哈工大電信學(xué)院移動軟交換網(wǎng)絡(luò)報(bào)告

1、Harbin Institute of Technology移動軟交換網(wǎng)絡(luò)課程名稱： 交換技術(shù) 注：本報(bào)告僅供參考 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016年 4月 軟交換技術(shù)在移動通信的發(fā)展中越來越適應(yīng)時(shí)代的需求，并對通信網(wǎng)絡(luò)深入市場、深入現(xiàn)代化有重要意義。軟交換技術(shù)所具有的開放體系架構(gòu)、快速開展新業(yè)務(wù)的能力、高度集中的硬件設(shè)備，以及高可靠性的安全和備份方案，已成為未來核心網(wǎng)的發(fā)展方向，也是下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)解決方案的焦點(diǎn)之一。它具有多種功能，如業(yè)務(wù)提供功能、業(yè)務(wù)交換功能、操作維護(hù)功能、計(jì)費(fèi)功能等，相比較傳統(tǒng)的電路交換系統(tǒng)，軟交換的優(yōu)勢突出它可以向用戶提供更加靈活、

2、多樣的現(xiàn)有業(yè)務(wù)和新增業(yè)務(wù)，以及提供給用戶更加個(gè)性化的服務(wù)。作為核心網(wǎng)的一種技術(shù)，軟交換不僅可以應(yīng)用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)，對于未來的移動網(wǎng)絡(luò)，也有廣泛的應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞】：軟件換 下一代網(wǎng)絡(luò) 移動網(wǎng)絡(luò) R41.軟交換綜述1.1 軟交換介紹根據(jù)我國信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所對軟交換定義如下：“軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，它獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力”。軟交換在下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)分層結(jié)構(gòu)中位于控制層面的位置。軟交換作為 NGN的關(guān)鍵技術(shù)，最

3、基本的應(yīng)用就是基于分組交換技術(shù)的語音業(yè)務(wù)電信級解決方案。它是多種邏輯功能實(shí)體的集合，提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制以及部分業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)SPC交換機(jī)的“呼叫控制”功能。同時(shí)軟交換也是下一代電信網(wǎng)中語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)的呼叫控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備，是目前電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的主要設(shè)備之一。1.2軟交換系統(tǒng)特點(diǎn)及體系結(jié)構(gòu)軟交換系統(tǒng)特點(diǎn)有，開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供能力、多樣化的媒體接入手段、統(tǒng)一的分組交換技術(shù)、基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制以及設(shè)備占地少、便于靈活部署。軟交換的體系結(jié)構(gòu)由四個(gè)層構(gòu)成，它們是邊緣接入層、核心傳送層、控制層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。(1).邊緣接入層利用網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)將各種不同網(wǎng)絡(luò)和

4、終端設(shè)備接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，集中各種業(yè)務(wù)，利用公共的分組傳送平臺進(jìn)行信息傳送。(2).核心傳送層實(shí)際上就是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)。(3).控制層的實(shí)體就是軟交換設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對通過邊緣接入層MG接入的業(yè)務(wù)及MG之間的通信進(jìn)行控制，完成呼叫控制、選路、認(rèn)證、資源管理等功能，即完成呼叫建立和釋放。(4).業(yè)務(wù)應(yīng)用層向最終用戶提供各種增值業(yè)務(wù)，完成業(yè)務(wù)提供和網(wǎng)絡(luò)管理等功能，包括存儲用戶簽約信息、確定用戶的業(yè)務(wù)權(quán)限等。2. R4軟交換技術(shù)軟交換設(shè)備應(yīng)用于移動領(lǐng)域，除了具有固定領(lǐng)域的功能外，還應(yīng)該具有與移動管理相關(guān)的功能，支持和移動終端、歸屬位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心、短消息中心、移動媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)、信

5、令網(wǎng)關(guān)(SGW)以及移動智能網(wǎng)的SCF等的接口2。通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)的R4與固定網(wǎng)引入軟交換技術(shù)的思路是完全一致。UMTS R4階段，WCDMA/TD-SCDMA系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)仍然分為電路域和分組域兩個(gè)部分，其中電路域移動交換中心(MSC)基于軟交換技術(shù)的思想體系，將MSC的功能由移動交換服務(wù)器(MSC server)和媒體網(wǎng)關(guān)(MG)兩個(gè)功能實(shí)體來實(shí)現(xiàn)，MSC server完成呼叫控制和移動性管理功能，而MG完成媒體流的處理功能。這種體系架構(gòu)與VoIP網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)的4類和5類電路交換機(jī)分離為媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換設(shè)備類似。MG和MSC server之間是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，R4階段組網(wǎng)思想是下一代網(wǎng)

6、絡(luò)的思想，R4階段的MSC server是一種軟交換設(shè)備。2.1 支持移動業(yè)務(wù)的軟交換體系結(jié)構(gòu)支持移動業(yè)務(wù)的下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍遵循開放的四層體系結(jié)構(gòu)。下一代分組網(wǎng)是由業(yè)務(wù)平面、控制平面、接入平面、傳送平面等多個(gè)平面組成，其中控制平面主要完成各種呼叫控制，并負(fù)責(zé)相應(yīng)業(yè)務(wù)處理信息的傳送。軟交換設(shè)備是下一代分組網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備之一，因此它在下一代分組網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中位于控制層面中。在之前的3GPP的3種制式中，WCDMA在全球的應(yīng)用最為廣泛，而WCDMA R4版本是GSM網(wǎng)絡(luò)向3G演進(jìn)的可行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。并且在2G向3G過渡時(shí)，也有用WCDMA R4版本的軟交換設(shè)備來取代傳統(tǒng)的2G交換機(jī)。2.2 R4軟交換設(shè)備

7、R4在核心網(wǎng)電路域引入IP寬帶承載，從傳統(tǒng)電路交換向分組數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)變，形成以IP core為基礎(chǔ)的電信網(wǎng)絡(luò)新框架，是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向NGN演進(jìn)的必經(jīng)之路3。在WCDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的幾個(gè)階段中，R4階段會使電路域核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的轉(zhuǎn)變，即從傳統(tǒng)的電路交換組網(wǎng)方式向控制和承載相分離的軟交換組網(wǎng)方式轉(zhuǎn)變。軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，是固網(wǎng)和移動網(wǎng)共用的技術(shù)之一，其核心內(nèi)容是使控制和承載相分離。3GPP需在R4階段引入軟交換技術(shù)，即在電路域核心網(wǎng)中將傳統(tǒng)的電路域交換機(jī)MSC/ GMSC (交換業(yè)務(wù)中心/ 關(guān)口交換業(yè)務(wù)中心) 的功能按照軟交換的結(jié)構(gòu)分成MSC/GMSC SERVER (MSC/GMSC服務(wù)

8、)和MGW(媒體網(wǎng)關(guān))兩部分。其中，MSC/GMSC SERVER完成呼叫控制和移動性管理MGW完成對媒體流的處理，兩個(gè)功能實(shí)體之間通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信。R4電路域軟交換設(shè)備的組成如圖1所示。圖中，MSC SERVER1控制MGW1和MGW2，MSC SERVER2 控制MGW3，它們之間采用IP 承載網(wǎng)互聯(lián)，相關(guān)網(wǎng)元之間的接口類型、承載方式及通信協(xié)議是：（1）MSC SERVER 之間為Nc接口，采用基于IP承載的BICC協(xié)議通信（2）MSC SERVER 與MGW之間為Mc接口，MSC SERVER通過基于I P 承載的開放的H.248協(xié)議傳遞信令消息和實(shí)現(xiàn)對MGW的控制和管理（3）MGW

9、之間為Nb接口，通過IP網(wǎng)承載的RTP/RTCP/UDP/IP協(xié)議棧進(jìn)行通信。圖1. 軟交換設(shè)備的組成（華為協(xié)議介紹）2.3 R4軟交換設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在GSM網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)建設(shè)的過程中引入R4軟交換設(shè)備，既能滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，又為后來通信新時(shí)代的到來積累工程建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，節(jié)省了投資，為以后移動通信技術(shù)處于主動地位和繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢的正確選擇。注：R4于2010年3月完成定稿版本。3. 移動軟交換技術(shù)工作原理此處僅給出移動軟交換作為GMSC，VMSC的例子來說明移動軟交換技術(shù)的工作原理。3.1移動軟交換位于GMSC移動軟交換設(shè)備用作GMSC，疏通移動用戶與其它網(wǎng)之間的通信業(yè)務(wù)。移動用戶作被

10、叫時(shí)，能夠根據(jù)號碼簿號碼查詢移動用戶的實(shí)際位置，獲取臨時(shí)號碼后接續(xù)至VMSC。移動媒體網(wǎng)關(guān)位于移動本地網(wǎng)的VMSC 和分組交換網(wǎng)之間，用來終結(jié)VMSC 到GMSC 的局間中繼電路。3.2移動軟交換位于VMSC移動軟交換設(shè)備用作VMSC，作為移動用戶拜訪網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)，對區(qū)域內(nèi)的合法用戶完成來話與去話的呼叫處理。根據(jù)用戶的簽約信息提供其適合的業(yè)務(wù)。圖中左側(cè)移動媒體網(wǎng)關(guān)位于移動網(wǎng)的基站子系統(tǒng)和分組交換網(wǎng)之間，為移動用戶提供業(yè)務(wù)接入；右側(cè)移動中繼媒體網(wǎng)關(guān)位于分組交換網(wǎng)和PLMN 之間，終結(jié)VMSC 與PLMN 的局間中繼電路，包括局間用于切換的中繼電路。4.下一代移動軟交換技術(shù)4.1下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)

11、的網(wǎng)管基于軟交換的移動核心網(wǎng)的網(wǎng)管分為操作維護(hù)中心(OMC)和集中網(wǎng)管兩個(gè)層次。操作維護(hù)中心處于TMN定義的網(wǎng)元管理層，完成被管設(shè)備的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理功能；提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的跟蹤、監(jiān)控、分析和管理維護(hù)；通過接口向運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)提供配置、告警和性能管理能力。集中網(wǎng)管完成集中的拓?fù)涔芾怼⒓械墓收瞎芾?、集中的性能管理和集中的?bào)表系統(tǒng)等管理功能以及其他一些業(yè)務(wù)相關(guān)的管理功能，向上級網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)提供接口4。4.2 下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)軟交換在移動網(wǎng)中的引入也是分步驟發(fā)展的。首先提供的是匯接(Tandem)的功能，在這種情況下它與固定軟交換、媒體網(wǎng)關(guān)應(yīng)用模式基

12、本一樣，主要解決移動網(wǎng)與固定網(wǎng)之間的IP互通；其次充當(dāng)關(guān)口移動交換中心(GMSC)角色，軟交換的地位相當(dāng)于GMSC，具有移動性概念和歸屬位置寄存器(HLR)一起通過MAP/IS41接口，定位移動用戶，支持新的移動性業(yè)務(wù)；最后擔(dān)當(dāng)虛擬移動交換中心(VM-SC)，在VMSC中提供軟交換的功能。4.3下一代移動核心網(wǎng)業(yè)務(wù)移動軟交換既可通過傳統(tǒng)的智能網(wǎng)方式來提供業(yè)務(wù)，即移動交換中心服務(wù)器充當(dāng)業(yè)務(wù)交換點(diǎn)，提供呼叫控制功能、業(yè)務(wù)交換功能和專用資源功能，也可以通過IMS系統(tǒng)來提供業(yè)務(wù)，后者又可分為通過開放式業(yè)務(wù)架構(gòu)來提供業(yè)務(wù)以及通過SIP、呼叫處理語言服務(wù)器來提供業(yè)務(wù)。經(jīng)過與固定網(wǎng)絡(luò)的融合，比如與基礎(chǔ)承載網(wǎng)

13、的融合，與業(yè)務(wù)提供的融合以及與物理設(shè)備的融合，下一代移動核心網(wǎng)便可以開始提供多種業(yè)務(wù)。下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)有：電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)、SIP補(bǔ)充業(yè)務(wù)、移動軟交換和固定軟交換融合的業(yè)務(wù)、通過第三方提供的業(yè)務(wù)。5.總結(jié)在移動核心網(wǎng)中引入軟交換思想可以降低設(shè)備成本與運(yùn)營、維護(hù)成本，且易于開發(fā)新的業(yè)務(wù)。相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的逐漸完善及產(chǎn)品與業(yè)務(wù)日益成熟為移動軟交換技術(shù)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。但目前在移動核心網(wǎng)演進(jìn)過程中需要制訂合理的步驟并解決好一些關(guān)鍵問題，才能推進(jìn)目前的移動核心網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡(luò)的良性發(fā)展。移動軟交換技術(shù)缺點(diǎn)包括：需要考慮系統(tǒng)運(yùn)行平臺安全、數(shù)據(jù)安全以及內(nèi)容安全；如何將各種接入方式統(tǒng)一到軟交換，完善網(wǎng)絡(luò)的分級備份、可靠性、組網(wǎng)方式，并防止非法分流和漫游等。這已經(jīng)成為軟交換技術(shù)向全網(wǎng)普及的最大障礙。雖然移動軟交換網(wǎng)絡(luò)擁有許多傳統(tǒng)移動通