计算机网络第8章

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1、第八章 下一代通信网络下一代通信网络概念的形成和相关 技术的发展为中国电信提供了一次重要 的战略转型和发展的机遇。其特点是： （1）新业务层出不穷，数据业务 快速发展，数据业务量迅速膨胀。在一 些经济发达国家，数据业务量已经超过 语音业务量。（2）新的语音压缩技术已经可将语音 信号压缩在低于64kbit/s的信道上传递。这 种技术已经在IP电话、第二代和第三代移 动通信系统中得到广泛应用。未来网络的 带宽资源将主要用于数据业务，而语音业 务则可用固定不变的甚至更少的带宽。 （3）计算机技术的发展和计算机互连 需求的增加，使得基于IP或ATM的分组交 换数据网日益发展壮大，这种分组交换网 将适合

2、各种类型信息的传送，而且网络资 源利用率高。8.1 8.1 概概 述述8.2 8.2 软软交交换换8.3 8.3 网网 关关8.4 8.4 软交换的业务与软交换的业务与安全安全8.5 8.5 三网融合三网融合8.1 概 述8.1.1 下一代网络的定 义下一代网络应该是:一个通过高速公共传 输链路和路由器等节点，利用IP承载语音、数据 和视频所有比特流的多业务网；一个能为各种业 务提供有保证的服务质量的网络；一个在与网络 传送层及接入层分开的服务平台上提供服务与应 用的网络；一个向用户提供宽带接入，能充分发 挥容量潜力的网络；一个具有后向兼容性，能充 分挖掘现有网络设施潜力和保护已有投资，允许

3、平滑演进的网络。NGN（下一代网络）的出现与发展不是革命，而是演进。从业务上看，应支持语音和视频业务及多媒体业务；从网络上看，在垂直方向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。8.1.2 下一代网络 的特点下一代网络是可以提供包括语音 、数据和多媒体等各种业务的综合开 放的网络构架，有三大特征。 1采用开放的网络构架体 系 （1）将传统交换机的功能模块分 离成为独立的网络部件，各个部件可 以按相应的功能划分，各自独立发展 。 （2）部件间的协议接口基于相应 的标准。2下一代网络是业务驱动的网 络 （1）业务与呼叫控制分离。 （2）呼叫与承载分离。 3下一代网络是基于统一协议的分组

4、 网络 目前ITU-T对NGN的定义是GII的外延 ，并建议有关GII/NGN的研究方向包括： （1）第一层和第二层的交换的研究 ，第一层指光网络基础设施引入光交换， 第二层指引入MPLS的交换。（2）IP选路的研究。 （3）在网络边缘提供业务平台的研究 。 （4）核心网络技术与相关协议体系结 构的研究。 （5）层间控制能力转化的研究。通常 控制和管理的区别是有度的，例如交叉连 接和交换是用电路颗粒和反应时间来区别 的，同样底层的保护倒换和IP层的动态选 路之间的差别也有度。因此有必要研究层 间功能的变化。（6）网络端到端业务的研究，研 究QoS和带宽控制；控制和管理的融合，研究动态选路和保护

5、倒换等。（7）接入网的研究。研究新业务、新技术和新结构在接入网传送分组 数据和语音所需要的能力和接入网支 持不同QoS业务的能力。基于以下一些原因，这种功能的分离是一种很好的作法：（1）致力于呼叫处理软件或分组交换硬件研究的小型企业可以提出创新的解决方案。相比之下，在电路交换领域大公司占据着支配地位。（2）提出了一个呼叫处理软件的普遍解决方案。在传输层上使用不同的分组语 音形式以适用不同的网络环境，包括电路 交换网和分组交换网。（3）统一了计算平台、操作系统和开发环境，并由此带来了巨大的经济效益。（4）使运营商网络中的集中智能系统可以远程控制整个网络中的交换设备。8.1.3 下一代网络的分 层

6、（1）接入和传输层（Access and transport layer）：将用户连接至网络，集 中用户业务并将它们传递至目的地，包括 各种接入手段。 （2）媒体层（Media layer）：将信息 格式转换成为能够在网络上传递的格式。 例如：将语音信号分割成ATM信元或IP包 。此外，媒体层可以将信息选路至目的地 。（3）控制层（Control layer）：包含 呼叫智能。此层决定用户收到的业务，并 能控制低层网络元素对业务流的处理。 （4）业务/应用层（Network Service/Application Layer）：在呼叫建立的 基础上提供额外的服务。但将现有网络演 变成下一代网络

7、并非一日之工，而原有的 网络与新网络将并存，所以新网络还需能 够和原有网络互通，这要求新的网络体系 能够完成以下功能： 与现有No.7信令网互通。 与现有的业务（如智能网提供的业 务）互通。 与现有的PSTN体系融合。 8.1.4 下一代网络的体 系结构软交换是一种功能实体，为下一代网 络（NGN）提供具有实时性要求的业务的 呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络 呼叫与控制的核心。简单地看，软交换是实现传统程控 交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换则是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基

8、本呼叫控制。一、软交换技术的概念 软交换技术实际上是一组由多个功能 平面中的网元协同执行并完成交换功能（ 建立端到端的通信连接）的和有效集成电 路交换与分组交换网并传送融合业务功能 （提供语音、数据、传真和视频相结合的 业务以及未来通过软交换的开放应用程序 接口API提供的新业务）的技术。1业务平面 包含应用服务器、开放式可编程应用 接口（API）和业务创建环境。 2控制平面 主要由媒体网关控制器（MGC）组成 ，业界通常将其称为“软交换机”。3交换平面由IP路由器/ATM交换机组成。4接入平面包括媒体网关（MGW）、信令网关（SGW）和媒体服务器（MS）。二、软交换技术的优点 软交换技术的优

9、点可从以下几方面进 行分析。 （1）软交换技术可以降低处理业务 （特别是数据业务）的成本。 （2）软交换技术具有优异的提供新 业务的能力。 （3）软交换技术具有良好的互操作 性，有利于向IP网无缝演进。（4）软交换技术具有开放的结构。 软交换技术可将软件与智能以及硬件、传 送与交换层划分开来，故可不必依赖于个 别制造商，从而为多厂商竞争基于软交换 解决方案的下一代网络所需软硬件等提供 开放的环境。 三、下一代网络的体系 结构 对于多业务网，人们寄希望于基于分 组交换的下一代网络。8.1.5 下一代网络的主要协议下一代通信网络的特点是基于IP技术的多厂商、多技术、不同体系结构的复杂融合体，软交换

10、技术在这样一个异构网络中起着极为重要的作用。协议是诸如数字设备和某些面向软 件的环境相互之间作用的方法，它是对 许多因素的描述不仅仅围绕着技术问题 。产品销售商常常支持协议标准化是为 了使潜在的客户和正在发展的用户相信 他们的产品符合工业标准，且具有长期 的用途和生存能力。 NGN是一个融合网络，包括 PSTN/ISDN，H.323，ATM/IP等网络， 网络互通是NGN成功的必要条件。8.2 软 交 换8.2.1 软交换的定义从广义上看，软交换泛指一种体系结 构，利用该体系结构可以建立下一代网络 框架，其功能可以涵盖的4个功能层面：传 输接入层、媒体层面、控制层面和网络服 务层面，它主要由软

11、交换设备、信令网关 、媒体网关、应用服务器、IAD等组成。从狭义上看，软交换指软交换设备， 定位在控制层。随着传统的电路交换向分 组交换转变的趋势逐步明朗，媒体网关控 制协议标准化进程的不断深入，“软交换” 一词得到越来越多厂商的认可。 在电路交换网中，呼叫控制、业务提 供以及交换矩阵均集中在一个交换系统中 ，而软交换的主要设计思想是业务/控制与 传送/接入分离，各实体之间通过标准的协 议进行连接和通信，以便在网上更加灵活 地提供业务。8.2.2 软交换的主要特 点软交换主要有以下特点。 1高效灵活。 2开放性。 3多用户。 4强大的业务功能。8.2.3 软交换的主要功能1呼叫控制和处理功能2

12、协议功能3业务提供功能 网络发展的根本目的是提供业务。目 前，许多厂家提供的软交换可以支持电路 交换机提供的业务，如软交换自身可以提 供诸如呼叫前转、主叫号码显示、呼叫等 待、缩位拨号、呼出限制、免打扰服务等 程控交换机提供的补充业务，软交换还可 以与现有智能网配合提供现有智能网提供 的业务等。4业务交换功能 所谓业务交换功能就是识别智能网呼 叫并把它上报给业务控制功能（SCF）， 最终由SCF控制整个呼叫从而保证软交换 网络内的用户享用现有智能业务。 5操作维护功能 操作维护系统是软交换设备中负责系 统的管理和操作维护的部分，是用户使用 、配置、管理、监视软交换设备的工具集 合。6计费功能

13、软交换具有根据计费对象进行计费和 信息采集的功能，并负责将采集信息送往计 费中心。 7软交换与其他网络的互通 软交换是下一代网络的核心设备，各 运营商在组建以软交换为核心的软交换网络 时，其网络体系架构可能有所不同，但必须 考虑与其他各种网络的互通，如与现有7号 信令网的互通、与现有智能网的互通，以及 与采用H.323协议的IP电话网的互通等等。8.2.4 软交换支持的主 要协议 1H.248/MEGACO H.248和MEGACO协议均称为媒体网 关控制协议，应用在媒体网关和软交换之 间、软交换与H.248/MEGACO终端之间， 如图8.9所示。图8.9 H.248/MEGACO应用范围H

14、.248协议包括以下八条命令： （1）添加（Add） （2）减去（Substract） （3）移动（Move） （4）修改（Modify） （5）审核值（Audit Value） （6）审核能力（Audit Capabilities ） （8）业务改变（Service Change）2MGCP MGCP协议是H.323电话网关分解的结 果，由IETF的MEGACO工作组制定，具体 内容可参考IETFRFC2705。 MGCP命令分成连接处理和端点处理 两类，共九条命令，它们分别是：（1）端点配置（Endpoint Configuration） （2）通报请求（Notification Requ

15、est ） （3）通报（Notify） （4）创建连接（Create Connection） （5）通报连接（Notify Connection） （6）删除连接（Delete Connection） （7）审核端点（Audit Endpoint） （8）审核连接（Audit Connection） （9）重启进程（Restart lnProgress）3SIP协议 SIP（会话初始协议）是IETF另一 个小组提出的在IP网络上进行多媒体通 信的应用层控制协议，其设计思想与 H.248/MEGACO/MGCP完全不同。 4BICC协议 BICC协议的全称为与承载无关的 呼叫控制协议，它是由IT

16、U-T第11组提 出的信令协议。5SCTP SCTP是IETF SIGTRAN小组提出的流 控制传送协议，主要是在无连接的网络上传 送PSTN信令消息，该协议可以在IP网上提 供可靠的数据传输协议。 6M2PA M2PA（MTP2层用户对等适配层协议 ）是把No.7的MTP3层适配到SCTP层的协议 ，它描述的传输机制可使任何两个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协议的无缝操作。7M3UA M3UA（MTP3层用户适配层协议 ）是把No.7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，ISUP， SCCP）的传送、MTP3用户协议对等层 的无缝操作、SCTP传送偶联和话务的管 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。