NGN及软交换概述.docx

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NGN及软交换概述

101-NGN与软交换概述

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

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）

VoIPVoiceoverIP（语音的IP传输）

VoDSLVoiceoverxDSL

TFTPTrivalFileTransferProtocol

DHCPDynamicHostConfigurationProtocol

ICWInternetCallWaiting

WECCWeb-enabledCallCenter（Web集成呼叫中心）

MGCPMediaGatewayControlProtocol

VoiceIEVoiceInformationEngine

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