网络融合与发展概论

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1、第9章 网络融合与发展,本章内容： 通信网络的发展 三网融合的概念 下一代网络与软交换技术 IP多媒体子系统 VoIP技术 IPTV技术 移动多媒体广播电视,本章重点： 下一代网络的基本概念及特征 软交换的网络结构及实现 IP多媒体子系统 VoIP技术 IPTV技术 移动多媒体广播电视,网络融合与发展,本章主要讲述： 三网融合前景下的下一代网络的关键技术软交换和IP多媒体子系统（IMS） VoIP和IPTV、移动多媒体广播电视等网络融合的应用。,9.1 通信网络的发展演进,9.1.1 网络融合的趋势 1网络融合的目标 启动于20世纪90年代的信息革命相当于19世纪的工业革命，完成从工业化向信息

2、化的过渡，工业社会向信息社会的过渡。2003年信息社会世界峰会的原则宣言庄重宣告：建设一个以人为本、广泛包容和面向发展的信息社会的共同愿望与承诺。并把信息社会描述成为一个“人人可以创建、获取、使用和分享信息与知识，使个人、社区和各国人民均能充分发挥自己潜力并持续提高人民生活品质”的社会。人类走向信息社会的目标已经取得国际共识，方向十分明确。,2下一代网络演进,为实现信息社会这一目标，下一代网络（NGN）应建立在各种技术与系统融合的框架下，如图9-1所示。 图9-1中下一代网络是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输

3、和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。,1微波通信频段划分,图9-1 下一代网络的总体框架,9.1.2 三网融合,所谓三网融合，是指电信网、计算机网络和广播电视网的融合，目前三网融合并不是指上述3个网络的物理上的合一，而是指可以在同一个网上实现语音、数据和视频3种业务，并能够实现3个网络之间的业务互通。对用户而言，就是指只用一条线路可以实现打电话、看电视、上网等多种功能，如图9-3所示。,三网融合示意图,图9-3 三网融合示意图,三网融合的技术基础,三网融合有以下3个重要技术基础。 第一，成熟的数字化

4、技术。即语音、数据、图像等信息都可以通过编码成“0”和“1”的比特流进行传输和交换，这是三网融合的基本条件。 第二，采用统一的TCP/IP协议。只有基于独立IP地址，才能实现点对点、点对多点的互动，才能使得各种以IP为基础的业务能在不同的网上实现互通。 第三，光通信技术。只有光通信技术才能提供足够的信息传输速率，保证传输质量，光通信技术也使传输成本大幅下降。此外，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。,9.2 下一代网络技术,9.2.1 下一代网络的基本结构 NGN自提出以来，一直是业界普遍关注的热点与焦点，各国政府、行业组织和标准化机构

5、包括ITU、ETSI、IETF、3GPP及UMTS论坛等都对其进行了相关的研究。下一代网络的基本结构如图9-4所示。,从业务层面看，下一代网络（NGN）将主要是以IP为基础的分组网。 软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离。 NGN是从传统的以电路交换为主的PSTN逐渐演进到以分组交换为主的网络，它承载原有PSTN的所有业务，同时把大量的数据传输转移到IP网络上以减轻PSTN的负荷，又以IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务。传统电信网络将逐步成为分组骨干网的边缘部分。,下一代网络（NGN）,下一代网络

6、（NGN）,涉及业务网层面，下一代网络实际涉及了从核心网、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。,下一代网络（NGN）,传输层是网络的物理基础，主要提供网络物理安全保证以及业务承载层节点之间的连接功能，另外也可直接提供L1 VPN业务，带宽和电路批发业务，光纤基础设施和波长出租业务等。 承载层是分组网络，提供分组寻址、统计复用及路由功能。提供为不同业务或者用户所需的网络QoS保证和网络安全保证。 业务层根据不同的业务特点和属性，例如实时业务、非实时业务，提供与业务有

7、关的编址、控制协议、媒体处理等功能。业务层可以提供传统的电信网业务、增值业务，可以是由承载层直接支持的业务，也可以是由传输层直接支持的业务等。 网络运行管理系统提供包括网络管理、计费系统、认证功能等在内的功能。 NGN通过各个层之间的分离和协作共同为用户提供话音、数据、多媒体等各种业务，并实现分组传输、控制分离、业务与网络分离（提供开放接口）、端到端的QoS、安全性等。,9.2.2 软交换技术,1软交换的思想 国际软交换组织（International Softswitch Consortium，ISC）自1999年5月成立以来，致力于提供一个开放分布的体系结构，体系结构支持语音、数据和多媒体

8、通信与多提供商互通。软交换思想正是在下一代网络建设的强烈需求下孕育而生的。软交换思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长，完全形成分层的全开放的体系架构。,软交换,软交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。 软交换作为下一代网络的发展方向，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，具有充分的优越性，真正向着“个人通信”的宏伟目标迈出了重要的一步，即在任何时间（Whenever）、任何地点（Wherever）与任何

9、人（Whoever）进行通信。,软交换,基于软交换技术的下一代网是业务驱动的网络，通过呼叫控制、媒体交换及承载的分离，实现了开放的分层架构，各层次网络单元通过标准协议互通，可以各自独立演进，以适应未来技术的发展。运营商则可以选择最适合自己的网络构件，以更多的创新和更低的成本，构建自己的网络解决方案，确立自己的业务发展立足点。,软交换,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。软交换提供了在包交换网中与电路交换相同的功能，因此，软交换也称为呼叫代理或呼叫服务器

10、。,2基于软交换的网络体系结构,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。基于软交换的网络体系结构如图9-5所示。,基于软交换的网络体系结构,图9-5 基于软交换的网络体系结构,3软交换的功能,软交换作为新、旧网络融合的关键设备，必须具有以下功能。 （1）媒体网关接入功能 媒体网关接入具有适配功能，它可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN的IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.323终端和SIP客

11、户端终端进行连接，提供相应业务。 （2）呼叫控制功能 呼叫控制功能是软交换的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、维持和释放，所提供的控制功能包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。 （3）业务提供功能 由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够支持PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还应该可以与现有智能网配合，提供现有智能网提供的业务。 （4）互联互通功能 目前存在两种比较流行的IP电话体系结构，一种是ITU-T制定的H.323协议，另一种是IETF制定的SIP协议标准，两者是并列的、不可兼容的体系结构，均

12、可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。软交换可以支持多种协议，当然也可以同时支持这两种协议。,9.2.3 IP多媒体子系统（IMS）,1IMS概述 为了利用新的技术更快捷、经济的创建业务，3GPP在Release 5版本提出了IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）的概念。 IMS由所有在IP多媒体会话基础上提供IP多媒体应用的核心网网元组成。IMS将IP技术引入到电信级领域，采用水平分层的架构，实现了承载、控制和业务的分离。,IMS,虽然3GPP制定IMS的最初目的是为了使IP技术与移动通信相融合，但由于IMS的接入无关性，凡是可以提供IP接入的

13、网络，如xDSL、WLAN等都可以接入到统一的IMS网络。因此，IMS成为移动网与固定网融合（FMC）的核心。 IMS采用的会话控制是基于SIP协议的，它具有接入无关性和向上提供标准开放的业务控制接口。 IMS具有会话管理、承载控制、漫游、计费、安全、QoS管理等完备的核心网功能。,2IMS业务,IMS业务是一套利用多媒体为用户提供服务的应用技术。利用IMS可以实现的业务有：消息类业务、多媒体呼叫、增强型呼叫管理、群组业务、信息共享、在线游戏以及娱乐类业务等。这些业务一般是利用会话初始协议（SIP）和会话描述协议（SDP）提供给用户的。,9.2.4 IMS、NGN、软交换的关系及网络演进,从技

14、术上看，软交换和IMS均符合NGN控制与传送分离的要求，与软交换技术相比较，IMS将控制功能做了进一步分离和完善。 目前规模商用的NGN都是以软交换技术为核心，并且主要应用于固定网络，由于其不支持通用移动性，不能称为真正的NGN。 IMS虽然最初是3GPP为移动通信领域提出的，但由于其满足接入无关性，同样可以适用于固定接入方式。,9.3 网络融合业务与应用,9.3.1 VoIP 1VoIP的概念 VoIP（Voice over Internet Protocol）指的是将模拟的声音信号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络的环境进行语音信号的传输。也称为互联网电话、网络电话或IP电话。

15、,2VoIP的工作原理,（1）VoIP系统组成 VoIP系统由媒体网关（MG）、软交换平台（含媒体网关控制器、媒体服务器）等部分组成。媒体网关（MG）分为：AG（接入网关）、TG（中继网关）和SG（信令网关），如图9-7所示。,VoIP系统结构示意图,图9-7 VoIP系统结构示意图,VoIP工作原理,（2）工作原理 VoIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送语

16、音的目的。,3VoIP业务,VoIP可以在IP网络上廉价的传送语音、传真、视频和数据等业务，如统一消息、虚拟电话、虚拟语音/传真邮箱、查号业务、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、电视会议、电子商务、传真和各种信息的存储转发等。,9.3.2 IPTV,1IPTV的概念 IPTV（Internet Protocol TV）也叫交互式网络电视或交互式个人电视（Interactive Personal TV），是利用宽带网的基础设施，以家用电视机或计算机作为主要终端设备，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，通过IP协议向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的新技术。,2IPTV系统结构,IPTV系统采用基于IP宽带网络的分布式架构，以流媒体内容管理为核心。IPTV系统主要包括IPTV前端系统、IP承载网络和用户接收终端三个组成部分，如图9-8所示。,IPTV系统结构图,图9-8 IPTV系统结构图,IPTV前端系统,IPTV前端系统主要包括信源接收转换系统、存储系统、流媒体系统、数字版权管理（DRM）系统