现代交换原理——软交换技术与NGN

软交换主要协议介绍
①H.323 ②MGCP
③H.248/Megaco
④SIP
一、 H.323
H.323是一个框架性协议，它是由一系列协议组成。其协议 栈如图3所示：
G.7xx
H.225.0 H.245 T.120 RTP
H.26x
RTCP
RAS
TCP IP 图3 H.323协议栈
UDP
H.323一共定义了四种部件：终端、网关、关守和多点控
应用服务器
软交换
SIP
SIP SIP
软交换 图6 SIP协 议应用范围
SIP终端
SIP终端
网关技术

软交换中的网关按处理的信息类型不同分为两类：媒体
网关和信令网关。
按照媒体网关设备在网络中的位置不同，又可分为：
中继网关、综合接入网关、住户网关。
按照信令网关处理的信令不同可分为：No.7信令网关、 用户信令网关。
NGN是业务驱动的网络，业界公认的主要特征有： 业务和终端趋于IP化； 高速宽带，能综合实时业务、非实时业务、宽带 业务、窄带业务以及多媒体业务； 业务网采用业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分 离的体系结构； 安全可信的网络； 能够保证电信级的服务质量； 有良好的生态模型和商业价值链。
软交换功能
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。软交换主要 完成以下功能：媒体网关接入功能、呼叫控制功能、业务
提供功能、互连互通功能（H.232和SIP、INAP）、支持
开放的业务/应用接口功能、认证与授权功能、计费功能、 资源控制功能和QoS管理功能、协议和接口功能等。它的 主要功能如图2所示：
控制等，是整个网络的中枢。
3.协议功能。软交换是一个开放的实体，与外部的接口必须 采用开放的协议。 • 媒体网关与软交换间的接口。 • 信令网关与软交换间的接口。 • 软交换间的接口 • 软交换与应用/业务层之间的接口 4.业务提供功能。软交换能够提供PSTN/ISDN交换机提供的 全部业务，包括基本业务和补充业务。同时还可以与现有 智能网配合提供现有智能网提供的业务。也可以提供第三 方业务平台，提供多种增值业务和智能业务。 5.互通功能。可以通过信令网关实现分组网与现有 No.7信令 网、智能网的互通，可以通过互通模块，采用H.323协议 与IP电话网互通，采用SIP协议与SIP网络互通。
下一代网络(NGN)技术是ITU-T研究的一大热点。在 2004年2月的研究组全会上提出了NGN功能特性的建议草 案(NGN-Overview)，对NGN的基本特征、能力、目标和 功能进行了描述。 对NGN的基本模型做了进一步的详细划分，将用户平 面、控制平面和管理平面分别置于业务层和传送层上，使 得水平垂直关系一目了然； 在NGN业务方面，进一步明确了NGN的业务范畴， 并定义了业务要求和网络要求，体现了业务与网络相分离 的NGN基本原则； 在QoS方面，形成了关于QOS体系架构、端到端QoS 要求、和接入网QoS的三个标准草案。在网络演进方面， 启动了NGN演进方式标准草案的研究。
软交换与下 一代网络
主讲人：
目
录
1. 概述 2. 软交换概念 3. 软交换主要协议介绍 4. 软交换原理 5. 软交换、IP交换、光交换对比 6. 发展前景
概
述
随着通信网络技术的飞速发展，人们对于宽带 及业务的要求也在迅速增长，为了向用户提供更 加灵活、多样的现有业务和新增业务，提供给用 户更加个性化的服务，提出了下一代网络的概念， 而软交换技术又是下一代通信网络解决方案中的 焦点之一，已成为近年来业界讨论的热点话题。
概
述
软交换的概念最早起源于美国。它是受到IP PBX （用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC 服务器的呼叫，实现PBX功能）控制软件成功的启 发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更 加趋于合理、开放，更好的服务于用户。提出了 这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为 呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议 （MGCP、H.248）且主要使用纯软件进行处理， 于是，softswitch（软交换）技术应运而生。
制单元（MCU)；
1. 终端。在基于IP的网络上是一个客户端。它需要支持三项
功能：信令和媒体控制、支持实时通信、编码。
2. 网关。提供分组交换网和电路交换网之间的连接。 3. 关守。完成地址翻译、接入控制、宽带控制、域管理四个 功能。还支持呼叫控制信令、呼叫鉴权、带宽管理和呼叫 管理四个可选的功能。
软交换特点
软交换系统的最大优势是将应用层和控制层与核心网络完 全分开，有利于快速方便的引进新业务； 软交换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； 软交换系统中部件间的协议接口基于相应的标准。部件化 使得电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务需要自 由组合各部分的功能产品来组建网络，而且部件之间协议 接口的标准化方便了各种异构网互通的实现； 软交换系统可以为模拟用户、数字用户、移动用户、IP网 络用户、ISDN用户等多种网络用户提供业务； 软交换可以利用标准的全开放应用平台为客户定制各种新 业务和综合业务，最大限度的满足用户需求。
软交换的基本概念
从广义上看软交换泛指一种体系结构，它包括了4 个功能层面：媒体/接入层、传输层、控制层和业 务/应用层，如图1所示。
软交换的基本概念
从狭义上看，软交换指软交换设备，定位在控制 层。 软交换是下一代网络的控制功能实体。 软交换为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业 务提供呼叫控制和连接控制功能。 软交换是下一代网络呼叫与控制的核心。
图2 软交换功能结构示意图
1. 媒体网关接入功能。该功能可以认为是一种适配功能，可 以连接各种媒体网关，完成H.248协议功能。同时还可以
直接与 H.232 终端和 SIP 客户端终端进行连接，提供相应
业务。 2. 呼叫控制和处理功能。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，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
NGN代表着网络未来的发展方向，各个国家 的政府都把对NGN技术的掌握视为提升本国(或本 地区)经济、增强竞争实力的重要内容。 欧美在目前的5年计划FP5中，专门设立一 个关于NGN的项目NGNI，研究内容包括：Qos、 IPv6、光网、接入网、有线与无线的融合、内容 与网络的管理、业务、卫星、移动通信、互操作 性等不仅包括网络技术的发展和演进，还包括业 务需求与业务模型、管制政策等内容。 随着对NGN研究的深入，欧盟在2002年底提 出NGN 2010。NGN 2010比目前的NGNI又向前 进了一大步，内容增加了：家庭网络、NM(网管)、 AAA、DTV(数字视频广播)、卫星、技术经济性 等内容。
概
述
NGN（next generation network）即下一代网络， 是电信发展史上的一个里程碑，它标志着新一代 电信网络时代的到来。 NGN实现了传统的以电路交换为主的PSTN网络向 以分组交换为主的IP电信网络的转变。 NGN在继承了原有PSTN网络所有业务的同时，可 以减轻PSTN网络的负荷，又因为网络融合的新特 性，增加了许多新型的业务。 NGN使得在IP网络上发展语音、视频、数据等多 媒体综合业务成为可能。
软交换控制原理
例：假设护叫在两个PSTN网之间传送，主叫用户位于SG1 和MG1的管辖范围，被叫用户位于SG2和MG2的管辖范 围，No.7信令使用ISUP，MG1和MG2属于同一个软交换 控制的范围。如图10所示。
SG1
SIGTRAN
SG2
MGCP/ H.248
主叫
软交换 RTP/RTCP
MGCP/ H.248 T D M
无法保证服务质量。
软交换代表着一种网络融合的趋势：以电路交换为基础的传统电信网向 以分组交换为基础的IP网络发展。软交换是发展下一代网络的关键。
发展前景
NGN(下一代网络)一直是业界的热点与焦点， 国外的政府、行业团体、运营商、设备厂商等都 在进行NGN的研究与探索，从国外的有关NGN的 研究与行动上来看，NGN包含的内容非常广泛， 例如：采用软交换技术的分组化的话音网；以智 能光网为核心的下一代光网络；以MPLS、IPv6 为重点的下一代IP网；以及采用3G、4G的下一代 无线通信网等等。 一些行业组织和标准化机构也启动了本领域 的NGN网络技术研究，如：IETF的下一代IP网、 3GPP与UMTS论坛的下一代移动通信网、ITU-T 的NGN Project 2004。
被叫
PSTN
T D M
MG1
IP网
MG2
PSTN
图10 网络连接图
SG1 IAM
来自百度文库MG1
ADD Reply
软交换
MG2
SG2
ADD Reply
IAM ACM ACM
Modify Reply
ACM
Modify Reply
ANM
开始通话
REL RLC
REL RLC
Subtract Subtract Reply
媒体网关 H.248
软交换
H.248
H.248/ Megaco 终端
图５
H.248协议应用范围
四、SIP 会话初始协议（SIP）是IETF提出的在IP网上进行多媒体 通信的应用层控制协议。 SIP系统的基础协议是SIP协议和用于SIP消息体的会话描 述协议（SDP：session description protocol）。 SIP主要用于SIP终端和软交换之间、软交换和软交换之间 以及软交换与各种应用服务器之间，如图6所示：
4. 多点控制单元。支持三个以上的终端用户进行会话。
二、MGCP • H.323网络向下一代IP电话网 络演进时，H.323网关的媒体 和信令处理功能分离：媒体 网关（MG）负责媒体的处理， 信令处理功能将会转移到媒 体网关控制器（MGC）中。 MGCP • MGCP 主要应用在 MGCP 终 MGCP 端和软件交换之间、 MGCP 媒体网关和软交换之间，如 媒体网关 图4所示：
软交换 MGCP
MGCP 终端
图4 MGCP协议应用范围
三、H.248/Megaco H.248/Megaco为IETF与ITU共同制定的，用于代替 MGCP协议。该协议在IETF中称之为Megaco，在ITU中
称之为H.248。
H.248协议是MGCP协议的发展，因此，H.248协议 与MGCP协议有类似的体系结构，应用在媒体网关和软交 换之间＼软交换与H.248/Megaco终端之间，是软件换的 重要协议。如图5所示：
Reply
软交换、IP交换、光交换对比
光交换是指不经过任何光/电转换，在光域内为输入光信号选择不同输出 信道的交换方式，但光交换的难点主要是控制部分，也就是 不易在光域实现 交换控制。
光交换有三种：空分、时分和波分光交换，他们分别完成空分信道、时
分信道和波分信道的交换； IP交换应用广泛，技术简单，可扩展性好，路由灵活，但传输效率低，