第6章 軟交換技術(shù)課件

1、6.1 NGN概述6.2 軟交換網(wǎng)絡(luò)體系6.3 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議H.248/MEGACO6.4 SIGTRAN6.5 軟交換與PSTN互通技術(shù)技術(shù)的發(fā)展 微電子技術(shù) 光傳輸容量 移動(dòng)通信技術(shù) IP的迅速擴(kuò)張和IPv6技術(shù)的基本成熟業(yè)務(wù)的變化 電信網(wǎng)的業(yè)務(wù)量 以IP為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源的利用 電交換達(dá)到上限傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的局限 基于電路交換技術(shù)，資源利用率低； 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理； 業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)受限； 無(wú)法提供綜合信息服務(wù)。1、下一代網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2、下一代網(wǎng)絡(luò)的特征 NGN是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)與呼叫控制分離，呼叫與承載分離 NGN是開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò) NGN作為與媒體無(wú)關(guān)的核心網(wǎng)可支持多種接入 NGN是基于

2、統(tǒng)一協(xié)議的分組交換網(wǎng)絡(luò) NGN提供開(kāi)放的、豐富多采的個(gè)性化服務(wù) NGN是安全可靠的、具有QoS保證的通信網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS技術(shù)的移動(dòng)通信網(wǎng)的核心網(wǎng)的演進(jìn)路線是：GSM/GPRSR99 R4 R5 R6基于CDMA技術(shù)的移動(dòng)通信網(wǎng)核心網(wǎng)的演進(jìn)路線是： Phase 0 Phase 1 LMSD，固網(wǎng)PSTN的演進(jìn)路線是： PSTN （中間階段） 固定NGN，6.2.1 6.2.1 軟交換概述軟交換概述1、 軟交換的引入 引入智能網(wǎng) 引入H.323網(wǎng)絡(luò) 程控交換機(jī)功能分離引入智能網(wǎng)引入H.323網(wǎng)絡(luò)程控交換機(jī)功能分離6.2.1 6.2.1 軟交換概述軟交換概述2、 軟交換的定義 我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部

3、電信傳輸研究所對(duì)軟交換的定義是：“軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一，它獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力。6.2.2 6.2.2 軟交換體系架構(gòu)軟交換體系架構(gòu)6.2.2.1 軟交換體系架構(gòu)6.2.2.2 軟交換實(shí)體及功能1、接入層實(shí)體2、傳送層實(shí)體3、控制層實(shí)體4、業(yè)務(wù)層實(shí)體功能： 接入層通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備MG（Media Gateway）為各種用戶接入軟交換網(wǎng)絡(luò)提供多種接入手段，并將在軟交換的控制下將信息轉(zhuǎn)換成為能夠在IP網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式。實(shí)體： 接入

4、網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、綜合接入設(shè)備、邊界網(wǎng)關(guān)、智能軟終端等功能： 傳送層（承載/傳輸層）的作用和功能就是將接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換設(shè)備、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺(tái)等各個(gè)軟交換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元連接起來(lái)。實(shí)體： 傳輸 SDH網(wǎng)絡(luò)；ASON網(wǎng)絡(luò)； 承載 以太網(wǎng)、IPV4網(wǎng)絡(luò)、IPV6網(wǎng)絡(luò)。功能： 控制層提供呼叫控制和承載控制功能；包括接入控制功能，媒體網(wǎng)關(guān)控制功能，呼叫處理功能，業(yè)務(wù)控制功能，計(jì)費(fèi)等。實(shí)體： 軟交換機(jī)，路由服務(wù)器。功能： 業(yè)務(wù)應(yīng)用層利用底層的各種網(wǎng)絡(luò)資源為軟交換網(wǎng)絡(luò)提供各類業(yè)務(wù)所需的業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)資源、以及媒體資源。實(shí)體： 應(yīng)用服務(wù)器AS、策略 / 管理服務(wù)器、 AA

5、A 服務(wù)器等。6.2.3 6.2.3 軟交換網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議軟交換網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議協(xié)議類型標(biāo)準(zhǔn)軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間控制協(xié)議軟交換呼叫控制協(xié)議MGGP、H.248/MEGACO SIP-T、SIP-I、BICC軟交換與信令網(wǎng)關(guān)之間協(xié)議SCTP、M3UA、M2PA、M2UA軟交換和IAD之間的控制協(xié)議MGGP、 H.323、 H248/MEGACO軟交換和終端之間控制協(xié)議H.323、SIP軟交換和智能網(wǎng)之間協(xié)議INAP、CAP開(kāi)放業(yè)務(wù)平臺(tái)協(xié)議Parlay、SIO、JAIN媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議用在軟交換設(shè)備與各種媒體接入設(shè)備之間，提供軟交換設(shè)備對(duì)媒體接入設(shè)備的控制，是一種主/從控制協(xié)議體系。主要有IETF制定的

6、MGCP、MEGACO 和ITU-T制定的H.248等。呼叫控制協(xié)議用于建立呼叫，是一種對(duì)等方式的通信協(xié)議，與媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議的主從方式完全不同。主要有：BICC、SIP-T、SIP-I等協(xié)議。信令傳輸適配協(xié)議簡(jiǎn)稱SIGTRAN協(xié)議，是將在傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)中傳送的信令消息轉(zhuǎn)換成在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送的信令消息時(shí)所用的適配協(xié)議的總稱。它支持標(biāo)準(zhǔn)的原語(yǔ)接口，不需要對(duì)現(xiàn)有的電路交換網(wǎng)絡(luò)中信令的應(yīng)用部分進(jìn)行任何修改，從而保證已有的電路交換網(wǎng)絡(luò)的信令應(yīng)用可以不必修改而直接使用。主要的SIGTRAN協(xié)議包括NO.7信令的傳輸層協(xié)議SCTP及適配協(xié)議：M2PA、M2UA、M3UA、SUA/IUA/V5UA等。業(yè)務(wù)

7、提供協(xié)議用于進(jìn)行業(yè)務(wù)控制，如：SIP、PARLAY、INAP。以上協(xié)議中，MGCP、H.248/MEGACO、SIGTRAN、BICC、STP-T、Parlay協(xié)議傳送的均是控制類信息，不包含任何用戶之間的通信信息。媒體網(wǎng)關(guān)與媒體網(wǎng)關(guān)之間采用RTP/IP通信， RTP/IP傳送的則是用戶之間的通信信息。6.3.1 6.3.1 連接模型連接模型H.248協(xié)議是軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議，用于傳遞軟交換對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的各種行為，如業(yè)務(wù)接入、媒體轉(zhuǎn)換、會(huì)話連接等進(jìn)行控制和監(jiān)視的消息。為了更好的描述軟交換對(duì)MG的控制，H.248引入了網(wǎng)關(guān)連接模型。連接模型用于描述媒體網(wǎng)關(guān)中的邏輯實(shí)體，這些邏輯實(shí)體由軟交換

8、控制。6.3.1.1 終端及其重要參數(shù)1、終端概念 終端表示發(fā)起或接收一個(gè)或多個(gè)媒體流的邏輯實(shí)體。2、終端類型 終端可分為半永久性終端和臨時(shí)性終端。3、終端標(biāo)識(shí) 終端用終端標(biāo)識(shí)TerminationID進(jìn)行標(biāo)識(shí)，其分配方式由MG自主決定。物理終端的TerminationID 是在MG 中預(yù)先規(guī)定好的。4、終端屬性 不同類型的網(wǎng)關(guān)可以支持不同類型的終端，H.248協(xié)議允許終端具有可選的性質(zhì)(Property)、事件(Event)、信號(hào)(Signals)和統(tǒng)計(jì)(Statics)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型的終端。6.3.1.2 關(guān)聯(lián)域及其重要參數(shù)1、關(guān)聯(lián)概念 關(guān)聯(lián)描述的是一組終端之間的關(guān)系。2、關(guān)聯(lián)屬性 關(guān)聯(lián)標(biāo)

9、識(shí) 由媒體網(wǎng)關(guān)MG定義的整數(shù)，在MG范圍內(nèi)是唯一識(shí)別該關(guān)聯(lián)。 關(guān)聯(lián)拓?fù)?關(guān)聯(lián)優(yōu)先級(jí) 緊急呼叫標(biāo)識(shí)符3、關(guān)聯(lián)的修改、創(chuàng)建與刪除 H.248/Megaco協(xié)議可以隱含的創(chuàng)建關(guān)聯(lián)，修改已經(jīng)存在的關(guān)聯(lián)的參數(shù)。協(xié)議定義了相關(guān)命令如Add、Substract、Move將終端加入關(guān)聯(lián)、從關(guān)聯(lián)中刪除終端以及在關(guān)聯(lián)之間移動(dòng)終端。描述符（Descriptor ）用于描述終端的相關(guān)屬性。描述符由描述符名稱(name)和一些參數(shù)項(xiàng)(item)組成，參數(shù)可以有取值。H.248協(xié)議定義了19種描述符，協(xié)議定義的描述符可以參見(jiàn)表6-3。6.3.1.3 描述符描述符名稱簡(jiǎn)寫(xiě)功能描述ModemMD標(biāo)識(shí)modem類型及其它參數(shù)的

10、信息。MuxMX在多媒體呼叫中，將媒體和對(duì)應(yīng)的承載通道聯(lián)系起來(lái)。MediaM描述媒體流屬性的列表。TerminationStateTS與特定媒體流無(wú)關(guān)的終結(jié)點(diǎn)屬性。StreamST指定一個(gè)媒體流的remote/local/localControl描述符的參數(shù)列表。LocalL對(duì)MG接收到的媒體流進(jìn)行的描述。RemoteR對(duì)MG發(fā)送到遠(yuǎn)端實(shí)體的媒體流進(jìn)行的描述。LocalControlO對(duì)MG和MGC之間的一些控制參數(shù)的描述。EventsE描述需要MG檢測(cè)的事件，以及當(dāng)某事件被檢測(cè)到時(shí)做出的反應(yīng)。EventBufferEB當(dāng)EventBuffer處于激活狀態(tài)時(shí)，MG要檢測(cè)的事件。SignalsS

11、GMG請(qǐng)求應(yīng)用于終結(jié)點(diǎn)的信號(hào)集合。AuditAT定義什么信息需要被審計(jì)，只用于Auditcapabilities和Auditvalue命令。PackagesPG用于AuditValue命令的參數(shù)，返回終結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的包的列表。DigitMapDM為MG定義的號(hào)碼采集規(guī)則，檢測(cè)和報(bào)告終結(jié)點(diǎn)的撥號(hào)事件。ServiceChangeSC描述ServiceChange命令發(fā)生的原因。ObservedEventsOE報(bào)告MG檢測(cè)到的事件，可用于Notify或AuditValue命令。StatisticsSA報(bào)告與終結(jié)點(diǎn)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可用于AuditvalueAuditcapabili-ties和Subtra

12、ct命令。TopologyTP描述關(guān)聯(lián)中終結(jié)點(diǎn)之間媒體流的流向。ErrorER定義錯(cuò)誤碼和錯(cuò)誤注釋字符串，可用于響應(yīng)或Notify命令中。6.3.1.4 包包是一種終端屬性描述的擴(kuò)展機(jī)制，凡是未在基礎(chǔ)協(xié)議的描述符中定義的終端特性可以根據(jù)需要增補(bǔ)配置相應(yīng)的包。網(wǎng)關(guān)類型不同，需要配置的包不盡相同。常見(jiàn)的包有以下幾種： 模擬線監(jiān)控包al（ Analog Line Supervision Package） 呼叫進(jìn)程音生成包c(diǎn)g（Call Progress Tones Generator Package） DTMF檢測(cè)包dd（DTMF Detection Package） 網(wǎng)絡(luò)包nt（Network P

13、ackage）6.3.2 H.248協(xié)議消息協(xié)議消息6.3.2.1 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)6.3.2.2 命令命令名稱命令代碼描述AddADDMGCMG，把終端添加到關(guān)聯(lián)中。如果添加終端時(shí)不指明ContextID，將生成一個(gè)關(guān)聯(lián)，然后再將終端添加到該關(guān)聯(lián)中。ModifyMODMGCMG，修改終端的屬性、事件和信號(hào)等參數(shù)。SubtractSUBMGCMG，從關(guān)聯(lián)中刪除終端，同時(shí)返回終端的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)。如果此終端是關(guān)聯(lián)中最后一個(gè)終端，則刪除關(guān)聯(lián)。MoveMOVMGCMG，將終端從一個(gè)關(guān)聯(lián)中移到另一個(gè)關(guān)聯(lián)。AuditValueAUD_VALMGCMG，獲取有關(guān)終端的當(dāng)前特性、事件、信號(hào)和統(tǒng)計(jì)等信息。AuditCap

14、abilitiesAUD_CAPMGCMG，獲取MG所允許終端的特性、事件和信號(hào)等所有可能值的相關(guān)信息。NotifyNTFYMGMGC，MG將檢測(cè)到的事件向MGC發(fā)送通知。ServiceChangeSVC_CHGMGMGC或MGCMG，MG使用ServiceChange命令向MGC報(bào)告一個(gè)或多個(gè)終端將要退出服務(wù)、進(jìn)入服務(wù)或注冊(cè)等。同時(shí)，MGC也可以使用ServiceChange命令請(qǐng)求MG將一個(gè)或多個(gè)終端進(jìn)入服務(wù)或者退出服務(wù)。1、事務(wù) MG 和MGC 之間的一組命令組成了事務(wù)（Transaction）。每個(gè)Transaction 由一個(gè)Transaction ID來(lái)標(biāo)識(shí)。Transaction

15、 由一個(gè)或者多個(gè)動(dòng)作（Action）組成。一個(gè)Action 又由一系列命令以及對(duì)關(guān)聯(lián)、終端屬性進(jìn)行修改和審計(jì)的指令組成，這些命令、修改和審計(jì)操作都局限在一個(gè)關(guān)聯(lián)之內(nèi)，因而每個(gè)動(dòng)作通常指定一個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)識(shí)。事務(wù)請(qǐng)求(TransactionRequest)表示請(qǐng)求另一個(gè)終端(MGC或MG)執(zhí)行相應(yīng)的操作；事務(wù)響應(yīng)(TransactionReply)則是接收到請(qǐng)求后返回給請(qǐng)求終端的消息。事務(wù)響應(yīng)又包含“Reply”和“Pending”兩種，其中，“Reply”表示已經(jīng)完成了命令的執(zhí)行，返回成功或失敗的信息；“Pending”指示命令正在處理，但仍然沒(méi)有完成。事務(wù)響應(yīng)確認(rèn)TransactionReplyA

16、CK為發(fā)送雙方的第三次握手，通過(guò)這種三次握手機(jī)制可以保障消息的安全送達(dá)對(duì)方。H.248協(xié)議發(fā)送或接收的信息單元稱為消息。一個(gè)H248消息由多個(gè)Transaction 組成，Transaction里面封裝了一個(gè)或多個(gè)命令。1、H.248消息結(jié)構(gòu)示例1： MEGACO/1 202.101.4.1202.101.4.1:2944 T=1258855912588559 C= - MF= AG58900 AG58900 E=20032003 dd/ceDigitMap= DM720473167054 DM720473167054，al/on,al/flal/on,al/fl , SGcg/dt, DM=

17、 DM720473167054 DM720473167054 (2-9xxxxxx|13xxxxxxxxx|0 xxxxxxxxx|9xxxx|10124-9x|E|x.F|0-9EF.L)示例2： MEGACO/1 202.202.202.2202.202.202.2:2944 P=1258855912588559 C= - MF= AG58900 AG58900注冊(cè)及初始化流程呼叫流程6.3.3.1 注冊(cè)流程及初始化流程6.3.3.2 呼叫控制流程SIGTRAN是IETF制定的標(biāo)準(zhǔn)，其根本功能在于將PSTN中基于TDM的七號(hào)信令通過(guò)SG的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成以IP網(wǎng)為承載的信令透?jìng)髦淋浗粨Q機(jī)。SI

18、GTRAN協(xié)議簇由兩層組成：信令傳送層和信令適配層。6.4.1 6.4.1 流傳送控制協(xié)議流傳送控制協(xié)議SCTPSCTP1、SCTP 的引入 流控制傳輸協(xié)議SCTP是為在IP網(wǎng)上傳輸PSTN信令消息而設(shè)計(jì)的一種面向連接的可靠傳輸協(xié)議，與TCP、UDP處于同層位置。SCTP對(duì)TCP的缺陷進(jìn)行了一些完善，SCTP的設(shè)計(jì)包括適當(dāng)?shù)膿砣刂啤⒎乐狗簽E和偽裝攻擊、更優(yōu)的實(shí)時(shí)性能和多歸屬性支持。2、SCTP的功能 在確認(rèn)方式下，無(wú)差錯(cuò)、無(wú)重復(fù)地傳送用戶數(shù)據(jù)； 根據(jù)通路的MTU 的限制，進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的分段； 在多個(gè)流上保證用戶消息的順序遞交； 將多個(gè)用戶的消息復(fù)用到一個(gè)SCTP 的數(shù)據(jù)塊中； 利用SCTP

19、偶聯(lián)的機(jī)制（在偶聯(lián)的一端或兩端提供多歸屬的機(jī)制）來(lái)提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)的保證； 避免擁塞和避免遭受泛播和匿名的攻擊。3、SCTP偶聯(lián) SCTP 通過(guò)在兩個(gè)SCTP 端點(diǎn)間建立偶聯(lián)，為兩個(gè)SCTP 用戶之間提供可靠的消息傳送通道。4、SCTP 消息（1）SCTP 分組 SCTP 分組由公共的分組頭和若干數(shù)據(jù)塊組成，每個(gè)數(shù)據(jù)塊中既可以包含控制信息，也可以包含用戶數(shù)據(jù)。（2）幾種常用的數(shù)據(jù)塊的功能 SCTP 數(shù)據(jù)塊(Chunk)中包含上層發(fā)來(lái)的用戶數(shù)據(jù)或SCTP連接的控制信息。SCTP數(shù)據(jù)塊共有13種類型：DATA、INIT、INITACK、SACK、HEARTBEAT、HEARTBEAT ACK、ABORT、SHUTDOWN、SHUTDOWN ACK、ERROR、COOKIE ECHO、COOKIE ACK、SHUTDOWN 、COMPLETE，其中DATA數(shù)據(jù)塊包含了有效的用戶消息，其它用于控制。5、SCTP 基本信令流程 偶聯(lián)的建立流程 數(shù)據(jù)塊發(fā)送流程偶聯(lián)關(guān)閉流程6.4.2 6.4.2 信令適配層協(xié)議信令適配層協(xié)議 1、MTP2用戶適配層M2UA 2、MTP2對(duì)等適配層M2PA 3、MTP3用戶適配層M3UA 4、SCCP用戶適配層協(xié)議SUA 5、I