現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課件：下一代網(wǎng)絡(luò)

下一代網(wǎng)絡(luò)8.1

NGN的簡(jiǎn)介8.2

NGN關(guān)鍵技術(shù)介紹本章小結(jié)習(xí)題

下一代網(wǎng)絡(luò)（NextGenerationNetwork，NGN），是基于分組的網(wǎng)絡(luò)。所謂下一代網(wǎng)，是一個(gè)定義極其松散的術(shù)語(yǔ)，泛指一個(gè)不同于目前一代的，以數(shù)據(jù)為中心的融合網(wǎng)絡(luò)。NGN的出現(xiàn)與發(fā)展不是革命，而是演進(jìn)。從業(yè)務(wù)上看，應(yīng)支持話音和視頻業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)；從網(wǎng)絡(luò)上看，在垂直方向應(yīng)包括業(yè)務(wù)和傳送層，在水平方向應(yīng)覆蓋核心網(wǎng)和邊緣網(wǎng)。這是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)業(yè)務(wù)和呼叫完全分離，呼叫控制和承載完全分離，從而實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)體系，使業(yè)務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)。這是一種開(kāi)放式綜合業(yè)務(wù)架構(gòu)。NGN是集話音、數(shù)據(jù)、傳真和視頻業(yè)務(wù)于一體的全新的網(wǎng)絡(luò)。

8.1NGN的簡(jiǎn)介

8.1.1NGN的概念

從字面上理解，我們可以叫它為下一代網(wǎng)絡(luò)。它是電信史上的一塊里程碑，標(biāo)志著新一代電信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)。從發(fā)展的角度來(lái)看，NGN在傳統(tǒng)的以電路交換為主的PSTN網(wǎng)絡(luò)中逐漸邁出了向以分組交換為主的步伐，它承載了原有PSTN網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)。

同時(shí)把大量的數(shù)據(jù)傳輸卸載（offload）到ATM/IP網(wǎng)絡(luò)中以減輕PSTN網(wǎng)絡(luò)的重荷，又以ATM/IP技術(shù)的新特性增加和增強(qiáng)了許多新老業(yè)務(wù)。從這個(gè)意義上講，NGN是基于TDM的PSTN語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)和基于ATM/IP的分組網(wǎng)絡(luò)融合的產(chǎn)物，它使得在新一代網(wǎng)絡(luò)上語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)成為了可能。

1.下一代網(wǎng)絡(luò)廣義的概念

下一代網(wǎng)絡(luò)泛指一個(gè)不同于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，大量采用當(dāng)前業(yè)界公認(rèn)的新技術(shù)，可以提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)終端用戶之間的業(yè)務(wù)互通及共享的融合網(wǎng)絡(luò)。

下一代網(wǎng)絡(luò)包含下一代傳送網(wǎng)、下一接入網(wǎng)、下一代交換網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)和下一代移動(dòng)網(wǎng)如圖8-1所示。圖8-1廣義NGN分層圖

2.下一代網(wǎng)絡(luò)狹義的概念

下一代網(wǎng)絡(luò)特指以軟交換設(shè)備為控制核心，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)放的分層體系架構(gòu)，是一個(gè)基于軟件的分布式控制/交換平臺(tái)。

在這種分層體系架構(gòu)下，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)控制與呼叫控制分離，呼叫控制與接入和承載彼此分離，各功能部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行互通，能夠兼容各業(yè)務(wù)網(wǎng)(PSTN、IP網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)等)技術(shù)，提供豐富的用戶接入手段，支持標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)接口，并采用統(tǒng)一的分組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。分層體系架構(gòu)如圖8-2所示。

圖8-2狹義NGN分層圖

8.1.2NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.NGN的網(wǎng)絡(luò)模型

在構(gòu)建NGN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，要充分考慮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)包括PSTN網(wǎng)絡(luò)、ATM/IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)去粗取精，爭(zhēng)取經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)。

NGN的物理模型如圖8-3所示。

該模型從結(jié)構(gòu)上看似乎與原電路交換模型同構(gòu)，其實(shí)內(nèi)涵上不可相提并論。這里點(diǎn)明，只是通過(guò)比較來(lái)增加對(duì)新模型的理解。

圖8-3NGN的網(wǎng)絡(luò)模型圖

2.NGN的功能構(gòu)架

在NGN物理模型基礎(chǔ)上，國(guó)際、國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商和NGN研究組織就NGN的功能構(gòu)架基本能達(dá)成一種默契。這種默契的NGN功能構(gòu)架如圖8-4所示。

圖8-4NGN的功能構(gòu)架圖

（1）邊緣接入層。通過(guò)各種接入手段將各類(lèi)用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，并將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式。

（2）核心交換層。采用分組技術(shù)，提供一個(gè)高可靠性的、提供QoS保證和大容量的統(tǒng)一的綜合傳送平臺(tái)。

（3）網(wǎng)絡(luò)控制層。實(shí)現(xiàn)呼叫控制，其核心技術(shù)就是軟交換技術(shù)，完成基本的實(shí)時(shí)呼叫控制和連接控制功能。

（4）業(yè)務(wù)管理層。在呼叫建立的基礎(chǔ)上提供額外的增值服務(wù)，以及運(yùn)營(yíng)支撐。

8.1.3NGN網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

通過(guò)將NGN層次化，可以達(dá)到以下特點(diǎn)：

1.控制與承載分離

控制與承載分離的最大好處是，承載可以重用現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)（ATM/IP），就成本和效益而言，這可以大大降低運(yùn)營(yíng)商的初期設(shè)備投資成本，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)挖潛增效，提供現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)的利用率；就容量而言，重用現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)，其容量經(jīng)過(guò)多年的投資，部分地區(qū)容量已經(jīng)存在一定冗余；就可靠性而言，網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)或局部故障對(duì)NGN網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有影響或影響有限。

由于在媒體層上采用現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)能夠得到充分繼承。

另外，承載采用分組網(wǎng)絡(luò)，NGN可以很好地與現(xiàn)有分組網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連互通，結(jié)束原PSTN網(wǎng)絡(luò)、DDN網(wǎng)絡(luò)、HFC網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等孤島隔離，獨(dú)自運(yùn)營(yíng)狀況。再者，不同域的互連互通，也必將從中衍生出一些在單一媒體上無(wú)法開(kāi)展的新業(yè)務(wù)，如WECC、PINT、SPIRITS業(yè)務(wù)等。

控制與承載以標(biāo)準(zhǔn)接口分離，可以簡(jiǎn)化控制，讓更多的中小企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)，打破壟斷，降低運(yùn)營(yíng)商采購(gòu)成本。

2.業(yè)務(wù)與呼叫分離

業(yè)務(wù)是網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，需求的無(wú)限性決定了業(yè)務(wù)將是無(wú)限和不收斂的。如果將業(yè)務(wù)與呼叫集成在一起，則呼叫的規(guī)模和復(fù)雜度也必將是無(wú)限的，無(wú)限的規(guī)模和復(fù)雜度是不可控和不安全的。事實(shí)上，呼叫控制相當(dāng)于業(yè)務(wù)而言是相對(duì)穩(wěn)定和收斂的，我們將呼叫控制從業(yè)務(wù)中分離出來(lái)，可以保持網(wǎng)絡(luò)核心的穩(wěn)定和可控，而不會(huì)妨礙人們無(wú)限想像力。人們可以通過(guò)業(yè)務(wù)服務(wù)器（ApplicationServer）的方式，不斷延伸用戶的需求。

3.接口標(biāo)準(zhǔn)化、部件獨(dú)立化

部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如媒體網(wǎng)關(guān)控制器(或軟交換)與媒體網(wǎng)關(guān)之間采用MGCP、H.248、H.323或SIP協(xié)議。媒體網(wǎng)關(guān)控制器(或軟交換)之間采用BICC、H.323或SIP-T協(xié)議等。接口標(biāo)準(zhǔn)化是部件獨(dú)立化的前提和要求，部件獨(dú)立化是接口標(biāo)準(zhǔn)化的目的和結(jié)果。部件獨(dú)立化，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)、促進(jìn)專(zhuān)業(yè)化社會(huì)分工和充分競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)化資源配置，并進(jìn)而降低社會(huì)成本。

另外，接口標(biāo)準(zhǔn)化可以降低部件之間的耦合，各部件可以獨(dú)立演進(jìn)，而網(wǎng)絡(luò)形態(tài)可以保持相對(duì)穩(wěn)定，業(yè)務(wù)的延續(xù)性有一定保障。

4.核心交換單一化、接入層面多樣化

在核心交換層（MediaLayer），NGN采用單一的分組網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)形態(tài)單一、網(wǎng)絡(luò)功能簡(jiǎn)單化，這與IP核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向一致。因?yàn)楹诵木W(wǎng)絡(luò)的主要功能是快速路由和轉(zhuǎn)發(fā)。如果功能復(fù)雜，則難以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。

接入層面向最廣大用戶，來(lái)自各個(gè)國(guó)家、各個(gè)地區(qū)、各個(gè)民族和種族，不同年齡、不同性別、不同職業(yè)，背景的不同決定了需要的差異。所以，單一的接入層面根本無(wú)法滿足千差萬(wàn)別的需求。以個(gè)性化、人性化的接入層面親近用戶是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。

核心層面單一化與接入層面多樣化字面上看是矛盾的，但實(shí)際上是可以調(diào)和的。這種矛盾可以通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān)這個(gè)橋梁來(lái)解決。

5.開(kāi)放的NGN體系架構(gòu)

NGN之間不但采用開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，而且NGN還對(duì)外提供OpenAPI，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)置可以滿足人們業(yè)務(wù)的自編自演。8.1.4NGN的目標(biāo)

NGN的發(fā)展目標(biāo)是能夠提供各種業(yè)務(wù)的綜合、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)。NGN必須能夠支持所有的通信業(yè)務(wù)，包括話音業(yè)務(wù)、宏觀范疇的公用或?qū)Ｓ肰PN業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)和從業(yè)務(wù)特性劃分的單一媒體或多媒體業(yè)務(wù)，固定比特率或可變比特率業(yè)務(wù)，實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，單播或組播業(yè)務(wù)等。并且，不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求不同，所以NGN必須提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保證機(jī)制。其次，隨著移動(dòng)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和個(gè)人通信需求的日漸高漲，移動(dòng)性的要求也越來(lái)越強(qiáng)烈，所以NGN必須能夠支持移動(dòng)／漫游特性，終端可攜性等移動(dòng)通信要求。此外，NGN在商業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，要求NGN提供絕對(duì)可靠的通信保密機(jī)制來(lái)保證通信的安全性。

具體而言：

（1）保護(hù)現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)投資，繼承現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

（2）三網(wǎng)融合，能夠與現(xiàn)有PSTN/ISDN、IP/ATM網(wǎng)絡(luò)和HFC網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連互通，在統(tǒng)一的平臺(tái)上提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體等完備的解決方案

（3）重用現(xiàn)有IP/ATM網(wǎng)絡(luò)資源，降低運(yùn)營(yíng)商在初期設(shè)備投資上的成本

開(kāi)放的業(yè)務(wù)接口，為各類(lèi)內(nèi)容提供商提供開(kāi)放的接口，便于ICP快速開(kāi)發(fā)出更貼近需求的業(yè)務(wù)。NGN是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型的網(wǎng)絡(luò)，NGN的最終目標(biāo)是為用戶提供個(gè)性化和人性化的業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)接口開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)才有自我更新和新陳代謝能力，基于業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)才是有生命力的網(wǎng)絡(luò)。

8.2NGN關(guān)鍵技術(shù)介紹

8.2.1軟交換技術(shù)

1.軟交換的概念

由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首先提出：軟交換是一種支持開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的軟件，能夠基于開(kāi)放的計(jì)算機(jī)平臺(tái)完成分布式的通信控制功能，并且具有傳統(tǒng)的電路交換機(jī)的業(yè)務(wù)功能。

從概念上講，傳統(tǒng)的交換機(jī)是電路交換，基于時(shí)隙的交換，軟交換的思路和傳統(tǒng)交換一樣，只是交換的方式改為包交換，或者說(shuō)叫IP交換。

從實(shí)際應(yīng)用來(lái)講，軟交換就是指軟交換設(shè)備。像概念所描述的，軟交換與一般交換機(jī)的區(qū)別也就在于外部的接口不一樣，內(nèi)部的交換方式也不一樣，軟交換與一般交換機(jī)都是包交換的。

我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部對(duì)軟交換的定義為：“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。”從廣義上講，軟交換是指以軟交換設(shè)備為控制核心的軟交換網(wǎng)絡(luò)。它包含4個(gè)功能層面：接入層、傳送層、控制層和應(yīng)用層。從狹義上講，軟交換特指位于控制層的軟交換設(shè)備。

2.軟交換的功能

（1）媒體網(wǎng)關(guān)控制功能。該功能可以認(rèn)為是一種適配功能，它可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/ISDNIP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM中繼媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、無(wú)線媒體網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關(guān)等，完成H.248協(xié)議功能。同時(shí)還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進(jìn)行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。

（2）呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、翻譯和選路、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等，可以說(shuō)，Softswitch是整個(gè)NGN網(wǎng)絡(luò)的靈魂。

（3）業(yè)務(wù)提供功能。由于軟交換在網(wǎng)絡(luò)從電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的過(guò)程中起著十分重要的作用，因此軟交換應(yīng)能夠提供CLASS4和CLASS5交換機(jī)提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)；同時(shí)還應(yīng)該可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合提供現(xiàn)有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)。

（4）信令互通功能。軟交換為NGN的控制中心，可以通過(guò)一定的協(xié)議與外部實(shí)體如媒體網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器、SCP、媒體服務(wù)器、多媒體服務(wù)器、策略服務(wù)器、信令網(wǎng)關(guān)、其它軟交換進(jìn)行交互，NGN系統(tǒng)內(nèi)部各實(shí)體協(xié)同運(yùn)作來(lái)完成各種復(fù)雜業(yè)務(wù)。

軟交換設(shè)備不僅是下一代分組網(wǎng)中語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備，也是電路交換電信網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的重要設(shè)備。我國(guó)正在制定的《軟交換設(shè)備（呼叫服務(wù)器）總體技術(shù)要求》是以國(guó)際電聯(lián)、計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化組織和軟交換論壇制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和相關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制定的。它是軟交換設(shè)備研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的主要依據(jù)。

這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軟交換設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要功能、通信接口、協(xié)議及其性能要求，并重點(diǎn)規(guī)定分組語(yǔ)音業(yè)務(wù)的技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軟交換處理的協(xié)議及控制的媒體流基于TCP/IP承載方式。直接利用ＡＴＭ方式承載呼叫控制協(xié)議和媒體流的技術(shù)要求及相關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)待定。

3.軟交換的對(duì)外接口

軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)間的接口用于軟交換對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的承載控制、資源控制及管理，可使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)、Internet設(shè)備控制協(xié)議(IPDC)、SIP協(xié)議、H.323或Ｈ.248協(xié)議。

軟交換與信令網(wǎng)關(guān)間的接口用于傳遞軟交換和信令網(wǎng)關(guān)間的信令信息，可使用信令控制傳輸協(xié)議（ＳＣＴＰ）或其他類(lèi)似協(xié)議。

軟交換間的接口實(shí)現(xiàn)不同軟交換間的交互，可使用SIP-T、H.323或BICC協(xié)議。

軟交換與應(yīng)用／業(yè)務(wù)層之間的接口提供訪問(wèn)各種數(shù)據(jù)庫(kù)、三方應(yīng)用平臺(tái)、各種功能服務(wù)器等的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應(yīng)用的支持。包括軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間的接口可使用SIP或API，如Parlay，提供對(duì)三方應(yīng)用和各種增值業(yè)務(wù)的支持功能；軟交換與策略服務(wù)器間的接口對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)干預(yù)，此接口可使用COPS協(xié)議；軟交換與網(wǎng)關(guān)中心間的接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，可使用SNMP；軟交換與智能網(wǎng)的SCP之間的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，此接口可使用INSP。

軟交換的協(xié)議框架如圖8-5所示。圖8-5軟交換協(xié)議框架圖

8.2.2媒體網(wǎng)關(guān)與控制技術(shù)

1.媒體網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)包括信令網(wǎng)關(guān)（SG）和媒體網(wǎng)關(guān)（MG），SG是一個(gè)信令代理，能夠在IP網(wǎng)絡(luò)邊緣接收/發(fā)送SCN（基于電路的網(wǎng)絡(luò)）內(nèi)部信令，如圖8-6所示。SS7-Internet網(wǎng)關(guān)中的SG功能可能包括SS7信令的中繼、翻譯或終結(jié)。下面只介紹媒體網(wǎng)關(guān)，信令網(wǎng)關(guān)的技術(shù)請(qǐng)參閱SIGTRAN部分。

媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備處于不同媒體域之間的一種轉(zhuǎn)換設(shè)備，主要功能是實(shí)現(xiàn)不同媒體域（如電路域、IP域和ATM域等）的互連互通。

MG在MGC（或軟交換Softswitch）的控制下，實(shí)現(xiàn)跨媒體業(yè)務(wù)。MGC與MG之間是控制與被控制的主從關(guān)系。在NGN中，MGC與MG之間的交互協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的協(xié)議，如MGCP協(xié)議、H.248協(xié)議、SIP協(xié)議和H.323協(xié)議等。

根據(jù)網(wǎng)關(guān)的用戶和規(guī)格，可以將媒體網(wǎng)關(guān)分為以下幾種：

（1）IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)（TrunkingGateway）：傳統(tǒng)電話網(wǎng)和承載語(yǔ)音的IP網(wǎng)的接口。這種網(wǎng)關(guān)一般要管理大量的數(shù)字電路。

（2）ATM中繼媒體網(wǎng)關(guān)（VoiceoverATMGateway）：和中繼網(wǎng)關(guān)類(lèi)似，是電話網(wǎng)和承載語(yǔ)音的ATM網(wǎng)絡(luò)的接口。

（3）住宅網(wǎng)關(guān)（ResidentialGateway）：直接連到用戶已有設(shè)備CPE(POTS,ISDN電話裝置、PC電話)上，它允許直接在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸來(lái)自個(gè)別住宅用戶的語(yǔ)音呼叫。通常情況下，住宅網(wǎng)關(guān)將被置于用戶處，提供定量的電話門(mén)數(shù)（1到10門(mén)）。

（4）接入網(wǎng)關(guān)（AccessGateway）提供傳統(tǒng)模擬用戶線或者數(shù)字專(zhuān)用分組交換機(jī)和承載語(yǔ)音的IP網(wǎng)絡(luò)之間的接口。一些接入網(wǎng)關(guān)包括小規(guī)模的VoIP網(wǎng)關(guān)。

（5）商業(yè)網(wǎng)關(guān)（BusinessGateway）提供傳統(tǒng)專(zhuān)用分組交換機(jī)或者集成的“軟件PBX”和承載語(yǔ)音的IP網(wǎng)接口。

（6）無(wú)線網(wǎng)關(guān)（WirelessGateway），與接入網(wǎng)關(guān)功能相同，但它處理的是移動(dòng)接入網(wǎng)。

（7）資源網(wǎng)關(guān)（ResourceGateway），或資源服務(wù)器/多媒體服務(wù)器(MultimediaResourceServer)，為NGN系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)資源，如信號(hào)音資源、收號(hào)器起源等。

2媒體網(wǎng)關(guān)控制技術(shù)

在NGN中，將呼叫控制“智能”部分從MG中抽取出來(lái)，由外部的呼叫控制單元MGC來(lái)處理。媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議的模型如圖8-6所示:圖8-6媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議圖

8.2.3軟交換技術(shù)的協(xié)議

按照協(xié)議的功能，我們將系統(tǒng)中的協(xié)議大致分為以下3類(lèi)

（1）承載控制協(xié)議（MGCP）：用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器控制媒體網(wǎng)關(guān)，如接入媒體網(wǎng)關(guān)（AMG）、中繼媒體網(wǎng)關(guān)（TMG）等。

（2）呼叫控制協(xié)議（SIP）：用于控制呼叫過(guò)程建立、接續(xù)、中止的協(xié)議。

（3）信令傳輸協(xié)議（SIGTRAN）：為軟交換提供信令傳輸業(yè)務(wù)。

1.承載控制協(xié)議

承載控制協(xié)議用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器與媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信。

1）MGCP

（1）MGCP的概念。MGCP協(xié)議是1999年由IETF制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議。假定一種呼叫控制結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，呼叫控制功能獨(dú)立在網(wǎng)關(guān)外并由外部呼叫控制單元處理,從本質(zhì)上說(shuō)MGCP是一個(gè)主/從協(xié)議，網(wǎng)關(guān)需要執(zhí)行媒體網(wǎng)關(guān)控制器發(fā)出的命令。

（2）MGCP的呼叫連接模型如圖8-7所示

圖8-7MGCP呼叫連接模型

①端點(diǎn)EP：端點(diǎn)就是數(shù)據(jù)源或者數(shù)據(jù)宿，分為物理端點(diǎn)和虛擬端點(diǎn)兩種。

物理端點(diǎn)：如64kb/s的中繼電路、模擬用戶線接口。

虛擬端點(diǎn)：如語(yǔ)音服務(wù)器上語(yǔ)音資源等。

端點(diǎn)描述格式為：local-endpoint-name@domain-name。

端點(diǎn)的標(biāo)識(shí)可以引入通配符“*”或“＄”，“*”代表所有符合指定條件的端點(diǎn)，“＄”表示從符合相關(guān)條件的端點(diǎn)中任選一個(gè)。

②連接（connection）。

點(diǎn)到點(diǎn)連接：兩個(gè)互相發(fā)送數(shù)據(jù)的端點(diǎn)之間的一種關(guān)聯(lián)，一旦該關(guān)聯(lián)在兩個(gè)端點(diǎn)都建立起來(lái)后，就可開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。

多點(diǎn)連接：多個(gè)端點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)。

連接標(biāo)識(shí)與呼叫標(biāo)識(shí)：由網(wǎng)關(guān)為每個(gè)連接分配唯一的一個(gè)連接標(biāo)識(shí)（ConnectionID）。與連接相關(guān)聯(lián)的屬性之一是呼叫標(biāo)識(shí)符（CallID），與ConnectionID不同的是，呼叫標(biāo)識(shí)符由呼叫代理創(chuàng)建，在同一個(gè)呼叫中，所有涉及的連接共享同一個(gè)呼叫標(biāo)識(shí)符。

連接可建在不同類(lèi)型的承載網(wǎng)絡(luò)之上：通過(guò)RTP承載于IP網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)AAL2承載于ATM網(wǎng)絡(luò)。

（3）MGCP的協(xié)議命令。MGCP采用文本協(xié)議，協(xié)議消息分為命令和響應(yīng)，每個(gè)命令需要接收方回送響應(yīng)，采用三次握手方式證實(shí)。命令消息由命令行和若干參數(shù)行組成，響應(yīng)消息帶有3位數(shù)字的響應(yīng)碼。mgcp采用媒體描述協(xié)議(sdp)向網(wǎng)關(guān)描述連接參數(shù)。為了減小信令傳送時(shí)延，mgcp采用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(udp)傳送。協(xié)議命令包括：

①端點(diǎn)配置命令(endpointconfiguration)，從呼叫代理到

網(wǎng)關(guān)；

②通知請(qǐng)求命令(notificationrequeac)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān);

③通知命令(notify)，從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理；

④創(chuàng)建連接命令(createconnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)，呼叫代理用該命令將某端點(diǎn)與指定的IP地址和udp瑞口關(guān)聯(lián)，另外還向遠(yuǎn)端端點(diǎn)發(fā)送創(chuàng)建連接命令，建立兩個(gè)瑞點(diǎn)間的連接；

⑤修改連接命令(modify

connection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)，修改以前建立連接的參數(shù)；

⑥刪除連接命令(delete

connetion)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)(也可從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理)，刪除以前建立的連接；

⑦審計(jì)瑞點(diǎn)命令(auditendpoint)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

⑧審計(jì)連接命令(auditconnection)，從呼叫代理到網(wǎng)關(guān)；

⑨重啟動(dòng)進(jìn)行中命令(restartinprogcess)，從網(wǎng)關(guān)到呼叫代理。

MGCP協(xié)議體系中的主要部件包含媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MediaGatewayController，MGC）、媒體網(wǎng)關(guān)(MediaGateway，MG)、信令網(wǎng)關(guān)（SignalingGateway，SG）、媒體資源（MediaResource）。其中的媒體資源，包含編解碼器（Codec）、調(diào)制解調(diào)器（Modem）、交互式語(yǔ)聲應(yīng)答系統(tǒng)（IVR：InteractiveVoiceResponse）、橋路器（Bridge）等。

2）H248協(xié)議

（1）H248的概念。H248協(xié)議是2000年由ITU-T第16工作組提出的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，它是在早期的MGCP協(xié)議基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，是MGCP的后繼協(xié)議和最終替代者。主要的作用就是將呼叫邏輯控制從媒體網(wǎng)關(guān)分離出來(lái)，使媒體網(wǎng)關(guān)只保持媒體格式轉(zhuǎn)換功能。

（2）H248的呼叫連接模型。H248協(xié)議的目的是對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的承載連接行為進(jìn)行控制和監(jiān)視。

H.248協(xié)議定義的連接模型包括終端(termination)和關(guān)聯(lián)(context)兩個(gè)主要概念。H248的呼叫連接模型如圖8-8所示。

圖8-8H248呼叫連接模型

①終端概念：媒體流的源和宿。一個(gè)終端可以終結(jié)一個(gè)或多個(gè)媒體流。

半永久性終端：物理終端，例如IAD上的一個(gè)Z接口

臨時(shí)性終端：一個(gè)信息流，例如一個(gè)RTP語(yǔ)音流。

Root終端：代表MG本身。

終端是MG中的邏輯實(shí)體，能發(fā)送和接收一種或多種媒體流和控制流，在任何時(shí)候，一個(gè)終端屬于且只能屬于一個(gè)關(guān)聯(lián)，可以表示時(shí)隙（TDM）、模擬線和RTP(實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)流等。終端類(lèi)型主要有半永久性終端(TDM信道或模擬線等)和臨時(shí)性終端(如RTP流，用于承載語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)或各種混合信號(hào))。用屬性、事件、信號(hào)、統(tǒng)計(jì)表示終端特性，為了解決屏蔽終端多樣性問(wèn)題，在協(xié)議中引入了包(package)概念，將終端的可選特性參數(shù)組合成包。

一個(gè)關(guān)聯(lián)是一些終端間的聯(lián)系，它描述終端之間的拓?fù)潢P(guān)系及媒體混合/交換的參數(shù)。

②關(guān)聯(lián)域概念：代表一組終端之間的相互關(guān)系。

NullContext：空關(guān)聯(lián)域，代表尚未和其他終端關(guān)聯(lián)的終端，例如，空閑的用戶線。

（3）H248P的協(xié)議命令，如圖8-9所示。

ADD：MGC→MG，把一個(gè)終端加入到一個(gè)關(guān)聯(lián)域中,如果ContextID沒(méi)有指定就新建一個(gè)關(guān)聯(lián)域。

MODIFY：MGC→MG，修改終端屬性，事件或者信號(hào)屬性。

SUBTRACT：MGC→MG，從一個(gè)關(guān)聯(lián)域中移出一個(gè)終端。如果關(guān)聯(lián)域中沒(méi)有任何終端則刪除關(guān)聯(lián)域。

圖8-9H248指令

MOVE：MGC→MG，將一個(gè)終端從一個(gè)關(guān)聯(lián)域中移到另一個(gè)關(guān)聯(lián)域中。

AUDITVALUE：MGC→MG，獲得終端的當(dāng)前信息，事件，信號(hào)信息以及統(tǒng)計(jì)信息。

AUDITCAPABILITY：MGC→MG，獲取一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)的容量性能指標(biāo)。

NOTIFY：MG→MGC，媒體網(wǎng)關(guān)通過(guò)此命令通知媒體網(wǎng)關(guān)控制器在其內(nèi)部發(fā)生的事件（比如用戶提機(jī)）。

SERVICECHANGE：MGC?MG，MGC→MG啟動(dòng)服務(wù)，退出服務(wù)，注冊(cè)

2.呼叫控制協(xié)議

1）SIP

（1）SIP的概念。SIP（SessionInitiationProtocol，會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議）是由IETF提出并主持研究的一個(gè)在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，它被用來(lái)創(chuàng)建、修改、和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參加者參加的會(huì)話進(jìn)程。

（2）SIP網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，如圖8-10所示。圖8-10SIP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

①服務(wù)器。共有四類(lèi)：用戶代理服務(wù)器(當(dāng)接收到SIP請(qǐng)求時(shí)聯(lián)系用戶，并代表用戶返回響應(yīng))，代理服務(wù)器(代理其他客戶機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，即充當(dāng)服務(wù)器又充當(dāng)客戶機(jī)的媒介程序，他在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求之前可能改寫(xiě)消息的內(nèi)容)，重定向服務(wù)器(當(dāng)收到SIp消息時(shí)，把請(qǐng)求中的地址映射為0個(gè)或者多個(gè)新地址，返回給客戶機(jī))，注冊(cè)服務(wù)器(收到客戶機(jī)的注冊(cè)消息，完成用戶地址的注冊(cè))。

代理服務(wù)器ProxyServer：是SIP網(wǎng)絡(luò)的核心，包含了所有的服務(wù)邏輯，代表其他客戶機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，即充當(dāng)服務(wù)器，又充當(dāng)客戶機(jī)的媒介程序。與重定向服務(wù)器（RedirectServer）及位置服務(wù)器（LocationServer）有聯(lián)系。為其它的客戶機(jī)代理，進(jìn)行SIP消息的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。消息機(jī)制與UAC和UAS相似。

重定向服務(wù)器(RedirectServer)：將用戶新的位置信息告訴請(qǐng)求方，這是與代理服務(wù)器的本質(zhì)區(qū)別。邏輯位置上，重定向服務(wù)器一般靠近被叫用戶，當(dāng)重定向服務(wù)器接收用戶的請(qǐng)求時(shí)，它只是將用戶當(dāng)前的位置告訴請(qǐng)求方，而不像代理服務(wù)器那想代理用戶的請(qǐng)求，他的功能其實(shí)類(lèi)似于DNS，重定向消息可以由用戶終端的客戶端發(fā)出，也可以由網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器發(fā)出，當(dāng)用戶當(dāng)前不想接收呼叫是，可以通過(guò)發(fā)送此消息，告訴網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器將呼叫重新路由到個(gè)人語(yǔ)音信箱或其他通信地址，如果不想受終端限制，即如果通過(guò)終端發(fā)送此消息，必須保證終端在線，重定向消息可以由網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器發(fā)出。

位置服務(wù)器（LocationServer）：是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放終端用戶當(dāng)前的位置信息，為SIP重定向服務(wù)器或代理服務(wù)器提供被叫用戶可能的位置信息。

登記服務(wù)器（RegistrarServer）：當(dāng)用戶上電或者到達(dá)某個(gè)新域時(shí)，需要將當(dāng)前位置登記到網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)服務(wù)器上，以便其他用戶找到該用戶。完成該功能的服務(wù)器在SIP網(wǎng)絡(luò)中成為注冊(cè)服務(wù)器。

②用戶代理。

UA：直接與用戶發(fā)生交互作用的功能實(shí)體，它能夠代理用戶所有的請(qǐng)求和響應(yīng)。

UAC：主叫用戶代理，支持用戶的各項(xiàng)操作，發(fā)起和傳送SIP請(qǐng)求，與服務(wù)器建立連接的應(yīng)用程序

UAS：用戶代理服務(wù)器，被叫用戶代理，收到SIP請(qǐng)求的時(shí)候，連接用戶并代表用戶返回響應(yīng)，響應(yīng)用來(lái)接收，終止和重定向請(qǐng)求。

值得注意的是，UAC和UAS是相對(duì)于事務(wù)而言的，由于一個(gè)呼叫中可能存在多個(gè)事務(wù)，因此對(duì)于同一個(gè)功能實(shí)體，在同一個(gè)呼叫中的不同階段會(huì)充當(dāng)不同的角色，例如，主叫用戶在發(fā)起呼叫時(shí)，邏輯上完成的是UAC的功能，并在此事務(wù)中充當(dāng)?shù)慕巧际荱AC，當(dāng)呼叫結(jié)束時(shí)，如果被叫用戶發(fā)起B(yǎng)YE，此時(shí)主叫用戶側(cè)的代理所起的作用UAS。

用戶代理可以執(zhí)行在不同的系統(tǒng)中，例如，可以是PC機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序，也可以運(yùn)行在SIP終端，用戶發(fā)起呼叫時(shí)，首先通過(guò)UAC來(lái)完成自己所表達(dá)的意思，同樣道理，UAS會(huì)告訴被叫用戶當(dāng)前有請(qǐng)求到達(dá)。

（3）SIP的消息。

①SIP請(qǐng)求消息。

●INVITE：通過(guò)邀請(qǐng)用戶參與來(lái)發(fā)起一次呼叫。

●ACK：請(qǐng)求用于證實(shí)UAC已收到對(duì)于INVITE請(qǐng)求的最終響應(yīng)，和INVITE消息配套使用。

●BYE：USERAGENT用此方法指示釋放呼叫。

●CANCEL：該方法用于取消一個(gè)尚未完成的請(qǐng)求，對(duì)于已完成的請(qǐng)求則無(wú)影響。

●REGISTER：客戶使用該方法在服務(wù)器上登記列于To字段中的地址。

●OPTIONS：用于詢(xún)問(wèn)服務(wù)其能力。

●INFO：用于承載帶外信息,如DTMF信息。

②SIP響應(yīng)消息

●1xx：正在處理的信息。

●2xx：成功。

●3xx：重定向。

●4xx：Client錯(cuò)誤。

●5xx：Server錯(cuò)誤。

●6xx：Global錯(cuò)誤。

2）H.323協(xié)議

（1）H.323的概念

H.323是ITU制定的用于在分組交換網(wǎng)中提供多媒體業(yè)務(wù)的通信控制協(xié)議，呼叫控制是其中的重要組成部分，它可用來(lái)建立點(diǎn)到點(diǎn)的媒體會(huì)話和多點(diǎn)媒體會(huì)議。

H.323是ITU的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建議族，其中H.323V.1于1996年由ITU的第15研究組通過(guò)；H.323V.2于1998年3月由SG-16制定并獲得通過(guò)；1999年5月，IUT發(fā)布了H.323V3的測(cè)試版本。H.323標(biāo)準(zhǔn)包括了在無(wú)QoS保證的分組網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多媒體通信所需的技術(shù)要求。作為SoftSwitch體系中的一大協(xié)議族，目前在VOIP等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其在會(huì)議控制、視頻業(yè)務(wù)等方面具有比較成熟和完善的定義和應(yīng)用。

H.323是介于傳輸層和應(yīng)用層之間的協(xié)議。在H.323的多媒體通信系統(tǒng)中信息流包含音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。具體地H.323控制協(xié)議包括H.225.0、H.245和H.235、H.45x等。而H.225.0包括RAS和Q.931。Q.931主要用于呼叫的建立、拆除和呼叫狀態(tài)的改變。在呼叫信令流程的建立過(guò)程中所涉及的消息均在H.225.0及H.245中規(guī)定。H.245是媒體會(huì)話控制協(xié)議，主要完成網(wǎng)關(guān)參數(shù)協(xié)商、控制語(yǔ)音邏輯通道打開(kāi)或關(guān)閉、協(xié)商RTP端口等。而H235、H45x等完成加密、附加業(yè)務(wù)等信令規(guī)范和控制。

2）H.323系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖8-11所示。

①Terminal：終端，在分組網(wǎng)絡(luò)上遵循H.323標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的端點(diǎn)設(shè)備。

②GK（Gatekeeper）：網(wǎng)守，處于高層，提供對(duì)端點(diǎn)（終端、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元統(tǒng)稱(chēng)為端點(diǎn)）和呼叫的管理功能，是H323電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要管理實(shí)體。

③GW（Gateway）：網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)不同網(wǎng)絡(luò)間信令和控制信息轉(zhuǎn)換以及媒體信息變換和復(fù)用。

④MCU（MultipointConrtrolUnit）：多點(diǎn)控制單元，用在做多媒體視訊會(huì)議（VideoConference）時(shí)所用到的設(shè)備，主要功能是協(xié)調(diào)及控制多個(gè)終端間的視訊傳輸。圖8-11H.323系統(tǒng)組成

（3）H.323協(xié)議。H.323本身是個(gè)協(xié)議集，主要包含RAS、Q.931和H.245協(xié)議。RAS在UDP上傳輸，Q.931在TCP上傳輸，而H.245在TCP上傳輸。如圖8-12所示和圖8-13所示。

圖8-12H.323協(xié)議集1圖8-13H.323協(xié)議集2

ITU-TH.323：用于提供不保證質(zhì)量的業(yè)務(wù)本地網(wǎng)上的可視電話系統(tǒng)和終端設(shè)備。

ITU-TH.225：用于不保證質(zhì)量的業(yè)務(wù)本地網(wǎng)上的可視電話系統(tǒng)的媒體流的打包與同步。

ITU-TH.235：H.323的加密控制協(xié)議。

ITU-TH.245：多媒體通信的媒體控制協(xié)議。

ITU-TH.450：H.323的補(bǔ)充業(yè)務(wù)控制協(xié)議。

RAS：注冊(cè)、認(rèn)證、狀態(tài)控制協(xié)議。

Q931：呼叫控制協(xié)議。

3.信令傳輸協(xié)議

1）SIGTRAN的概念

SIGTRAN協(xié)議是IETF的信令傳送工作組SIGTRAN所建立的一套在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送PSTN信令的傳輸控制協(xié)議。

SIGTRAN定義了一個(gè)比較完善的SIGTRAN協(xié)議堆棧，分為IP協(xié)議、信令傳輸、信令傳輸適配和信令應(yīng)用等四層。

該協(xié)議有效地解決了電信網(wǎng)信令在IP網(wǎng)中高可靠性，高實(shí)時(shí)行傳輸?shù)膯?wèn)題，保證電路交換網(wǎng)絡(luò)的信令（主要是NO.7信令）在IP網(wǎng)中得可靠傳輸。

2）SIGTRAN協(xié)議族

SIGTRAN定義了一個(gè)比較完善的SIGTRAN協(xié)議堆棧，分為IP協(xié)議、信令傳輸、信令傳輸適配和信令應(yīng)用等四層。每層所含內(nèi)容如下：

IP協(xié)議層：IP；

信令傳輸層：SCTP；

信令傳輸適配層：SUA、M3UA、M2UA/M2PA、IUA；

信令應(yīng)用層：TCAP、TUP、ISUP、SCCP、MTP3、Q931/QSIG。

不同的信令應(yīng)用層需要不同的信令傳輸適配層，但