現(xiàn)代交換技術(shù)-06章-軟交換技術(shù)

第六章軟交換技術(shù)第九章軟交換技術(shù)本章內(nèi)容：軟交換概述軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)軟件換的相關(guān)協(xié)議本章重點：軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本章難點：軟交換的相關(guān)協(xié)議引入背景分組交換網(wǎng)適合各種類型信息的傳輸，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高?；赥DM的PSTN話音網(wǎng)能保證優(yōu)良的語音品質(zhì)，但對新業(yè)務(wù)的提供能力有限。所面臨的問題：如何進行改造，使PSTN能適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需要。如何實現(xiàn)PSTN低成本地向基于分組的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進。如何實現(xiàn)PSTN與新建數(shù)據(jù)網(wǎng)的體系融合。軟交換（Softswitch）是解決問題的關(guān)鍵。是下一代話音交換網(wǎng)絡(luò)的核心。軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出來，通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，包含呼叫選路、管理控制、連接控制、信令互通等。6.1.1軟交換的基本概念什么是軟交換？是一種功能實體，是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心；提供具有實時性要求的呼叫控制和連接控制的功能；與傳統(tǒng)交換技術(shù)不同，它把呼叫傳輸和呼叫控制分離開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平臺，使業(yè)務(wù)提供者能自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議相結(jié)合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移。PSTN網(wǎng)和ATM網(wǎng)是基于交換單元的硬交換。軟交換是基于IP網(wǎng)絡(luò)的包交換，通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件來實現(xiàn)，與業(yè)務(wù)無關(guān)。6.1軟交換概述提供支持多種信令協(xié)議，實現(xiàn)PSTN網(wǎng)和IP網(wǎng)/ATM網(wǎng)間的信令互通和不同網(wǎng)關(guān)的互操作。處理實時業(yè)務(wù)，并具有提供各種增值業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)的能力（如處理視頻和多媒體業(yè)務(wù)）。提供可編程的、邏輯化控制的開放的API協(xié)議，實現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺的互通；通過不同的邏輯與媒體層的網(wǎng)關(guān)交互，對網(wǎng)關(guān)設(shè)備或IP/ATM網(wǎng)的核心設(shè)備進行控制。提供網(wǎng)守功能，即接入認證與授權(quán)、地址解析和帶寬管理等。操作維護功能，主要包括業(yè)務(wù)統(tǒng)計和告警等。計費功能，具有采集詳細話單的功能。6.1.2軟交換的基本功能6.1軟交換概述以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)具有以下三大特征：（1）采用開放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系（2）基于業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)（3）基于統(tǒng)一協(xié)議的和基于分組的網(wǎng)絡(luò)6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.2.1軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括：業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層其中軟交換位于控制信令層6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器策略服務(wù)器各類用戶終端CA，MGC，軟交換SCP各類接入網(wǎng)關(guān)NASMGSGPSTN/ISDN/ATMSS7網(wǎng)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層圖6.1基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖開放的API信令（ISUP、MAP、RANAP、MGCP、MEGACO、SIP）IP傳輸域互通功能域非IP接入域IP電話IN/AINInter-NetworkSwitchSIP/SIP-T；H.3236.2.2各層功能描述1、業(yè)務(wù)應(yīng)用層其主要功能是在純呼叫建立之上為用戶提供附加增值業(yè)務(wù)，同時提供業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的管理功能，為VoIP網(wǎng)提供各種應(yīng)用和業(yè)務(wù)的執(zhí)行邏輯，存放業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括軟交換網(wǎng)絡(luò)各類業(yè)務(wù)所需要的業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)資源及媒體資源等。

主要由各類業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺構(gòu)成，包括應(yīng)用服務(wù)器、特征服務(wù)器、策略服務(wù)器、SCP、AAA服務(wù)器、目錄服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器等。

6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器策略服務(wù)器各類用戶終端CA，MGC，軟交換SCP各類接入網(wǎng)關(guān)NASMGSGPSTN/ISDN/ATMSS7網(wǎng)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層圖6.1基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖開放的API信令（ISUP、MAP、RANAP、MGCP、MEGACO、SIP）IP傳輸域互通功能域非IP接入域IP電話IN/AINInter-NetworkSwitchSIP/SIP-T；H.323業(yè)務(wù)應(yīng)用層為VoIP網(wǎng)提供各種應(yīng)用和業(yè)務(wù)的執(zhí)行邏輯，可以包括應(yīng)用服務(wù)器、功能服務(wù)器等設(shè)備，也可以包含類似于媒體服務(wù)器這樣的特殊部件。6.2.2各層功能描述2、控制信令層控制信令層是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制的核心，為傳輸層提供控制功能，其設(shè)備或功能是根據(jù)從接入層接收的信令信息來完成對邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務(wù)呼叫控制，并負責(zé)各媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制，通過控制傳輸層部件完成呼叫控制、選路、認證、資源管理等功能，及完成呼叫建立和釋放。主要由軟交換設(shè)備（媒體網(wǎng)關(guān)控制器）構(gòu)成。具有多種不同的功能實現(xiàn)形式，包括軟交換（Softswitch）、呼叫代理（CallAgent，CA）、呼叫控制器（CallController）等。

6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器策略服務(wù)器各類用戶終端CA，MGC，軟交換SCP各類接入網(wǎng)關(guān)NASMGSGPSTN/ISDN/ATMSS7網(wǎng)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層圖6.1基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖開放的API信令（ISUP、MAP、RANAP、MGCP、MEGACO、SIP）IP傳輸域互通功能域非IP接入域IP電話IN/AINInter-NetworkSwitchSIP/SIP-T；H.323控制信令層主要是為傳輸層提供控制功能，其設(shè)備或功能是根據(jù)從接入層接收的信令信息來執(zhí)行呼叫控制的，通過控制傳輸層部件來建立或拆除經(jīng)過VoIP網(wǎng)的媒體連接。媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）是VoIP網(wǎng)絡(luò)中的一種關(guān)鍵物理設(shè)備，具有多種不同的功能實現(xiàn)形式，包括軟交換、呼叫代理、呼叫控制器等。（1）MGC的功能可以集中或分開。（2）MGC是信令消息的源點和終點，它通過一種或多種MGC協(xié)議控制中繼網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體服務(wù)器，提供路由信息、認證和記帳信息。（3）MGC可以通過不同的服務(wù)控制協(xié)議與應(yīng)用服務(wù)器進行通信。6.2.2各層功能描述3、傳輸層傳輸層是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)，其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換設(shè)備、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺等各個軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來。

傳輸層可分為三個域：IP傳輸域、非IP傳輸域和互通功能域。IP傳輸域為分組通過VoIP網(wǎng)絡(luò)提供傳輸通道、選路/交換結(jié)構(gòu)。非IP傳輸域提供接入網(wǎng)關(guān)或預(yù)留網(wǎng)關(guān)，以便支持非IP終端/電話/ISDN網(wǎng)絡(luò)等接入功能?；ネüδ苡?qū)耐獠烤W(wǎng)絡(luò)接收或向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的信令提供轉(zhuǎn)換功能，包括信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)或互通網(wǎng)關(guān)。6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器策略服務(wù)器各類用戶終端CA，MGC，軟交換SCP各類接入網(wǎng)關(guān)NASMGSGPSTN/ISDN/ATMSS7網(wǎng)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層圖6.1基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖開放的API信令（ISUP、MAP、RANAP、MGCP、MEGACO、SIP）IP傳輸域互通功能域非IP接入域IP電話IN/AINInter-NetworkSwitchSIP/SIP-T；H.323傳輸層提供了從外部網(wǎng)絡(luò)或終端到VoIP網(wǎng)的信令和媒體接口。傳輸層可以分為三個域：IP傳輸域、非IP傳輸域和互通功能域。IP傳輸域為分組通過VoIP網(wǎng)絡(luò)提供傳輸通道、選路/交換結(jié)構(gòu)，包括路由器、交換機等設(shè)備和提供服務(wù)質(zhì)量與傳輸保證的設(shè)備。非IP傳輸域提供接入網(wǎng)關(guān)或預(yù)留網(wǎng)關(guān)，以便支持非IP終端/電話/ISDN網(wǎng)絡(luò)、DSL網(wǎng)絡(luò)的綜合接入設(shè)備（IAD）、HFC網(wǎng)絡(luò)的CableModem或多媒體終端、GSM/3G移動無線接入網(wǎng)的接入功能?；ネüδ苡?qū)耐獠烤W(wǎng)絡(luò)接收或向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的信令提供轉(zhuǎn)換功能，它主要包括信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)或互通網(wǎng)關(guān)。6.2軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.2.2各層功能描述4、媒體接入層其作用是利用各種接入設(shè)備實現(xiàn)不同用戶的接入，并實現(xiàn)不同信息格式之間的轉(zhuǎn)換，功能類似于傳統(tǒng)程控交換機的用戶模塊或中繼模塊。

主要包括各類媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備、綜合接入設(shè)備（IAD）及各種終端設(shè)備。媒體網(wǎng)關(guān)又可分為中繼網(wǎng)關(guān)（TG）、接入網(wǎng)關(guān)（AG）、無線接入網(wǎng)關(guān)（WG）、信令網(wǎng)關(guān)（SG）等。功能服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器策略服務(wù)器各類用戶終端CA，MGC，軟交換SCP各類接入網(wǎng)關(guān)NASMGSGPSTN/ISDN/ATMSS7網(wǎng)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層控制信令層傳輸層媒體/接入層圖6.1基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖開放的API信令（ISUP、MAP、RANAP、MGCP、MEGACO、SIP）IP傳輸域互通功能域非IP接入域IP電話IN/AINInter-NetworkSwitchSIP/SIP-T；H.323信令網(wǎng)關(guān)支持不同傳輸層之間的信令轉(zhuǎn)換；媒體網(wǎng)關(guān)提供不同傳輸網(wǎng)絡(luò)或者不同媒體之間的媒體轉(zhuǎn)換；互通網(wǎng)關(guān)支持在相同傳輸層使用不同協(xié)議的信令互通。軟交換功能：由智能業(yè)務(wù)節(jié)點、各種數(shù)據(jù)庫以及信令網(wǎng)關(guān)共同完成。信令網(wǎng)關(guān)：完成7號信令和IP信令之間的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)庫信令網(wǎng)關(guān)智能業(yè)務(wù)點交換機網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備AAA/RADIUS服務(wù)器資源管理服務(wù)管理開放式接口HTML賬單AMAAPISS7overIPA/NISUP接入線中繼電路IPSNMPRADIUSMEGACO-P6.2.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實例（1）Bridgewater提供的IP與PSTN融合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能業(yè)務(wù)點：與各種資源數(shù)據(jù)庫相連，負責(zé)業(yè)務(wù)連接的控制以及開放式應(yīng)用接口。網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備：就是在智能業(yè)務(wù)點指導(dǎo)下完成業(yè)務(wù)的傳輸。（1）Bridgewater提供的IP與PSTN融合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫信令網(wǎng)關(guān)智能業(yè)務(wù)點交換機網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備AAA/RADIUS服務(wù)器資源管理服務(wù)管理開放式接口HTML賬單AMAAPISS7overIPA/NISUP接入線中繼電路IPSNMPRADIUSMEGACO-P6.2.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實例應(yīng)用服務(wù)器本地網(wǎng)關(guān)多媒體網(wǎng)關(guān)媒體服務(wù)器內(nèi)容服務(wù)器媒體網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)控制器電信服務(wù)代理電信服務(wù)器媒體網(wǎng)關(guān)控制器信號網(wǎng)關(guān)InternetWeb服務(wù)器InternetWeb服務(wù)器智能服務(wù)器最后一公里接入網(wǎng)DSLPOTSISDNGAMRAN3GRANCable,etcPSTN/PLMN/ISDN網(wǎng)絡(luò)多媒體網(wǎng)（2）事務(wù)型分布式軟交換系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)基本思想是：用連接在IP網(wǎng)絡(luò)上的媒體網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)控制器、信令網(wǎng)關(guān)、呼叫處理服務(wù)器和電信業(yè)務(wù)服務(wù)器完成相當(dāng)于傳統(tǒng)電話網(wǎng)、信令網(wǎng)、智能網(wǎng)、管理網(wǎng)和業(yè)務(wù)提供網(wǎng)的功能，并與傳統(tǒng)的接入網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)互連。6.2.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實例OSI層H.323SIPMGCPSS7H.248132MACIPUDPINAPH.248MGCPSIPH.323ISUPTCAPSCCPTCPIPMACSCTPM3UAM2UAMTP1MTP2MTP3UDPSCTPTCPUDPMACIPUDPMACIPMACIP5476.3.1軟交換接口及其協(xié)議軟交換體系涉及協(xié)議非常多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議計費中心網(wǎng)管中心策略服務(wù)器Radius(AAA)網(wǎng)守SNMPCOPSRadiusSIP/APISIP-TH.248RAS應(yīng)用服務(wù)器SCP軟交換SG軟交換MGPSTN/ISDN圖6.5軟交換的對外接口6.3.1軟交換接口及其協(xié)議6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議（1）軟交換機與應(yīng)用/業(yè)務(wù)層之間的協(xié)議

①軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間的接口，可使用SIP協(xié)議或API（如Parlay），提供對三方應(yīng)用和各種增值業(yè)務(wù)的支持功能。

②軟交換與策略服務(wù)器間的接口，可使用公共開放策略服務(wù)協(xié)議（COPS），實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作進行動態(tài)干預(yù)。

③軟交換與網(wǎng)關(guān)中心間的接口，可使用SNMP，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。

④軟交換與智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制點（SCP）之間的接口，可使用INAP，實現(xiàn)對現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持。6.3.1軟交換接口及其協(xié)議6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議（2）軟交換機之間的協(xié)議

①SIP-T是IETF的標準協(xié)議，它主要是對原SIP協(xié)議進行擴展，屬于一種應(yīng)用層協(xié)議。②BICC是ITU-T的標準協(xié)議，它主要是將原七號信令中的ISUP協(xié)議進行封裝，對多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持存在一定不足。6.3.1軟交換接口及其協(xié)議（3）信令網(wǎng)關(guān)（SG）與軟交換機之間的協(xié)議采用信令傳送協(xié)議（SIGTRAN），其低層采用信令控制傳輸協(xié)議（SCTP）。

SIGTRAN/SCTP協(xié)議的根本功能在于將PSTN中基于TDM的No.7信令的高層信令信息（TUP/ISUP/SCCP），通過SG以IP網(wǎng)作為承載透明傳至軟交換機，由軟交換機完成對No.7信令的處理。6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議（4）媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換機之間的協(xié)議

主要有MGCP或H.248/Megaco兩種媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，用于軟交換對媒體網(wǎng)關(guān)的承載控制、資源控制及管理。

H.248/Megaco實際上是同一個協(xié)議的名字，由IETF和ITU-T聯(lián)合開發(fā)，IETF稱為Megaco，ITU-T稱為H.248。6.3.1軟交換接口及其協(xié)議（5）媒體網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議

除SG外，各媒體網(wǎng)關(guān)之間采用數(shù)據(jù)傳送協(xié)議RTP。6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議6.3.2H.323協(xié)議H.323協(xié)議是基于IP網(wǎng)絡(luò)進行音頻、視頻和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的標準協(xié)議。它是最初于1996年由ITU通過的，作為H.320的修改版（H.320是ISDN和電路交換網(wǎng)上的會議電視協(xié)議），用于局域網(wǎng)（LAN）上的多媒體會議，后來擴展至覆蓋VoIP。H.323終端H.323網(wǎng)閘H.323網(wǎng)關(guān)H.323終端H.323終端H.323MCUV.70終端H.324終端話音終端H.322終端話音終端H.320終端H.321終端H.321終端GSTNQoS確保LANN-ISDNB-ISDN分組網(wǎng)H.323系統(tǒng)多點控制單元6.3.2H.323協(xié)議圖6-6H.323系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6.7H.323協(xié)議棧結(jié)構(gòu)1、H.323協(xié)議結(jié)構(gòu)6.3.2H.323協(xié)議6.3.2H.323協(xié)議Conversation（H.245信令）Setup呼叫請求Callproceeding呼叫正在處理ReleaseComplete呼叫釋放DRQ釋放請求DCF釋放確認DCF釋放確認DRQ釋放請求ReleaseComplete呼叫釋放Connect建立連接Alerting振鈴ACF確認請求ARQ接入請求Setup呼叫請求Connect建立連接ARQ呼叫請求ACF確認請求Callproceeding呼叫正在處理Alerting振鈴節(jié)點1節(jié)點2網(wǎng)閘（網(wǎng)守）2、H.323呼叫信令過程呼叫建立過程能力交換和主從確定過程、媒體信道建立過程、通信過程呼叫終止過程（1）媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）是由Telecordia公司根據(jù)分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)要求提出的，是在綜合簡單網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（SGCP）和IP設(shè)備控制（IPDC）協(xié)議的基礎(chǔ)上形成的。（2）人們希望把以軟件為中心的呼叫處理功能和以硬件為中心的媒體流處理功能分離開，放置在軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間。（3）H.323和SIP協(xié)議都不能處理兩個分離實體之間的通信，而由MGCP來處理。信令話音控制媒體PSTN/ISDN至H.323終端IP網(wǎng)至關(guān)守SGMGCMG6.3.3MGCP協(xié)議6.3軟交換的相關(guān)協(xié)議(1)NTFY摘機(3)RQNT(11)MDCX遠端SDP(15)RQNT回鈴音(6)200(2)200OK(4)250(5)NTFYMG1MG2MGC(13)RQNT送鈴音(7)CRCX(8)200本地SDP(9)CRCX遠端SDP(10)200本地SDP(12)200OK(16)200OK(17)NTFY摘機(14)200OK(18)200OK(19)RQNT掛機檢測(20)200OK(19)RQNT掛機檢測(20)200OK(21)MDCX雙向(22)200OKA摘機A撥號B摘機呼叫信令過程6.3.3MGCP協(xié)議用戶D用戶CAMGSoftX3000IP城域網(wǎng)MGCP協(xié)議MRSIAD用戶A用戶BMGCP協(xié)議應(yīng)用實例

SoftX3000通過MGCP協(xié)議控制媒體資源服務(wù)器（MRS），提供在IP網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)所需的媒體資源功能，包括業(yè)務(wù)音提供、會議、交互式應(yīng)答、通知、統(tǒng)一消息、高級語音業(yè)務(wù)等；控制AG/AMG和IAD的接入，可接入模擬電話用戶，支持PSTN業(yè)務(wù)、傳真透傳、T.38等。6.3.4MGCP協(xié)議6.3.4H.2