交換第8章(軟交換基本原理)

1軟交換技術(shù)2NGN定義:NGN(NextGenerationNetwork，下一代網(wǎng)絡(luò))NGN是集話音、數(shù)據(jù)、傳真和視頻業(yè)務(wù)于一體的全新的網(wǎng)絡(luò)。是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)和呼叫控制完全分離、呼叫控制和承載完全分離，使業(yè)務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)。開(kāi)放式業(yè)務(wù)架構(gòu)。下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)概述3NGN體系結(jié)構(gòu)邊緣接入傳輸網(wǎng)絡(luò)控制業(yè)務(wù)管理4NGN組網(wǎng)模型業(yè)務(wù)層控制層傳輸層接入層5邊緣接入層：通過(guò)各種接入手段將各類(lèi)用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，并將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式。例如：將話音信號(hào)分割成ATM信元或IP包。核心交換層：采用分組技術(shù)，提供一個(gè)高可靠性的、提供QoS保證和大容量的統(tǒng)一的綜合傳送平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)控制層：實(shí)現(xiàn)呼叫控制，其核心技術(shù)就是軟交換技術(shù)，完成基本的實(shí)時(shí)呼叫控制和連接控制功能，它是與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的，目的是支配網(wǎng)絡(luò)資源，軟交換要支持眾多的協(xié)議接口。業(yè)務(wù)和應(yīng)用層：在呼叫建立的基礎(chǔ)上提供額外的增值服務(wù)，以及運(yùn)營(yíng)支撐。6NGN是基于標(biāo)準(zhǔn)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/SCTP7NGN特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)開(kāi)放分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；業(yè)務(wù)與呼叫控制分離，呼叫與承載分離高速分組化核心承載

NGN承載網(wǎng)趨向于采用統(tǒng)一的IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合；NGN網(wǎng)絡(luò)是基于統(tǒng)一協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；NGN同時(shí)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)；接入和覆蓋優(yōu)勢(shì)；地域概念消失，同一軟交換系統(tǒng)下的用戶可以位于任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以到達(dá)的地方。建設(shè)成本和維護(hù)成本低。8軟交換的基本概念9軟交換的定義軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心部分。國(guó)際軟交換協(xié)會(huì)（ISC）的定義：提供呼叫控制功能的軟件實(shí)體。廣義的定義：泛指一種體系結(jié)構(gòu)，利用該體系結(jié)構(gòu)可以建立下一代網(wǎng)絡(luò)框架，涵蓋NGN架構(gòu)中的四個(gè)功能層面，主要由軟交換設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器等組成。狹義的定義：專(zhuān)指軟交換設(shè)備，定位于控制層面。10軟交換在網(wǎng)絡(luò)中的位置11電路交換與軟交換的比較在電路交換網(wǎng)中，呼叫控制、業(yè)務(wù)提供以及交換距陣均集中在一個(gè)交換系統(tǒng)中。軟交換的設(shè)計(jì)思想是業(yè)務(wù)/呼叫控制與呼叫控制/承載分離，各實(shí)體之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信，以便在網(wǎng)上更加靈活地提供業(yè)務(wù)。12電路交換與軟交換的比較13軟交換的主要特點(diǎn)高效靈活開(kāi)放性多用戶強(qiáng)大的業(yè)務(wù)功能14軟交換的主要功能15軟交換的主要功能呼叫控制和處理功能協(xié)議功能業(yè)務(wù)提供功能業(yè)務(wù)交換功能操作維護(hù)功能互通功能計(jì)費(fèi)功能路由、地址解析和認(rèn)證功能七號(hào)信令功能SIP代理功能H.323終端控制/管理功能（任選）H.248終端、SIP終端、MGCP終端的控制/管理功能16軟交換的功能結(jié)構(gòu)模型地址解析/路由功能業(yè)務(wù)提供功能網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)功能業(yè)務(wù)交換功能呼叫控制功能互通功能軟交換設(shè)備各種媒體網(wǎng)關(guān)SIP終端H.248終端MGCP終端信令網(wǎng)關(guān)NO.7網(wǎng)絡(luò)H.323IP電話網(wǎng)H.323SIP系統(tǒng)軟交換信令網(wǎng)關(guān)現(xiàn)有INSIPSIP/BICCINAP/IPH.248IPAAA服務(wù)器業(yè)務(wù)生成APIs應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)管服務(wù)器Radius待定SNMP17呼叫控制和處理功能為基本呼叫的建立、保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)檢出和資源控制等。接收來(lái)自業(yè)務(wù)交換功能的監(jiān)視請(qǐng)求，并對(duì)其中與呼叫相

關(guān)的事件進(jìn)行處理。接受來(lái)自業(yè)務(wù)交換功能的呼叫控制相關(guān)信息，支持呼叫

的建立和監(jiān)視。支持基本的兩方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能，提供

多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊邏輯關(guān)系、呼

叫成員的加入/退出/隔離/旁聽(tīng)以及混音過(guò)程的控制等。識(shí)別媒體網(wǎng)關(guān)報(bào)告的用戶摘機(jī)、撥號(hào)和掛機(jī)等事件；控

制媒體網(wǎng)關(guān)向用戶發(fā)送各種音信號(hào)，如撥號(hào)音、振鈴音、

回鈴音等；提供滿足運(yùn)營(yíng)商需求的編號(hào)方案。18當(dāng)其內(nèi)部不包含信令網(wǎng)關(guān)時(shí)，應(yīng)能夠采用SS7/IP協(xié)議與外置的信令網(wǎng)關(guān)互通，完成整個(gè)呼叫的建立和釋放功能，其主要承載協(xié)議采用SCTP。控制媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送IVR，以完成諸如二次撥號(hào)等多種業(yè)務(wù)。同時(shí)直接與H.248終端、MGCP終端和SIP客戶端終端進(jìn)行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。當(dāng)其位于PSTN/ISDN本地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)具有本地電話交換設(shè)備的呼叫處理功能。當(dāng)其位于PSTN/ISDN長(zhǎng)途網(wǎng)時(shí)，應(yīng)具有長(zhǎng)途電話交換設(shè)備的呼叫處理功能。19協(xié)議功能呼叫控制協(xié)議：ISUP、TUP、PRI、BRI、BICC、SIP-T、H.323等傳輸控制協(xié)議：TCP、UDP、SCTP、M3UA、M2PA等媒體控制協(xié)議：H.248、MGCP、SIP等業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議：PARLY、INAP、MAP、LDAP、RADIUS等維護(hù)管理協(xié)議：SNMP、COPS等。20業(yè)務(wù)提供功能現(xiàn)有交換機(jī)的基本業(yè)務(wù)與補(bǔ)充業(yè)務(wù)與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合,提供現(xiàn)有智能網(wǎng)的智能業(yè)務(wù)與第三方配合,提供增值業(yè)務(wù)與智能業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)控制觸發(fā)的識(shí)別以及與SCF間的通信管理呼叫控制功能和SCF間的信令按要求修改呼叫/連接處理功能，在SCF控制下處理IN業(yè)務(wù)請(qǐng)求業(yè)務(wù)交互作用管理21操作維護(hù)功能系統(tǒng)配置功能：脫機(jī)、在線、遠(yuǎn)程配置（CLI或GUI）、數(shù)據(jù)庫(kù)備份、數(shù)據(jù)升級(jí)告警功能：系統(tǒng)資源告警、狀態(tài)告警、事件告警等業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)功能運(yùn)行狀態(tài)分析功能訪問(wèn)權(quán)限控制功能22互通功能通過(guò)信令網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)分組網(wǎng)與應(yīng)現(xiàn)有七號(hào)信令網(wǎng)的互通。通過(guò)信令網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有智能網(wǎng)互通，為用戶提供多種智能業(yè)務(wù)；允許SCF控制VoIP呼叫且對(duì)呼叫信息進(jìn)行操作（如：號(hào)碼顯示等）。通過(guò)互通模塊，采用H.323協(xié)議實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有H.323體系的IP電話網(wǎng)的互通。通過(guò)互通模塊，采用SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)與未來(lái)SIP網(wǎng)絡(luò)體系的互通。采用SIP或BICC協(xié)議，與其它軟交換設(shè)備互聯(lián)。提供IP網(wǎng)內(nèi)H.248終端、SIP終端和MGCP終端之間的互通。23軟交換網(wǎng)關(guān)24中繼網(wǎng)關(guān)和信令網(wǎng)關(guān)也是大家常常聽(tīng)說(shuō)的NGN部件。在一個(gè)純粹的NGN網(wǎng)絡(luò)中，中繼網(wǎng)關(guān)和信令網(wǎng)關(guān)可以說(shuō)是沒(méi)有必要存在的，但是，由于NGN不可能一夜之間取代PSTN，也就是說(shuō)，在NGN的建設(shè)過(guò)程中，會(huì)有一段十分漫長(zhǎng)的時(shí)期，需要NGN和PSTN共存。而共存的網(wǎng)絡(luò)，就需要互通，中繼網(wǎng)關(guān)和信令網(wǎng)關(guān)就是為了實(shí)現(xiàn)NGN和PSTN互通的設(shè)備。中繼網(wǎng)關(guān)，就是完成電路中繼（基于PCM編碼的64K鏈路）和分組網(wǎng)上的媒體流的轉(zhuǎn)換；信令網(wǎng)關(guān)，就是完成基于電路中繼的七號(hào)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。25與PSTN互通包括信令的互通和話路的互通信令互通由SG完成互通話路通過(guò)中繼網(wǎng)關(guān)互通PSTNSTP中繼網(wǎng)關(guān)SS7軟交換信令網(wǎng)關(guān)SIGTRANE1、SDH155MGCPNGN和PSTN的互通26一次純NGN的端到端的呼叫處理過(guò)程SoftSwitch分組核心網(wǎng)IADAMG（1）用戶A摘機(jī)撥號(hào)，呼叫用戶B（2）AMG收號(hào)，向SoftSwitch發(fā)起呼叫（3）SoftSwitch對(duì)用戶A進(jìn)行認(rèn)證鑒權(quán)，對(duì)用戶B進(jìn)行認(rèn)證鑒權(quán)，通過(guò)鑒權(quán)后，查找用戶B歸屬網(wǎng)關(guān)IP地址（4）IAD檢測(cè)用戶線路狀態(tài)，是否空閑（5）IAD向軟交換上報(bào)用戶B狀態(tài)（6）如果用戶B空閑，SoftSwitch將IADIP地址通知AMG，（7）AMG找到IAD，AMG/IAD之間進(jìn)行協(xié)商（8）協(xié)商成功后，用戶B摘機(jī)，用戶A、用戶B之間建立媒體流(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)用戶A用戶B通過(guò)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的呼叫處理過(guò)程，大家可以發(fā)現(xiàn)，在呼叫處理的原理上，軟交換模型和電路交換模型是一致的，只不過(guò)原來(lái)在一個(gè)交換機(jī)里頭的各個(gè)功能模塊，現(xiàn)在變成了分布在網(wǎng)絡(luò)上的獨(dú)立構(gòu)件了。原來(lái)在交換機(jī)各部件之間交互的內(nèi)部協(xié)議，現(xiàn)在變成了在分組網(wǎng)上，各構(gòu)件間傳送的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議了。27軟交換支持的主要協(xié)議28ISUPINOSSPARLAY/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/SCTP29軟交換支持的主要協(xié)議媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（H.248/MEGACO）會(huì)話初始協(xié)議（SIP）與承載無(wú)關(guān)的呼叫控制協(xié)議（BICC）流控制傳輸協(xié)議（SCTP）

MTP2層用戶對(duì)等適配層協(xié)議（M2UA）MTP3層用戶適配層協(xié)議（M3UA)30軟交換協(xié)議系統(tǒng)MTP1IPTCPH.248MGCPSIPMACSS7H.248MGCPSIPMTP3MTP2ISUPSCTPIPMACSCTPUDPIPMACUDPIPMACUDP1234567OSI層IPH.323MACH.323TCPUDPM2UAM3UASCCPTCAPINAP31媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）

MGCP協(xié)議是H.323電話網(wǎng)關(guān)分解的結(jié)果,由IETF的MEGACO工作組制定,具體內(nèi)容可參見(jiàn)IETFRFC2705。

MGCP協(xié)議主要用于軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)或軟交換與MGCP終端之間。軟交換通過(guò)MGCP協(xié)議控制媒體網(wǎng)關(guān)或MGCP終端上的媒體/控制流的連接、建立和釋放。32MGCPUDPIPMAC鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層MGCP協(xié)議棧33H.248/MEGACO協(xié)議MEGACO是由IETF的MEGACO工作組制定的，H.248是由ITU-T制定的。H.248和MEGACO實(shí)質(zhì)是一樣的，是IETF和ITU-T共同認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)或軟交換與H.248/MEGACO終端之間的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。軟交換通過(guò)此協(xié)議控制媒體網(wǎng)關(guān)或H.248/MEGACO終端上的媒體/控制流的連接、建立和釋放。H.248/MEGACO協(xié)議消息編碼采用二進(jìn)制或文本方式，底層傳輸機(jī)制將采用MTP-3b（基于ATM的信令傳輸）或SCTP/UDP（基于IP的信令傳輸）為其提供協(xié)議承載。34MGCP協(xié)議描述能力有欠缺，限制了其在大型網(wǎng)關(guān)上的應(yīng)用。H.248協(xié)議克服了MGCP協(xié)議描述能力上的欠缺，能夠支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，而且更便于對(duì)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充，因而靈活性更強(qiáng)。對(duì)于大型網(wǎng)關(guān)，H.248協(xié)議是一個(gè)好的選擇。MGCP消息傳遞依靠承載在寬帶IP網(wǎng)絡(luò)上的UDP數(shù)據(jù)包，而H.248信令消息可基于UDP/TCP/SCTP等多種承載。35會(huì)話初始協(xié)議（SIP）會(huì)話初始協(xié)議SIP（SessionInitiationProtocol）是IETF提出的在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議。SIP是一個(gè)在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，它被用來(lái)創(chuàng)建、修改、和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參加者參加的會(huì)話進(jìn)程。采用基于文本格式的客戶機(jī)/服務(wù)器方式，以文本的形式表示消息的語(yǔ)法、語(yǔ)義和編碼，由客戶機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器進(jìn)行響應(yīng)。SIP主要用于軟交換與SIP終端、軟交換與軟交換之間、軟交換與各種應(yīng)用服務(wù)器之間。36

BICC協(xié)議

BICC協(xié)議是由ITU-T第11組提出的信令協(xié)議，屬于應(yīng)用層協(xié)議。BICC可用于建立、修改和終結(jié)呼叫，可以承載全方位的PSTN/ISDN業(yè)務(wù)。用于軟交換與軟交換之間。BICC是對(duì)ISUP協(xié)議的演進(jìn)和發(fā)展，其最基本的特點(diǎn)就是將呼叫控制和承載控制兩個(gè)層面分離，使得呼叫業(yè)務(wù)功能（CSF）和承載控制功能（BCF）相獨(dú)立。37BICC功能結(jié)構(gòu)38CIC－呼叫實(shí)例碼（32bit)，用來(lái)標(biāo)識(shí)兩局之間屬于同一呼叫

的消息Messagetypecode－消息類(lèi)型，如：IAM/APM/ACM/ANM

等消息Mandatoryfixedpart－強(qiáng)制固定長(zhǎng)度參數(shù)部分Mandatoryvariablepart－強(qiáng)制