2019年-现代交换原理与技术第7章-NGN与软交换技术-PPT精选文档

NGN与软交换技术1小龙制作7.1.1NGN与软交换网络的概念1.通信网络发展的现状2小龙制作1876年贝尔的电话发明。之后的一百余年的时间里，电话与通信几乎等同，电信网络几乎等同于电话网络。而传统的电话网络是基于电路交换技术的网络，提供的业务只有语音业务。3小龙制作目前，传统的通信网络都是基于TDM的PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要是为了传输语音、保证语音质量、承担语音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s的业务，并且业务和控制都由交换机完成。随着数据业务飞速增长，这种专为传输语音的设计给数据用户带来了巨大的痛苦：通信价格高、上网速度慢、等待时间长、传输质量低、增加新业务难。4小龙制作数据业务飞速增长，已经超出电话网络的承受能力。早在2019年，美国大部分运营商的公众骨干网中的数据业务量就超过语音业务量，并以20％到40％的速度增长。预计到2019年，美国数据业务量将占整个网络通信量的绝对主流，而语音业务则成为陪衬。5小龙制作运营商面临的一个尴尬的事实是：它们的收入来源的主体仍然是话音。网络泡沫催生可管理、可运营网络的出现。6小龙制作电信运营商面临这样的尴尬局面：业务分离和运营维护分离导致运营商每提供一种新的业务，就需要建设一个新的网络，从而造成大量的重复建设与巨大的资金浪费，而且在运营过程中还需要投入大量的人力、物力来维护多个不同的网络；另一方面，用户对于具有多媒体特性的综合业务需求日益增加，业务需求不断变化，对于这些新的需求，运营商不得不采用新的技术。。7小龙制作而传统的电信网络主要是基于TDM的PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要是为了传输语音、保证语音质量、承担语音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s的业务，而且业务和控制都由交换机完成。这种网络具有以下致命的缺点：在一个设备中完成所有的功能，导致升级维护困难、功能单一、设备利用率低、经营成本高、开放性差以及业务开展困难等等8小龙制作9小龙制作从影响网络发展的基础技术来看，微电子技术的迅猛发展，使CPU的性价比以每18个月翻一番；光传输容量的增长速度以每14个月翻一番，密集波分（DWDM）技术使光纤的通信容量大大增加，也提高了核心路由器的传输能力；移动通信技术与业务的巨大成功正使得运营商将发展的重心由固定网络转向潜力更大的移动网络；IP的迅速扩张及其IPv6技术的日益成熟，预示着IP正进入一个鼎盛的发展时期。革命性技术的突破，已经为新一代网络的诞生打下了坚实的基础。10小龙制作以电话业务为主的业务提供方式正日益受到来自于IP数据报业务为基础的数据业务飞速发展的冲击11小龙制作NGN从传统的、以电路交换为主的PSTN网络中，逐渐迈出了向以分组交换为主下一代网络演进的步伐。它既可以承载原有PSTN网络的所有业务，同时又把大量的数据传输卸载到IP网络中，以减轻PSTN网络的重荷，而且还以IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。12小龙制作“NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性”。13小龙制作NGN是一种业务驱动型网络。业务和呼叫控制完全分离、呼叫控制和承载完全分离，使业务独立于网络。具有一个开放式业务架构，集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新的网络。14小龙制作下一代网络又特指以软交换设备为控制核心，能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的分层体系架构。在这种分层体系架构下，能够实现业务控制与呼叫控制相分离，呼叫控制与承载和接入控制相分离。各个功能部件之间则须采用国际化标准的协议进行互通，能够兼容各种业务网（PSTN、IP网、移动网等等）技术，提供丰富的用户接入手段，支持标准的业务开发接口，并且采用统一的分组网络进行传输。15小龙制作软交换就是NGN最近期的目标和核心实现技术，它注重于考虑NGN的具体物理实现，可以认为它是实现NGN的至关重要的阶段和关键技术。在本教材中，后续内容若无特殊说明，可以理解为狭义的NGN，即软交换网络。16小龙制作把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制和信令互通。结果：把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。重要：软交换采用了开放式应用程序接口（API），允许在交换机制中灵活引入新业务。17小龙制作软交换就是位于网络分层中的控制层，它与媒体层的网关交互作用，接收正在处理的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。主要任务是：在各点之间建立关系，这些关系可能是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处理。软交换主要处理实时业务，首先是话音业务，也可以包括视频业务和其他多媒体业务。软交换通常也提供一些基本的补充业务，相当于传统交换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分。18小龙制作19小龙制作控制与承载分离的最大好处就是，承载可以充分利用现有分组网络IP，就成本和效益而言，这既可以大大降低运营商初期的设备投资成本，又可对现有网络挖潜增效，提高现有的分组网络的资源利用率；就容量而言，重用现有分组网络，其容量经过多年的投资，部分地区容量已经存在一定冗余；就可靠性而言，网络的单节点或局部的故障，对NGN网络不会产生影响或影响有限。20小龙制作业务是网络用户的需求，需求的无限性决定了业务将是无限和不收敛的。如果将业务与呼叫集成在一起，则呼叫的规模和复杂度也必将是无限的，无限的规模和复杂度是不可控和不安全的。事实上，呼叫控制相当于业务而言是相对稳定和收敛的，在NGN中将呼叫控制从业务中分离出来，可以保持网络核心的稳定和可控，而不会妨碍人们无限想像力。21小龙制作各个功能部件之间均采用标准化协议，如媒体网关控制器(或称软交换服务器)与媒体网关之间采用MGCP、H.248、H.323或SIP协议。媒体网关控制器(或称软交换服务器)之间采用BICC、H.323或SIP-T协议等。接口标准化是部件独立化的前提和要求，部件独立化是接口标准化的目的和结果。22小龙制作接口标准化可以降低部件之间的相互依赖关系，各部件可以独立演进，而网络形态可以保持相对稳定，业务的延续性有一定保障。23小龙制作核心承载网络的主要功能是快速路由和转发。如果功能复杂，则难以达到这个目标。接入层则是面向最广大用户，来自各个国家、各个地区、各个民族和种族，不同年龄、不同性别、不同职业，背景的不同决定了需要的差异。所以，单一的接入层面根本无法满足千差万别的需求。以个性化、人性化的接入层面亲近用户是网络发展的方向。24小龙制作NGN不但在各个功能部件之间采用开放的标准接口，而且还对外提供开放的应用编程接口（OpenAPI），开放的网络接口设置可以满足人们对于业务的自我定制。25小龙制作1.NGN与软交换对用户的意义软交换可以实现跨越地域的控制，可以对接入层面丰富多样的设备进行控制和管理，以为用户同时提供话音、数据和视频业务，以及其它各种融合业务。这是传统程控交换机无法实现的。26小龙制作随着通信网络发展从技术驱动向业务（需求）驱动转变，业务逐渐成为用户关注的焦点。软交换向互联网内容提供商（ICP）提供开发的业务接口（OpenAPI），由于分工的ICP往往比软交换设备提供商更熟悉特定业务，所以ICP提供的业务更加贴近用户、贴近生活。另外，大量的ICP参与竞争，将为用户快速推出更多样、更先进、更经济、更实用的业务。此外，软交换作为NGN的独立部件，结构相对简单，成本较低，最终用户也将因此而享受更加经济实惠的业务。27小龙制作作为NGN的核心部件，软交换设备可以独立开发、生产和采购。其开发成本、生产成本和采购成本都相对较低，因而运营商的设备投资成本也会相应降低。28小龙制作对传统运营商而言，软交换继承原PSTN网络业务，最大限度地保护运营商投资。对经营数据网络的运营商，前几年网络泡沫导致投资过渡，带宽冗余，软交换可以作为其基本而关键的应用，在现有冗余带宽上迅速部署NGN业务，以在与其它运营商的竞争中取得优势。29小龙制作软交换的出现，使三网在网络层面上实现网间的互联互通，在业务层面上实现各种业务互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能。运营商可以终结三网分别投资局面，为融合的网络上为用户同时提供话音业务、数据业务和多媒体业务，实现国际电联提出的“通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效率网路，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用和质量，安全的享受多种方式的信息应用”的目标。30小龙制作31小龙制作32小龙制作33小龙制作软交换网络功能模型的各层具有如下功能：（1）接入层：接入层利用各种接入设备为用户连接至软交换提供各种接入手段；接入层设备包括中继网关、信令网关、边缘接入控制设备、接入网关、IAD和SIP终端等，此部分功能提供与接入方式密切相关，例如我国的固定电话网络与移动电话网络的软交换网络结构此部分就有较大区别；34小龙制作No.7信令网关的功能，是完成No.7信令消息与IP网中信令消息的互通，信令网关通过其适配功能完成No.7信令网络层与IP网中心灵传输协议栈（SIGTRAN）的互通，从而透明传送No.7信令高层消息（TUP/ISUP或者SCCP/TCAP），并提供给软交换控制设备（或称为媒体网关控制器）。35小龙制作简称为MG或者MGW,实际上是个广义的概念，类别上可分为中级网关（TGW）和接入网关（AG）。36小龙制作负责桥接PSTN和IP网络，完成多媒体信息（语音或者图像）TDM格式和RTP数据包的相互转换，中继网关（TGW）没有呼叫控制功能，由软交换设备（媒体网关控制器）通过MGCP或H.248协议控制，完成承载连接的建立和释放。37小龙制作是软交换网络中提供专用媒体资源功能的设备，为各种业务提供媒体资源和资源处理，包括DTMF信号的采集与编码、信号音的产生与传送、录音通知的发送、不同编解码算法间的转换等各种资源提供的功能。38小龙制作为设置在外网区的IAD和SIP终端提供业务接入的控制设备，具有安全防护、媒体管理、地址转换、私网穿越等功能，配合软交换核心设备和IAD/SIP。39小龙制作包括SIP硬终端和SIP软终端，SIP硬终端是基于SIP协议的多媒体设备，具有一体化、内置按键、麦克风、显示屏、摄像头等特征。SIP软终端是基于多媒体协议的SIP软件，运行于PC机上。40小龙制作IAD是IntegratedAccessDevice的简称。它是一个小型的接入层设备，为软交换网络用户侧设备，它向用户同时提供模拟端口和数字端口，实现用户的综合接入，可提供语音、数据、视频业务的综合接入，上行可采用五类线、双绞线、无线等接入方式。41小龙制作承载层基于IP分组交换技术，负责软交换网络内各类信息（媒体流和信令流）由源到目的地的传输；42小龙制作控制层是下一代网络的核心控制设备，该层设备又被称为软交换机或者媒体网关控制器（MGC）。软交换设备是软交换网络的核心控制设备，它独立于底层承载协议，主要提供呼叫控制、承载控制，媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由解析、认证、计费等主要功能，并可以向用户提供各种基本业务和补充业务。43小龙制作软交换设备可为基本呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。软交换设备应能支持基本的呼叫控制与多方的呼叫控制功能。它还应能够识别媒体网关报告的用户摘挂机，拨号等事件；同时还应能够控制媒体网关向用户发送各种信号音等。当软交换设备内不包含信令网关