NGN 5章1軟交換簡統(tǒng)沈

NGN—下一代網(wǎng)絡(luò)一、概述二、NGN的主要協(xié)議三、傳送層技術(shù)四、承載層技術(shù)

五、業(yè)務(wù)層技術(shù)六、NGN的問題及應(yīng)對策略七、NGN網(wǎng)絡(luò)的實踐

NGN總體架構(gòu)功能地域業(yè)務(wù)層承載層傳送層骨干網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)駐地網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)層呼叫控制層媒體處理與會晤層

0、業(yè)務(wù)層概述

1、呼叫控制層技術(shù)

2、應(yīng)用服務(wù)層技術(shù)五、業(yè)務(wù)層技術(shù)5、業(yè)務(wù)層技術(shù)交換機應(yīng)用服務(wù)層呼叫控制層媒體處理與會晤層電路交換機PSTN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)垂直、封閉、專用業(yè)務(wù)模式單一建設(shè)周期長，成本高無法提供開放的業(yè)務(wù)平臺和接口不可分離軟交換→IMS標準、開放、分層分離業(yè)務(wù)模式多樣建設(shè)周期短，成本低完全開放的業(yè)務(wù)平臺和接口、自由編程、開發(fā)創(chuàng)建業(yè)務(wù)組成5、業(yè)務(wù)層技術(shù)應(yīng)用服務(wù)層呼叫控制層媒體處理與會晤層主要負責(zé)對不同媒體進行適配、調(diào)整、等處理以及對會話類型業(yè)務(wù)的組織與配置。負責(zé)對業(yè)務(wù)呼叫進行邏輯和信令控制。完成業(yè)務(wù)的創(chuàng)建、實現(xiàn)和實施。開放的業(yè)務(wù)平臺運營商ISPICPASP用戶5、業(yè)務(wù)層技術(shù)增值業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)..屬性適配處理對業(yè)務(wù)進行個性化處理個性化服務(wù)滿足業(yè)務(wù)的不同需求特點、屬性、控制信令、媒體處理….不同的個性化問題信源編碼及分組化引導(dǎo)承載層調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源針對功能技術(shù)——？做信源通信解決提供5、業(yè)務(wù)層技術(shù)方式一將業(yè)務(wù)的特點、屬性…承載層的參數(shù)（帶寬、QoS、通信形態(tài)、路由限定、保護、安全等）實現(xiàn)方式二映射通過組建業(yè)務(wù)網(wǎng)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)將覆蓋面廣、處理特殊、安全性高的業(yè)務(wù)交承載層VPN處理Internet將源和目的地址解析確定交承載層處理若處理不了高質(zhì)量語音視聽多媒體業(yè)務(wù)過渡5.1

業(yè)務(wù)層的呼叫控制層技術(shù)1、基于軟交換技術(shù)的NGN架構(gòu)2、基于IMS技術(shù)的NGN架構(gòu)支撐NGN的核心技術(shù)負責(zé)對業(yè)務(wù)呼叫進行邏輯和信令控制?；谲浗粨Q的NGN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從廣義上看從狹義上看承載層業(yè)務(wù)層基于軟交換的NGN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)媒體處理與會晤層應(yīng)用服務(wù)層呼叫控制層

5.1.1.1軟交換概述

5.1.1.2軟交換網(wǎng)關(guān)技術(shù)

5.1.1.3軟交換控制原理5.1.1基于軟交換的NGN組網(wǎng)架構(gòu)5.1.1.1軟交換概述1、定義2、軟交換的功能3、軟交換的特點1、定義我國信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所對軟交換的定義是：“軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，它獨立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能，同時可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力?！眹H軟交換協(xié)會(ISC)對軟交換的定義是：“軟交換是提供呼叫控制功能的軟件實體”。國際軟交換協(xié)會的主要觀點是：首先，它將成為綜合的多媒體公眾網(wǎng)絡(luò)（話音、視頻和數(shù)據(jù)）的中心應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和呼叫代理；其次，它有多個不同的軟交換商業(yè)模型，可使各個不同的業(yè)務(wù)提供商(ASP)將具有自己特征的應(yīng)用通過軟交換嫁接到第三方網(wǎng)關(guān)，從而成為本地業(yè)務(wù)提供商。電路交換與軟交換的比較NGN是基于標準協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)ISUPINOSSPARLAY/SIPSNMP/MMLAppServerSGPSTNswitchSTP分組核心網(wǎng)TMGPLMNMGWSoft-phoneE-phoneE-PhoneSIP/H.323SIP-T/BICC/H.323SoftswitchIADSIP/H.323H.248/MGCPAMGSIP/H.323H.248/MGCPTRIPLocationServerH.248H.248SoftswitchMRSMGCP/H248/SIPINAPM3UA/SCTPSIP/H.323Phone分組終端設(shè)備各類語音/視頻終端，支持SIP/H.323協(xié)議，支持與友商設(shè)備互通軟交換的主要設(shè)計思想是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離，各實體之間通過標準的協(xié)議進行連接和通信。目前軟交換主要完成以下功能：媒體網(wǎng)關(guān)接入功能、呼叫控制功能、業(yè)務(wù)提供功能、互連互通功能（H.323和SIP、INAP）、支持開放的業(yè)務(wù)/應(yīng)用接口功能、認證與授權(quán)功能、計費功能、資源控制功能和QoS管理功能、協(xié)議和接口功能等。2、軟交換的功能軟交換的功能結(jié)構(gòu)（1）媒體網(wǎng)關(guān)接入功能該功能可以認為是一種適配功能，它可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、無線媒體網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關(guān)等，完成H.248協(xié)議功能。同時還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。（2）呼叫控制和處理功能呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、維持和釋放，提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢測和資源控制等，可以說是整個網(wǎng)絡(luò)的中樞。（3）協(xié)議功能軟交換作為一個開放的實體，與外部的接口必須采用開放的協(xié)議。（4）業(yè)務(wù)提供功能由于軟交換在電信網(wǎng)絡(luò)從電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進的過程中起著十分重要的作用，因此軟交換應(yīng)能夠提供PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)；同時還應(yīng)該可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合提供現(xiàn)有智能網(wǎng)所提供的業(yè)務(wù)；也可以支持第三方業(yè)務(wù)平臺，提供多種增值業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)。（5）互通功能軟交換互通功能可以通過信令網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)分組網(wǎng)與現(xiàn)有No.7信令網(wǎng)的互通；可以通過信令網(wǎng)關(guān)與智能網(wǎng)互通；可以通過軟交換的互通模塊，采用H.323協(xié)議與IP電話網(wǎng)互通，采用SIP協(xié)議與SIP網(wǎng)絡(luò)互通。3、軟交換的特點●軟交換系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是將應(yīng)用層和控制層與核心網(wǎng)絡(luò)完全分開，有利于快速方便的引進新業(yè)務(wù)；●軟交換將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離成為獨立的網(wǎng)絡(luò)部件，各個部件可以按相應(yīng)的功能劃分各自獨立發(fā)展；●軟交換系統(tǒng)中部件間的協(xié)議接口基于相應(yīng)的標準。部件化使得電信網(wǎng)絡(luò)逐步走向開放，運營商可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要自由組合各部分的功能產(chǎn)品來組建網(wǎng)絡(luò)。而且部件間協(xié)議接口的標準化方便了各種異構(gòu)網(wǎng)互通的實現(xiàn)；軟交換系統(tǒng)可以為模擬用戶、數(shù)字用戶、移動用戶、IP網(wǎng)絡(luò)用戶、ISDN用戶等多種網(wǎng)絡(luò)用戶提供業(yè)務(wù)；●軟交換可以利用標準的全開放應(yīng)用平臺為客戶定制各種新業(yè)務(wù)和綜合業(yè)務(wù)，最大限度的滿足用戶需求。

5.1.1.1軟交換概述

5.1.1.2軟交換網(wǎng)關(guān)技術(shù)

5.1.1.3軟交換控制原理5.1.1基于軟交換的NGN組網(wǎng)架構(gòu)5.1.1.2軟交換網(wǎng)關(guān)技術(shù)5.1.1.2.1媒體網(wǎng)關(guān)概述5.1.1.2.2信令網(wǎng)關(guān)技術(shù)1、媒體網(wǎng)關(guān)定義國際軟交換協(xié)會(ISC)在軟交換參考體系結(jié)構(gòu)中將媒體網(wǎng)關(guān)功能(MGF)定義為：MGF是接入到IP網(wǎng)絡(luò)的一個端點/網(wǎng)絡(luò)中繼或幾個端點的集合，它是分組網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、移動網(wǎng)絡(luò)等)之間的接口設(shè)備。實際上，媒體網(wǎng)關(guān)就是媒體網(wǎng)關(guān)功能的物理實現(xiàn)。媒體網(wǎng)關(guān)負責(zé)媒體的傳輸，包括將模擬的或電路交換的話音轉(zhuǎn)換為分組話音，反之亦然。5.1.1.2.1媒體網(wǎng)關(guān)概述網(wǎng)關(guān)的作用就是完成兩個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間信息(包括媒體信息和用于控制的信令信息)的相互轉(zhuǎn)換，以便使一個網(wǎng)絡(luò)中的信息能夠在另一網(wǎng)絡(luò)中傳輸。2

、媒體網(wǎng)關(guān)類型媒體網(wǎng)關(guān)分三種類型：用戶駐地網(wǎng)關(guān)(RG)接入網(wǎng)關(guān)(AG)中繼網(wǎng)關(guān)(TG)可以歸納為三種基本的應(yīng)用1.中繼應(yīng)用中繼應(yīng)用情況2.接入應(yīng)用表示了各種接入網(wǎng)絡(luò)（V5、GR303和ISDN等），通過軟交換連接到PSTN的情形。接入網(wǎng)通過IP連接到PSTN接入網(wǎng)關(guān)呼叫處理流程在MGC和網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議有四種可能：MGCP、H.248/MEGACO、H.323和SIP。下面以采用H.248/MEGACO作為媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)實現(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)功能作為示例，來介紹接入網(wǎng)關(guān)的呼叫處理流程原理。圖

采用MEGACO協(xié)議實現(xiàn)接入網(wǎng)的設(shè)備配置從LE發(fā)起的呼叫流程如圖所示，其呼叫流程的處理過程及解釋如下：(1)鏈路和端口定位，以及接口啟動。接口啟動之后，MGC請求MG1檢測摘機信號并報告事件：(2)LE發(fā)送BCC“ALLOCATION”消息，該消息包含用于L3地址3234（該地址在MGC中被映射為“端點20”）的時隙22（位于鏈路1中）；(3)MGC將終接點“端點20”加入關(guān)聯(lián)域中，并指示MG1分配一個RTP短時終接點、使用CODECG.723作為話音壓縮算法：(4)MGC向LE發(fā)送“ALLOCATIONCOMP”命令后，LE回送包含振鈴方式的“ESTABLISH”消息；圖

由LE發(fā)起呼叫的呼叫流程(5)MGC通過修改（“MODIFY”）命令（振鈴信號嵌入在這種命令之中）向用戶振鈴。另外，該命令也包含檢測和報告摘機事件的消息：(6)用戶摘機后，MG1向MGC發(fā)送一個通知命令（該命令中的被觀測事件為摘機事件）：(7)MG1檢測到用戶掛機后通知MGC：(8)LE回送“DE-ALLOCATION”消息，MGC接收到該消息后，通過“SUBTRACT”命令從MG1和MG2中刪除相應(yīng)的終接點，并向LE發(fā)送一個“DE-ALLOCATIONCOMP”消息；(9)LE向MGC發(fā)送“DISCONNECT”消息以拆除PSTN信令通路，MGC回送“DISCON-NECTCOMP”消息后向MG1發(fā)送“MODIFY”命令，為端點20的下一次呼叫做好準備。3.駐地用戶即IAD的應(yīng)用(1)POTS電話表示了通過IP網(wǎng)絡(luò)將POTS電話連接到PSTN的情況。通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)POTS電話之間的通信IAD3.駐地用戶應(yīng)用(2)

VoDSL接入是利用DSL接入網(wǎng)實現(xiàn)VoIP網(wǎng)絡(luò)的例子。利用DSL接入網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)VoIP網(wǎng)絡(luò)的例子3、媒體網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)技術(shù)1.功能要求用RTP傳送協(xié)議處理音頻數(shù)據(jù)；響應(yīng)H.248消息，分配和管理DSP資源和DS1時隙，提供話音和分組功能服務(wù)；支持原有協(xié)議，如環(huán)路啟動、地氣啟動、E&M以及ISDN等；支持DS1凈通路配置，管理DS1線路資源和連接；網(wǎng)關(guān)軟件支持冗余和高可用性策略；能夠?qū)Χ丝?、板卡和?jié)點進行擴展。3、媒體網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)技術(shù)2.結(jié)構(gòu)模型MG軟硬件組成模型軟件部分包括：CTAccess，實現(xiàn)電話入/出呼叫控制、DSP控制、播放或記錄話音消息等；MGCP，完成媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)功能；連接轉(zhuǎn)換與控制，實現(xiàn)PSTNAPI與MGCPAPI間的映射；接口界面，維護管理用，用來查看和管理端點的接口類型和數(shù)量、信令協(xié)議類型、音頻編碼、IP地址配置、增益調(diào)節(jié)、交互選擇、用戶狀態(tài)等。硬件部分VoIP處理卡,實現(xiàn)E1/T1接口傳輸、話音處理、DTMF/特殊音產(chǎn)生和檢測。Ethernet網(wǎng)卡負責(zé)以太幀收發(fā)傳輸。3、媒體網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)技術(shù)3.媒體網(wǎng)關(guān)開發(fā)環(huán)境媒體網(wǎng)關(guān)開發(fā)環(huán)境是一種可便攜的軟件模塊，能夠用于構(gòu)建下一代融合網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)平臺，它集成了多個廠家的協(xié)議棧，為開發(fā)新的產(chǎn)品提供了極大的方便。媒體網(wǎng)關(guān)開發(fā)環(huán)境的高層體系結(jié)構(gòu)媒體網(wǎng)關(guān)開發(fā)環(huán)境提供以下功能：(1)H.248/MEGACO協(xié)議功能，包括網(wǎng)關(guān)的注冊、注銷、故障和切換管理等。(2)資源管理功能，包括預(yù)留、釋放、供給、維護和狀態(tài)上報。(3)媒體流處理功能，包括媒體碼型轉(zhuǎn)換、插入、回波消除、調(diào)制解調(diào)、話音檢測等。(4)管理和維護功能，配置接口、接收資源請求、狀態(tài)監(jiān)測、故障管理、報告、軟件運行跟蹤、統(tǒng)計等。5.1.1.2.5

信令網(wǎng)關(guān)技術(shù)1、信令網(wǎng)關(guān)概述信令網(wǎng)關(guān)就是SG-F或AGS-F的物理實現(xiàn)，提供NO.7信令網(wǎng)絡(luò)和分組語音網(wǎng)絡(luò)之間的接口，能將NO.7信令協(xié)議轉(zhuǎn)換為IP協(xié)議傳送到軟交換中。信令網(wǎng)關(guān)的典型部署有NO.7信令網(wǎng)關(guān)和IP信令網(wǎng)關(guān)。NO.7信令網(wǎng)關(guān)終接來自PSTN網(wǎng)絡(luò)的NO.7信令消息，并通過基于IP的信令傳輸協(xié)議（如SCTP）中繼NO.7高層協(xié)議到一個或者更多的基于IP的網(wǎng)絡(luò)組件（例如軟交換）。IP信令網(wǎng)關(guān)提供IP到IP的信令轉(zhuǎn)化(例如SIP或H.323）。信令網(wǎng)關(guān)的功能就是完成信令消息的轉(zhuǎn)換。信令網(wǎng)關(guān)主要使用信令傳輸協(xié)議（SIGTRAN）來實現(xiàn)信令的交互。

2、信令網(wǎng)關(guān)的分類1.No.7信令網(wǎng)關(guān)2.IP信令網(wǎng)關(guān)3、信令網(wǎng)關(guān)支持的信令傳輸協(xié)議圖

SIGTRAN協(xié)議棧組成示意圖SIGTRAN（信令傳輸協(xié)議）實現(xiàn)用IP網(wǎng)絡(luò)傳送電路交換網(wǎng)信令消息的協(xié)議棧，它利用標準的IP傳送協(xié)議作為底層傳輸，通過增加自身功能來滿足信令傳送的要求。是對目前信令消息交換所使用的UDP和TCP協(xié)議的進一步發(fā)展。通過SIGTRAN協(xié)議，在信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器之間、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器之間、分布式媒體網(wǎng)關(guān)控制單元之間以及兩個信令網(wǎng)關(guān)之間傳送電路交換網(wǎng)的信令（主要指No.7信令）。通過證實功能可無差錯、不重復(fù)地傳送用戶數(shù)據(jù)；根據(jù)通路的MTU限制，對用戶數(shù)據(jù)分段；在多個數(shù)據(jù)流上保證用戶消息順序遞交；將多用戶消息復(fù)用到一個SCTP數(shù)據(jù)塊中；提供多歸屬機制、網(wǎng)絡(luò)級可靠性和相關(guān)的安全保證。M3UA

定義了適合傳送ISUP和SCCP或TUP消息的MTP3用戶適配模塊。M3UA的功能主要包括：7號信令點碼的表示、7號信令與M3UA的互通功能、支持對應(yīng)用服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器進程的冗余配置、流量控制和流量管理、SCTP流映射和客戶機/服務(wù)器模式等。M2PA

可在IP網(wǎng)上處理任何兩個7號信令點之間的MTP3消息和提供MTP信令網(wǎng)網(wǎng)管功能。M2UA在IP網(wǎng)終端點保留No.7的MTP3/MTP2間的接口，M2UA用來向用戶提供與MTP2相同的業(yè)務(wù)集。M2UA支持對MTP2/MTP3接口邊界的數(shù)據(jù)傳送、鏈路建立、鏈路釋放、鏈路狀態(tài)管理和數(shù)據(jù)恢復(fù)，從而為高層提供業(yè)務(wù)。M2UA的功能包括映射功能、流量/擁塞控制、SCTP流管理、無縫的7號信令網(wǎng)絡(luò)管理互通和管理/解除阻斷。SUA

定義了如何在兩個信令端點間通過IP傳送SCCP用戶消息或第三代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議消息。SIGTRAN協(xié)議主要功能傳送各類信令協(xié)議，如7號信令的應(yīng)用部分；確認正在傳輸何種電路交換網(wǎng)協(xié)議；提供公用基礎(chǔ)協(xié)議，定義頭格式、安全性外延和信令傳輸過程；與下層IP結(jié)合，提供電路交換網(wǎng)下層相關(guān)功能；在SIGTRAN的上層支持多個電路交換網(wǎng)協(xié)議；傳送被下層電路交換網(wǎng)分割或重組的消息單元；提供合適的安全機制，保護所傳信令消息；通過對信令生成控制和擁塞反應(yīng)策略，避免Internet擁塞。4、信令網(wǎng)關(guān)的組織結(jié)構(gòu)軟交換內(nèi)置信令網(wǎng)關(guān)的信令互通結(jié)構(gòu)如圖所示，要求各信令點兩兩相連，即網(wǎng)狀連接方式。這種方式顯然很不經(jīng)濟，尤其是它不能適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。圖

軟交換（內(nèi)置信令網(wǎng)關(guān)）的直接信令傳送方式因此，一個自然的想法就是仿照現(xiàn)有7號信令網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在分組網(wǎng)中引入信令轉(zhuǎn)接點（STP）,也就是獨立的信令網(wǎng)關(guān)。它不但和PSTN/ISDN中的信令點相連，而且和各個軟交換相連，并負責(zé)信令消息在兩類不同網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)接，其信令連接結(jié)構(gòu)為準直聯(lián)方式。圖

采用信令網(wǎng)關(guān)的準直聯(lián)信令傳送方式下圖給出了一個由信令網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的全域No.7重疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，信令網(wǎng)關(guān)作為信令網(wǎng)高層的大容量STP，以準直聯(lián)方式和傳送網(wǎng)中的信令點相連。圖

全域No.7重疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5.1.1.1軟交換概述

5.1.1.2軟交換網(wǎng)關(guān)技術(shù)

5.1.1.3軟交換控制原理

5.1.1基于軟交換的NGN組網(wǎng)架構(gòu)5.1.1.3軟交換控制原理5.1.1.3.1

概述5.1.1.3.2

軟交換的組織結(jié)構(gòu)5.1.1.3.3

軟交換特征服務(wù)創(chuàng)建模塊5.1.1.3.4

軟交換呼叫控制5.1.1.3.5

軟交換互通技術(shù)5.1.1.3.1概述這里所介紹的軟交換主要是指在控制平面的軟交換設(shè)備。軟交換通過軟件來實現(xiàn)對各種呼叫建立的控制，完成呼叫的交換過程。在傳統(tǒng)的PSTN中，呼叫控制與業(yè)務(wù)提供是不可分離的，它們都在交換機內(nèi)部實現(xiàn)。對于不同的業(yè)務(wù)，要有相應(yīng)的交換設(shè)備來控制呼叫的建立。而軟交換不僅將呼叫控制能力從交換機上分離出來，還使呼叫控制與提供的業(yè)務(wù)無關(guān)。以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)，利用分組網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)交換機中的交換矩陣，開放了業(yè)務(wù)、控制、接入?yún)f(xié)議，不僅可以接入多種網(wǎng)絡(luò)，而且可以方便的構(gòu)建新的業(yè)務(wù)。1、

軟交換的功能結(jié)構(gòu)軟交換的主要設(shè)計思想是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離，各實體之間通過標準的協(xié)議進行連接和通信。軟交換的功能結(jié)構(gòu)如圖所示。5.1.1.3.2軟交換的組織結(jié)構(gòu)圖

軟交換功能結(jié)構(gòu)示意圖2、其主要功能包括：1.呼叫控制和處理功能2.協(xié)議功能3.業(yè)務(wù)提供功能4.業(yè)務(wù)交換功能5.互通功能6.資源管理功能7.計費功能8.認證與授權(quán)功能9.地址解析功能10.話音處理功能

3、軟交換設(shè)計架構(gòu)設(shè)計軟交換時，應(yīng)重點考慮以下幾個設(shè)計元素：硬件、操作系統(tǒng)、中間件、協(xié)議和商業(yè)應(yīng)用。軟交換的設(shè)計架構(gòu)模型如圖所示。對每個設(shè)計元素，需要考慮：1.實時響應(yīng)要求2.網(wǎng)絡(luò)選項3.系統(tǒng)管理選項4.可服務(wù)性5.可用性6.系統(tǒng)軟件要求7.硬件平臺要求圖

軟交換設(shè)計架構(gòu)4、軟交換的功能實體目前已實現(xiàn)的軟交換由很多功能實體組成，如圖所示。1.媒體網(wǎng)關(guān)控制器功能(MGC-F)MGC-F提供用于端點的呼叫狀態(tài)機，主要作用是向一個或多個媒體網(wǎng)關(guān)提供呼叫邏輯和呼叫控制信令。2.路由和呼叫賬戶功能(R-F/A-F)R-F向MGC-F提供呼叫路由信息，A-F用來收集呼叫記賬信息。5.1.1.3.3軟交換特征服務(wù)創(chuàng)建模塊軟交換不僅能夠提供基本的呼叫處理功能（如呼叫建立和選路），也能夠提供許多強大的、新型的特征業(yè)務(wù)。圖所示的軟交換API和接口架構(gòu)是快速開發(fā)新的創(chuàng)建模塊的基礎(chǔ)平臺。為了保證新的創(chuàng)建模塊的快速實現(xiàn)，軟交換內(nèi)部組件API可以用來接入軟交換功能實體和特征業(yè)務(wù)。下一代網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的組織結(jié)構(gòu)軟交換最重要的功能就是呼叫控制功能。為了實現(xiàn)呼叫控制與具體的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無關(guān)，軟交換要先進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的操作，然后將呼叫控制消息轉(zhuǎn)換為抽象的中間消息進行統(tǒng)一處理。上層軟件看到一條呼叫建立的消息時，并不關(guān)心它是來自PSTN網(wǎng)絡(luò)，H.323網(wǎng)絡(luò)還是其它分組網(wǎng)，只需要根據(jù)呼叫處理流程進行下一步的處理即可。5.1.1.3.4

軟交換呼叫控制例1、假設(shè)呼叫在兩個PSTN網(wǎng)之間傳送，主叫用戶位于SG1和MG1的管轄范圍，被叫用戶位于SG2和MG2的管轄范圍，NO.7信令使用ISUP，MG1和MG2屬于同一個軟交換控制的范圍。網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖

所示：IAMContextContext域AddReply語音壓縮算法收AddContextContext域語音壓縮算法ReplyACMModify振鈴嘟--嘟--摘機ANM收發(fā)H.248系統(tǒng)的一個典型的呼叫建立過程其具體信令交互的流程圖如圖

所示：圖

信令交互的流程圖例2、假設(shè)呼叫在SIP終端和PSTN之間傳送，代理服務(wù)器為主叫用戶，即SIP終端的代理服務(wù)器，SIP終端是指具有SIP用戶代理功能的實體，PSTN屬于MG的管轄范圍，NO.7信令使用ISUP。其網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖

所示：圖

網(wǎng)絡(luò)連接圖軟交換和MG之間的交互這里不再描述，其控制消息的交互流程圖如圖

所示：圖

控制消息的交互流程圖通過以上兩個例子的說明，可以將軟交換呼叫控制的基本原理大致概括如下：（1）通過信令網(wǎng)關(guān)交互必要的控制信息：在與電路交換網(wǎng)互通的情況下，軟交換要與信令網(wǎng)關(guān)進行信令消息的互通，處理接收到的信令消息，或者將IP網(wǎng)的控制消息轉(zhuǎn)換為適合在電路交換網(wǎng)中傳送的信令消息格式；（2）進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作：連接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的時候，軟交換要實現(xiàn)不同協(xié)議消息間的轉(zhuǎn)換工作，比如將SIP協(xié)議中表示呼叫建立的INVITE消息轉(zhuǎn)換為ISUP中的IAM消息等。（3）控制媒體網(wǎng)關(guān)檢測呼叫的建立和釋放等操作：軟交換要與連接主叫和被叫的媒體網(wǎng)關(guān)進行通信，控制其為呼叫的建立分配必要的資源，并獲取與呼叫相關(guān)的信息，例如RTP地址和端口號，軟交換還要能夠進行必要的尋址操作，控制媒體網(wǎng)關(guān)進行發(fā)送、停止信號音等操作。1、概述1）軟交換網(wǎng)絡(luò)互通可分為：

不同軟交換運營商之間的互通，即域間互通；軟交換網(wǎng)絡(luò)和采用其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)之間的互通，即網(wǎng)間互通。2）域間互通基本要求(1)互通接入控制：(2)互通請求屏蔽：(3)互通負荷控制：(4)互通結(jié)算管理：(5)互通安全保護：3）網(wǎng)間互通基本要求5.1.1.3.5

軟交換互通技術(shù)2、軟交換網(wǎng)絡(luò)互通結(jié)構(gòu)1）基于網(wǎng)關(guān)的互通結(jié)構(gòu)基于網(wǎng)關(guān)的軟交換網(wǎng)絡(luò)互通的一般結(jié)構(gòu)，如圖所示，圖

軟交換網(wǎng)絡(luò)互通結(jié)構(gòu)2）互通地址解析原則軟交換網(wǎng)絡(luò)互通地址解析包括兩個方面的內(nèi)容：(1)終端地址分配應(yīng)能區(qū)分不同的運營域和不同的網(wǎng)絡(luò)。(2)應(yīng)定義不同運營域和不同網(wǎng)絡(luò)的地址解析系統(tǒng)之間交換路由信息的機制和協(xié)議，各系統(tǒng)根據(jù)其他域或網(wǎng)絡(luò)提供的信息以及本域的策略，決定互通的路由。2）BICC協(xié)議BICC協(xié)議提供了支持獨立于承載技術(shù)和信令傳送技術(shù)的窄帶ISDN業(yè)務(wù)，BICC協(xié)議屬于應(yīng)用層控制協(xié)議，可用于建立、修改、終接呼叫。支持BICC信令的節(jié)點有幾種情況，這些節(jié)點可以是具有承載控制功能的服務(wù)節(jié)點，也可以是不具有承載控制功能的媒體節(jié)點。具有承載控制功能的服務(wù)節(jié)點，如圖所示。圖

具有承載控制功能的服務(wù)節(jié)點模型3、軟交換互通協(xié)議1）SIP-T協(xié)議SIP-T不是一個新的協(xié)議，而只是補充定義了如何利用SIP協(xié)議傳送電話網(wǎng)絡(luò)信令，特別是ISUP信令的機制。BICC協(xié)議具有呼叫信令和承載信令功能分離的特點，圖給出了BICC協(xié)議模型。BICC通過BCF接收/發(fā)送承載信令事件。顯然，BICC并不是用于SIP體系的，它只可能與H.323網(wǎng)絡(luò)配用。圖

BICC協(xié)議模型4、軟交換與H.323系統(tǒng)的互通當(dāng)軟交換設(shè)備與H.323系統(tǒng)互通時，其互連點設(shè)在軟交換設(shè)備與最低級網(wǎng)守之間，即通過軟交換與H.323體系中的二級或一級（在沒有二級網(wǎng)守的情況下）網(wǎng)守完成這兩個網(wǎng)絡(luò)體系之間的互通，互通示意如圖所示。圖

軟交換與H.323系統(tǒng)的互通例1由軟交換設(shè)備側(cè)發(fā)起呼叫的流程圖，如圖所示。圖

由軟交換設(shè)備側(cè)發(fā)起呼叫的快速呼叫建立流程呼叫建立流程5、軟交換與SIP系統(tǒng)的互通為完成軟交換與SIP系統(tǒng)的互通，軟交換應(yīng)具備以下功能：(1)SIP用戶代理功能（User

Agent）功能：包括SIP用戶代理客戶機和用戶代理服務(wù)器功能。(2)SIP代理功能：轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求和響應(yīng)消息。(3)支持SIP-T協(xié)議：實現(xiàn)PSTN/ISDN側(cè)的SS7信令和IP側(cè)的SIP信令的映射和轉(zhuǎn)換。圖

軟交換與SIP系統(tǒng)互通方式軟交換與SIP系統(tǒng)的互通方式，如圖所示，主要有：PSTN/ISDN—軟交換—SIP網(wǎng)SIP網(wǎng)—軟交換網(wǎng)—PSTN/ISDNSIP網(wǎng)—軟交換網(wǎng)—SIP網(wǎng)SIP應(yīng)用服務(wù)器和軟交換設(shè)備之間的通信IP端到PSTN/ISDN端的呼叫建立和釋放流程如圖所示，本流程示例基于以下約定:7號信令以ISUP為例；代理服務(wù)器為主叫用戶，即SIP終端的代理服務(wù)器；連接被叫用戶的收端局發(fā)出的ISUP信令，并發(fā)給圖中的軟交換；

SIP終端是指具有SIP用戶代理功能的實體。圖

IP端到PSTN/ISDN端的呼叫建立和釋放流程1）IP端到PSTN/ISDN端的呼叫建立和釋放流程本流程示例基于以下約定：

7號信令以ISUP為例；連接主叫用戶的發(fā)端局，發(fā)送ISUP信令給軟交換；代理服務(wù)器為被叫用戶，即SIP終端的代理服務(wù)器；SIP終端是指具有SIP用戶代理功能的實體。圖

PSTN/ISDN端到IP端的呼叫建立和釋放流程2）PSTN/ISDN端到IP端的呼叫建立和釋放流程3）SIP終端到SIP終端的呼叫建立和釋放流程SIP終端到SIP終端的呼叫建立和釋放流程分別見圖1和圖2，其中軟交換應(yīng)包含代理服務(wù)器功能、重定向服務(wù)器功能和/或定位服務(wù)器功能。圖1為經(jīng)過代理服務(wù)器的成功邀請建立流程圖，圖2為經(jīng)過重定向服務(wù)器的成功邀請建立流程圖。圖1成功邀請建立流程圖（經(jīng)代理服務(wù)器）圖2成功邀請建立流程圖（經(jīng)重定向服務(wù)器）軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間可以使用SIP協(xié)議進行通信。圖

說明SIP實現(xiàn)各種增值業(yè)務(wù)時控制流的流程。圖

軟交換和應(yīng)用服務(wù)器之間的控制流4）SIP應(yīng)用服務(wù)器和軟交換設(shè)備之間的通信6、軟交換與智能網(wǎng)的互通軟交換和現(xiàn)有智能網(wǎng)互通時，與信令網(wǎng)關(guān)功能（SGF）直接相連。信令網(wǎng)關(guān)功能可完成底層協(xié)議的轉(zhuǎn)換和地址翻譯功能。具體的互通點如圖所示。圖

軟交換與現(xiàn)有智能網(wǎng)絡(luò)的互通下面以800業(yè)務(wù)為例，介紹軟交換處于不同的位置時，與IN互通的通信流程。這里假定該800業(yè)務(wù)為最簡單的800業(yè)務(wù)。1）軟交換位于PSTN/ISDN由用戶媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)起IN呼叫，并且約定：媒體網(wǎng)關(guān)直接連接用戶，用戶撥叫800號智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。軟交換與智能網(wǎng)互通的控制過程如圖

所示。圖

用戶媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)起IN呼叫的互通控制流程由IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)起呼叫，表示媒體網(wǎng)關(guān)通過電路交換網(wǎng)中的電路中繼與用戶連接，呼叫信令通過7號信令網(wǎng)關(guān)進入軟交換設(shè)備。本流程示例基于以下約定：主叫用戶位于MG1、SG1管轄范圍；被叫用戶位于MG2、SG2管轄范圍；

7號信令以ISUP為例；MG1與MG2同屬于一個軟交換管轄區(qū)域。軟交換與IN的互通控制流程如圖

所示。圖

IP中繼網(wǎng)關(guān)發(fā)起IN呼叫的互通控制流程2）軟交換位于SIP系統(tǒng)中這里假設(shè)與SIP終端相連的SIP代理服務(wù)器不具備SSF功能，并且約定：7號信令以ISUP為例；代理服務(wù)器為主叫用戶，即SIP終端的代理服務(wù)器；連接被叫用戶的收端局發(fā)出的ISUP信令發(fā)給軟交換；

SIP終端是指具有SIP用戶代理功能的實體。具體流程如圖

所示。圖

SIP終端發(fā)起IN呼叫的流程5.1

業(yè)務(wù)層的呼叫控制層技術(shù)1、基于軟交換技術(shù)的NGN架構(gòu)2、基于IMS技術(shù)的NGN架構(gòu)支撐NGN的核心技術(shù)負責(zé)對業(yè)務(wù)呼叫進行邏輯和信令控制。

5.1.2.1IMS概述

5.1.2.2IMS設(shè)計思想

5.1.2.3IMS體系架構(gòu)5.1.2基于ISM的NGN組網(wǎng)架構(gòu)5.1.2.1IMS概述IMS的技術(shù)特點：從IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上看，IMS采用了分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在業(yè)務(wù)這層可以通過3GPP提供的多種業(yè)務(wù)接口和業(yè)務(wù)提供的技術(shù)，可以支持標準、開放的接口。IMS的核心網(wǎng)絡(luò)主要是用于會話和呼叫控制，提供多媒體的業(yè)務(wù)環(huán)境。它的協(xié)議是基于Internet，并且是借鑒了Internet的成功經(jīng)驗，可以促進網(wǎng)絡(luò)的融合。同時，IMS的網(wǎng)絡(luò)滿足通信網(wǎng)絡(luò)的安全、計費和漫游以及QoS方面的需求。IMS接入網(wǎng)絡(luò)提供的是用戶對網(wǎng)絡(luò)的接入，向終端用戶提供移動性管理，由于IMS有網(wǎng)絡(luò)獨立性的功能，所以目前可以接入IMS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)有WLAN、3GPP2的分組網(wǎng)絡(luò)，還有固定網(wǎng)絡(luò)。IMS的特點是呼叫和會話控制采用了SIP，底層采用IPV6。IMS在IP的分組網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)了對用戶的接入和移動式的管理，會話控制上能夠提供單到單或者是單到多的業(yè)務(wù)邏輯，也解決了媒體資源的控制和協(xié)商。同時IMS也充分考慮了對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，對補充業(yè)務(wù)后向的支持。因此可以說IMS的架構(gòu)和功能是滿足了NGN所提出的話音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載統(tǒng)一，業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò)，兼容現(xiàn)有的業(yè)務(wù)和終端這三大基本特點。另外，IMS也提供了良好的漫游特性和對底層網(wǎng)絡(luò)的獨立性。目前IMS的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是基于IETF已有的標準，并且增加了必要的擴展。包括SIP、Diameter和COPS等。IMS全網(wǎng)絡(luò)采用IPV6的網(wǎng)絡(luò)地址。IMS的優(yōu)勢：1、IMS由于采用的是分組網(wǎng)絡(luò)，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持有著天然的優(yōu)勢，適應(yīng)于新業(yè)務(wù)的高速寬帶和低成本的需要。2、由于采用了SIP協(xié)議，能夠提供終端到終端和終端到服務(wù)器直接的通信。SIP協(xié)議業(yè)務(wù)的靈活和擴展能力也是比較強大的。IMS的終端由于直接支持SIP，所以它的終端智能是比較高的，從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)拓展也比較容易。3、IMS系統(tǒng)不是一個簡單的SIP網(wǎng)絡(luò)，它加強了對用戶和業(yè)務(wù)的控制，從而運營商可以掌握資源的使用。4、IMS和接入網(wǎng)絡(luò)之間的獨立性。5、IMS整合了各種業(yè)務(wù)平臺，通過一個統(tǒng)一的IMS系統(tǒng)，這樣有利于各種業(yè)務(wù)平臺之間的兼容。IMS和目前國際化標準組織OMA共同開發(fā)業(yè)務(wù)平臺，從而為IMS系統(tǒng)增值。6、IMS因為采用的是IP的承載網(wǎng)絡(luò)，向全IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)邁進了一步。5.1.2.1IMS概述5.1.2.2IMS設(shè)計思想移動互聯(lián)網(wǎng)三個考慮1、能夠提供電信級的QoS保證2、應(yīng)能對業(yè)務(wù)進行有效靈活的計費3、應(yīng)能提供融合各類網(wǎng)絡(luò)能力的綜合業(yè)務(wù)，特別是電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的業(yè)務(wù)三個技術(shù)三個技術(shù)1、最大限度地重用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和協(xié)議。會話層3、充分借鑒了軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。2、繼承了移動通信系統(tǒng)特有的網(wǎng)絡(luò)能力。5.1.2.3IMS體系結(jié)構(gòu)HSSIMS數(shù)據(jù)SLFCHFHLR/AUCSIPASOSASCSIMSSFAS應(yīng)用（SIP/OSAAS）BGCFMGCFSGWS-CSCFP-CSCFI-CSCFCSCFMRFCMRFRMRFIMS—MGWPDFSGSNGBRANGGSNPEFPLMNIPv6PDNIPv4PDNPSTN5.1.2.3IMS體系結(jié)構(gòu)1.呼叫會話控制相關(guān)功能實體

呼叫會話控制功能(CSCF)是IMS的核心功能實體，主要功能是實現(xiàn)IMS域的呼叫和會話控制。IMS中定義了三種CSCF：(1)代理CSCF(P-CSCF)：位于訪問網(wǎng)絡(luò)中，是SIP用戶接入IMS的入口點。主要負責(zé)受理SIP用戶接入，SIP消息的轉(zhuǎn)發(fā)、完整性保護和壓縮處理。P-CSCF中的PDF(策略判決功能)模塊負責(zé)對多媒體業(yè)務(wù)的QoS要求進行策略判決。P-CSCF也可用來提供緊急業(yè)務(wù)的本地控制。(2)查詢CSCF(I-CSCF)：位于歸屬網(wǎng)絡(luò)中，是SIP消息進入歸屬IMS網(wǎng)絡(luò)的入口點。主要負責(zé)查詢HSS來為用戶選擇S-CSCF，并將SIP消息發(fā)到該S-CSCF；作為外部網(wǎng)絡(luò)到IMS歸屬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，支持防火墻功能，并具有隱藏歸屬網(wǎng)絡(luò)拓撲的功能，從而允許各運營商IMS網(wǎng)絡(luò)保持配置獨立安全。(3)服務(wù)CSCF(S-CSCF)：位于歸屬網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)需要可設(shè)置多個。主要功能是