7软交换技术

现代交换原理 第四部分第四部分 软交换技术软交换技术 2004年2月，ITU-T在新颁布的 《Y.NGN-overview》建议草案中给 出了下一代网络的初步定义： “NGN是一个分组网络，它提供包括 电信业务在内的多种业务，能够利 用多种带宽和具有QoS能力的传送技 术，实现业务功能与底层传送技术 的分离；它提供用户对不同业务提 供商网络的自由接入，并支持通用 移动性，实现用户对业务使用的一 致性和统一性。” NGI MSTP 3G/B3G ASON Softswitch IPV6 IMS 下一代网络NGN定义 NGNNGN主要技术方向主要技术方向 下一代 传送网： MSTP ULH ASON 下一代下一代 传送网：传送网： MSTPMSTP ULHULH ASONASON 下一代 互联网： NGI/IPv6 下一代下一代 互联网：互联网： NGI/IPv6NGI/IPv6 下一代 交换网： 软交换 IMS 下一代下一代 交换网：交换网： 软交换软交换 IMSIMS 下一代 移动网： 3G E3G B3G 下一代下一代 移动网：移动网： 3G3G E3GE3G B3GB3G NGNNGN 下一代 接入网： Wimax, GPON， NomeNet IPTV 下一代下一代 接入网：接入网： WimaxWimax,, GPONGPON，， NomeNet NomeNet IPTVIPTV PSTN/GSM/INCable Network CM/MTA INTERNET EMAIL SERVER MGCP/SIP/ H.323终端Switch/SSP/MSC SMS SERVER RADUIS Parlay API SIP SNMP SIP-T/BICC HLR 核心传输网络（IP网）核心传送层 AAA 服务器 应用 服务器 网管 服务器 媒体 服务器 软交换 软交换 消息 服务器 CMTS 信令网关 媒体 网关 短消息 网关 定位 网关 EMAIL 网关 业务层 控制层 资源接入层 End User 以软交换为核心的NGN示意模型 参考书：（北京邮电大学出版社出版） 《软交换与IMS技术》 《下一代网络业务支撑环境》 《异构网络中间件与开放式API技术》 《基于软交换的下一代网络解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 》 《下一代网络业务冲突的控制方法》 内容安排 2 1 软交换技术产生的背景软交换技术产生的背景 3 软交换系统原理软交换系统原理 软交换组网软交换组网 思考：软交换的主要技术特征是什么？ 面临什么问题（背景） 采用什么方法（原理） 1 软交换技术产生的背景软交换技术产生的背景 z业务层技术演进 zVoIP技术的发展 z控制层技术演进 程控交换机的历史贡献： z 用软件实现对交换的控制 存在问题： z 新业务功能开发复杂 z 新业务标准统一困难 z 新业务实施灵活性差 z 扩展接入能力局限性大（ 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，终端） 早期的新业务提供方式早期的新业务提供方式 业务结点（Sevice Node): z汇接局方案（特殊局向-集中提供业务） 1.交换机技术 2.CTI技术 z问题：流量瓶颈，组网困难，业务生成笨重 典型的智能网结构 普通交换机 1.1.业务层技术演进业务层技术演进 LAN(TCP/IP) 业务生成环境SCE 业务管理系统SMS 数据网 信令网 LAN(TCP/IP) 业务管理接入点 SMAP 业务控制点 SCP 独立智能 外设IP 业务交换点SSP （特殊的交换机） 呼叫控制与业务处理物理分离产生智能网呼叫控制与业务处理物理分离产生智能网 智能网技术又面临新问题 z与各个承载网捆绑 z业务执行环境技术封闭 z网络资源不能共享 网络结构需要改变 多种接入 统一传输 开放业务 Application Framework Interfaces Service Interface Service Interface... Resource Interface Resource Interface Resource Interface Application业务/应用 1）为网络运 营商范围之外 的第三方提供 安全可控的接 入网络资源的 能力 2)提供资源能 力的注册、查 找和订购 提供目前 和将来网 络能够提 供的各种 网络资源 的控制能 力资源 应用编程接口API 异构网络中间件的产生异构网络中间件的产生 Parlay API End User Applications Network Resources Network Resources Call ControlCall Control User Interaction User Interaction Policy Management Policy Management MobilityMobilityChargingCharging Account Management Account Management Terminal Capabilities Terminal Capabilities Data Session Control Data Session Control Connectivity Management Connectivity Management Generic Messaging Generic Messaging FRAMEWORKFRAMEWORK PresencePresence 能力特征集： 1）基本呼叫控制 2）多方呼叫控制 3）多媒体呼叫控制 4）会议呼叫控制 5）基本用户交互 6）移动性管理 7）终端能力 8）数据会话控制 9）通用消息 10）连通性管理 11）帐户管理 12）计费管理 13）策略管理 14）呈现和可用性管理 15）多媒体消息 …… 网络能力的开放 2.VoIP技术的发展 GW SCN IP MG 信令 语音 SCN IP 网守 H.323 终端 SG AB 网守 H.323 终端 MGC 网关功能的分离举例 H.323协议 Media (UDP)RTP StreamRTP Stream RTCP StreamRTCP Stream H.245 (TCP)Open Logical Channel H.225 (TCP) Q.931 Setup Connect Open Logical Channel Acknowledge Capabilities Exchange RTP StreamRTP Stream RAS (UDP) 注册和接入管理 SIP（Session Initiation Protocol会话启动协议） 多种技术体系并存的共性 SIP 终端 MGCP 终端 H.323 终端 集成接 入设备 计算机 电话 传真 IP 网 媒体控制器MGC 网守GateKeeper 2G移动通信系统结构 3.控制层技术演进（移动网为例） 3G移动通信系统R4结构 软交换技术产生驱动力： ①分组交换的驱动 ②业务需求的驱动 ③网络开放的驱动 ④网络融合的驱动 2 1 3 软交换系统原理软交换系统原理 z软交换概念 z软交换系统组成 z软交换系统协议栈 z软交换系统网关和接入技术 z软交换系统业务技术 z软交换控制器原理 外围模块 电路交换矩阵 信令/呼叫控制 管理/业务控制 1.软交换概念 接入层 接入网关 业务控制层 网络管理与计费应用服务器 软交换体系结构软交换体系结构传统电路交换机体系结构传统电路交换机体系结构传统电路交换机体系结构 媒体交换层分组交换网 呼叫控制层软交换机 开 放 的 接 口 协 议 网络演进以及下一代分组网络的核 心设备之一。它独立于传送网络，主要 完成呼叫控制、资源分配、协议处理、 路由、认证、计费等主要功能，同时可 以向用户提供现有电路交换机所能提供 的所有业务，并向第三方提供可编程能 力 。 -----信息产业部 软交换定义 外围接入层外围接入层 核心传送层核心传送层 会话控制层会话控制层 业务业务//管理层管理层 NMC 运行支 撑系统 业务提供商 PSTN 各类接入网 7号信令 网络 其它VoIP 系统 其它软交 换系统 智能网 SG MG AS AG SCP MS SSC 软交换控制器（软交换机） – 呼叫控制 – 资源管理 – 路由控制 – 地址解析/翻译 信令网关 －连接SS7和 IP 网络 －实现SS7信令传输格式转换 中继媒体网关 －连接PSTN与IP网络 －实现媒体传输格式转换 －主要用于中继接入 接入网关 －用于终端用户/PBX/无线基站的接入 －完成媒体流转换和用户信令处理等功能 应用服务器 提供业务执行，管理，开发环境 媒体服务器 －提供特殊媒体资源 －提供IVR功能 系统管理中心 －提供系统管理功能 －连接运行支撑系统 IAD 综合接入设备 －用于传统用户终端设备的接入 －完成用户端数据、语音等的接入功能 2.软交换系统组成 M3UA IP SCTP SCCP ISUP BSSAP TCAP MAP TCP UDP SIPH.323 MGCP、MegacoFTP Radius SNMP INAP CORBA Parlay API 3.软交换系统协议栈（体现通信软件特征） SIGTRAN 协议分类 按功能实体划分： z软交换设备和应用服务器间的接口：SIP、INAP和Parlay API等； z软交换设备和媒体网关间的接口：MGCP和Megaco/H.248等； z软交换设备之间的接口：BICC和SIP-T； z软交换设备和媒体服务器间的接口：MGCP和SIP； z软交换设备和IP终端之间的接口：MGCP、SIP和H.323等； z软交换设备和维护管理服务器间的接口：SNMP和COPS等。 按协议功能划分： z呼叫控制协议：包括ISUP、BICC、SIP-T、SIP、H.323等； z媒体控制协议：包括H.248、MGCP、SIP等； z应用支持协议：包括PARLAY、SIP、INAP、MAP、LDAP、RADIUS等； z维护管理协议：包括SNMP、COPS。 4.软交换网关和接入技术 IAD Ethernet SwitchAG H.323 电话网 IADV5PSTN /PLMN POTS No.7 信令网 SG TG SIP电 话网 DSLAM 核心分组网 PRI PBX 信令网关 SG 中继网关 TG 接入网关 AG 综合接入设备IAD SS7 IP IP SCTP M3UA NIF MTP1 MTP2 MTP3 SGSP MTP1 MTP2 MTP3 ISUP等 IP SCTP M3UA ISUP等 ISUP/MTP ISUP/IP AS或软交换 用来实现SCN网络与IP网络的信令互通，提供SS7信令点和IP网内呼 叫控制实体（软交换/呼叫服务器/媒体网关控制器）双向的信令接口，实 现SCN信令信息的中继、转换或终结处理。 信令网关的协议包含两部分：SCN侧信令协议和IP网络侧协议。在 SCN信令侧，信令网关必须发送、接收标准的SCN信令消息，如标准的 七号信令协议。IP网络侧采用IETF的SIGTRAN协议，完成7号信令在IP 网络层的封装，解决7号信令网与IP网实体相互跨界访问的需要。 信令网关 提供中继接入，可以和软交换以及信令网关配合替代现有的 汇接/长途局，因此可放置在现有电话网的汇接/长途局位置。中 继网关由软交换控制，主要作用是将媒体从一种传输格式转换为 另一种传输格式，最常见的是将电路媒体格式转换为分组媒体格 式。中继网关要实现以下几种功能： 1）异构网络接入 2）媒体流的映射功能 3）受控操作功能： 在软交换的控制下，中继网关能够选择 编码压缩算法、能够检测各种特殊的信号，能够对自身资源 进行申请、预约、占用、释放等操作。 4）管理和统计功能 中继网关（TG/TMG） 举例 IS DN-PRI V5.2/GR303 V5.1/TR8 Line Card POTS ISDN- BRI Digital Line Unit E1/T1 trunk Packet Service Controller VoIP处理模块 协议处理模块 Line Card Line Card FAX/Modem 用户网络接入软交换核心传送层的“入口”，负责大容量密集用 户或各种接入网用户的综合接入。 与中继网关相同点：接入网关的主要功能是媒体处理功能，负 责将SCN侧语音转换为RTP/RTCP分组进行发送，反之亦然。接入 网关可以通过各种具有语音动态预测编码技术的编码器（如G.711、 G.723和G.726及其变种）来优化带宽。 与中继网关不同的点：接入网关除具有媒体处理功能外，通常 还具有用户信令处理功能。 接入网关 (AG/AMG) IP Phone PSTN Phone Softswitch Application Server Media Server Media Gateway H.323/SIP/MGCP MGCP/Megaco/SIPMGCP/Megaco RTP RTP Parlay/SIP 软交换体系中提供专用媒体资源功能的独立设备， 可以提供音频或视频信号的播放以及一些附加功能，用 于融合网络的增强服务。 媒体服务器基 本的资源功能有 DTMF数字接收、 信号音产生、录音 通知发送、媒体流 合成、传真等，除 此之外还具有会议 桥、语音识别、文 本语音转换等专用 资源。 媒体服务器（MS) 将用户端的语音、数据和图像视频等应用需求接入到分 组交换网络中，并在分组交换网络中完成相应的功能。IAD 用户端口数一般不超过48个，无需专门机房，一般放置于离 用户较近的地方。IAD接入方式使用比较灵活、适应范围 广，如家庭、楼道、桌面、IP超市等。 综合接入设备IAD 基于IP分组网络的智能电话终端。该类终端的语音、视 频和数据及信令都是直接基于IP分组方式，采用分组电话信 令（H.323、MGCP/H.248、SIP），接受软交换设备的控制 以实现语音、视频、数据通信功能。 智能终端是一个完整的硬件、软件结合体，可以通过 LAN或ADSL的方式接入IP网络以实现各类通信功能，因此 一般都需要通过静态或动态的方式得到一个IP地址。智能终 端虽然可直接实现点对点的通信，但在一个运营商大网络中 通信时，为了合法的得到服务，必须有一个到软交换设备的 显示的注册过程以及终端自身的配置过程，这与普通PSTN 电话终端插上即用的方式是有一定区别的。 同时，IP智能终端还必须提供一 定的接口以接受软交换网络相应的管 理和维护。 IP智能终端 5.软交换业务技术 （1）由软交换设备直接提供业务 延续4类和5类电路交换机模式，直接为终端提供各种基本业务和补充业 务，包括PSTN/ISDN基本语音业务、PSTN/ISDN补充业务，同时能够对这 些业务的功能作一定的扩展。 （2）通过接入智能网SCP提供业务 此方式下智能业务仍旧由传统智能网的业务控制点（SCP）来提供，软 交换实现业务交换功能（SSF），负责智能业务的触发，然后通过信令网 关与传统智能网SCP互通，为软交换用户提供现网的智能业务。 （3）通过SIP应用服务器提供业务 利用SIP应用服务器向NGN用户提供 个性化、多媒体增值业务，这种方式 下主要由运营商自行开发并运行业务。 （4）通过Parlay 应用服务器提供业 务 通过Parlay应用服务器和Parlay网 关，由第三方开发业务。 应用服务器AAA 服务器 网管系统 业务提供 网络管理 计费 SSF 呼叫控制 互通软交换 H.323 网络 SIP 网络 软交换 SG 现有 IN 媒体网关 SIP 终端 H.248 终端 MGCP 终端 SG No.7 网络 Radius 待定 SNMP SIP H.323 SIP/BICC SIP H.248 MGCPH.248 INAP/IP SS7/IP 6.软交换控制器原理 主要功能 z 呼叫控制和处理功能 呼叫的建立、维持和释放控制功能。 z 协议功能 呼叫控制协议；传输控制协议； 媒体控制协议；应用协议； 管理协议。 z 业务提供功能 基本业务、补充业务、增值业务。 z 业务交换功能 SSP z 操作维护功能 用户使用、配置、 监视软交换设备的工具集。 z 计费功能 H.323信令 H.323信令 媒体流 媒体流 CCF/SSF Softswitch 语音 视频 主叫用户 被叫用户 Media (UDP) RTP Stream RTP Stream RTCP Stream RTCP Stream H.245 (TCP) Open Logical Channel H.225 (TCP) Q.931 Setup Connect Open Logical Channel Acknowledge Capabilities Exchange RTP Stream RTP Stream RAS (UDP) 多媒体呼叫控制模型 呼叫控制 媒体控制 信道控制 2 1 3 软交换组网软交换组网 z软交换系统作为其它网络的网元 z软交换系统组网方案 1.软交换系统作为其他网络的网元 代替PSTN中的汇接局（尤其是长途局） 计费服务器 应用服务器 信令网关 中继媒体网关 PSTN/ISDN SS7网 PSTN/ISDN SS7网 媒体服务器 信令 媒体 分组网 Softswitch 中继媒体网关 信令网关 管理用服务器 代替PSTN中的端局 计费服务器 应用服务器 信令网关 中继媒体网关 PSTN/ISDN SS7网 媒体服务器 信令 媒体 分组网 Softswitch 管理用服务器 驻地媒体网关 驻地媒体网关 与PLMN设备互通：代替MSC充作端局 计费服务器 应用服务器 PLMN SS7网 媒体服务器 信令 媒体 分组网 Softswitch(with VLR) 管理用服务器 中继媒体网关 信令网关 基站控制器BSC 基站 基站 HLR MSC(with VLR) 将来IP网中的HLR 与H.323设备互通 与SIP设备互通 软交换： （1）SIP用户代理功能（User Agent）功能：主要是代表 PSTN/ISDN侧的非SIP终端向IP侧发出SIP呼叫请求和对来自 IP侧的SIP呼叫作出响应； （2）SIP代理功能：转发SIP请求和响应消息； （3）支持SIP-T协议：实现PSTN/ISDN侧的SS7信令和IP侧的 SIP信令的映射和转换。 1）软交换平面网络结构 软交换 软交换 软交换 软交换 网关 网关 网关 网关 2.软交换系统组网方案 2）基于软交换设备的分层路由结构 网关 网关 端局软交换机 端局软交换机 端局软交换机 转接软交换机 端局软交换机 网关 网关 转接软交换机 转接软交换机 如何从问题、方法中看技术（实现）的演进 程控交换 业务交换点 业务控制点 业务处理与呼叫控制分离 应用服务器Parlay网关软交换系统 IMS系统 业务接入与业务执行分离 呼叫与承载分离 呼叫控制与媒体控制分离 ？Web Service ？ ？