現(xiàn)代通信技術(shù)與業(yè)務(wù)08

1、第8章 下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)8.1下一代網(wǎng)絡(luò)概述 從廣義上講，NGN泛指一個(gè)不同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，大量采用業(yè)界公認(rèn)的新技術(shù)，可以提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)用戶之間的業(yè)務(wù)互通及信息共享的融合網(wǎng)絡(luò)。從狹義上講，NGN特指以軟交換設(shè)備為控制核心，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)放的分層體系結(jié)構(gòu)。在這種分層體系結(jié)構(gòu)下，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)控制與呼叫控制的分離，呼叫控制與接入和承載的分離，各網(wǎng)絡(luò)部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行互通，能夠兼容PSTN、IP網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)等技術(shù)，提供豐富的用戶接入手段，支持標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)接口，采用統(tǒng)一的分組傳送方式。 8.1.1下一代網(wǎng)絡(luò)的定義和特點(diǎn) ITU-T對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）

2、的定義為：NGN是基于分組的網(wǎng)絡(luò)，能夠提供包括電信業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與底層傳送技術(shù)的分離；它提供用戶對(duì)不同業(yè)務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的自由接入，并支持通用移動(dòng)性。相對(duì)于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，NGN具有如下3大特點(diǎn)。 將傳統(tǒng)交換機(jī)的功能模塊分離成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件，各個(gè)部件可以按相應(yīng)的功能劃分，各自獨(dú)立發(fā)展。部件間的協(xié)議接口基于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 NGN是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與呼叫控制分離、呼叫與承載分離。 NGN是基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網(wǎng)絡(luò)。 8.1.2下一代網(wǎng)絡(luò)功能分層結(jié)構(gòu)國(guó)際分組通信協(xié)會(huì)IPCC（原國(guó)際軟交換論壇ISC）提出的基于軟交換的NGN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為4層，

3、分別為接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層。各層主要功能如下。接入層：將各類(lèi)用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，集中用戶業(yè)務(wù)并將傳送至目的地；包括各種接入手段，如固定或移動(dòng)接入、窄帶或?qū)拵Ы尤氲?。傳送層：將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的格式，如將語(yǔ)音信號(hào)分割成ATM信元或IP包，并實(shí)現(xiàn)信息媒體流的選路和傳輸。控制層：完成各種呼叫控制功能，控制底層網(wǎng)絡(luò)元素對(duì)接入和傳送層語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)流的處理，在該層實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)端到端的連接。業(yè)務(wù)層：在呼叫建立的基礎(chǔ)上提供各種增值業(yè)務(wù)，同時(shí)提供開(kāi)放的第三方可編程接口，易于引入新業(yè)務(wù)。另外也負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的管理功能，如業(yè)務(wù)邏輯定義、業(yè)務(wù)生成、業(yè)務(wù)認(rèn)證和業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)等。8.2基于軟交換的下一代

4、網(wǎng)絡(luò)8.2.1下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖8.3基于軟交換的NGN結(jié)構(gòu)NGN提出了分層結(jié)構(gòu)的概念，將網(wǎng)絡(luò)分成邊緣接入層、核心傳送層、控制層、應(yīng)用層等，即把控制和業(yè)務(wù)的提供從邊緣接入網(wǎng)關(guān)和傳送層中分離出來(lái)，其中，控制層的核心功能實(shí)體就是軟交換設(shè)備?；谲浗粨Q的NGN組成如圖8.3所示。網(wǎng)絡(luò)自下而上劃分成為4層，即接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層，各層之間采用標(biāo)準(zhǔn)化接口。 1接入層接入層負(fù)責(zé)將各種不同的網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備接入分組核心網(wǎng)，將各種業(yè)務(wù)量進(jìn)行集中，并利用公共的傳送平臺(tái)進(jìn)行信息傳送。接入層設(shè)備不具有呼叫控制功能，它必須和控制層設(shè)備相配合，才能完成所需要的操作。媒體網(wǎng)關(guān)（MG）負(fù)責(zé)將各種終端和接入網(wǎng)絡(luò)接入核

5、心分組網(wǎng)，并將一種網(wǎng)絡(luò)中的媒體格式轉(zhuǎn)換成另一種網(wǎng)絡(luò)所要求的媒體格式。信令網(wǎng)關(guān)（SG）提供No.7信令網(wǎng)和分組網(wǎng)之間信令的轉(zhuǎn)換。信令網(wǎng)關(guān)通常和軟交換設(shè)備合設(shè)在一處，也可以單獨(dú)設(shè)置。綜合接入設(shè)備（IAD）可提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入。 2傳送層 傳送層對(duì)各種不同業(yè)務(wù)和媒體流提供傳送的公共平臺(tái)，一般采用基于分組的傳送方式。目前，比較公認(rèn)的傳送網(wǎng)為IP骨干網(wǎng)。3控制層 控制層完成呼叫控制、媒體接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證和計(jì)費(fèi)等功能。其主要實(shí)體為軟交換機(jī)，有時(shí)也稱作媒體網(wǎng)關(guān)控制器。軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)間的信令，可使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議H.248/Megaco，用于軟交換對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的承載

6、控制、資源控制及管理。軟交換與IP設(shè)備間信令，可使用會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議（SIP）或H.323。 4業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)層在呼叫控制的基礎(chǔ)上向用戶提供各種增值業(yè)務(wù)，同時(shí)提供業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的管理功能。該層的主要功能實(shí)體包括：應(yīng)用服務(wù)器（Application Server，AS），特征服務(wù)器，策略服務(wù)器，認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)服務(wù)器（AAA），目錄服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP），網(wǎng)管及安全系統(tǒng)（提供安全保障）。其中，AS負(fù)責(zé)各種增值業(yè)務(wù)的邏輯產(chǎn)生和管理，并提供開(kāi)放的應(yīng)用編程接口（API），為第三方業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)提供統(tǒng)一的創(chuàng)作平臺(tái)；AAA服務(wù)器負(fù)責(zé)提供接入認(rèn)證和計(jì)費(fèi)功能。 軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)控制層的核心設(shè)備，也是從電

7、路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備之一。軟交換的概念雖然是從媒體網(wǎng)關(guān)控制器、呼叫代理等概念發(fā)展而來(lái)的，但它在功能上又做了進(jìn)一步的擴(kuò)展，除了完成呼叫控制、連接控制和協(xié)議處理功能外，還將提供資源管理、路由及認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等功能。由于不同的業(yè)務(wù)所需要的呼叫控制功能不同，因此在軟交換系統(tǒng)中，為了便于各類(lèi)新業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)的引入，要求軟交換所提供的呼叫控制功能是各種業(yè)務(wù)的基本呼叫控制功能。概括起來(lái)，軟交換設(shè)備主要功能如下。 8.2.2軟交換設(shè)備功能媒體接入功能呼叫控制功能業(yè)務(wù)提供功能互連互通功能資源管理功能認(rèn)證和計(jì)費(fèi)與傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)相比較，軟交換具有以下特點(diǎn)。 高效靈活。 開(kāi)放性。 多用戶。 強(qiáng)大的業(yè)務(wù)能力。

8、軟交換分層的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)吸取了電信網(wǎng)、智能網(wǎng)和IP技術(shù)的精髓，是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和業(yè)務(wù)提供的關(guān)鍵所在。 8.2.3軟交換的特點(diǎn)8.3軟交換設(shè)備8.3.1綜合接入設(shè)備 綜合接入設(shè)備（IAD）是適用于小企業(yè)和家庭用戶的接入產(chǎn)品，可提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，IAD的接口類(lèi)型可以是數(shù)字用戶線路（DSL）、10/100M以太網(wǎng)接口、1000M以太網(wǎng)（GE）接口等。在用戶側(cè)，IAD的接口主要是Z接口（模擬用戶接口）、10/100M以太網(wǎng)接口。IAD的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中具有很好的通過(guò)性，而為了滿足語(yǔ)音業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求，IAD必須具有下列功能：呼叫處理功能、資源管理功能、語(yǔ)音處理功能、

9、分組語(yǔ)音QoS管理功能和協(xié)議處理功能 。8.3.3信令網(wǎng)關(guān)在下一代網(wǎng)絡(luò)中，信令網(wǎng)關(guān)（SG）是在IP網(wǎng)和No.7信令網(wǎng)的邊界接收或發(fā)送No.7信令消息的設(shè)備。它可向/從IP設(shè)備發(fā)送/接收No.7信令信息，并可管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的交互和互連，以便實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。其實(shí)質(zhì)就是為了實(shí)現(xiàn)PSTN端局與軟交換設(shè)備之間的No.7信令互通，實(shí)現(xiàn)信令承載層電路交換與IP分組交換的轉(zhuǎn)換功能。 圖8.4信令網(wǎng)關(guān)在軟交換網(wǎng)中的位置 1信令承載協(xié)議 BICC協(xié)議。BICC協(xié)議解決了呼叫控制和承載控制的分離問(wèn)題，使傳統(tǒng)的呼叫控制信令可通過(guò)任何承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送，如ATM和IP等。目前，BICC協(xié)議由CS1（能力集1）向CS2、C

10、S3發(fā)展。CS1支持呼叫控制信令在SS7 MTP、ATM上的承載，CS2增加了在IP網(wǎng)上的承載，CS3則關(guān)注MPLS、IP QoS等承載應(yīng)用質(zhì)量，以及與SIP的互通問(wèn)題。BICC協(xié)議的主要應(yīng)用領(lǐng)域是在3G的R4核心網(wǎng)絡(luò)中，MSC Server間的呼叫控制信令采用承載無(wú)關(guān)的控制協(xié)議BICC，由其提供在寬帶IP傳送網(wǎng)上等同于ISUP的信令服務(wù)。 SIGTRAN協(xié)議。IETF提出了SIGTRAN架構(gòu)，其任務(wù)是建立一套在IP網(wǎng)上傳送PSTN信令的協(xié)議。 SIGTRAN架構(gòu)是在流控制傳送協(xié)議（SCTP）的基礎(chǔ)上加上用戶適配層（UA）來(lái)傳送電話網(wǎng)信令的應(yīng)用部分，用戶適配層由多個(gè)模塊組成。如MTP第二級(jí)用戶

11、適配（M2UA）、MTP第三級(jí)用戶適配（M3UA）、SCCP用戶適配（SUA）、MTP第二級(jí)對(duì)等適配（M2PA）等。 SCTP是一個(gè)傳輸層協(xié)議，支持多路徑并發(fā)傳輸，可替代TCP、UDP，用于在IP網(wǎng)上可靠地傳輸PSTN信令；SCTP在實(shí)時(shí)性、可靠性和安全方面均比TCP和UDP優(yōu)越。 信令承載協(xié)議體系。在IP網(wǎng)中，信令可以通過(guò)UDP、TCP、SCTP等傳輸層協(xié)議進(jìn)行傳輸。UDP為無(wú)連接方式，簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但不保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，對(duì)于信令消息不適合。TCP是面向連接方式，在正常網(wǎng)絡(luò)狀況下可以保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，但在網(wǎng)絡(luò)故障、擁塞等情況下性能較差，不提供冗余通路。SCTP是一個(gè)新型協(xié)議，支持經(jīng)過(guò)多

12、條路徑向同一目的地傳輸，可靠性和實(shí)時(shí)性都較高，適合信令傳輸要求。 2信令網(wǎng)關(guān)的接口信令網(wǎng)關(guān)位于No.7信令網(wǎng)與IP網(wǎng)之間，其功能是完成基于電路中繼的No.7信令系統(tǒng)和基于分組網(wǎng)（IP承載）的SIGTRAN信令系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。信令網(wǎng)關(guān)主要接口包括TDM電路接口和IP網(wǎng)絡(luò)接口，支持的協(xié)議包括電路交換網(wǎng)側(cè)的MTP、SCCP、OMAP等，以及IP分組網(wǎng)側(cè)的SCTP、M3UA、M2PA等協(xié)議。信令網(wǎng)關(guān)的No.7電路交換接口有64kbit/s的信令數(shù)據(jù)鏈路和2Mbit/s的高速信令鏈路。IP網(wǎng)接口包括10BaseT/Fx、100BaseT/Fx和1000BaseT/Lx/Sx/Cx（可選）的以太網(wǎng)接口。 8.

13、3.4SIP終端與服務(wù)器1用戶代理用戶代理（UA）是一個(gè)用于和用戶交互的SIP實(shí)體，又稱為SIP終端，可以為用戶提供語(yǔ)音、視頻及增值業(yè)務(wù)。根據(jù)SIP用戶代理在會(huì)話中扮演角色不同又可分為用戶代理客戶機(jī)（UAC）和用戶代理服務(wù)器（UAS）兩種。其中前者用于發(fā)送呼叫請(qǐng)求，后者用于響應(yīng)呼叫請(qǐng)求。SIP終端通常需要包括UAC和UAS兩種功能。SIP終端可將語(yǔ)音信號(hào)壓縮并編碼為數(shù)字流。每一個(gè)SIP終端具有一個(gè)IP地址。SIP終端可通過(guò)IAD、以太網(wǎng)和其他寬帶方式接入網(wǎng)絡(luò)，在軟交換的控制管理下，實(shí)現(xiàn)SIP終端之間、SIP終端與其他接入網(wǎng)關(guān)及IAD用戶之間、SIP終端與固定電話網(wǎng)之間的互通。 2SIP服務(wù)器S

14、IP服務(wù)器的主要功能是地址解析和用戶定位，主要包括代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器等。 SIP代理服務(wù)器是基于SIP協(xié)議進(jìn)行呼叫控制的設(shè)備。它既是客戶機(jī)又是服務(wù)器，主要功能為路由選擇和呼叫轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)責(zé)將SIP用戶請(qǐng)求和響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的下一跳代理服務(wù)器或終端。SIP重定向服務(wù)器主要用于地址解析。其功能是通過(guò)響應(yīng)告訴客戶下一跳服務(wù)器的地址，然后由客戶根據(jù)此地址向下一跳服務(wù)器重新發(fā)送請(qǐng)求。SIP注冊(cè)服務(wù)器接收終端的注冊(cè)請(qǐng)求，記錄終端的SIP URI（統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)）和IP地址。 8.4軟交換主要協(xié)議8.4.1H.248協(xié)議 H.248是ITU-T的第SG16工作組和IETF的Megaco工作組制定的

15、媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器和媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信。H.248協(xié)議又稱為媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（Megaco）。H.248/Megaco提供媒體的建立、修改和釋放機(jī)制，同時(shí)也可攜帶某些隨路呼叫信令，支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的呼叫。該協(xié)議在構(gòu)建開(kāi)放和多網(wǎng)融合的下一代寬帶網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)揮著重要作用。 1H.248連接模型H.248協(xié)議的連接模型主要用于描述媒體網(wǎng)關(guān)的邏輯實(shí)體或?qū)ο?，以便媒體網(wǎng)關(guān)控制器對(duì)網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的承載連接進(jìn)行監(jiān)視和控制。連接模型是對(duì)網(wǎng)關(guān)內(nèi)部實(shí)體的抽象描述，模型中主要包括終端（Termination）和關(guān)聯(lián)（Context）兩個(gè)抽象概念。 終端。是能夠發(fā)送或接收一種或多種媒體流的邏輯實(shí)體。在終端中

16、，封裝了媒體流參數(shù)、modem和承載能力參數(shù)。媒體網(wǎng)關(guān)在創(chuàng)建終端時(shí)，賦予終端一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)Termination ID來(lái)識(shí)別終端。 關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)（Context）表示網(wǎng)關(guān)內(nèi)一組終端之間的連接關(guān)系和媒體流方向?？贞P(guān)聯(lián)是一種特殊的關(guān)聯(lián)，它是未定義連接關(guān)系的所有終端的集合。如在一個(gè)分解的接入網(wǎng)關(guān)中，所有空閑的電路都是空關(guān)聯(lián)中的元素。如果在一個(gè)關(guān)聯(lián)中有超過(guò)兩個(gè)終端，那么關(guān)聯(lián)就對(duì)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體混合和/或交換參數(shù)進(jìn)行描述。H.248連接模型的主要任務(wù)就是如何對(duì)終端和關(guān)聯(lián)的特性進(jìn)行描述，并定義控制終端和關(guān)聯(lián)的相關(guān)命令。2命令H.248協(xié)議使用命令對(duì)連接模型中的邏輯實(shí)體進(jìn)行管理，命令提供了對(duì)關(guān)聯(lián)和終端特性

17、進(jìn)行控制的機(jī)制。H.248協(xié)議中定義了Add（添加）、Subtract（減去）、Move（移動(dòng)）、Modify（修改）、AuditValue（審計(jì)值）、AuditCapability（審計(jì)能力）、Notify（通報(bào)）和ServiceChange（業(yè)務(wù)改變）八個(gè)命令。 3描述符和包在H.248協(xié)議中，命令的參數(shù)定義為描述符。描述符由名稱和一些參數(shù)值組成。不同命令可包含相同的描述符。常用描述符包括：媒體描述符、事件描述符、事件緩存描述符、信號(hào)描述符、數(shù)字映射描述符等。 為了適應(yīng)終端不斷變化的需要，H.248協(xié)議采用了一種終端特性擴(kuò)展機(jī)制包（Package），軟交換設(shè)備可以通過(guò)審計(jì)終端來(lái)確定網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)

18、了哪一種類(lèi)型的包。包的定義由特性（Property）、事件（Event）、信號(hào)（Signal）和統(tǒng)計(jì)（Statistic）組成，這些項(xiàng)分別由標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 4H.248呼叫控制流程圖8.7所示為一個(gè)基于H.248/Megaco協(xié)議的軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，普通的電話終端（TDM用戶終端）通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān)（MG）連接到軟交換網(wǎng)絡(luò)，軟交換機(jī)（SS）利用H.248/Megaco協(xié)議建立和釋放呼叫。基于H.248/Megaco協(xié)議呼叫控制流程如圖8.8所示。 圖8.7基于H.248/Megaco的軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 圖8.8基于H.248一般呼叫流程 8.4.2H.323協(xié)議H.323協(xié)議原

19、是ITU為在局域網(wǎng)上開(kāi)展多媒體通信制定的，其初衷是希望該協(xié)議用于多媒體會(huì)議系統(tǒng)，但目前它卻在IP電話領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。目前，普遍認(rèn)為H.323協(xié)議是在分組網(wǎng)上支持語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最成熟的協(xié)議。H.323系統(tǒng)主要包含4個(gè)組成部分：終端（Terminal）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、網(wǎng)守（Gatekeeper）和多點(diǎn)控制單元（Multipoint Control Unit，MCU）。 1終端 終端是指用戶終端，是在包交換網(wǎng)絡(luò)中提供實(shí)時(shí)、雙向通信的用戶設(shè)備。所有的終端都必須支持語(yǔ)音通信，視頻和數(shù)據(jù)通信能力是可選的。終端間使用H.245協(xié)議進(jìn)行信道容量等的協(xié)商，使用Q.931協(xié)議

20、進(jìn)行連接建立，使用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）/實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議（RTCP）進(jìn)行音頻和視頻分組傳輸。終端包括兩類(lèi)：硬終端和軟終端。2網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)是H.323會(huì)議系統(tǒng)的一個(gè)可選部件，它可在H.323系統(tǒng)和其他會(huì)議（如H.320系統(tǒng)）間進(jìn)行轉(zhuǎn)接，完成通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和音視頻編碼格式轉(zhuǎn)換。 3網(wǎng)守網(wǎng)守也是H.323會(huì)議系統(tǒng)的一個(gè)可選部件，它完成別名到地址的解析、訪問(wèn)控制、帶寬管理等功能。網(wǎng)守是H.323系統(tǒng)中完成信令功能的控制和管理實(shí)體，管理一個(gè)域（Zone）內(nèi)的終端、MCU和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，完成RAS功能，實(shí)現(xiàn)地址翻譯和帶寬控制等。域是指一個(gè)網(wǎng)守管理的區(qū)域。在該域中所有的H.323設(shè)備，包括終端、網(wǎng)關(guān)和MCU需要

21、向該網(wǎng)守進(jìn)行登記，網(wǎng)守負(fù)責(zé)進(jìn)行本域內(nèi)設(shè)備號(hào)碼和IP地址的解析，對(duì)本域的設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控，如果被叫不屬于本域管轄，需要跨域處理。 4多點(diǎn)控制單元多點(diǎn)控制單元（MCU）支持多個(gè)終端間的會(huì)議功能，由多點(diǎn)控制器（MC）和多點(diǎn)處理器（MP）組成。多點(diǎn)控制器是H.323多點(diǎn)控制單元的一個(gè)必備部件，它可以控制多點(diǎn)處理器與各終端進(jìn)行交互，采用H.245協(xié)議在多個(gè)終端間對(duì)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)編解碼能力、信道容量等進(jìn)行協(xié)商，設(shè)置會(huì)議成員優(yōu)先權(quán)，并決定哪些語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻流應(yīng)該組播發(fā)送，但它并不直接處理這些比特流。多點(diǎn)處理器是H.323多點(diǎn)控制單元的一個(gè)可選部件，完成語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻流的混合、交換和處理。在軟交換體系

22、結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)守和多點(diǎn)控制功能可以在網(wǎng)絡(luò)控制層中由軟交換機(jī)等完成，網(wǎng)關(guān)和多點(diǎn)處理功能可以在邊緣接入層中由媒體網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。 8.4.3SIP 圖8.9SIP的應(yīng)用范圍SIP是一個(gè)獨(dú)立于底層的、基于文本的應(yīng)用層信令協(xié)議，用于建立、修改和終止IP網(wǎng)上雙方或多方多媒體會(huì)話。如圖8.9所示，SIP主要用于SIP終端與軟交換之間、軟交換與軟交換之間以及軟交換與應(yīng)用服務(wù)器之間。 1SIP的基本思想SIP的設(shè)計(jì)思想與H.248/Megaco和H.323完全不同，它采用基于文本格式的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，客戶機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求。SIP信令交互過(guò)程類(lèi)似于客戶機(jī)/服務(wù)器和HTTP的協(xié)議模型，由呼叫服務(wù)器、代理

23、服務(wù)器等提供業(yè)務(wù)，用戶終端的每一個(gè)請(qǐng)求觸發(fā)服務(wù)器的某種操作；每一對(duì)請(qǐng)求和響應(yīng)構(gòu)成一個(gè)事務(wù)，事務(wù)之間相互獨(dú)立，一個(gè)完整的呼叫包含多個(gè)事務(wù)；SIP獨(dú)立于底層UDP/TCP等傳輸協(xié)議，消息中可攜帶任意類(lèi)型的消息體。 2SIP的基本功能用戶定位：SIP終端通過(guò)向DNS服務(wù)器進(jìn)行查詢，可以得到某個(gè)用戶當(dāng)前的IP地址和電話號(hào)碼。會(huì)話屬性協(xié)商：會(huì)話屬性是由SDP消息表達(dá)的，會(huì)話雙方通過(guò)交換SDP消息來(lái)協(xié)商會(huì)話的屬性。發(fā)起會(huì)話：主叫發(fā)起會(huì)話時(shí)使用INVITE請(qǐng)求。修改會(huì)話：會(huì)話中的一方通過(guò)發(fā)出re-INVITE請(qǐng)求消息，可以隨時(shí)改變會(huì)話屬性。結(jié)束會(huì)話：會(huì)話中任一方通過(guò)發(fā)出BYE或CANCEL消息，可以結(jié)束或取

24、消會(huì)話。以上這些功能是通過(guò)特定的SIP消息內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的。 3SIP的特點(diǎn)SIP具有下列特點(diǎn)。 簡(jiǎn)單。 擴(kuò)展性和靈活性好。 安全性和可靠性較高。 互通性好。 與Web和E-mail兼容性好。由于SIP具有上述特點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)與Web結(jié)合的綜合應(yīng)用時(shí)簡(jiǎn)單方便。這樣可以降低開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的生命力在于能夠提供新的綜合業(yè)務(wù)，因此，SIP受到設(shè)備制造商和應(yīng)用開(kāi)發(fā)商的青睞。4SIP與H.323的比較 SIP特別適合于提供即時(shí)消息和呈現(xiàn)服務(wù)，而采用H.323很難提供這類(lèi)服務(wù)。 采用SIP可以提供兼有傳統(tǒng)智能網(wǎng)和基于Web優(yōu)點(diǎn)的綜合服務(wù)。 采用H.323的VoIP服務(wù)對(duì)終端設(shè)備的要求較高，而SI

25、P則簡(jiǎn)單易行并且很容易與其他服務(wù)集成，優(yōu)勢(shì)明顯。 H.323作為VoIP的基本通信協(xié)議，已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、大量應(yīng)用的檢驗(yàn)，這是SIP目前不具備的。SIP的作用類(lèi)似于H.323協(xié)議簇中的H.225，用于呼叫控制信令的傳送。H.323采用專(zhuān)門(mén)的H.245協(xié)議負(fù)責(zé)描述媒體信道的類(lèi)型和屬性，而SIP采用把基于文本的SDP媒體描述信息作為SIP的消息體封裝入SIP消息的方法，實(shí)現(xiàn)了呼叫控制和連接控制合二為一，有利于呼叫的快速建立。和H.323的另一個(gè)不同之處是SIP系統(tǒng)沒(méi)有網(wǎng)守這一網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，H.323系統(tǒng)中網(wǎng)守完成的尋址、帶寬管理、計(jì)費(fèi)信息采集等功能在SIP中分別由相應(yīng)的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。8.5路由與TRIP8.5

26、.1軟交換路由方案 對(duì)于早期的軟交換網(wǎng)絡(luò)，軟交換局之間采用全互連方式，每個(gè)軟交換局都擁有網(wǎng)絡(luò)上其他軟交換局的相關(guān)路由信息，對(duì)于軟交換局較少時(shí)這是個(gè)經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的組網(wǎng)方案，但是軟交換局逐步增多后這樣的路由配置將會(huì)逐漸變得煩瑣，因此，應(yīng)采用演進(jìn)的解決方案。進(jìn)入軟交換演進(jìn)中、后期，軟交換網(wǎng)承載的用戶數(shù)量接近或超過(guò)普通電話網(wǎng)的用戶數(shù)量，軟交換局增多，軟交換局之間日常路由信息維護(hù)將會(huì)相當(dāng)困難。此時(shí)應(yīng)引進(jìn)定位服務(wù)器（LS）來(lái)負(fù)責(zé)路由服務(wù)工作，每個(gè)定位服務(wù)器分別為本地軟交換局提供路由服務(wù)，如圖8.11所示。定位服務(wù)器可以處于一個(gè)層次；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量大到一定程度時(shí)則可以考慮分層方式，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 圖8.11演進(jìn)的軟

27、交換網(wǎng)路組織 8.5.2電話路由協(xié)議為解決在跨運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)或跨地域通信時(shí)如何定位網(wǎng)關(guān)和確定電話路由的問(wèn)題，也就是電話號(hào)碼與IP地址的映射問(wèn)題，IETF提出了電話路由協(xié)議（TRIP）。TRIP屬于一種域間網(wǎng)關(guān)定位和路由信息交換的專(zhuān)用協(xié)議，它吸取了BGP-4、OSPF等路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，并為諸如H.323、SIP等呼叫控制信令提供了無(wú)縫接口。定位服務(wù)器是TRIP的主要功能實(shí)體。每個(gè)IP電話自治管理區(qū)域被稱為一個(gè)Internet電話管理域（ITAD），每個(gè)ITAD至少擁有一個(gè)定位服務(wù)器、若干個(gè)網(wǎng)關(guān)和若干個(gè)終端用戶。每個(gè)定位服務(wù)器上都有電話路由信息庫(kù)（TRIB），TRIB包含了電話目的地可達(dá)性、路由、以及目

28、的地網(wǎng)關(guān)的相關(guān)信息。 8.5.3TRIP與路由服務(wù) TRIP在最初就被設(shè)計(jì)成一種與具體呼叫協(xié)議無(wú)關(guān)的路由機(jī)制，因此可以解決由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同而帶來(lái)的路由互通問(wèn)題；通過(guò)收發(fā)TRIP消息可以實(shí)現(xiàn)域內(nèi)和域間路由信息的傳遞，并按一定策略將最佳路由信息保存在TRIB中。這樣，軟交換機(jī)本身不再需要維護(hù)大量的路由信息，而是通過(guò)請(qǐng)求TRIP的承載實(shí)體定位服務(wù)器，直接定位遠(yuǎn)端設(shè)備，避免在IP網(wǎng)中呼叫信令的逐跳處理轉(zhuǎn)發(fā)。位于不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的定位服務(wù)器，盡管其注冊(cè)機(jī)制不同，但TRIP是其唯一的路由協(xié)議，定位服務(wù)器之間可通過(guò)TRIP消息交互路由信息，這樣，軟交換路由就不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同而受到影響。當(dāng)然，也可以

29、通過(guò)設(shè)置定位服務(wù)器，使其具備接受多協(xié)議注冊(cè)的能力，從而讓軟交換設(shè)備、SIP代理和H.323設(shè)備共享一個(gè)定位服務(wù)器及其數(shù)據(jù)庫(kù)TRIB。 8.6軟交換組網(wǎng)技術(shù)8.6.1軟交換組網(wǎng)方案 圖8.12基于軟交換的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 1窄帶組網(wǎng)方案所謂窄帶組網(wǎng)，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為是利用軟交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備替代PSTN長(zhǎng)途/匯接局和端局。窄帶組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中除了包含軟交換機(jī)，還涉及一些接入設(shè)備。 軟交換機(jī)（SS）：提供傳統(tǒng)的長(zhǎng)途和本地電話業(yè)務(wù)，完成信令處理、呼叫控制、資源管理、計(jì)費(fèi)、用戶管理等功能。 接入網(wǎng)關(guān)：是大型接入設(shè)備，提供POTS、PRI/BRI、V5等窄帶接入，與軟交換配合可以替代現(xiàn)有的電話端局。 中繼網(wǎng)關(guān)：

30、提供中繼接入，可以與軟交換以及信令網(wǎng)關(guān)配合替代現(xiàn)有的匯接/長(zhǎng)途局。 2寬帶組網(wǎng)方案所謂寬帶組網(wǎng)，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為是利用軟交換等設(shè)備為IAD、智能終端用戶提供業(yè)務(wù)。寬帶組網(wǎng)中除了包含軟交換等核心設(shè)備之外，還有下列設(shè)備和終端。 多點(diǎn)控制器（MC）：配合軟交換機(jī)（SS）工作，主要完成會(huì)議電話及視頻會(huì)議的控制功能，對(duì)會(huì)議進(jìn)行集中管理。 會(huì)議電視網(wǎng)關(guān)：負(fù)責(zé)接收和處理來(lái)自非數(shù)據(jù)用戶終端的信令和音頻、視頻等媒體流。 多點(diǎn)處理器（MP）：配合會(huì)議電視網(wǎng)關(guān)工作。 智能終端：一般分為軟終端和硬終端兩種，包括SIP終端、H.323會(huì)議電視終端、MGCP終端等。 8.6.2軟交換網(wǎng)的編號(hào)1普通用戶的編號(hào) 軟交換網(wǎng)絡(luò)普通

31、用戶的編號(hào)一般采用E.164編號(hào)方式，號(hào)碼結(jié)構(gòu)與普通電話號(hào)碼相同。2SIP用戶的編號(hào) SIP用戶既可以采用E.164編號(hào)，也可以采用統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)（URI）方式。 SIP用戶的URI地址格式為：用戶名域名。如一個(gè)SIP用戶的URI地址為zhang3example. 。在實(shí)際應(yīng)用中，用戶往往會(huì)用他的某個(gè)電子郵件地址作為SIP用戶名在SIP服務(wù)器中注冊(cè)。 3地址轉(zhuǎn)換與ENUM在軟交換網(wǎng)中，固定終端、移動(dòng)終端、SIP終端和多媒體終端之間是可以互通的。這就需要網(wǎng)絡(luò)完成E.164編號(hào)和URI地址間的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換是由ENUM技術(shù)完成的。利用ENUM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)E.164號(hào)碼來(lái)查找用戶的電子郵件、IP

32、電話號(hào)碼、統(tǒng)一消息、IP傳真或個(gè)人網(wǎng)頁(yè)等多種信息。E.164號(hào)碼是傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中使用的重要資源，DNS系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，ENUM技術(shù)將兩者結(jié)合起來(lái)，有益于傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)向基于IP分組網(wǎng)的方向發(fā)展，ENUM是對(duì)促進(jìn)兩網(wǎng)最終融合具有重要意義的技術(shù)。 8.6.3軟交換相關(guān)問(wèn)題1地址分配問(wèn)題各類(lèi)軟交換服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)一般需要分配固定的公開(kāi)IP地址。有時(shí)為了安全起見(jiàn)，可以把一些軟交換設(shè)備集中在一起，放在防火墻后面，此時(shí)防火墻后面的設(shè)備間的內(nèi)部接口可以使用私有IP地址。用戶終端IP地址的分配可以采用固定或動(dòng)態(tài)分配兩種方式。對(duì)于IAD下掛接的終端，一般分配公開(kāi)的IP地址。如果IAD端口數(shù)量較多，可以采用固定

33、分配的方式；如果IAD端口數(shù)量較少，可以采用動(dòng)態(tài)分配的方式。當(dāng)SIP終端等直接掛接在寬帶IP網(wǎng)上時(shí)，一般采用動(dòng)態(tài)IP地址分配方式。如果SIP終端位于一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)部（如企業(yè)網(wǎng)），往往只有私有IP地址，需在接入網(wǎng)關(guān)上使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）技術(shù)訪問(wèn)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)網(wǎng)關(guān)需要支持SIP對(duì)NAT的穿越。 2NAT穿越問(wèn)題由于普通NAT只能識(shí)別、修改UDP或TCP報(bào)文頭部地址信息以實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外地址的轉(zhuǎn)換（傳輸層網(wǎng)關(guān)），對(duì)于作為UDP或TCP報(bào)文內(nèi)容的SIP等協(xié)議中地址信息則無(wú)法識(shí)別、修改，因此軟交換網(wǎng)絡(luò)中的SIP和H.323等信令無(wú)法穿過(guò)傳統(tǒng)的NAT網(wǎng)關(guān)。解決NAT穿越問(wèn)題，需要同時(shí)解決信令和媒體流兩方面

34、的穿越，目前典型的穿越技術(shù)有STUN、ALG和Proxy 3種技術(shù)方案。 STUN方案的工作原理是通過(guò)客戶端與位于公網(wǎng)上的STUN 服務(wù)器通信來(lái)獲得自己的外部地址，并判斷自己在網(wǎng)絡(luò)中的位置和狀況。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)（ALG）方案是通過(guò)在NAT設(shè)備中嵌入ALG程序或在內(nèi)網(wǎng)出口獨(dú)立設(shè)置的ALG設(shè)備，使之具備感知SIP、H.323和H.248/Megaco等呼叫控制協(xié)議的能力，具備呼叫控制協(xié)議的解析和地址翻譯功能，從而解決NAT穿越及防火墻穿越問(wèn)題。代理（Proxy）方案是通過(guò)對(duì)私網(wǎng)用戶呼叫做信令代理和媒體代理的方式，解決語(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)穿越NAT問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，代理方案支持多種靈活的NA

35、T穿越方式，無(wú)須改造客戶端和對(duì)傳統(tǒng)NAT設(shè)備進(jìn)行協(xié)議擴(kuò)展，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。3安全性問(wèn)題 SIP安全性問(wèn)題。 RTP安全性問(wèn)題。 代碼和腳本攻擊。對(duì)于安全性問(wèn)題，解決的思路是加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理，強(qiáng)化業(yè)務(wù)使用時(shí)的注冊(cè)、鑒權(quán)和加密措施，如采用下列措施來(lái)提高安全性。 加強(qiáng)用戶接入安全認(rèn)證和信息加密措施。 為了防范黑客的攻擊，可在各個(gè)層面設(shè)置防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)，保護(hù)應(yīng)用服務(wù)器、軟交換服務(wù)器、媒體網(wǎng)關(guān)和接入網(wǎng)絡(luò)的安全。 采用各種網(wǎng)絡(luò)隔離措施，可消除IP遍在性帶來(lái)的安全性問(wèn)題。4業(yè)務(wù)能力問(wèn)題與應(yīng)用服務(wù)器配合提供多種增值業(yè)務(wù)是軟交換網(wǎng)絡(luò)的特色和發(fā)展趨勢(shì)。但目前這種業(yè)務(wù)提供方式還存在一些問(wèn)題：一是接口的開(kāi)放性還不

36、夠，很多業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)還難以擺脫網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商的束縛；二是軟交換與應(yīng)用服務(wù)器的互通協(xié)議尚有爭(zhēng)議，而且這種業(yè)務(wù)提供方式的開(kāi)發(fā)潛力、業(yè)務(wù)的管理、計(jì)費(fèi)、安全等問(wèn)題都還有待研究和市場(chǎng)驗(yàn)證；三是通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器方式提供的各種增值業(yè)務(wù)需要相應(yīng)的智能終端支持，這些智能終端一旦大規(guī)模引入，面臨的一個(gè)重要問(wèn)題就是地址資源緊張問(wèn)題，如何解決終端地址問(wèn)題也是運(yùn)營(yíng)商必須考慮的問(wèn)題。 8.7軟交換的組網(wǎng)應(yīng)用目前，國(guó)內(nèi)外許多電信運(yùn)營(yíng)商都部署了商用的軟交換網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)也日趨成熟。運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)軟交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)一般分3個(gè)步驟：第一步是利用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途網(wǎng)的優(yōu)化改造，并逐步將長(zhǎng)途業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向軟交換網(wǎng)；第二步是利用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)替代和新建本

37、地網(wǎng)的功能；第三步是利用軟交換技術(shù)提供新型增值業(yè)務(wù)。 8.7.1軟交換在固定網(wǎng)中的應(yīng)用傳統(tǒng)的PSTN在向下一代網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)軟交換技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用層面的先后順序不同，分為端局先行和匯接局先行兩種改造方式。端局先行方式對(duì)本地網(wǎng)組網(wǎng)形態(tài)沒(méi)有特殊要求，由于演進(jìn)速度較慢，帶來(lái)的改造風(fēng)險(xiǎn)也不高，但工程實(shí)施難度較大，對(duì)支撐系統(tǒng)的影響也較大。匯接局先行方式將呼叫控制從傳輸層面中分離出來(lái)比較容易，成功屏蔽了端局的差異性，從而避免了在局端先行方式下，工程實(shí)施難度大、對(duì)支撐系統(tǒng)影響較大，以及軟交換無(wú)法為整個(gè)本地網(wǎng)用戶提供完整的新型增值業(yè)務(wù)等缺點(diǎn)。因此，匯接局先行方式是固定網(wǎng)進(jìn)行軟交換改造的首選方式。1基于軟交換的固網(wǎng)智能化改造 固網(wǎng)智能化改造的核心思想是用戶數(shù)據(jù)集中管理，并在每次呼叫接續(xù)前增加用戶業(yè)務(wù)屬性檢索機(jī)制，通過(guò)軟交換匯接局的業(yè)務(wù)處理能力實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)主、被叫用戶簽約信息的自動(dòng)識(shí)別與觸發(fā)，從而屏蔽原有端局的差異（機(jī)型多、