NGN4章媒体网关

NGN—下一代网络一、概述二、NGN的主要协议三、控制层技术四、接入层技术五、传送层技术六、业务层技术七、NGN的问题八、NGN网络的实践四、接入层技术1概述2网关技术演进3媒体网关4信令网关•网关的作用就是完成两个异构网络之间信息(包括媒体信息和用于控制的信令信息)的相互转换，以便使一个网络中的信息能够在另一网络中传输。1概述•网关的这种结构对于IP电话系统的大规模部署具有相当的制约，因此，网关体系结构的突破势在必行，网关功能分解已成为当前最佳解决方案。2网关技术演进分离的网关功能实体媒体网关负责媒体的传输，根据媒体网关在网络中位置了分为三种类型：用户驻地网关(RG)、接入网关(AG)和中继网关(TG)。媒体网关控制器有时也称为软交换，负责呼叫控制，即进行呼叫连接的建立、监视和释放，这包括为呼叫建立在整个网络内寻找最佳路由。信令网关提供SS7信令网络和分组话音网络之间的接口，能将SS7信令协议转换为IP协议传送到软交换中。网关功能互连体系结构MGCMGIP消息MGCP/H.248协议•国际软交换协会(ISC)在软交换参考体系结构中将媒体网关功能(MGF)定义为：MGF是接入到IP网络的一个端点/网络中继或几个端点的集合，它是分组网络和外部网络(PSTN、移动网络等)之间的接口设备。•实际上，媒体网关就是媒体网关功能的物理实现。媒体网关负责媒体的传输，包括将模拟的或电路交换的话音转换为分组话音，反之亦然。3媒体网关（MG）媒体网关分三种类型：中继网关(TG)、接入网关(AG)和用户驻地网关(RG)。媒体网关定义媒体网关在软交换网络中的位置可以归纳为三种基本的应用：（1）.中继应用中继应用情况（2）.接入应用下图表示了各种接入网络（V5和ISDN等），通过软交换连接到PSTN的情形。（3）.驻地用户即IAD的应用①POTS电话表示了通过IP网络将POTS电话连接到PSTN的情况。通过IP网络实现POTS电话之间的通信IAD②HFC用户接入(HFC:HybridFiberCoax，光缆-同轴电缆混合网)下图是利用电缆接入网络实现VoIP网络的例子。IAD③VoDSL接入下图是利用DSL接入网实现VoIP网络的例子。•基于IP的接入网如下图所示，接入网络的话音和数据交换技术都是基于分组交换的。图基于IP的接入网组织结构•基于IP的接入网信令路径和协议分层结构如图所示，在这里中继媒体网关终接E1流，并执行同步、帧定位等功能，将信令时隙15、16和31交换到信令网关。图信令消息的传送媒体网关（MG)主要功能媒体网关软交换分组传送网PSTN\ISDN用户、V5接口1.综合接入功能3.宽带接入功能2.媒体处理功能5.统计功能4.受控操作功能1）综合接入功能：可将各种现有网络、接入网、用户接入到NGN网。2）媒体处理功能：媒体流的映射，包括媒体编码格式、数据压缩算法、资源预留和分配、媒体流的保密等。3）宽带接入功能：可以宽带接入方式接入传送网。4）受控操纵功能：MG动作受软交换控制，如压缩编码算法的选择、呼叫建立和释放、向用户送音信号、资源申请、预留等。5）统计功能：向软交换上报资源占用、中继端口、接发RTP包数等统计信息。媒体网关（MG)的关键技术(1)回音消除技术：回声包括声学回声和模拟接口中混合电路造成的电器回声。采用回波抵消方法，即通过自适应方法估计回波信号的大小，然后在接收信号中减去此估计值。(2)媒体编码技术：G.711、G.726、G.728等。(3)静音检测技术：即话音激活检测（VAD）技术，是对用户在通话期间是否发音进行检测，当用户的话音信号能量低于一定门限时认为是静默状态，不再发语音包，此时可发其它信息包，从而提高资源利用率。(4)分组打包(5)信令支持媒体网关实现技术1）.功能要求•用RTP传送协议处理音频数据；•响应H.248消息，分配和管理DSP资源和DS1时隙，提供话音和分组功能服务；•支持原有协议，如环路启动、地气启动、E&M以及ISDN等；•支持DS1净通路配置，管理DS1线路资源和连接；•网关软件支持冗余和高可用性策略；•能够对端口、板卡和节点进行扩展。2）.结构模型MG软硬件组成模型•软件部分包括：–CTAccess，实现电话入/出呼叫控制、DSP控制、播放或记录话音消息等；–MGCP，完成媒体网关控制协议(MGCP)功能；–连接转换与控制，实现PSTNAPI与MGCPAPI间的映射；–接口界面，维护管理用，用来查看和管理端点的接口类型和数量、信令协议类型、音频编码、IP地址配置、增益调节、交互选择、用户状态等。硬件部分VoIP处理卡,实现E1/T1接口传输、话音处理、DTMF/特殊音产生和检测。Ethernet网卡负责以太帧收发传输。3）.媒体网关开发环境媒体网关开发环境是一种可便携的软件模块，能够用于构建下一代融合网络的网关平台，它集成了多个厂家的协议栈，为开发新的产品提供了极大的方便。媒体网关开发环境的高层体系结构媒体网关开发环境提供以下功能：•(1)H.248/MEGACO协议功能，包括网关的注册、注销、故障和切换管理等。•(2)资源管理功能，包括预留、释放、供给、维护和状态上报。•(3)媒体流处理功能，包括媒体码型转换、插入、回波消除、调制解调、话音检测等。•(4)管理和维护功能，配置接口、接收资源请求、状态监测、故障管理、报告、软件运行跟踪、统计等。4信令网关技术1）、信令网关概述•信令网关就是SG-F或AGS-F的物理实现，提供NO.7信令网络和分组语音网络之间的接口，能将NO.7信令协议转换为IP协议传送到软交换中。•信令网关的典型部署有NO.7信令网关和IP信令网关。•NO.7信令网关终接来自PSTN网络的NO.7信令消息，并通过基于IP的信令传输协议（如SCTP）中继NO.7高层协议到一个或者更多的基于IP的网络组件（例如软交换机）。•IP信令网关提供IP到IP的信令转化(例如SIP或H.323）。信令网关的功能就是完成信令消息的转换。信令网关主要使用信令传输协议（SIGTRAN）来实现信令的交互。2）、信令网关支持的信令传输协议图SIGTRAN协议栈组成示意图•SIGTRAN（信令传输协议）实现用IP网络传送电路交换网信令消息的协议栈，它利用标准的IP传送协议作为底层传输，通过增加自身功能来满足信令传送的要求。是对目前信令消息交换所使用的UDP和TCP协议的进一步发展。•通过SIGTRAN协议，在信令网关和媒体网关控制器之间、媒体网关和媒体网关控制器之间、分布式媒体网关控制单元之间以及两个信令网关之间传送电路交换网的信令（主要指No.7信令）。•通过证实功能可无差错、不重复地传送用户数据；•根据通路的MTU限制，对用户数据分段；•在多个数据流上保证用户消息顺序递交；•将多用户消息复用到一个SCTP数据块中；•提供多归属机制、网络级可靠性和相关的安全保证。M3UA定义了适合传送ISUP和SCCP或TUP消息的MTP3用户适配模块。M3UA的功能主要包括：7号信令点码的表示、7号信令与M3UA的互通功能、支持对应用服务器或应用服务器进程的冗余配置、流量控制和流量管理、SCTP流映射和客户机/服务器模式等。M2PA可在IP网上处理任何两个7号信令点之间的MTP3消息和提供MTP信令网网管功能。M2UA在IP网终端点保留No.7的MTP3/MTP2间的接口，M2UA用来向用户提供与MTP2相同的业务集。M2UA支持对MTP2/MTP3接口边界的数据传送、链路建立、链路释放、链路状态管理和数据恢复，从而为高层提供业务。M2UA的功能包括映射功能、流量/拥塞控制、SCTP流管理、无缝的7号信令网络管理互通和管理/解除阻断。SUA定义了如何在两个信令端点间通过IP传送SCCP用户消息或第三代网络协议消息。SIGTRAN协议主要功能•传送各类信令协议，如7号信令的应用部分；•确认正在传输何种电路交换网协议；•提供公用基础协议，定义头格式、安全性外延和信令传输过程；•与下层IP结合，提供电路交换网下层相关功能；•在SIGTRAN的上层支持多个电路交换网协议；•传送被下层电路交换网分割或重组的消息单元；•提供合适的安全机制，保护所传信令消息；•通过对信令生成控制和拥塞反应策略，避免Internet拥塞。3）、信令网关的组织结构•软交换内置信令网关的信令互通结构如图所示，要求各信令点两两相连，即网状连接方式。这种方式显然很不经济，尤其是它不能适合大规模网络的应用。图软交换（内置信令网关）的直接信令传送方式•因此，一个自然的想法就是仿照现有7号信令网的结构，在分组网中引入信令转接点（STP）,也就是独立的信令网关。它不但和PSTN/ISDN中的信令点相连，而且和各个软交换相连，并负责信令消息在两类不同网络之间的转接，其信令连接结构为准直联方式。图采用信令网关的准直联信令传送方式4）、信令网关的功能结构•下图是一个信令网关的功能实现结构示例。信令消息处理和全局名翻译器分别完成7号信令的MTP-3和SCCP功能，TDM接口完成底层MTP功能，No.7overIP功能支持与IP网络互通的信令网关功能。图信令网关功能结构