通信网络实验

通信网络实验

班级011211

学生卢轩学号01121115

一、实验目的

了解软交换接入系统的基本知识，可以依托本实验室搭建接入系统。并学会使用WEB网管和telnet来配置FHX1000。（4课时）。

二、预备知识

1、软交换

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—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本呼叫控制。相信未来的软交换应该是尽可能简单的，智能控制功能则尽可能地移至外部的业务和/或应用层。基于软变换的网络系统结构如下图所示。从图中可看出，软交换位于控制层。

软交换系统结构示意图

软交换业务对用户来说是完全透明的，而且与网络结构无关。它提供多协议控制并支持多媒体业务的应用。用户接口与以前的电话系统很相似，用户不会感觉出有什么不同。

除了在费用更低的IP网络上实现传统的电话功能，服务提供商还可以开发提供新的业务。使用软交换定义的应用编程接口(API)可以很方便地修改或增加新业务。运营商也可以连接己有的服务器来实现来电显示和选择振铃方式等功能。一般来说软交换可以提供以下这些基本业务：虚拟呼叫中心、统一消息、IP Centrex、电话卡业务、多媒体功能、与PSTN互连、4类和5类交换机功能、800免费电话、911紧急呼叫、计费、预付费电话卡。

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。更具体地讲，软交换是基于“网络就是交换”的理念，它是一个基于软件的分布式交换/控制平台，将呼叫控制功能从网关中分离出来，利用分组网代替交换矩阵，开放业务、控制、

接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并列以方便地在网上引入多种业务。

电路交换模式和软交换模式

软交换的设计思想十分符合已经提到的下一代网络的重要特点——开放式体系架构、业务驱动和分组化的网络，它吸取了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，使得运营商可以根据自己的需要，全部或部分利用软交换体系产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，寻找到自己的网络立足点。所以我们说软交换是下一代分组网中语音业务、数据业务和视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，同时也是电路交换网向分组交换网演进的重要设备。

主要协议：

1.H.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。

H.248/MEGACO的应用范围

2.MGCP：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。

3.SIP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。SIP协议采用基于文本格式的客户-服务器方式，以文本的形式表示消息的语法、语义和编码，客户机发起请求，服务器进行响应。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。SIP协议的出发点是想借鉴Web业务成功的经验，它通过使用SIP终端将网络设备的复杂性推向边缘，同时SIP可以充分利用已定义的头域，对其进行简单必要的扩充就能

很方便地支持各项新业务和智能业务，有利于与Internet的各项应用集成开发V oIP的增值业务。目前SIP受到许多设备制造商，特别是数据产品制造商和应用开发商的青睐。

SIP协议的应用范围

4.BICC协议：BICC协议的全称为与承载无关的呼叫控制协议，它是由ITU-T 第11组提出的信令协议。BICC协议属于应用层控制协议，可用于建立、修改和终结呼叫，可以承载全方位的PSTN/ISDN业务。它采用呼叫信令和承载信令功能分离的思路，重新定义一个骨干网络中使用的呼叫控制信令协议，包括7号信令网络、ATM网络和IP网络在内的各种网络。呼叫控制协议基于N-ISUP信令，沿用ISUP中的相关消息，并利用APM(Application Transport Mechanism)机制传送BICC特定的承载控制信息。由于采用了呼叫与承载分离的机制，使得异种承载的网络之间的业务互通变得十分简单，只需要完成承载级的互通，业务不用进行任何修改。BICC协议可以在软交换之间使用。

5.SCTP协议：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。SCTP用来在确认方式下，无差错、无重复地传送用户数据：根据通路的MTU的限制，进行用户数据的分段；并在多个流上保证用户消息的顺序递交；把多个用户的消息复用到SCTP的数据块中；利用SCTP偶联的机制来提供网络级的故障情况下，用户信息可靠传送的保证，同时SCTP还具有避免拥塞的特点和避免遭受泛播和匿名的攻击。SCTP可以在IP网上承载7号信令，完成IP 网与现有7号信令网和智能网的互通。同时SCTP还可以承载H.248、ISDN、SIP、BICC等控制协议，因此可以说，SCTP是IP网上控制协议的主要承载者。

6.M2PA协议：M2PA(MTP2层用户对等适配层协议)是把No.7 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。此时软交换应具有一个独立的信令点。M2PA提供的传输机制支持IP网络连接上的MTP3协议对等层的操作。

7.M3UA协议：M3UA(MTP3层用户适配层协议)是把No.7 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。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。

2、媒体网关

媒体网关在NGN中扮演着重要的角色．如果说软交换是NGN的“神经”，

应用层是NGN的“大脑”，那么媒体网关就是NGN的“四肢”，任何业务部需要媒体网关在软交换的控制下实现。媒体网关是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式的设备。媒体网关能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转换，可以处理音频、视频或T.120，也具备处理这三者任意组合的能力，并且能够进行全双工的媒体翻译，实现IVR功能，同时还可以进行媒体会议等。

根据媒体网关设备在网络中的位置，可以将其分为如下几类：

1.中继媒体网关：主要针对传统的PSTN/ISDN的中继媒体网关，负责PSTN/ISDN的C4或C5的汇接接入，将其接入到ATM或IP网络，主要实现V oATM或V oIP功能。

2.综合接入媒体网关：综合接入媒体网关负责各种用户或接入网的综合接入，如直接将PSTN/ISDN用户、Ethernet用户、ADSL用户或V5用户接入。这类综合接入媒体网关一般放置在靠近用户的端局，同时它还具有拨号Modem数据业务分流的功能。

3.小区或企业用媒体网关：从目前的情况看，放置在用户住宅小区或企业的媒体网关主要解决用户话音和数据(主要指Internet数据)的综合接入，未来可能还会解决视频业务的接入。

采用的技术：

1.分组语音技术：传统电话网以电路交换的方式传输语言，它需要的基本带宽为64kbps。而要在基于IP、ATM的分组网络上传输语音，媒体网关就必须将模拟的语音信号转换为一长度的数字化语音分组，采用“存储-转发”的力法，以分组的形式在分组网络上进行交换和传输，这项技术称为分组语音技术。转换需要采用一定的语音编码算法对语音信号进行处理，如常见的G.729、G.723等编码算法。对语音处理时既要考虑采用较低比特率的编码算法以节省传输传道的资源，也要考虑如何在分组网络的环境下保证一定的语音质量。

分组语音信道

2.语音编码技术：模拟语音信号必须经过处理，转换成适合在IP网络上传输的IP数据包。这个过程需要先进行AD转换，变成PCM码，然后经过数据压缩，最后打上IP包的标记形成正数据包在网络中传输。目前，IP分组语音主要采用的编码技术有ITU-T定义的G.729、G.72

3.1等。

3.实时传输技术：实现实时传输主要是采用实时传输协议(RTP)。RTP是提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分，后者叫RTCP。RTP提供了时间标签和控制同一会话中不同数据流同步特性的机制，可以让接收端重组接收到的数据分组。RTP是不可靠协议，在某些应用中可能需要重传丢失包。而RTP包的头部信息如顺序号可用于错误恢复。RTCP提供接收端到最近发送端的服务质量反馈，这与其它传输层协议的流量控制和拥塞控制相似。

4.高速数据总线技术：中继网关设备一般都作为局端设备使用，使用时为了

达到高端口密度、支持大容量线速交换、提高内部数据传输速度、支持热切换插卡、降低语音包在网关内的传送时延．采用了高速数据总线技术。媒体网关的总线用来提供用户接入模块、DSP模块、核心网接口模块之间交换内部数据，下图所示是总线和各个模块之间的关系的示意图。目前中继媒体网关采用的总线标准有SCSA、MVIP、H.100、H.110等。

5.IVR技术：IVR(Interactive V oice Response)即交互式语音应答，可以用来提高呼叫服务的质量并节省费用。采用IVR技术可以根据用户输入的内容来传递并处理有关的信息，如操作提示或具体的信息内容。下图所示是—种IVR系统的网络结构。其中，AS(audio server)是语音服务器，负责为附近的网关提供语音服务。APS(audio provision server)是语音提供服务器，负责向所有的AS提供话音服务。

三、实验设备

1、FHX 8000媒体网关控制器

FHX 8000主要完成呼叫控制、认证与授权、计费等基本业务，也可提供丰富的增值业务。该设备提供丰富的互通模块，能够与PSTN/ISDN网、SS7信令网、智能网、H.248网络、H.323网络、SIP网络等等实现互联互通。该设备还提供非常完备的网管接口，维护人员可以通过CLI、WEB、SNMP接口对设备实施维护管理。FHX 8000可以和国际、国内主流软交换厂商的设备互连互通。2、FHX 1000软交换媒体网关

FHX 1000系列综合接入设备（IAD）是软交换系统的重要部件。该设备基于ITU-T H.248、 H.323、 SIP等协议，以IP方式传输话音，同时提供数据接入，能满足用户对语音/传真/数据等综合业务接入的需求。

四、实验原理

1、搭建系统

软交换接入系统

2、原理

从FHX1000（1）向FHX1000（2）打电话时，话音信号通过FHX1000转换成IP包，通过以太网传输，当FHX1000（1）下面接的电话拨号时，FHX1000发送信息到连接在R4001上的FHX8000服务器上寻找对应的电话号码，并建立链接，然后就可以通话了。反之，过程相同。

五、实物展示