2019年-现代交换原理与技术第7章 NGN与软交换技术-PPT精选文档
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IP的迅速扩张及其IPv6技术的日益成熟，预示着IP 正进入一个鼎盛的发展时期。革命性技术的突破， 已经为新一代网络的诞生打下了坚实的基础。
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10
以电话业务为主的业务提供方式正日益受 到来自于IP数据报业务为基础的数据业务 飞速发展的冲击
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11
NGN从传统的、以电路交换为主的PSTN网 络中，逐渐迈出了向以分组交换为主下一代 网络演进的步伐。它既可以承载原有PSTN网 络的所有业务，同时又把大量的数据传输卸 载到IP网络中，以减轻PSTN网络的重荷，而 且还以IP技术的新特性增加和增强了许多新 老业务。从这个意义上讲，NGN是基于TDM 的PSTN语音网络和基于IP的分组网络融合的 产物，它使得在新一代网络上语音、视频、 数据等综合业务成为了可能。
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34
No.7信令网关的功能，是完成No.7信 令消息与IP网中信令消息的互通，信令网 关通过其适配功能完成No.7信令网络层与 IP网中心灵传输协议栈（SIGTRAN）的 互通，从而透明传送No.7信令高层消息 （TUP/ISUP或者SCCP/TCAP），并提
供给软交换控制设备（或称为媒体网关控
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23
核心承载网络的主要功能是快速路由和转 发。如果功能复杂，则难以达到这个目标。
接入层则是面向最广大用户，来自各个国 家、各个地区、各个民族和种族，不同年 龄、不同性别、不同职业，背景的不同决 定了需要的差异。
所以，单一的接入层面根本无法满足千差 万别的需求。以个性化、人性化的接入层 面亲近用户是网络发展的方向。
就容量而言，重用现有分组网络，其容量经 过多年的投资，部分地区容量已经存在一定 冗余；
就可靠性而言，网络的单节点或局部的故障， 对NGN网络不会产生影响或影响有限。
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20
业务是网络用户的需求，需求的无限性决定 了业务将是无限和不收敛的。
如果将业务与呼叫集成在一起，则呼叫的规 模和复杂度也必将是无限的，无限的规模和 复杂度是不可控和不安全的。
运营商可以终结三网分别投资局面，为融合 的网络上为用户同时提供话音业务、数据业 务和多媒体业务，实现国际电联提出的“通 过互联互通的电信网、计算机网和电视网等 网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接 入和应用界面的高效率网路，使人类能在任 何时间和地点，以一种可以接受的费用和质 量，安全的享受多种方式的信息应用”的目 标。
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15
软交换就是NGN最近期的目标和核心实现 技术，它注重于考虑NGN的具体物理实现， 可以认为它是实现NGN的至关重要的阶段 和关键技术。
在本教材中，后续内容若无特殊说明，可 以理解为狭义的NGN，即软交换网络。
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16
把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来， 通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括 呼叫选路、管理控制、连接控制和信令互通。
输语音的设计给数据用户带来了巨大的痛
苦：通信价格高、上网速度慢、等待时间 长、传输质量低、增加新业务难。
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4
数据业务飞速增长，已经超出电话网络的 承受能力。早在2019年，美国大部分运营 商的公众骨干网中的数据业务量就超过语 音业务量，并以20％到40％的速度增长。 预计到2019年，美国数据业务量将占整个 网络通信量的绝对主流，而语音业务则成 为陪衬。
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41
承载层基于 IP 分组交换技术，负责软交 换网络内各类信息（媒体流和信令流）由 源到目的地的传输；
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42
控制层是下一代网络的核心控制设备，该 层设备又被称为软交换机或者媒体网关控 制器（MGC）。软交换设备是软交换网络 的核心控制设备，它独立于底层承载协议， 主要提供呼叫控制、承载控制，媒体网关 接入控制、资源分配、协议处理、路由解 析、认证、计费等主要功能，并可以向用 户提供各种基本业务和补充业务。
NGN与软交换技术
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1
7.1.1 NGN与软交换网络的概念 1. 通信网络发展的现状
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2
1876年贝尔的电话发明。之后的一百余年 的时间里，电话与通信几乎等同，电信网 络几乎等同于电话网络。而传统的电话网 络是基于电路交换技术的网络，提供的业 务只有语音业务。
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3
目前，传统的通信网络都是基于TDM的 PSTN话音网，以电路交换为主，当初主 要是为了传输语音、保证语音质量、承担 语音业务而设计建造的，只能提供64kbit ／s的业务，并且业务和控制都由交换机完 成。随着数据业务飞速增长，这种专为传
这是传统程控交换机无法实现的。
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26
随着通信网络发展从技术驱动向业务（需求） 驱动转变，业务逐渐成为用户关注的焦点。
软交换向互联网内容提供商（ICP）提供开发 的业务接口（Open API），由于分工的ICP 往往比软交换设备提供商更熟悉特定业务， 所以ICP提供的业务更加贴近用户、贴近生活。
器）通过MGCP或H.248协议控制，完成 承载连接的建立和释放。
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37
是软交换网络中提供专用媒体资源功能的 设备，为各种业务提供媒体资源和资源处 理，包括DTMF信号的采集与编码、信号 音的产生与传送、录音通知的发送、不同 编解码算法间的转换等各种资源提供的功 能。
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38
为设置在外网区的IAD和SIP终端提供 业务接入的控制设备，具有安全防护、媒 体管理、地址转换、私网穿越等功能，配 合软交换核心设备和IAD/SIP。
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14
下一代网络又特指以软交换设备为控制核心，
能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的 分层体系架构。
在这种分层体系架构下，能够实现业务控制
与呼叫控制相分离，呼叫控制与承载和接入 控制相分离。
各个功能部件之间则须采用国际化标准的协 议进行互通，能够兼容各种业务网（PSTN、 IP网、移动网等等）技术，提供丰富的用户 接入手段，支持标准的业务开发接口，并且 采用统一的分组网络进行传输。
制器）。
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简称为MG或者MGW,实际上是个广义的概 念，类别上可分为中级网关（TGW）和接 入网关（AG）。
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负责桥接PSTN和IP网络，完成多媒体信息 （语音或者图像）TDM格式和RTP数据包 的相互转换，中继网关（TGW）没有呼叫
控制功能，由软交换设备（媒体网关控制
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5
运营商面临的一个尴尬的事实是：它们的 收入来源的主体仍然是话音。网络泡沫催 生可管理、可运营网络的出现。
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6
电信运营商面临这样的尴尬局面：业务分 离和运营维护分离导致运营商每提供一种 新的业务，就需要建设一个新的网络，从 而造成大量的重复建设与巨大的资金浪费， 而且在运营过程中还需要投入大量的人力、 物力来维护多个不同的网络；另一方面， 用户对于具有多媒体特性的综合业务需求 日益增加，业务需求不断变化，对于这些 新的需求，运营商不得不采用新的技术。。
事实上，呼叫控制相当于业务而言是相对稳 定和收敛的，在NGN中将呼叫控制从业务 中分离出来，可以保持网络核心的稳定和可 控，而不会妨碍人们无限想像力。
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21
各个功能部件之间均采用标准化协议，如 媒体网关控制器(或称软交换服务器)与媒 体网关之间采用MGCP、H.248、H.323或 SIP协议。
另外，大量的ICP参与竞争，将为用户快速推 出更Leabharlann Baidu样、更先进、更经济、更实用的业务。
此外，软交换作为NGN的独立部件，结构相 对简单，成本较低，最终用户也将因此而享 受更加经济实惠的业务。
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27
作为NGN的核心部件，软交换设备可以独 立开发、生产和采购。
其开发成本、生产成本和采购成本都相对 较低，因而运营商的设备投资成本也会相 应降低。
主要任务是：在各点之间建立关系，这些关系可 能是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处 理。软交换主要处理实时业务，首先是话音业务， 也可以包括视频业务和其他多媒体业务。软交换 通常也提供一些基本的补充业务，相当于传统交 换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分。
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控制与承载分离的最大好处就是，承载可以 充分利用现有分组网络IP，就成本和效益而 言，这既可以大大降低运营商初期的设备投 资成本，又可对现有网络挖潜增效，提高现 有的分组网络的资源利用率；
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软交换网络功能模型的各层具有如下功能：
（1）接入层：
接入层利用各种接入设备为用户连接至软 交换提供各种接入手段；接入层设备包括 中继网关、信令网关、边缘接入控制设备、 接入网关、IAD 和 SIP 终端等，此部分功 能提供与接入方式密切相关，例如我国的 固定电话网络与移动电话网络的软交换网 络结构此部分就有较大区别；
结果：把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交 换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供 者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实 现业务转移。
重要：软交换采用了开放式应用程序接口（API）， 允许在交换机制中灵活引入新业务。
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17
软交换就是位于网络分层中的控制层，它与媒体 层的网关交互作用，接收正在处理的呼叫相关信 息，指示网关完成呼叫。
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而传统的电信网络主要是基于TDM的 PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要 是为了传输语音、保证语音质量、承担语 音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s 的业务，而且业务和控制都由交换机完成。
这种网络具有以下致命的缺点：在一个设
备中完成所有的功能，导致升级维护困难、
功能单一、设备利用率低、经营成本高、 开放性差以及业务开展困难等等
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24
NGN不但在各个功能部件之间采用开放的 标准接口，而且还对外提供开放的应用编 程接口（Open API），开放的网络接口 设置可以满足人们对于业务的自我定制。
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25
1. NGN与软交换对用户的意义
软交换可以实现跨越地域的控制，可以对 接入层面丰富多样的设备进行控制和管理， 以为用户同时提供话音、数据和视频业务， 以及其它各种融合业务。
媒体网关控制器(或称软交换服务器)之间 采用BICC、H.323或SIP-T协议等。
接口标准化是部件独立化的前提和要求， 部件独立化是接口标准化的目的和结果。
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接口标准化可以降低部件之间的相互依赖 关系，各部件可以独立演进，而网络形态 可以保持相对稳定，业务的延续性有一定 保障。
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对传统运营商而言，软交换继承原PSTN 网络业务，最大限度地保护运营商投资。
对经营数据网络的运营商，前几年网络泡 沫导致投资过渡，带宽冗余，软交换可以 作为其基本而关键的应用，在现有冗余带 宽上迅速部署NGN业务，以在与其它运营 商的竞争中取得优势。
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软交换的出现，使三网在网络层面上实现网 间的互联互通，在业务层面上实现各种业务 互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能。
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9
从影响网络发展的基础技术来看，
微电子技术的迅猛发展，使CPU的性价比以每18 个月翻一番；
光传输容量的增长速度以每14个月翻一番，密集 波分（DWDM）技术使光纤的通信容量大大增加， 也提高了核心路由器的传输能力；
移动通信技术与业务的巨大成功正使得运营商将发 展的重心由固定网络转向潜力更大的移动网络；
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39
包括SIP硬终端和SIP软终端，SIP硬终端 是基于SIP协议的多媒体设备，具
有一体化、内置按键、麦克风、显示屏、 摄像头等特征。SIP软终端是基于多媒体 协议的SIP软件，运行于PC机上。
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40
IAD是Integrated Access Device的简 称。它是一个小型的接入层设备，为软交 换网络用户侧设备，它向用户同时提供模 拟端口和数字端口，实现用户的综合接入， 可提供语音、数据、视频业务的综合接入， 上行可采用五类线、双绞线、无线等接入 方式。
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12
“NGN是基于分组的网络，能够提供电信 业务；
利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术； 其业务相关功能与其传送技术相独立。
NGN使用户可以自由接入到不同的业务提 供商；NGN支持通用移动性”。
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NGN是一种业务驱动型网络。业务和 呼叫控制完全分离、呼叫控制和承载完全 分离，使业务独立于网络。具有一个开放 式业务架构，集话音、数据、传真和视频 业务于一体的全新的网络。
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以电话业务为主的业务提供方式正日益受 到来自于IP数据报业务为基础的数据业务 飞速发展的冲击
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NGN从传统的、以电路交换为主的PSTN网 络中，逐渐迈出了向以分组交换为主下一代 网络演进的步伐。它既可以承载原有PSTN网 络的所有业务，同时又把大量的数据传输卸 载到IP网络中，以减轻PSTN网络的重荷，而 且还以IP技术的新特性增加和增强了许多新 老业务。从这个意义上讲，NGN是基于TDM 的PSTN语音网络和基于IP的分组网络融合的 产物，它使得在新一代网络上语音、视频、 数据等综合业务成为了可能。
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No.7信令网关的功能，是完成No.7信 令消息与IP网中信令消息的互通，信令网 关通过其适配功能完成No.7信令网络层与 IP网中心灵传输协议栈（SIGTRAN）的 互通，从而透明传送No.7信令高层消息 （TUP/ISUP或者SCCP/TCAP），并提
供给软交换控制设备（或称为媒体网关控
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核心承载网络的主要功能是快速路由和转 发。如果功能复杂，则难以达到这个目标。
接入层则是面向最广大用户，来自各个国 家、各个地区、各个民族和种族，不同年 龄、不同性别、不同职业，背景的不同决 定了需要的差异。
所以，单一的接入层面根本无法满足千差 万别的需求。以个性化、人性化的接入层 面亲近用户是网络发展的方向。
就容量而言，重用现有分组网络，其容量经 过多年的投资，部分地区容量已经存在一定 冗余；
就可靠性而言，网络的单节点或局部的故障， 对NGN网络不会产生影响或影响有限。
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业务是网络用户的需求，需求的无限性决定 了业务将是无限和不收敛的。
如果将业务与呼叫集成在一起，则呼叫的规 模和复杂度也必将是无限的，无限的规模和 复杂度是不可控和不安全的。
运营商可以终结三网分别投资局面，为融合 的网络上为用户同时提供话音业务、数据业 务和多媒体业务，实现国际电联提出的“通 过互联互通的电信网、计算机网和电视网等 网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接 入和应用界面的高效率网路，使人类能在任 何时间和地点，以一种可以接受的费用和质 量，安全的享受多种方式的信息应用”的目 标。
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软交换就是NGN最近期的目标和核心实现 技术，它注重于考虑NGN的具体物理实现， 可以认为它是实现NGN的至关重要的阶段 和关键技术。
在本教材中，后续内容若无特殊说明，可 以理解为狭义的NGN，即软交换网络。
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把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来， 通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包括 呼叫选路、管理控制、连接控制和信令互通。
输语音的设计给数据用户带来了巨大的痛
苦：通信价格高、上网速度慢、等待时间 长、传输质量低、增加新业务难。
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数据业务飞速增长，已经超出电话网络的 承受能力。早在2019年，美国大部分运营 商的公众骨干网中的数据业务量就超过语 音业务量，并以20％到40％的速度增长。 预计到2019年，美国数据业务量将占整个 网络通信量的绝对主流，而语音业务则成 为陪衬。
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承载层基于 IP 分组交换技术，负责软交 换网络内各类信息（媒体流和信令流）由 源到目的地的传输；
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控制层是下一代网络的核心控制设备，该 层设备又被称为软交换机或者媒体网关控 制器（MGC）。软交换设备是软交换网络 的核心控制设备，它独立于底层承载协议， 主要提供呼叫控制、承载控制，媒体网关 接入控制、资源分配、协议处理、路由解 析、认证、计费等主要功能，并可以向用 户提供各种基本业务和补充业务。
NGN与软交换技术
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7.1.1 NGN与软交换网络的概念 1. 通信网络发展的现状
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1876年贝尔的电话发明。之后的一百余年 的时间里，电话与通信几乎等同，电信网 络几乎等同于电话网络。而传统的电话网 络是基于电路交换技术的网络，提供的业 务只有语音业务。
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目前，传统的通信网络都是基于TDM的 PSTN话音网，以电路交换为主，当初主 要是为了传输语音、保证语音质量、承担 语音业务而设计建造的，只能提供64kbit ／s的业务，并且业务和控制都由交换机完 成。随着数据业务飞速增长，这种专为传
这是传统程控交换机无法实现的。
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随着通信网络发展从技术驱动向业务（需求） 驱动转变，业务逐渐成为用户关注的焦点。
软交换向互联网内容提供商（ICP）提供开发 的业务接口（Open API），由于分工的ICP 往往比软交换设备提供商更熟悉特定业务， 所以ICP提供的业务更加贴近用户、贴近生活。
器）通过MGCP或H.248协议控制，完成 承载连接的建立和释放。
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是软交换网络中提供专用媒体资源功能的 设备，为各种业务提供媒体资源和资源处 理，包括DTMF信号的采集与编码、信号 音的产生与传送、录音通知的发送、不同 编解码算法间的转换等各种资源提供的功 能。
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为设置在外网区的IAD和SIP终端提供 业务接入的控制设备，具有安全防护、媒 体管理、地址转换、私网穿越等功能，配 合软交换核心设备和IAD/SIP。
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下一代网络又特指以软交换设备为控制核心，
能够实现语音、数据和多媒体业务的开放的 分层体系架构。
在这种分层体系架构下，能够实现业务控制
与呼叫控制相分离，呼叫控制与承载和接入 控制相分离。
各个功能部件之间则须采用国际化标准的协 议进行互通，能够兼容各种业务网（PSTN、 IP网、移动网等等）技术，提供丰富的用户 接入手段，支持标准的业务开发接口，并且 采用统一的分组网络进行传输。
制器）。
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35
简称为MG或者MGW,实际上是个广义的概 念，类别上可分为中级网关（TGW）和接 入网关（AG）。
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负责桥接PSTN和IP网络，完成多媒体信息 （语音或者图像）TDM格式和RTP数据包 的相互转换，中继网关（TGW）没有呼叫
控制功能，由软交换设备（媒体网关控制
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运营商面临的一个尴尬的事实是：它们的 收入来源的主体仍然是话音。网络泡沫催 生可管理、可运营网络的出现。
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电信运营商面临这样的尴尬局面：业务分 离和运营维护分离导致运营商每提供一种 新的业务，就需要建设一个新的网络，从 而造成大量的重复建设与巨大的资金浪费， 而且在运营过程中还需要投入大量的人力、 物力来维护多个不同的网络；另一方面， 用户对于具有多媒体特性的综合业务需求 日益增加，业务需求不断变化，对于这些 新的需求，运营商不得不采用新的技术。。
事实上，呼叫控制相当于业务而言是相对稳 定和收敛的，在NGN中将呼叫控制从业务 中分离出来，可以保持网络核心的稳定和可 控，而不会妨碍人们无限想像力。
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各个功能部件之间均采用标准化协议，如 媒体网关控制器(或称软交换服务器)与媒 体网关之间采用MGCP、H.248、H.323或 SIP协议。
另外，大量的ICP参与竞争，将为用户快速推 出更Leabharlann Baidu样、更先进、更经济、更实用的业务。
此外，软交换作为NGN的独立部件，结构相 对简单，成本较低，最终用户也将因此而享 受更加经济实惠的业务。
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作为NGN的核心部件，软交换设备可以独 立开发、生产和采购。
其开发成本、生产成本和采购成本都相对 较低，因而运营商的设备投资成本也会相 应降低。
主要任务是：在各点之间建立关系，这些关系可 能是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处 理。软交换主要处理实时业务，首先是话音业务， 也可以包括视频业务和其他多媒体业务。软交换 通常也提供一些基本的补充业务，相当于传统交 换机的呼叫控制部分和基本业务提供部分。
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控制与承载分离的最大好处就是，承载可以 充分利用现有分组网络IP，就成本和效益而 言，这既可以大大降低运营商初期的设备投 资成本，又可对现有网络挖潜增效，提高现 有的分组网络的资源利用率；
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软交换网络功能模型的各层具有如下功能：
（1）接入层：
接入层利用各种接入设备为用户连接至软 交换提供各种接入手段；接入层设备包括 中继网关、信令网关、边缘接入控制设备、 接入网关、IAD 和 SIP 终端等，此部分功 能提供与接入方式密切相关，例如我国的 固定电话网络与移动电话网络的软交换网 络结构此部分就有较大区别；
结果：把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交 换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供 者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实 现业务转移。
重要：软交换采用了开放式应用程序接口（API）， 允许在交换机制中灵活引入新业务。
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软交换就是位于网络分层中的控制层，它与媒体 层的网关交互作用，接收正在处理的呼叫相关信 息，指示网关完成呼叫。
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而传统的电信网络主要是基于TDM的 PSTN话音网，以电路交换为主，当初主要 是为了传输语音、保证语音质量、承担语 音业务而设计建造的，只能提供64kbit／s 的业务，而且业务和控制都由交换机完成。
这种网络具有以下致命的缺点：在一个设
备中完成所有的功能，导致升级维护困难、
功能单一、设备利用率低、经营成本高、 开放性差以及业务开展困难等等
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NGN不但在各个功能部件之间采用开放的 标准接口，而且还对外提供开放的应用编 程接口（Open API），开放的网络接口 设置可以满足人们对于业务的自我定制。
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1. NGN与软交换对用户的意义
软交换可以实现跨越地域的控制，可以对 接入层面丰富多样的设备进行控制和管理， 以为用户同时提供话音、数据和视频业务， 以及其它各种融合业务。
媒体网关控制器(或称软交换服务器)之间 采用BICC、H.323或SIP-T协议等。
接口标准化是部件独立化的前提和要求， 部件独立化是接口标准化的目的和结果。
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接口标准化可以降低部件之间的相互依赖 关系，各部件可以独立演进，而网络形态 可以保持相对稳定，业务的延续性有一定 保障。
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对传统运营商而言，软交换继承原PSTN 网络业务，最大限度地保护运营商投资。
对经营数据网络的运营商，前几年网络泡 沫导致投资过渡，带宽冗余，软交换可以 作为其基本而关键的应用，在现有冗余带 宽上迅速部署NGN业务，以在与其它运营 商的竞争中取得优势。
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软交换的出现，使三网在网络层面上实现网 间的互联互通，在业务层面上实现各种业务 互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能。
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从影响网络发展的基础技术来看，
微电子技术的迅猛发展，使CPU的性价比以每18 个月翻一番；
光传输容量的增长速度以每14个月翻一番，密集 波分（DWDM）技术使光纤的通信容量大大增加， 也提高了核心路由器的传输能力；
移动通信技术与业务的巨大成功正使得运营商将发 展的重心由固定网络转向潜力更大的移动网络；
小龙制作
39
包括SIP硬终端和SIP软终端，SIP硬终端 是基于SIP协议的多媒体设备，具
有一体化、内置按键、麦克风、显示屏、 摄像头等特征。SIP软终端是基于多媒体 协议的SIP软件，运行于PC机上。
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IAD是Integrated Access Device的简 称。它是一个小型的接入层设备，为软交 换网络用户侧设备，它向用户同时提供模 拟端口和数字端口，实现用户的综合接入， 可提供语音、数据、视频业务的综合接入， 上行可采用五类线、双绞线、无线等接入 方式。
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“NGN是基于分组的网络，能够提供电信 业务；
利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术； 其业务相关功能与其传送技术相独立。
NGN使用户可以自由接入到不同的业务提 供商；NGN支持通用移动性”。
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NGN是一种业务驱动型网络。业务和 呼叫控制完全分离、呼叫控制和承载完全 分离，使业务独立于网络。具有一个开放 式业务架构，集话音、数据、传真和视频 业务于一体的全新的网络。