而易见。

3.3传统网络未来发展的前景

由前面的内容可见，传统电话网络在未来发展不容乐观，但传统电话是否会像原来的大哥大、寻呼机那样突然间就在群中消失呢?

答案是不会，至少未来5年，甚至10年内不会。

主要有以下的原因:

固定电话网络己经在全国布设到位，电信运营商绝对不会允许已经投入的资产白白烂掉;固定电话有一个得天独厚的优点，高清晰、无辐射、待机不耗电，人们使用固定电话聊天、讲话远比用移动电话自然、舒适:

固定电话还不会因为停电而中止服务，如果电信企业和用户耗能合并计算，固定电话可能会比移动电话和宽带电话耗电更少;铜缆通过DSL技术可以解决一部分要求不高的用户的数据接入问题，有较高的重复利用价值;中国城乡差异很大，世界城乡差异更大，传统的电话在承担普遍服务的能力上仍然是最强的。

VOIP电话的出现、GSM的普及、3G的发展对PSTN网固定电话用户来说无异是严重的打击，但至少在中国，传统网络不会像当年纵横制交换机被程控交换机替代那样快速消失，它还将运行一段时间，它会通过智能网升级和网关局接入等方法实现和其他网络业务的综合和提升，从而使它的生命尽可能的延长，直至最终退出历史舞台。

第四章单纯性NGN网络的组织

4.1NGN网络结构与运作模式

目前，由于NGN网络刚刚开始建设和应用，大多数业务仍然是基于语音和流媒体的业务，且由于运营商本身运营的局限性，NGN网在硬件层上还是在参考固定电话网络结构来建立，因此网络结构比较简单，主要涉及两个层面：

一是长途骨干层，主要用于代替目前的PSTN长途骨干网络，网络结构较清晰，提供较少的多媒体应用；二是本地业务接入层，网络结构不明显，主要是提供终端用户的接入，具备较灵活的媒体业务。

图4.1显示了长途骨干层网络和本地业务接入层，其中，在本地除使用NGN终端设备外，还可以通过中继网关（TG）和信令网关（SG）将窄带语音网络接入NGN网络，实现业务上的互通[24]

图4.1软交换网络的全面应用

4.2NGN长途骨干层的网络结构

NGN在网络组织的设计上，长途网络大多是参照原PSTN骨干网络长途交换局的地位进行规划和布局，在原来的少量的大城市或地区中心，设置软交换平台，负责话路和业务的交换控制，而在原来的DC1和DC2局位置，设置中继网关，负责与本地PSTN网进行业务和信令互通（中继网关和信令网关和一节点），由于一个软交换平台理论上具备能够处理上百万，甚至几百万线条话路的能力，完全具备替代几个甚至几十个传统窄带长途交换局中程控交换机的处理能力，在加上他可以采用互联网作为业务和业务控制信令的媒介，业务提供不在受地域的限制，从图中可以看出，NGN组网中充分利用了软交换平台处理能力很强的特征，简化了长途层面的控制核心结构，因此各大城市间不必再使用直连2M中继进行城市间的互联。

只要宽带互联网/ATM网/帧中继等数据承载网络能够到达、带宽足够，就能够保证业务接入和接出到相应的地域，并能够通过中继、语音网关与现有的PSTN或移动网络进行语音业务上的互通。

——IP数据链路

←—→软交换平台间逻辑路由

图4.2软交换平台间的路由关系

图4.2表示了四个大城市间的软交换平台通过互联网进的网状互联组织结构。

软交换平台向另一个软交换平台发起呼叫可通过IP地址静态路由表或位置服务器动态查询受话端到达路由，静态路由表适合于小的网络和较少的节点，建立专用位置服务器实现动态路由可以适用于规模较大的网络[24]

。

专用位置服务器可存在于HLR（用户归属位置寄存器）内，与客户信息和业务数据共同存在，还可以通过它对平台间业务支持能力、平台活动状态进行注册，实现平台级的客户服务功能。

在图3.1中下半部分左侧虚框内所示，在一个城市范围内，可以通过城域网与本地网软交换平台进行互联，由本地网软交换系统负责向用户提供服务；如右侧虚框所示，还可以通过中继网关连接本地网汇接局，实现NGN网长途业务呼叫本地PSTN网用户在汇接层的落地。

在传输层上考虑网络的安全和稳定性，建议骨干网络采用专用实体网络。

即在一工人电信企业内部，骨干层采用物理光线