通信交换技术第8章.ppt

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1、第8章 软交换技术,8.1 软交换与NGN 8.2 软交换的体系结构 8.3 软交换的协议结构 8.4 软交换的QoS机制 8.5 软交换的应用,8.1 软交换与NGN,8.1.1 下一代网产生的背景 8.1.2 下一代网络 8.1.3下一代网络与软交换,8.1.1 下一代网产生的背景,现有网络存在的问题 （1）网上设备种类繁多、技术平台不一、不同业务有不同的网络，造成投资巨大，利用率低、互通性差和业务推广难等问题。 （2）随着拨号上网业务量的增加，拥塞问题日趋严重，网络面临增容和改进问题。 （3）用户对数据业务和图像业务的需求日益增加，对网络的带宽需求越来越大。波分复用传输技术的采用，使网络

2、带宽的限制主要集中在交换部分。,8.1.1 下一代网产生的背景,现有通信技术和计算机技术的发展，从技术上为三网融合创造了条件。 （1）数字技术的迅速发展和全面采用，把话音、数据和图像信号编码成“1”，“0”符号进行传输，成为电信网、计算机网和有线电视网的共同语言。 （2）大容量光纤通信技术的发展，为传送各种业务提供了必要的带宽和传输质量，在很大程度上减少了网络容量这一制约因素，具备了融合的传输平台。 （3）软件技术的发展，使得三大网络及其终端都能通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。 （4）统一的TCP/IP的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。,8.

3、1.1 下一代网产生的背景,下一代网络 不仅仅意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合，技术上趋向一致，网络层实现互联互通，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向TCP/IP通信协议。 下一代网络从业务上看应是可以包括语音、数据、视频业务等多媒体业务的综合； 从网络上看，在垂直方面应包括业务层和传送层，在水平方向应覆盖核心网和边缘网。 从总体趋势看，下一代网络的核心层功能结构将趋向扁平化的两层结构，即业务层上具有统一的IP通信协议，传送层上具有巨大的传输容量。,8.1.2 下一代网络,1下一代网络的基本概念 从广义上讲，下一代网络应是一个能够提供包括话音

4、、数据、视频和多媒体业务的，基于分组技术的、综合开放的网络架构。 下一代通信网NGN： 是一个分组网络，它可以提供包括电信业务在内的多种业务，它能够利用多种带宽，具有QoS 控制能力，能够实现业务功能与底层传送技术的分离；它使得用户可以对不同业务提供商的网络进行自由地接入，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。,8.1.2 下一代网络,下一代网络应具有的特点 (1) 采用开放式体系架构和标准接口； (2) 呼叫控制与媒体层和业务层分离； (3) 具有高速的物理层、高速链路层和高速网络层； (4) 网络层趋向于采用统一IP协议，实现业务融合； (5) 链路层趋向于采用电信级的分组

5、节点，即高性能核心路由器加边缘路由器以及ATM交换机； (6) 传送层趋向于实现光联网，可提供巨大而廉价的网络带宽和网络成本，可持续发展的网络结构，可透明支持任何业务和信号； (7) 接入层趋向于采用多元化的宽带无缝接入技术。,8.1.2 下一代网络,3下一代网络结构 下一代网络从上往下由网络业务层、控制层、媒体层、接入和传送层等四层组成。,8.1.2 下一代网络,软交换将在NGN中起业务控制节点的作用，NGN将是一个基于软交换技术的、分组方式的、开放的融合网。 下一代网络实际涉及了从网络干线网、城域网、接入网、用户驻地网到各种业务网的所有网络层面：从数据交换角度则是软交换，从互联网角度则是下

6、一代业务网，从移动网角度则是3G，从传送层角度则是下一代智能光传送网。,基于软交换的NGN体系结构,8.1.3下一代网络与软交换,软交换是NGN的控制功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。 软交换设备位于控制层，提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、计费、认证等功能。软交换设备与各种媒体网关、终端、应用服务器及其它软交换设备间采用标准协议相互通信。,8.2 软交换的体系结构,8.2.1 软交换技术发展的背景 8.2.2 软交换技术的优势 8.2.3软交换的网络结构及实现 8.2.4 软交换的功能,8.2.1 软交换技术发展的背景,软交

7、换是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。 软交换提供的功能与传统交换机相同，它与传统交换机相比还有几个重要区别。 首先，软交换是开放的，而非专用的； 其次它易于扩展； 最后，它可顺利地处理多媒体数据。而电话交换机只能处理话音信号或简单的低速率数据信号。,8.2.1 软交换技术发展的背景,传统的交换机在当今带宽要求日益苛刻的情况下，成了发展的瓶颈，其原因有以下两点。 一是现有的电话系统是在主叫和被叫之间建立一条专用的通路，而用户在

8、通信中不可能每时每刻都有信息传送，因而对单次通信来说提供的带宽又常常是过剩的。 二是传统的呼叫请求要通过汇接局路由，而目前采用的交换机费用昂贵。 软交换则能克服上述不足。软交换是一个控制方案，运行在标准的硬件上，可用来补充或替代汇接局交换功能。,8.2.2 软交换技术的优势,（1）从经济角度考虑，与电路交换机相比，软交换成本低。 （2）从用户角度考虑，基于软交换的新型网络厂商的产品都是基于开放标准的，用户可以向多个厂商购买各种层次的产品，可以在每一类产品中选择性价比最好的来构建自己的网络。 （3）软交换可以提高网络的可靠性。,8.2.2 软交换技术的优势,软交换真正实现了分层的网络结构，保证了

9、高可靠性、灵活的组网方式，提供了多样的解决方案、更多的新业务提供手段创造了新的收入来源、集中智能的网络管理体系、灵活的接入方式、更多的新业务提供手段和更短的业务提供周期、终端的个性化和智能化。,8.2.3软交换的网络结构及实现,软交换要求把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和生成呼叫详细记录等功能，把控制和业务提供分开。 软交换是与业务无关的，呼叫控制和业务交换分离到不同平面 。,基于软交换的网络体系结构,8.2.3软交换的网络结构及实现,软交换网络体系结构分成媒体接入层、传输服务层、控制层和业务应用层。与传

10、统电信网络体系结构相比，其最大的不同就是把呼叫的控制和业务的生成从媒体层中分离出来。,8.2.4 软交换的功能,1.媒体网关接入功能 2.呼叫控制功能 3.业务提供功能 4.互联互通功能,8.3软交换的协议结构,软交换体系涉及协议非常众多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。,8.3软交换的协议结构,1H.248/MEGACO协议 MEGACO也是由IETF的MEGACO工作组制定的，后来被提交给ITU-T的SG16并被采纳，形成了ITU-T H.248协议。 应用在媒体网关和软交换之

11、间、软交换与H.248/MEGACO终端之间。,8.3软交换的协议结构,2MGCP 媒体网关控制协议(MGCP) 由IETF的MEGACO工作组制定，比MEGACO推出的时间早，具体内容可参考IETF RFC2705。 MGCP应用在MGCP终端和软交换之间，当媒体网关支持MGCP协议时，也可以在MGCP媒体网关和软交换之间使用MGCP。,8.3软交换的协议结构,3SIP协议 IP（会话启动协议）是由IETF提出并主持研究的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改、和终接一个或多个参加者参加的会话进程。 SIP主要用于SIP终端和软交换之间、软交换和软交换之间以及软交

12、换和各种应用服务器之间。,8.3软交换的协议结构,4BICC协议 BICC协议提供了支持独立于承载技术和信令传送技术的窄带ISDN业务，BICC协议属于应用层控制协议，可用于建立、修改、终接呼叫。 支持BICC信令的节点有几种情况，这些节点可以是具有承载控制功能的服务节点，也可以是不具有承载控制功能的媒体节点。,具有承载控制功能的服务节点模型,8.3软交换的协议结构,5SCTP SCTP是流控制传送协议，主要在无连接的网络上传送PSTN信令信息，该协议可以在IP网上提供可靠的数据传输协议。 SCTP可以在IP网上承载No.7信令，完成IP网与现有No.7信令网和智能网的互通。 SCTP还可以承

13、载H.248、ISDN、SIP、BICC等控制协议。,8.3软交换的协议结构,ISUP承载在TCP层上的情形 ISUP承载在SCTP上的情形,8.3软交换的协议结构,6M2PA M2PA（MTP2层用户对等适配层协议）是把No.7信令的MTP3层适配到SCTP层的协议，它描述的传输机制可以使任何两个No.7节点通过IP网上的通信完成MTP3消息处理和信令网管理功能，因此能够在IP网连接上提供与MTP3协议无缝操作。,8.3软交换的协议结构,6M3UA M3UA（MTP3层用户适配层协议）是把No.7信令的MTP3层用户信令适配到SCTP层的协议。它描述的传输机制支持全部MTP3用户消息（TUP

14、、ISUP、SCCP）的传送、MTP3用户协议对等层的无缝操作、SCTP传送和话务管理、多个软交换之间的故障倒换和负荷分担以及状态改变的异步报告。 M3UA和上层用户之间使用的原语同MTP3与上层用户之间使用的原语相同，并且在底层也使用了SCTP所提供的服务。,8.4 软交换的QoS机制,1软交换网络中QoS管理机制的要求 （1）QoS的管理应当是可配置的，允许用户对系统的QoS管理功能进行适当裁剪，以便建立与应用相适应的QoS级别。 （2）QoS管理应当是层次化的，即端对端的QoS管理映射到软交换网络系统的分层结构上，形成了层次化的QoS管理模式。 （3）QoS管理应当是动态的。 在用户端，

15、应该有用户界面，允许用户在会话期间，动态变更QoS承诺(QoS commitment)提供的QoS控制能力。 在网络内部，应该有监控系统实时观察网络运行情况(如网络负荷、抖动、丢包率及延时等)，并将QoS参数动态反馈给QoS监控系统，以实现QoS动态管理。,8.4 软交换的QoS机制,2软交换网络中QoS管理的内容 （1）用户方面 （2）监测及计算 （3）QoS监测值的反馈及控制的实施 （4）差错控制 （5）流量控制 （6）回声抑制 （7）抖动消除,8.4 软交换的QoS机制,3软交换网络中的QoS保障 （1）合适的网络带宽设计 （2）优先队列技术保证语音质量 （3）基于策略的QoS保证,8.

16、4 软交换的QoS机制,4软交换网络中基于QoS的计费 一条思路是通过从配置系统中采集用户所申请业务的QoS注册信息，作为其QoS计费依据； 另外一条思路是根据用户在使用业务过程中，其设备与软交换网络协商并获准相应级别的QoS服务后，在CDR中对QoS的标识(某些厂商的网络设备未提供QoS相关数据)，计费系统通过CDR的采集来获知用户本次呼叫的QoS信息，并据此形成QoS的计费依据。 在计费系统中，按照QoS的级别不同(端到端电话业务的QoS等级、端到端多媒体业务的QoS等级、保证数据业务等级、尽力而为数据业务等级等)，设置不同的费率，作为计费的重要参数之一(其它参数包括时长、流量等)。,8.4 软交换的QoS机制,5软交换网络中服务质量研究动态 包括欧盟第五框架(FP5)的NGNI(NGN Initiative)、第六框架(FP6)的NGN2010、Internet2、MSF(多业务交换论坛)、ISC、EURESCOM、ETSI TIPHON、ITU-T等组织目前都在大力研究下一代网的QoS机制，而美国有线电视工业的标准组织Cable-Lab、PacketCable也在为有线运营