導語：如何才能寫好一篇新媒體代運營協議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞下一代網絡軟交換存在問題

Abstract：Itdescribesthestateofsoftswitchtechnologyintheworld,servicesprovidedbyNGNbasedonsoftswitch,relatedorganizationsonsoftswitchstudyandproblemsonitsdevelopment.

Keywords:NGNSoftswitchProblem

1國際軟交換技術的發展狀況

下一代網絡（NGN）是一個建立在IP技術基礎上的新型公共電信網絡，它將話音、數據、視頻等多種業務集于一體。建設下一代網絡是電信競爭的需要。隨著通信技術的飛速發展和電信市場的逐步開放，電信業的一個最重要的發展趨勢就是業務運營和網絡運營的分離，由網絡運營商提供可靠、高效的基礎承載平臺，由業務提供商提供各種應用，他們與設備制造商三足鼎立，共同推動了電信業的繁榮和進步。

軟交換技術是下一代網絡的核心技術，軟交換思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長，形成分層、全開放的體系架構，作為下一代網絡的發展方向，軟交換不但實現了網絡的融合，更重要的是實現了業務的融合。

目前，歐洲電信運營商對于軟交換（下一代網絡）的發展和應用大體上采用比較務實和謹慎的態度，運營商都是根據自身網絡的實際情況和業務的發展來采取對策。德國電信聚焦海外市場，積極開拓國際IP網的話音業務，并在新技術投入使用之前，注重新技術和新設備的試驗和評估。2001年開始在國際網絡進行軟交換的試驗，放置了一臺軟交換機和4個媒體網關開展IP網絡提供語音業務、呼叫中心業務和VPN業務的試驗，其軟交換的標準采用SIP－T協議。英國電信則逐步地在長途網和本地網實現分組話音，本地網有5個節點開展了軟交換實驗，部分已經商用，并且試驗規模在逐步擴展。在提供話音質量的保證方面，英國電信已在其承載網絡內全面采用ATM技術。比利時電信認為2004年以后引入NGN比較適當，但目前需注意跟蹤技術和設備的發展，比利時電信的技術部門在NGN方面重點研究未來分組話音網絡的體系架構和需求、開展NGN技術培訓、建立NGN實驗室，為開展現場試驗進行技術準備。一些北美電信運營商也正在積極開展有利于軟交換提供話音業務的試驗，有些運營商已經開始提供商用業務。

2002年3月，中國電信下一代網絡（NGN）試驗項目在北京、上海、廣州、深圳4城市啟動。中國電信與北電網絡、愛立信、西門子、中興通訊、上海貝爾5廠家簽訂了下一代網絡試驗工程設備合同。合同涉及金額近1億元人民幣。根據中國電信與北電網絡簽署的合同，在北京、上海、廣州和深圳4城市部署北電網絡的SUCCESSIoN下一代網絡解決方案。NGN網絡全國試驗網項目涉及的技術面、提供的業務量、網絡覆蓋的廣度、深度均在全球首屈一指。

在設備制造商方面，特別值得一提的是加拿大北電網絡，其NGN產品為SUCCESSIoN（繼往開來）解決方案，于1999年在BT－SPAIN首次正式商用，迄今為止，在全球超過24個國家的40多個網絡中得到試驗或商用。其商用客戶中包括VErIzoN、SPrINT、中國電信、香港寬頻（HKBN）、新世界電信（NEWWorLDTEL）及鐵通等。

SUCCESSIoN的應用類型包括了長途及匯接（C4）業務、本地接入（C5）及多媒體業務、無線匯接及3G核心網業務以及有線電視多網合一業務。目前幾種解決方案已經在實際網絡中運用。其中，VErIzoN的軟交換本地匯接網絡包含2個軟交換節點及70多個媒體網關，每個節點每天處理超過1100萬次呼叫。SPrINT作為全美第一個實現TDM端局以軟交換替換的運營商，其第一期工程（350萬線）全部采用北電的SUCCESSIoN方案。香港寬頻應用SUCCESSIoN本地IAD接入方案，在短短的17個月時間內，已擁有16萬用戶，是全球最大的基于以太網IAD接入的NGN網絡，目前運營穩定良好。在最近的市場調研報告中，北電網絡列全球軟交換市場份額第一，也是全球VoIP和VoATM媒體網關市場份額第一。

2NGN提供的業務

軟交換技術的引入除了對現有PSTN話音業務實現全面的繼承以外，還在基于SIP的寬帶多媒體業務、PSTN與因特網業務結合衍生的業務、用戶個性化業務以及業務創新方面有著PSTN和因特網等單一網絡無法比擬的優勢。傳統PSTN由于終端智能和帶寬的限制，無法實現多種靈活的業務邏輯和多媒體業務。由于業務邏輯控制和網絡智能在PSTN內每個交換機上呈分散式節點式分布，并且由于用戶數據由各自歸屬的交換機管理，導致某些業務（如廣域CENTrEx）難以開展。PSTN的終端種類非常單一且沒有智能，業務的智能完全由交換機實現，因此一直以來難以實現用戶對業務的個性化定制，而且由于終端智能的限制存在使用不便和各種電話補充業務難以推廣的問題。引入NGN則在業務實現的簡單性和靈活性上有了本質改變。NGN的業務邏輯控制和網絡智能在軟交換和應用服務器等少量網元上集中部署，因此可以方便地在全網實現業務部署和業務升級，NGN對廣域CENTrEx的實現就非常容易。由于NGN引入了對等性控制協議（SIP），使得終端的智能大大提高，目前市場上已經出現了豐富多彩的SIP智能終端。終端智能的提高及媒體承載能力的加強（如支持話音、視頻等）使得用戶對業務的個性化定制成為可能并且已經商用。如NGN的“呼叫屏蔽”這一特性，用戶可以對不同來話進行篩選性的監控，可以在不同時間對不同來話實施不同的應答策略，應答的方式也不僅僅局限于接聽、轉發、掛斷等傳統方式，而是包括了話音應答、問候音播放、語音信箱轉接、電子郵件轉接、網頁推送等多種不同的應答方式。這種靈活性在傳統PSTN上是無法實現的。

此外，NGN能夠實現許多PSTN所無法實現的業務特性，一號通就是一個很好的例子。PSTN通過IN方式也可以實現一號通業務，然而NGN基于SIP協議可以輕松實現IN方式的一號通所無法實現的能力。如NGN的一號通業務可以實現用戶根據自己的需要隨時設定對來話的振鈴終端和振鈴順序，而這些策略可以依據來話者的不同和時間段的不同而變化。比如對自己的家人和同事可以實施兩種完全不同的振鈴策略，自己上班和下班時的振鈴策略也可以完全不同。這就給了用戶最大的自由和靈活性，保證可以有一種方式能聯系到他，給日常生活和工作帶來了極大的方便。這種業務特性是PSTN所無法實現的。類似的例子還有許多，如WEB800、點擊傳真等。

NGN不但在業務實現的簡易性和靈活性上有獨到之處，并且能實現許多PSTN無法實現的業務，而且具有業務的惟一性。NGN的業務能力主要包括：

A）全面繼承PSTN傳統話音業務（包括基本話音業務、電話補充業務、CENTrEx業務、ISDNPRI補充業務、IN類業務等）；

B）基于SIP的寬帶多媒體業務；

C）PSTN與因特網相結合的業務（即PINT業務，如點擊撥號、點擊傳真、WEB800、ICW等）；

D）用戶可定制的個性化業務。3從事軟交換研究的國際組織

NGN是目前運營商和設備廠商都在討論的熱點技術，也是國外許多標準化組織和論壇（包括ITU－T的第11和16工作組，IETF的IPTELEPHoNY工作組、信令傳輸工作組（SIGTrAN）、媒體網關控制工作組（MEGACo），ETSI的TIPHoN，國際軟交換協會（ISC），3GPP，3GPP2，MPLS論壇，ATM論壇，DVB，DSL論壇，PARLAY等）的研究工作重點。我國網絡與交換標準研究組和IP研究組于2000年開始制定NGN網絡的相關標準。

其中，ISC成立于1999年5月，目前有近150個成員，是運營商和設備供應商交流需求和動態的場合。國際上大多數知名的電信設備制造商，如阿爾卡特、朗訊、北方電訊、CISCo、西門子、富士通、諾基亞、愛立信等，另外有一些電信運營商如美國的LEVEL3、QWEST、AT＆T、日本的NTT等均為該協會成員。

軟交換論壇包含5個工作組，負責網絡架構、協議制定等技術工作。

業務應用工作組負責業務功能制定、協調以及API標準的應用。

網絡結構工作組負責軟交換網絡功能架構的制定。

設備控制工作組負責軟交換間以及軟交換與其他網絡設備間控制協議的制定和補充、增強，如MGCP、MGC和設備的兼容性等。

網絡管理工作組負責網絡管理的結構和協議制定。

SIP工作組負責SIP協議在軟交換網絡中的應用和增強。

此外，ITU－T和IETF在相關協議的標準化方面已經取得了重要的進展，如H．248協議、BICC協議、SIP協議和SIGTrAN系列協議等。

4存在的問題

目前雖然不少廠家推出了軟交換的解決方案,各運營商也在積極進行相關的試驗,但新技術的應用需要相當長的時間來完善。從目前廠家所提供的解決方案來看，目前存在的主要問題如下：

A）國際上尚無大型網絡的組網和運營經驗。傳統電信網經過長期的運營積累，在網絡組織方面已經具有相當成熟的經驗；而基于軟交換的NGN網絡組織目前國內外尚無成熟的經驗，是采用基于軟交換的全平面結構，還是采用分區域選路結構等，在技術和實踐方面都有待進一步的探索。

B）協議尚未做到兼容性，標準還在發展之中。不同廠家的軟交換在技術標準的選用及協議的兼容性方面還難以做到相互兼容。BICC協議、SIP－T協議和H．248協議也在發展之中，協議的選項需要運營商根據業務的需要來進一步確定。

C）API沒有成熟的產品?；陂_放的業務平臺，采用標準的API接口為網絡運營商提供新業務開創了未來美好的前景，但是相應的產品仍在探索和研發之中。

D）業務開發問題。標準、開放的API接口能夠快速、靈活地提供豐富的業務，這是軟交換體系的一個優勢所在，但目前廠家能夠提供的業務多集中為基本語音業務及補充業務、IN類業務、PINT業務、多媒體終端之間的同步瀏覽、統一消息、多媒體會議等，究竟什么業務才是運營商手中的殺手業務，才能真正帶來收益，是目前運營商和設備商在共同苦思冥想的問題，目前并未出現使人眼前為之一亮的業務。

E）網絡安全和網絡Qos問題。目前業界還沒有一個非常完善的方法來解決網絡安全性的問題，只能通過要求TG、軟交換等網絡設備應具備一定的反入侵能力以增強系統的安全性，用戶賬號、密碼等用戶數據的安全則只能采用加密的方式解決。在網絡Qos方面，IETF組織已經提出了多種服務模型和機制來滿足Qos的需求，其中比較著名的有綜合業務模型（INTSErV）、區分業務模型（DIFFSErV）、MPLS技術、流量工程等，具體這些方案如何組合使用、可行性如何，效果如何，有待研究。

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IP電話的優勢所在

IP電話，又稱IP Phone或VoIP。它是一種利用Internet技術或網絡進行語音通信的新業務。從網絡組織來看，目前比較流行的方式有兩種：一種是利用Internet網絡進行的語音通信，被稱之為網絡電話；另一種是利用IP技術，電信運營商之間通過專線點對點聯結進行的語音通信，被稱之為經濟電話或廉價電話。

IP電話之所以受到寵愛，是因為它具有鮮明的特點。

首先，傳統電話使用公眾電話網作為語音傳輸的媒介；而IP電話則是將語音信號在公眾電話網和Internet之間進行轉換，對語音信號進行壓縮封裝，轉換成IP包。同時，IP技術允許多個用戶共用同一帶寬資源，改變了傳統電話由單個用戶獨占一個信道的方式，節省了用戶使用單獨信道的費用。

其次，由于技術和市場的推動，將語音轉化成IP包的技術已變得更為實用、便宜。同時，IP電話的核心元件之一的數字信號處理器價格在下降，從而使得電話費用明顯降低。這一點，在國際電話通信費用上尤為明顯，這也是IP電話迅速發展的重要原因。

對于目前大多數企業和行業用戶來說，IP電話網仍然是供企業內部使用的專用網，鑒權、計費、用戶認證等功能并不很重要。所以，在建設企業IP電話網的時候，往往可以省去不少功能服務器。

SIP將成主流

目前，IP電話終端所采用技術標準主要有H.323和相關協議、MGCP 協議和SIP協議，其復雜度和工作原理也會因采用的協議不同而異。

H.323協議是由ITU－T為多媒體會議系統提出的一個建議書，并不是為IP電話專門提出的，只是IP電話，特別是電話到電話經由網關的這種IP電話工作方式。

MGCP (Media Gateway Control Protocol) 和 Megaco / H.248是分別由IETF和ITU－T制定的媒體網關控制協議，用于媒體網關控制器和媒體網關之間的通信。

H.248/Megaco是在MGCP協議（RFC2705定義）的基礎上，結合其他媒體網關控制協議特點發展而成的一種協議，它提供控制媒體的建立、修改和釋放機制，同時也可攜帶某些隨路呼叫信令，支持傳統網絡終端的呼叫。該協議在構建開放和多網融合的下一代網絡中，發揮著重要作用。

會話啟動協議（SIP）是由IETF推出的會話初始協議，是一種基于文本的協議，采用SIP規則資源定位語言描述。SIP協議采用“點對點”的模式進行通信，它以現有的Internet為基礎來構架IP電話業務網。

SIP協議需要相對智能的終端，即終端需要包含用戶客戶機和用戶服務器兩部分，由這兩部分實現呼叫請求、呼叫應答和一些用戶的特定需要，正是因為SIP系統有了相對智能的終端系統，所以它才有可能實現用戶個性化需求。 由于SIP具有簡單、通用、易于擴展等特性，逐漸發展成為主流協議。

帶來“增值”效益

相對于傳統電話，IP電話機無論是對于用戶來說，還是對于運營商來說都具有相當大的優勢。

對于終端用戶來說，辦公室內無須使用電話線，只需要使用五類線即可，在桌面上數據業務和語音業務統一由網線進行傳輸，從而可以節省費用。同時，IP電話具有出色的移動性，由于IP網絡沒有物理位置的限制，使用IP電話可比使用手機還要方便，使用者在世界任何能通網絡的地方均可使用IP電話，呼叫者和被呼叫者均可以隨時隨地地享受IP電話帶來的高效率。

再者，IP電話擁有低廉的通話費用，IP電話使用IP網絡，其通信成本相比傳統電話網絡要便宜很多，在IP網內通話目前大都采取免費或者收取包月費的形式，而呼叫傳統電話也只需支付本地通話費；IP電話不可以提供強大的商務功能，IP電話終端配合軟交換設備可以很容易地實現多方通話、智能轉接等商務應用，相比傳統電話功能很容易實現擴充。

從運營商的角度，IP電話機方便運營商開展增值業務。由于IP電話采用數字形式進行通信，IP電話終端一般均有處理數字數據的能力，因此可以非常方便地開展多種增值業務。同時，IP電話機的推廣可以推動其他業務的發展，目前寬帶接入網發展如火如荼，但是現在網絡缺少的不是帶寬，而是內容，IP電話的推出為網絡服務內容增加了色彩濃重的一筆，相應地也可以推動寬帶網絡業務的發展。

運營模式

從技術的角度而言，目前的IP電話大部分采用H.323作為其通信協議，其中部分產品兼容MGCP，而基于SIP協議的IP電話尚未大規模使用。由于H.323協議族本身比較復雜，且原來是為局域網多媒體應用設計的，比較適應專網。對不同帶寬、不同延遲的Internet而言，需要進一步完善和發展，而SIP協議以其良好的互通性和兼容性，適合3G無線網絡結構的特點，以及與現有的Internet應用緊密結合的特點使其越來越受到業界的關注。

但是，由于這兩種協議是完全平行的，各自使用不同的方法構建IP電話網，因此它們是不可能互相兼容的，需要解決的是兩者之間的互通問題。

從運營模式的角度而言，在國內，IP電話最早的運營模式是由運營商通過配置網關開通以普通電話為終端，通過發售電話卡的形式向個人提供服務，以及通過架設專用設備向企業提供服務。目前的IP電話大多以這種形式為主，其主要特點是運營商與服務提供商同為一體，用戶的選擇只局限在幾家電信運營商。

IP電話面臨的挑戰

然而，目前IP電話向本地的轉移還有很多的問題需要解決，會有很多政策方面的問題要解決。比如運營許可證，還有像號碼資源、網絡之間互通互連聯，這樣跨技術和政策領域的問題需要解決。撇開這些問題，在技術上還有很多地方需要突破。

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目前，國際上IP網絡通信的主要標準有H.323和SIP，兩者都對IP電話系統信令提出了完整的解決方案。但兩者的設計風格各有千秋，H.323采用的是傳統電話信令模式，包括一系列協議; 而SIP借鑒互聯網協議，采用基于文本的協議。

當采用H.323協議時，各個不同廠商的多媒體產品和應用可以進行互相操作，用戶不必考慮兼容性問題; 而SIP協議應用較為靈活，可擴展性強。兩者各有側重。

系統結構差異

首先，從系統結構上分析。在H.323系統中，終端主要為媒體通信提供數據，功能比較簡單，而對呼叫的控制、媒體傳輸控制等功能的實現則主要由網守來完成。H.323系統體現了一種集中式、層次式的控制模式。

而SIP采用Client/Server結構的消息機制，對呼叫的控制是將控制信息封裝到消息的頭域中，通過消息的傳遞來實現。因此SIP系統的終端就比較智能化，它不只提供數據，還提供呼叫控制信息，其他各種服務器則用來進行定位、轉發或接收消息。這樣，SIP將網絡設備的復雜性推向了網絡終端設備，因此更適于構建智能型的用戶終端。SIP系統體現的是一種分布式的控制模式。

相比而言，H.323的集中控制模式便于管理，像計費管理、帶寬管理、呼叫管理等在集中控制下實現起來比較方便，其局限性是易造成瓶頸。而SIP的分布模式則不易造成瓶頸，但各項管理功能實現起來比較復雜。

應用領域之分

H.323 和 SIP 都是實現 VoIP 和多媒體應用的通信協議。H.323協議的開發目的是在分組交換網絡上為用戶提供取代普通電話的VoIP業務和視頻通信系統。 SIP的開發目的是用來提供跨越因特網的高級電話業務。這兩種協議定位有一定的重合，并且隨著協議向縱深發展，這種重合競爭的關系日益加劇。但兩者所要達到的目的是一致的，就是構建 IP 多媒體通信網。由于它們使用的方法不同，因此它們是不可能互相兼容的，兩者之間只存在互通的問題。

H.323是屬于國際電聯 (ITU) 的標準，以H.323為標準構建的多媒體通信網很容易與傳統 PSTN 電話網兼容，從這點上看， H.323 更適合于構建電信級大網。國際上幾乎所有的商業性 IP 電話網或視頻會議網都是以 H.323 為基礎的。而且，不同版本的 H.323 協議通過不斷升級和擴展，已經日趨完善，為基于 H.323 的 IP 多媒體業務提供了很好的保障。

SIP 則是由一些 Internet 愛好者提出的，協議相對簡單，但功能也相對簡單。而且，對 SIP 的更新相對于 H.323 協議也較為落后。目前，有許多運營商正在利用 SIP 構建試驗網，但若想利用 SIP 構建電信級大網，必須對它進行補充、完善，這樣一來 SIP 也不可避免地變得復雜起來。事實上， SIP 的發展趨勢正是如此。 SIP 的普遍使用也能夠推動下一代網絡的演進。

身世之別

H.323協議是由國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T）提出、基于電信網信令和協議制定的IP多媒體標準，而不是為 IP 電話專門提出的。但是IP電話，特別是電話經由網關到電話的這種工作方式，可以建議采用H.323來實現，因而 H.323 協議也常被“借用”作為IP 電話的標準。

對 IP 多媒體應用（如IP電話或視頻會議）來說，它不僅用 H.323 協議，還用了一系列協議，其中有H.225、H.245、H.235、H.450、H.341等。只是 H.323 協議是“總體技術要求”，因而通常把這種方式的 IP 電話或視頻會議稱為 H.323IP電話或H.323視頻會議。H.323 協議是一個較為完備的協議，它提供了一種集中處理和管理的工作模式。這種工作模式與電信網的管理方式是適配的，尤其適用于從終端到終端的 IP 電話網或視頻會議網的構建。理論和實踐都表明， H.323 有能力做成任意規模的 IP 電話系統和視頻會議系統。

SIP 是由互聯網工程任務組（IETF） 提出的協議，它利用已有的 IP 網絡協議提供多媒體業務，是一個與 H.323 并列的協議。與 H.323 體系相比，其作用類似于 H.225.0。SIP 具有簡單、擴展性好以及和現有的 Internet 應用聯系緊密的特點。

SIP 的出發點是想以現有的 Internet 為基礎來構架 IP 電話業務網。因此，SIP 有著與 H.323 完全不同的設計思想，它是一個分散式的協議，將網絡設備的復雜性向網絡邊緣推，與以 H.323 協議為基礎的 IP 電話相比， SIP 需要相對智能的終端。對于用戶終端是非智能終端的場合，也可以使用 SIP 作為呼叫信令，但這將大大削弱 SIP 特有的優勢，因此 SIP 更適用于智能用戶終端。另外，可以考慮在用戶電話機前添加前置機的辦法來取代網關設備，這樣做的代價是將增加用戶購買前置機的開銷。

發展方向

目前，包括我國在內的許多國家都采用了 H.323 作為 IP 電話網關之間的協議。整個 IP 電話系統只是把 IP 網絡作為傳輸媒介，在用戶的接入上還是采用電路交換系統，而把 IP 電話網關作為電路交換網和 IP 網絡的接口。同時，大多數電信運營商也已經將 H.323 作為建立新一代視頻會議系統的首選，將傳統的基于電路的 H.320 視頻會議應用轉移到基于 IP 的 H.323 系統中來。從應用的規模上說，在現實的電信運營中， H.323 已經成為 VoIP 和多媒體通信事實上的主導協議。

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軟交換的概念最早起源于美國。當時在企業網絡環境下，用戶采用基于以太網的電話，通過一套基于PC服務器的呼叫控制軟件（CallManager、CallServer），實現PBX功能（IPPBX）。對于這樣一套設備，系統不需單獨鋪設網絡，而只通過與局域網共享就可實現管理與維護的統一，綜合成本遠低于傳統的PBX。由于企業網環境對設備的可靠性、計費和管理要求不高，主要用于滿足通信需求，設備門檻低，許多設備商都可提供此類解決方案，因此IPPBX應用獲得了巨大成功。受到IPPBX成功的啟發，為了提高網絡綜合運營效益，網絡的發展更加趨于合理、開放，更好的服務于用戶。業界提出了這樣一種思想：將傳統的交換設備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標準協議（MGCP、H248）且主要使用純軟件進行處理，于是，SoftSwitch（軟交換）技術應運而生。

軟交換概念一經提出，很快便得到了業界的廣泛認同和重視，ISC（InternationalSoftSwitchConsortium）的成立更加快了軟交換技術的發展步伐，軟交換相關標準和協議得到了IETF、ITU－T等國際標準化組織的重視。

根據國際Softswitch論壇ISC的定義，Softswitch是基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的設備和系統。因此，軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過軟件實現基本呼叫控制功能，從而實現呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網關管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時，軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝起來，通過標準開放的業務接口和業務應用層相連，可方便地在網絡上快速提供新的業務。

2基于軟交換技術的網絡結構

軟交換是下一代網絡的核心設備之一，各運營商在組建基于軟交換技術的網絡結構時，必須考慮到與其它各種網絡的互通。在下一代網絡中，應有一個較統一的網絡系統結構?；谲浗粨Q技術的網絡結構如圖1所示。

由圖中可以看出，軟交換位于網絡控制層，較好地實現了基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的功能。

軟交換與應用／業務層之間的接口提供訪問各種數據庫、三方應用平臺、功能服務器等接口，實現對增值業務、管理業務和三方應用的支持。其中：軟交換與應用服務器間的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供對三方應用和增值業務的支持；軟交換與策略服務器間的接口對網絡設備工作進行動態干預，可采用COPS協議；軟交換與網關中心間的接口實現網絡管理，采用SNMP；軟交換與智能網SCP之間的接口實現對現有智能網業務的支持，采用INAP協議。

通過核心分組網與媒體層網關的交互，接收處理中的呼叫相關信息，指示網關完成呼叫。其主要任務是在各點之間建立關系，這些關系可以是簡單的呼叫，也可以是一個較為復雜的處理。軟交換技術主要用于處理實時業務，如話音業務、視頻業務、多媒體業務等。

軟交換之間的接口實現不同與軟交換之間的交互，可采用SIP－T、H．323或BICC協議。

3軟交換技術的設計原理及其實現目標

軟交換技術是一個分布式的軟件系統，可以在基于各種不同技術、協議和設備的網絡之間提供無縫的互操作性，其基本設計原理是設法創建一個具有很好的伸縮性、接口標準性、業務開放性等特點的分布式軟件系統，它獨立于特定的底層硬件／操作系統，并能夠很好地處理各種業務所需要的同步通信協議，在一個理想的位置上把該架構推向摩爾曲線軌道。并且它應該有能力支持下列基本要求：

（1）獨立于協議和設備的呼叫?熏設備的呼叫處理和／同步會晤管理應用的開發。

（2）在其軟交換網絡中能夠安全地執行多個第三方應用而不存在由惡意或錯誤行為的應用所引起的任何有害影響。

（3）第三方硬件銷售商能增加支持新設備和協議的能力。

（4）業務和應用提供者能增加支持全系統范圍的策略能力而不會危害其性能和安全。

（5）有能力進行同步通信控制，以支持包括帳單、網絡管理和其他運行支持系統的各種各樣的后營業室系統。

（6）支持運行時間捆綁或有助于結構改善的同步通信控制網絡的動態拓撲。

（7）從小到大的網絡可伸縮性和支持徹底的故障恢復能力。

軟交換的實現目標是在媒體設備和媒體網關的配合下，通過計算機軟件編程的方式來實現對各種媒體流進行協議轉換，并基于分組網絡（IP／ATM）的架構實現IP網、ATM網、PSTN網等的互連，以提供和電路交換機具有相同功能并便于業務增值和靈活伸縮的設備。

軟交換系統的參考模型如圖2。

4軟交換所使用的主要協議

軟交換體系涉及協議非常眾多，包括H．248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H．323、RADIUS、

SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。國際上，IETF、ITU－T、SoftSwitchOrg等組織對軟交換及協議的研究工作一直起著積極的主導作用，許多關鍵協議都已制定完成，或趨于完成。這些協議將規范整個軟交換的研發工作，使產品從使用各廠家私有協議階段進入使用業界共同標準協議階段，各家之間產品互通成為可能，真正實現軟交換產生的初衷——提供一個標準、開放的系統結構，各網絡部件可獨立發展。在軟交換的研究進展方面，我國處于世界同步水平。信息產業部“網絡與交換標準研究組”在1999年下半年就啟動了軟交換項目的研究，目前已完成了《軟交換設備總體技術要求》。此外，“IP標準研究組”正在研制有關中繼媒體網關（TG）、信令網關?穴SG?雪、接入網關（AG）、綜合接入設備?穴IAD?雪等設備技術規范。

下面對幾個主要協議做一簡單介紹。

1．H．248／MEGACO

H．248和MEGACO協議均稱為媒體網關控制協議，應用在媒體網關和H．248／MEGACO與軟交換設備之間。兩個協議的內容基本相同，只是H．248是由ITU提出來的，而MEGACO是由IEFT提出來的，且是雙方共同推薦的協議。它們引入了Termination（終端）和Context（關聯）兩個抽象概念。在Termination（終端）中，封裝了媒體流的參數、MODEM和承載能力參數，而Context（關聯）則表明了在一些Termination（終端）之間的相互連接關系。H．248／MEGACO通過Add、Modify、Subtract、Move等8個命令完成對Termination（終端）和Context（關聯）之間的操作，從而完成了呼叫的建立和釋放。

2．媒體網關控制協議（MGCP）

媒體網關控制協議（MGCP）是由IEFT提出來的，是簡單網關控制協議（SGCP）和IP設備控制協議（IPDC）相結合的產物。MEGACO協議是對MGCP協議的進一步改進、完善和提高，MGCP協議可以說是一個比較成熟的協議，協議的內容與MEGACO協議比較相似。目前軟交換系統設備大都支持該協議，其不足也慢慢表現出來，將來可能要被H．248／MEGACO協議所取代。

在軟交換系統中，MGCP協議與H．248／MEGACO協議一樣，應用在媒體網關和MGCP終端與軟交換設備之間，通過此協議來控制媒體網關和MGCP終端上的媒體／控制流的連接、建立和釋放。

3．會話初始協議（SIP）

會話初始協議（SIP）是IETF提出的在IP網上進行多媒體通信的應用層控制協議。以Internet協議（HTTP）為基礎，遵循Internet的設計原則，基于對等工作模式。利用SIP可實現會話的連接、建立和釋放，并支持單播、組播和可移動性。此外，SIP如果與SDP配合使用，可以動態地調整和修改會話屬性，如通話帶寬、所傳輸的媒體類型及編解碼格式。其具體內容可參見IETFRFC2543bis。

在軟交換系統中，SIP協議主要應用于軟交換與SIP終端之間，也有的廠家將SIP協議應用于軟交換與應用服務器之間，提供基于SIP協議實現的增值業務。總的來說，SIP協議主要應用于語音和數據相結合的業務，以及多媒體業務之間的呼叫建立與釋放。特別是SIP協議以其簡單、靈活的特點，使作為移動通信標準化組織的3GPP已經決定在其基礎上建立第三代移動通信的全IP網絡，并要求未來的3G終端必須支持SIP協議。

4．SCTP協議

SCTP協議是由IETF提出的一種關于流控制傳送協議。主要是在無連接的網絡上傳送PSTN信令信息，該協議可以在IP網上提供可靠的數據傳輸。SCTP可以在確認方式下，無差錯、無重復地傳送用戶數據，并根據通路的MTU的限制，進行用戶數據的分段；在多個流上保證用戶消息的順序遞交，把多個用戶的消息復制到SCTP的數據塊中。利用SCTP偶連的機制來保證網絡級的部分故障自處理。SCTP還具有避免擁塞和避免遭受泛播及匿名攻擊的特點。

SCTP協議在軟交換中起著控制協議的主要承載者的作用。

5軟交換技術的主要特點和功能

1．軟交換技術的主要特點表現在以下幾個方面：

（1）支持各種不同的PSTN、ATM和IP協議等各種網絡的可編程呼叫處理系統。

（2）可方便地運行在各種商用計算機和操作系統上。

（3）高效靈活性。例如：

·軟交換加上一個中繼網關便是一個長途／匯接交換機（C4交換機）的替代，在骨干網中具有VoIP或VTOA功能。

·軟交換加上一個接入網關便是一個語音虛擬專用網（VPN）／專用小交換機（PBX）中繼線的替代，在骨干網中具有VoIP功能。

·軟交換加上一個RAS，便可利用公用承載中繼來提供受管的MODEM業務。

·軟交換加上一個中繼網關和一個本地性能服務器便是一個本地交換機（C5交換機）的替代，在骨干網中具有VoIP或VTOA功能。

（4）開放性通過一個開放的和靈活的號碼簿接口便可以再利用IN（智能網）業務。例如，它提供一個具有接入到關系數據庫管理系統、輕量級號碼簿訪問協議和事務能力應用部分號簿的號碼簿嵌入機制。

（5）為第三方開發者創建下一代業務提供開放的應用編程接口（API）。

（6）具有可編程的后營業室特性。例如：可編程的事件詳細記錄、詳細呼叫事件寫到一個業務提供者的收集事件裝置中。

（7）具有先進的基于策略服務器的管理所有軟件組件的特性。包括展露給所有組件的簡單網絡管理協議接口、策略描述語言和一個編寫及執行客戶策略的系統。

2．軟交換是多種邏輯功能實體的集合，它提供綜合業務的呼叫控制、連接和部分業務功能，是下一代電信網語音／數據／視頻業務呼叫、控制、業務提供的核心設備。主要功能表現在以下幾個方面：

（1）呼叫控制和處理為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能。

（2）協議功能支持相應標準協議，包括H．248、SCTP、H．323、SNMP、SIP等。

（3）業務提供功能可提供各種通用的或個性化的業務。

（4）業務交換功能

（5）互通功能可通過各種網關實現與響應設備的互通。

（6）資源管理功能對系統中的各種資源進行集中管理，如資源的分配、釋放和控制。

（7）計費功能根據運營需求將話單傳送至計費中心。

（8）認證／授權功能可進行認證與授權，防止非法用戶或設備接入。

（9）地址解析功能和語音處理功能。

6基于軟交換的應用

隨著通信網絡技術的不斷發展和軟交換各種標準的制定與補充，不少廠家都推出了軟交換的解決方案，各運營商也在積極進行相關實驗。目前，國內外許多電信設備制造商，如西門子、阿爾卡特、愛立信、北電、中興等都在積極發展新的交換機過渡平臺，提出了軟交換在下一代網絡中的解決方案。這里簡要介紹一下軟交換在VoIP中的應用，圖3為基于軟交換技術的VoIP網絡結構。

從圖中可以看出，它的功能非常類似于現行電路交換傳送系統間的交換／長途網，C4交換機用軟交換系統和一組中繼網關的組合體所取代。中繼網關自身是由軟交換技術利用主／被叫協議控制，這個協議就是與來自某個具有指定源／目的的RTP／UDP／IP流的電路交換機的一個指定時隙相關的MGCP／IPDC協議。

軟交換技術作為呼叫處理的組成部分，其標識要被用來終結該呼叫的最有可能的出口網關，并利用這個信息來命令中繼網關執行所指定的功能，亦即軟交換技術能夠通過選擇一個最小代價的路由來完成每次呼叫，以使所選擇的出口網關最接近目的電話。于是，就完成了原有通過電路交換網執行的呼叫操作功能。

接入網關既可以終結ISDN的PRI，也可以終結來自企業PBX的CAS信令。這種接入網關能夠被軟交換以基于分組電話協議的多種方式進行控制；對于基于H．323協議的網關，軟交換能夠像一個H．323網關那樣動作；如果接入網關隧道PRI（Q．931）或CAS信令返回到軟交換，那么軟交換還能夠使用像MGCP／IPDC協議以更好的方式控制接入網關。這也體現了軟交換技術處理接入網關的能力。

軟交換技術通過SIP協議接到電纜網絡上，以支持企業的IPPBX及IP電話。它還能夠通過TCP／IP協議接入SCP，也可通過TCP／SCCP協議接入到SS7網絡上，使無縫互連成為可能。

7基于軟交換的下一代網絡中需要繼續關注的主要問題

雖然基于軟交換的下一代網絡是一個比較完整的網絡解決方案，可以應用在各種通信領域，但由于其技術新，目前的解決方案大多處于實驗階段，尚未形成大規模應用，許多問題仍需要繼續關注，如QOS、網關、安全性、業務提供方式、與現有網絡的有機結合等問題。

1．QOS問題

對任何網絡來說，QOS的保證都是一個非常重要的問題。從根本上說，軟交換本身并不能解決QOS問題，而是靠其承載網絡來保證服務質量的。承載網絡目前有兩種方式：ATM和IP。對于ATM的承載網絡來說，其本身就有很強的QOS機制。但是，對于IP的承載網絡來說，如何解決好QOS問題。在基于軟交換的下一代網絡中是一個非常關鍵的問題，因為從目前廠家的設備開況和網絡發展的總的趨勢來看，以IP為承載網絡應該是大勢所趨。

2．軟交換網絡的管理

從軟交換目前的實現情況來看，大部分都采用SNMP協議作為軟交換系統的網管協議，但SNMP網管系統具有一定的局限性，SNMP網管以靜態管理方式為主，無法針對各種不同業務的需求變化進行綜合管理。由于SNMP采用的是基于UDP的承載方式，因此不能很好的保證網管信息的可靠傳輸。同時，基于軟交換的下一代網絡提供的是實時業務，而要求網管系統必須具有一定的QOS管理能力。但目前基于軟交換的網管系統處理這方面的能力比較差，還需進一步的改進、完善，才能滿足用戶對服務質量的要求

3．軟交換涉及的協議尚需繼續完善

軟交換網絡的各個網絡接口之間采用開放的協議進行通訊。但是，目前不論是從協議的制定情況，還是各個廠家的開況來看，接口的標準化還不完善，大多數協議還處于擴充完善階段。因此，離最終的開放網絡還需要有一段時間。

綜上所述，軟交換雖然具有很大的發展潛力，但目前仍處于發展的起步階段。以軟交換為核心的通信系統將會提供業務開放能力，符合三網合一的發展趨勢，提供話音、數據、視頻業務和多媒體融合業務，滿足通信個性化、移動化和隨時隨地獲取信息的發展目標。

篇5

關鍵詞:軟交換;IP承載網;業務需求

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)33-9389-03

3G Services Need Analysis for IP Bearer on Soft-switching Network

LI Bi-yun1, SHI Jun-ping2

(1.College of Mathematics and Computer Science,Jishou University,Jishou 416000, China; 2.College of Physics Science & Information Engineering,Jishou University,Jishou 416000, China)

Abstract: In the 3G core network construction, Planning and analysis is paramount. Soft-switching network architecture was analyzed, according to 3G networks IP-based voice characteristics, softswitch core network business was separated,and the softswitch overall requirements and business needs of 3G core network was gave.

Key words: softswitch; IP bearer network; business need

隨著信息化進程的不斷推進,人們已越來越不滿足于現有GSM網絡以窄帶方式提供的單一語音服務,提供寬帶化、智能化、個人化移動多媒體服務的需求日益劇增。下一代網絡泛指一個以IP為中心,可以支持語音、數據和多媒體業務融合全新的網絡。軟交換SoftSWitch是構建在以IP為中心,可以支持語音、數據和多媒體業務的融合方案。在目前各大運營商老一代IP承載網建設和運營中,網絡架構和技術理念都已經達到了完善,尤其是在冗余備份,路由切換方面已經有了規范化的設計理念和技術。但在3G核心網的承載方面,由于語音IP化的特殊需求,對新的IP承載網提出了更高或者更新的要求,因此,目前的承載網無法滿足基于語音IP化的軟交換核心網的承載需求。

1 軟交換功能結構

軟交換體系結構是目前面向網絡融合的新一代多媒體業務整體解決方案,具有層次化、呼叫控制與承載分離、快速開發業務、集中部署業務等特點,可以向用戶提供包含PSTN話音、無線話音、基礎數據、多媒體數據等各種業務。通過優化網絡結構,不但實現了網絡的融合,更重要的是實現了業務的融合,使得包交換網絡能夠繼承原有電路交換網中豐富的業務功能,同時,可以在全網范圍內快速提供原有網絡難以提供的新型業務。

在軟交換構建的開放體系架構中,通過呼叫控制與媒體交換/承載的分離,實現了開放的分層架構,各層次網絡單元通過標準協議互通,可以各自獨立演進,以適應未來技術的發展。軟交換主要包含兩個層次。

媒體網關層:根據組網的位置,可分為接入媒體網關(提供接入適配功能)、中繼媒體網關(提供與其他網絡互通的媒體流轉換功能)、資源媒體網關(提供特定媒體資源)。

呼叫控制層:由信令網關(提供中繼信令SS7在IP網上的傳輸適配功能)和呼叫控制服務器(通過與信令網關和媒體網關的配合實現呼叫的建立、維持和釋放控制功能)。

2 總體要求

為了滿足3G核心網軟交換承載的的基本需求,根據IP下一代網絡NGN的自身特點,我們需要研究一套能夠滿足中國移動通信核心網的地位及承載業務的IP承載平臺,同時確保其所承載軟交換類業務及信令VPN業務安全可靠地運行的網絡平臺。

對于3G話音、信令和數據業務的具體需求,該平臺理論上應當滿足QoS(Quality of Service)、可靠性和安全性才能算做是一套高效和合格的NGN承載平臺[1]。

QOS可以根據業務的重要性和及時性的要求,對不同業務分為不同級別,在接入、轉發、匯聚等各方面提供不同優先級的承載服務[2],如最優傳輸、盡可能傳輸等。當然,在傳輸和設備性能足夠的情況下,各個業務服務是一樣的,但在接入層和轉發層面上,突況都是不可控的,因此,在突況下,由于瞬時的性能和容量不足,對業務服務分為不同級別是非常有必要的;

安全性方面,由于移動業務本身的重要性,要著重解決外來入侵和內部干擾兩個方面的安全性[3],分別可以通過接入層ACL、VPN技術、路由策略等技術進行完美解決。

可靠性方面,要求所有數據都能完整、有效、及時的進行傳輸。

3 3G業務分類

3G業務主要可以分為三個大類:實時話音業務、信令信號以及數據業務。

3.1 實時語音業務

實時話音業務是3G系統中最重要的業務,除了必要的QoS、可靠性和安全基礎要求外,對話音傳輸的及時性方面有嚴格的要求。按照目前實驗室的研究情況,要求在傳輸或設備故障、路由改變和收斂時,信號中斷或震蕩時間要小于50ms-200ms,分別是用戶完全沒有感知以及用戶可以容忍的最大時限。經過測試,我們得出表1的結論。

根據表1,我們認為超過這個時限,將會引起用戶的感知度的降低。但是,因為各種原因導致的路由改變和重新收斂在全國性運營商的承載網中經常出現,按照目前實驗環境,在湖北移動網絡中,核心路由器上的路由收斂一天有50次以上,擴展到全國范圍,這個數字將會達到數千次。但是,如果不采用特殊的網絡技術,僅僅利用現有的3層路由協議和策略配置,路由收斂最快也只能達到秒級。如OSPF收斂時間為10秒以上,目前中國移動采用的ISIS骨干路由協議在接入層可以達到3.3秒,而BGP路由協議更是不能進行自行收斂,而是必須根據承載的IGP路由協議收斂來收斂,時間更長。因此,解決由該原因造成的信號中斷將是承載話音業務最重要的任務。

3.2 信令業務

對于信令業務來說,實時性要求沒有話音業務高,但是,對安全性的要求特別突出,也就是對信號傳輸的有效性和可靠性有很高的要求。一個信令的錯誤可能導致整個通話或業務流程的全部中斷。目前TDM承載平臺中,由于信令在傳輸過程中的錯誤造成的用戶投訴和業務質量降低是最大一個部分。

因此,除了在接入層進行嚴格限制外,在核心層不能進行依靠現有的路由協議來進行。因為,現有的動態路由協議具有自動尋路功能,而該功能在網絡出現各種不可知的變動時,不僅會造成收斂時間很慢和錯誤收斂,還會造成次優路由、迂回路由或路由環路等各種不可知的變化,導致在一段時間內信令傳輸的錯誤。因此,如何確保信令傳輸的有效性是針對信令業務最重要的要求。

3.3 數據業務

3G的PS域中,數據業務占有很大部分。但是和比重相比,數據業務的重要性反而是最低的。因為數據業務用戶對實時性的要求很低,對數據的有效性也沒有很高的要求。在近一年的調查中,針對數據業務的這兩個方面的投訴(如業務使用緩慢、業務不穩定等)的比率接近為0,而大部分用戶對數據業務的要求僅僅在于是否可用方面。

因此,在承載平臺上,對數據業務的要求最低,可以說只要滿足了實時話音業務和信令業務的需求,數據業務的要求就能同樣滿足。

4 3G業務需求

根據以上對3G網絡的分類及分析情況,可得出以下具體的需求。

4.1 高安全性

通過設備機制及組網方案提高網絡整體的安全性,對于所承載的電信級業務,要能提供類似于傳統專線一樣的安全性,包括:1) 從業務的安全性要求出發劃分安全域;2) 有效的隔離和邊界控制。

網絡系統的穩定可靠是應用系統正常運行的關鍵保證,在網絡設計中應選用已規模商用的高可靠性網絡產品,合理設計網絡架構,制訂可靠的網絡備份策略,保證網絡具有故障自愈的能力,最大限度地支持系統的正常運行。

1) 冗余設計,避免單點故障造成業務質量下降;

2) 快速的故障檢測和故障倒換技術;

3) 保證業務在IP專網中傳送時的可靠性、完整性和保密性;

4) 嚴格達到PSTN網99.999%的可靠性要求,信令承載要求更是要達到6個9或7個9的程度。

4.2 服務質量保證能力。

1) 引入承載控制機制,根據業務需求進行資源的管理;

2) 對數據傳輸質量進行嚴格要求,如IP專網端到端單向時延小于50ms、端到端時延抖動小于10ms、丟包率為小于1%;

3) 引入QoS技術:對于所承載的每種業務,要能夠按需提供QoS;對于話音等實時業務,要能夠提供類似于傳統PSTN網絡的服務質量,這樣才能作為電信級業務的IP骨干網絡。

4.3 良好的可擴展性

根據未來業務的增長和變化,網絡可以平滑地擴充和升級,最大程度的減少對網絡架構和現有設備的調整。

1) 巨大的用戶和業務地址需求

2) 日益增長的業務容量要求,具備強大的處理能力、業務能力及平滑演進能力:IP專網必須具備承載高QoS業務所需的性能、各種特性及業務能力(如MPLS VPN、QoS、安全特性、ACL等),同時應具備強大的業務演進及擴展能力,對于新特性、新業務的提供(如IPv6),可通過軟件升級的方式提供,最大限度地保護現網投資,滿足可持續發展的要求;

3) 標準開放性:支持國際上通用標準的網絡協議(如TCP/IP)、國際標準的大型的動態路由協議(如BGP、ISIS)等開放協議,有利于以保證與其它網絡之間的平滑連接互通,以及將來網絡的擴展。

4.4 QoS機制

1) 根據業務需求提供靈活的QoS、安全性保證:如嚴格保證增值類業務(VPN、話音及視訊等)的QoS,能夠為所承載的各類電信業務(包括媒體流及信令流等)按需提供QoS保證(EF、AF);

2) 有效的網絡層和業務層管理手段:對網絡實行集中監測、分權管理。選用先進的網絡管理平臺,具有對設備、端口等的管理、流量統計分析,及可提供故障自動報警;

3) IP專網必須具有完善的故障定位、故障排查等功能,為網絡日常維護管理、網絡優化提供依據;同時應提供VPN策略部署工具,簡化管理、降低維護成本。

4) 可對不同的業務實施靈活的計費策略。

綜合以上的業務需求,無論從技術和商業角度都可以看到軟交換還面臨許多復雜要求[4],軟交換仍處在發展階段。

5 結束語

要建設一個具有前瞻性的軟交換系統,相應的,具備先進性、開放性、高可靠性、可擴展性、可管理性和安全性的運營支撐系統也是必不可少的,特別是在新業務層出不窮的現時代。隨著新技術的進步與新業務的開展,下一代軟交換運營支持系統一定會有更大的發展。

參考文獻:

[1] 蔡康,李洪.下一代網絡(NGN)業務及運營[M].北京:人民郵電出版社,2005:145-170.

[2] 陳曾勝.IP承載網及其3G/NGN業務的QoS方案[J].移動通信,2008,(10):22-25.

篇6

1固網智能化的新業務

傳統PSTN對增值業務的支持日益顯出力不從心,對多媒體業務實現困難、運營維護管理要求高,投資收益正在下降。而對傳統固話網絡進行智能化改造可以彌補這一缺點。固網智能化是指在現有的傳統PSTN的基礎上,通過對網絡結構的優化,資源的整合,設備的升級來達到網絡優化和集中管理。固網智能化除了對傳統業務有著良好的繼承性以外,它更能給我們這個網絡帶來更好、更強大的業務。通過完善提供固網業務的架構體系,使得固網的業務提供能力變得更加方便,簡潔和實時。固網智能化技術在提供交換機標準業務的基礎上,還可提供以下業務:號碼類業務,如混合放號、移機不改號、號碼攜帶、一號雙機(同振)等;基于用戶屬性觸發類業務,如固網預付費、固網彩鈴、一號通、多業務嵌套(如預付費+彩鈴+同振)等;跨網業務,可以跨PSTN、PHS、NGN等多個網絡提供統一業務。能在很大程度上滿足市場的需求。

2固網智能化的體系

電信運營商必須建立以數據為中心、基于開放的網絡架構,提供包括語音、數據、多媒體等多種業務的融合網絡體系。即基于軟交換技術的NGN網絡以實現固話網絡的智能化升級。軟交換是一種功能實體,為下一代網絡NGN提供具有實時性要求的業務的呼叫控制和連接控制功能,是下一代網絡呼叫與控制的核心。基于軟交換技術的下一代網是業務驅動的網絡,通過呼叫控制、媒體交換及承載的分離,實現了開放的分層架構,各層次網絡單元通過標準協議互通,可以各自獨立演進,以適應未來技術的發展。軟交換的體系如下:

其中,采用分層的結構,每個模塊可以獨立的發展;各模塊之間采用標準接口,使網絡更為開放;在這里可以實現控制和承載分離,軟交系統基于分組交換的承載網絡,分組交換網絡能夠滿足語音、數據、多媒體等多種業務的需求,為將來各種業務的開展奠定了基礎。呼叫控制獨立與承載網絡,脫離了媒體類型的限制使網絡更為靈活,功能更為強大;業務與控制相分離,屏蔽了控制和網絡,使業務的開發更簡單。獨立的業務提供模塊,能夠為整個網絡提供業務,使業務的部署更為靈活。

3固網智能化的實現方式

可以通過HLR解決固網用戶向3G遷移的問題,同時為固定移動的融合業務提供支撐。對PSTN進行智能化改造的方法有兩種可行性較高,一種是對端局交換機進行智能化改造,建立一個集中、外置的數據庫,存放所有用戶的業務屬性,所有端局具有集中訪問的能力。另一種是對匯接局交換機進行智能化改造,將端局見的直達鏈路改為到匯接局的直達鏈路,在匯接層設置集中數據庫即HLR。固網智能化后采用的HLR為多網提供統一用戶數據管理,作為固網、NGN用戶數據屬性存儲及管理中心,提供網絡智能化功能之外,同時作為PHSHLR以及將來中國3G移動網HLR,為業務融合打下基礎;HLR可以利用現有的固網優勢未來發展3G業務,包括固網用戶不改號平滑遷移為3G網絡用戶,以及發展固網/3G融合的業務;由于第二種最接近下一代網絡而被廣泛采用。目前中國電信實施全業務上移,即將所有業務功能從傳統交換機上移至軟交換設備管理,現有的交換設備僅作為基本備管理接入,從而真正達到豐富網絡應用、降低運維成本、整合網絡資源的目標。另外,該方案能充分利用現有網絡資源,保護已有投資,新建的SHLR設備能充分吸收現有PHS網絡中的HLR的技術優勢;實現用戶的接入手段多樣性,不僅包括寬帶域還包括窄帶域。而且未來的新業務應充分考慮到運營商的發展方向,因此,方案中采用統一的業務平臺為全網用戶提供各類增值業務和基于IP多媒體業務,并且實現PSTN網絡平滑升級到下一代網絡,可以實現與移動3G的融合,為運營商3G網絡建設奠定基礎。具體實現方案是:首先由軟交換與中繼網關(TG)結合替代PSTN中的匯接局,負責呼叫控制、路由控制、計費和維護等功能,同時要求軟交換具備SSP功能,負責網絡智能化業務的觸發、業務實現的控制等。由于用戶的號碼信息以及用戶簽約的智能業務信息集中存放在SDC中,因此軟交換必須具備通過標準協議訪問SDC的能力。在由軟交換和TG構成本地網匯接層面后,原有的PSTN端局全部通過TG接入到軟交換網絡中。在系統運行時,端局將所有呼叫信令強制到軟交換處理,軟交換利用訪問協議查詢SDC得到用戶的具體業務屬性,實現業務的觸發。TG和每個本地交換機采用分區匯接的形式,實現實際話務的接續。每個本地交換機均至少與歸屬于不同軟交換的兩個TG進行連接,保證在單個TG或軟交換發生故障時話務仍然能正常接續。

篇7

關鍵詞：SIP、用戶、消息、VOIP、NGN

1前言

正如DYNAMICSOFT公司首席科科學家Jonathan Rosenberg博士所說的“在電信界以外毫無所知的情況下，一場靜悄悄的革命發生了”。而領導這場靜悄悄革命的是會話初始化協議（Session Initiation Protocol，SIP）,它是由IETF提出的IP電話信令協議。SIP的出現打破了傳統電信業務的傳輸模式，它用基于Internet的準則為電信業帶來了新的生機。SIP作為第三代移動系統的信令協議，能夠提供IP多媒體服務，可以將蜂窩系統與Internet應用領域融合在一起。它的主要目的是為了解決IP網中的信令控制，以及同軟交換機（SoftSwitch）的通信，從而構成下一代的增值業務平臺，對電信、銀行、金融等行業提供更好的增值業務。

2SIP簡介

2.1SIP系統結構

按邏輯功能區分，SIP系統由4種元素組成：用戶，SIP服務器，重定向服務器以及SIP注冊服務器，如錯誤！未找到引用源。所示。

SIP用戶，又稱為SIP終端，是SIP系統中的端用戶，在RFC3261中將它們定義為一個應用。根據它們在會話中扮演的角色的不同，又可分為用戶客戶機（UAC） 和用戶服務器（UAS）2種。其中前者用于發起呼叫請求，后者用于響應呼叫請求。

SIP服務器，是一個中間元素，它既是一個客戶機又是一個服務器，具有解析名字的能力，能夠前面的用戶向下一跳服務器發出呼叫請求。然后服務器決定下一跳的地址。

重定向服務器，是一個規劃SIP呼叫路徑的服務器，在獲得了下一跳的地址后，立刻告訴前面的用戶，讓該用戶直接向下一跳地址發出請求而自己則退出對這個呼叫的控制。

SIP注冊服務器，用來完成對UAS的登錄，在SIP系統的網元中，所有UAS都要在某個登錄服務器中登錄，以便UAC通過服務器能找到它。

2.2SIP的主要功能

SIP具有如下基本功能：

用戶定位（User location）：決定哪個終端系統參加通信；

用戶能力（User capabilities）：決定通信所采用的媒體和媒體參數；

用戶可用性（User availability）：決定被叫方是否愿意加入通信過程；

呼叫建立（Call setup）：振鈴、主叫方和被叫方的連接和參數的建立；

呼叫處理（Call hangling）：呼叫前轉或終結呼叫。

2.3SIP消息機制

SIP是一個基于文本的協議，它的消息分為兩大類：從客戶端到服務器的請求（Request）和從服務器到客戶端的響應（Response）。

無論請求消息還是響應消息都是由起始行（Start-Line）、消息頭部（Message-Header）和可選的消息體（Message-Body）構成。SIP消息的頭部字段主要有From、To、Call-ID、Cseq、Via、Contact等，用于標識會話的各種相關參數，而可選的消息體部分用于描述會話雙方的通信能力。

請求消息的起始行稱為請求行（Request-Line），其中的“ ”（Method）字段表明了請求消息的功能。

SIP協議定義了6種方法：REGISTER：用于登記聯系信息；INVITE：用于邀請用戶加入會話；ACK：用于對邀請做出響應；CANCEL：用于取消未完成的請求；BYE：用于終止會話；OPTIONS：用于詢問服務器的性能。

2.省略接受到這個INVITE請求后，經過地址解析，將其發送至SIP服務器sip2.省略返回給user1 一個 100 Trying消息。sip2.省略的INVITE請求后，將其轉發給User，并返回給sip1.省略一個180Ringing消息，此Ringing消息將依次轉發給sip1.省略、最后到達User1。User1在收到200OK消息后，直接發送一個ACK確認消息給User2。至此呼叫建立過程完成，User1和User2之間可以建立媒體通道進行對話。當一方想結束通話時，發送一個BYE消息給對方，對方返回一個200 OK消息，SIP呼叫即被終止。

2.5 SIP的優越性

SIP是為VoIP電話，尤其是結合Internet設計的協議，它擁有明顯的優越性。

SIP擁有優異的可擴展性，原因在于，大大降低了對中心節點（核心網絡服務器）的壓力，在同樣情況下，可大幅提高系統對呼叫的處理能力。

SIP與現有的Internet應用緊密結合，包括Web以及Email業務，而點擊撥號（Click to Dial）和點擊傳真（Click to Fax）等協議都是基于SIP的。

對于工程師而言，SIP具有非常簡單的優勢，可以松實現Internet電話。

SIP具有更高的功能性和增長潛力，但SIP獲得普遍接受的前提是整個分組語音承載技術先被人們接受?，F在，這些條件已越來越成熟，SIP的發展正面臨著一個大好時機。

SIP發展現狀

在現階段,SIP已經得到了業界的普遍認同:

3.1標準組織：

NGN論壇、3GPP、3GPP2等標準組織已確定SIP為多媒體會話標準，CDMA、NGN、WCDMA核心網將走向融合和統一；

3.2制造商：

業界紛紛推出基于SIP的多媒體解決方案，包括電信設備廠商（Nortel、Ericsson、Huawei）、數據通信廠商（Cisco）以及軟件廠商（Microsoft）；

3.3運營商：

基于SIP的NGN Voice方案已經成為發展趨勢，各大運營商普遍接受，美洲運營商招標建設基于SIP的NGN Voice網絡，Embratel認同基于SIP的VoIP解決方案，日本寬帶運營商的VoIP網關設備均基于SIP；

支持SIP的產品

目前,已經有不少值得關注的、比較有代表性的SIP應用,例如:

SIP產品開發商Dynamicsoft是Cegetel的合作者，該公司致力于為SIP產品設計和制造開發平臺，供其他廠商在其基礎上開發市場需要的新興語音服務。

3Com公司已完成其SIP產品的第四次測試，其目的是為了檢驗軟件和硬件的SIP互操作性。這是第一次整個電話系統都建立在SIP基礎上的測試，比如通過一臺SIP網關訪問PSTN等。

Siemens已經正式向業界推出了采用SIP協議的VoIP電話。該產品完全符合SIP的要求，呼叫可以從PSTN、Intranet或者Internet發起。此類電話產品，包括電話機、客戶程序和通信服務器、網關都可應用于企業通信系統和電信規模的IP電話系統。

Cisco 將SIP功能嵌入了其接入服務器和系列路由器，這些嵌入功能負責IP網絡語音和多媒體呼叫的信令控制，而Cisco的SIP軟件具備SIP協議的固有優勢，在個人移動服務上功能強大。

Lucent實現了一套供第三方開發者采用SIP的可編程軟件平臺，支持SIP全部標準服務和組成元素。

篇8

【關鍵詞】VoLTE IPX LBO-VR LBO-HR S8HR 國際漫游

[Abstract] To achieve high quality in VoLTE international roaming service， by studying three implementation solutions and IPX technical features， the paper found IPX network’s advantages in interworking ability， security， QoS， and its capability of being one important choice for carrying LTE international roaming service. The network solution of IPX and operator’ LTE network and the capability requirements were studied as well.

[Key words]VoLTE IPX LBO-VR LBO-HR S8HR international roaming

1 引言

LTE網絡的建設和商用已在全球如火如荼的全面鋪開。截至2016年一季度，已有162個國家和地區的494家運營商的LTE業務已經商用，用戶超過10億人[1]。LTE網絡除提供高帶寬的數據業務體驗外，還將利用VoLTE逐步實現對語音業務的承載。在此趨勢之下，VoLTE須滿足現有語音通信的所有場景，包括國際漫游。與數據漫游相比，VoLTE國際漫游業務對互通能力、安全性和QoS方面有更高的要求，給互通網絡提出了更高的挑戰。目前有多種國際網絡互聯方案，其中就包括了IPX（IP eXchange，IP專網交換）。

2 IPX介紹

IPX是基于IP網絡的一種交換新模式，它擁有高質量的國際IP骨干網絡，通過IP網絡接口實現全球范圍內移動運營商、固網運營商及服務提供商之間高質量、低成本的互聯互通，為已經達成端到端QoS和互聯計費的雙邊以及多邊協議運營商提供語音、數據漫游及信令交換服務[2]。

IPX網絡的以下特性使其能夠很好地承載VoLTE漫游業務：

良好的業務感知能力

IPX具備業務功能，能夠對其承載的業務進行感知。一方面，IPX不僅能夠遵從 GSMA IR67的相關規范向客戶提供DNS解析服務[3]，還能提供VoLTE的核心網互聯接口，根據信令內容對其進行轉發和處理。另一方面，IPX能根據雙方的漫游協議，對漫游媒體流配置多樣的路由路徑。

高安全性[4]

IPX滿足GSMA（Global System for Mobile Communications Alliance，全球移動通信系統聯盟）IR 77定義的網絡安全要求，將物理直連作為連接客戶網絡的首選。IPX使用自主管理和運營的網絡提供業務，IPX骨干網也對公共互聯網完全屏蔽。在同一個IPX網絡中，不同的業務群體將被相互隔離，最大限度地降低了業務風險。

高服務質量

語音業務對速率的要求遠高于一般的數據業務，一般要求單向通話時延不超過150 ms，丟包率不超過3%。IPX自身擁有通達全球的高質量MPLS（Multi Protocol Label Switch，多協議標簽交換）網絡，滿足GSMA 提出的SLA（Service Level Agreement，服務等級協議）要求，能夠根據雙方簽署的業務等級協定，依照數據包中DSCP（Differentiated Services Code Point，差分服務代碼點）值的不同，提供端到端的QoS保障。

QoS的主要指標包括可用性、時延、抖動、丟包率[5]：

可用性：可用性是指IPX能夠向客戶提供正常功能的時間占工作總時間的百分比。

時延：往返的總時延為發送一個IP數據包從源到目標并接受來自目的地的應答包所用的總時間，IPX根據兩端客戶的地理位置確定業務的時延。

抖動：抖動是在從源發送到目的地不同的數據包的延遲變化。

丟包率：丟掉的數據包占從源發送到目的地的數據總量的比例，IPX網絡內的丟包率對不同的QoS等級有不同的要求。

接入簡單

IPX具備一點接入能力，能夠與多種類型的網絡服務提供商快速建立網絡連接，并用一張IPX網絡承載所有服務，讓運營商不再需要為VoLTE業務建立專門的互通網絡，可以與數據漫游共用物理鏈路[6]。運營商拓展新的國際合作無需新增物理鏈路，只需將IPX網絡與新方向建立互聯即可實現。

3 VoLTE的三種網絡實現方案

與LTE網絡逐步替代2G、3G網絡一致，VoLTE方案對原有電路域語音方式的取代也是一個逐步過渡的過程。為與現有業務場景兼容， VoLTE的國際漫游需要考慮以下特性[7]：

（1）與電路域類似，經IMS網絡的漫游主叫媒體流路由應能夠優化；

（2）VoLTE在漫游場景下的計費模式應與電路域保持一致；

（3）應允許HPMN（Home Public Mobile Network，歸屬地網絡本地路由）根據自身需求決定和要求主叫媒體流必須路由至歸屬地網絡。

作為滿足第一個需求的解決方案，在HPMN A不做強制要求的前提下，其用戶流量無需路由至歸屬地網絡中。在此組網架構下，IPX將作為一個互聯網絡，幫助雙方實現LBO-VR（Local Breakout VPMN Routing，本地接入漫游地路由方案）的組網架構，如圖1所示。TRF支持為呼叫信令根據主叫的位置信息選擇媒體面的出口網關。漫游用戶在VPMN（Visited Public Mobile Network，漫游地網絡）A發起呼叫時，VPMN A與HPMN A配合將被叫路由強制路由回主叫用戶漫游所在的IMS，由VPMN A的IBCF進行后續路由處理。在VPMN A到HPMN A的信令回路中實施OMR（Optimal Media Routing，媒體路由優化），可讓主叫媒體流路由得到優化，不再經過HPMN A網絡[8]。

LBO-VR功能需要在VPMN A至HPMN A的主叫信令回路上應用OMR，HPMN A的S-CSCF可以根據目的地進行以下決策：

向VPMN回復信令，OMR便同樣在HPMN A至VPMN A的互聯接口中實施；將流量引至HPMN A并將信令及用戶數據從HPMN A發送至目的網絡，這樣OMR便在HPMN A終結。

OMR不僅能提升用戶的體驗，而且會增加運營商網絡的負載，降低通信成本。

第二個需求的實現，可以通過在VPMN中設置P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，呼叫會話控制功能）以及TRF（Transit and Roaming Function，轉接及漫游功能）接受來自HPMN A的主叫信令。這就讓VPMN可以模仿CS域的漫游模型，向目的網絡發送呼叫的信令及用戶面信息。VPMN A的TRF、P-CSCF與PGW、計費系統協作，共同生成TAP3的計費文件，給VPMN A提供計費信息，實現了計費方式與CS域一致。

最后一個需求可以通過歸屬地路由LBO-HR（Local Breakout HPMN Routing，本地接入歸屬地路由方案）實現。在此方案下，未經路由優化的主叫媒體流須經過歸屬地網絡，如圖2所示。

HPMN與VPMN間的被叫側的信令路由在LBO-HR和LBO-VR兩種架構下是一致的。

LBO-HR的IMS漫游場景需要IMS互連，并進行跨運營商P-CSCF的互聯測試，它需要完全支持主叫和被叫語音計費、IMS緊急呼叫、SR-VCC、通過IPX的QoS及運維需求。適用于那些需要LBO能力去滿足漫游地監管要求的運營商，同時該場景可以接受一些限制，如VPMN沒有位置服務能力和主叫媒體路徑無法優化的情況。

LBO-VR的IMS漫游場景是在LBO-HR的基礎上，基于位置服務能力拓展了VPMN和媒體路徑優化可能發起的呼叫。媒體路徑優化依賴于HPMN，VPMN和所連接的IPX則提供OMR能力。LBO-VR方式適用于除LBO-HR提供的所有能力支持外，還需要VPMN具備位置能力服務和主叫媒體路徑優化能力，從而滿足有特定需求的漫游運營商。

除了LBO-VR、LBO-HR漫游外，VoLTE的實現方案還包括了S8HR（S8 Home Routed，S8歸屬地路由），在具體實現上采用哪種漫游方式需要由雙邊漫游協議確定。S8HR架構的VoLTE漫游組網架構如圖3所示。

S8HR漫游可以看成現有的LTE數據漫游在IMS語音服務和QoS的擴展，不要求歸屬地及漫游地的IMS進行互聯，也不需要與IPX一起測試P-CSCF的互通。此方案適用于已經開通VoLTE漫游服務，但之前尚未部署IMS互聯服務的雙邊運營商。此方案下，運營商還必須接受VPMN的限制（如VPMN對服務無感知，不支持SRVCC，沒有地理位置服務，沒有OMR呼叫，沒有IMS緊急呼叫，沒有解碼IMS語音通話和短信合法偵聽）和新的功能（如QoS的承載計費和網絡保護機制）。此外，它要求運營商間的IPX支持根據承載的QoS計費。

S8HR架構下VoLTE漫游的顯著特點如下：

VoLTE的呼叫由IMS通過S8接口的專用APN路由至歸屬地實現，即IMS UNI由UE和HPMN之間直接對接。

在IPX網絡中只區分信令和媒體流的QoS等級。

HPMN對呼叫路由的進行完全控制，而VPMN不感知業務，但能夠感知QoS/APN。因此VPMN可以提供所有的E-UTRAN/EPC功能以服務VoLTE的漫入用戶，例如IMS語音PS支持在EPC和E-UTRAN提供QCI=1、QCI=2的會話視頻承載。

在HPMN的PCC架構依然有效。根據漫游協議，QoS規則由HPMN生成并由VPMN遵照執行。

在每個漫游協議下，為防止QoS需求超越MME的配置能力，VPMN可以降級所請求的QoS，或拒絕該承載請求。

每個漫游協議要求HPMN和VPMN必須交換網絡信息，采用S8HR方案實現VoLTE漫游時，還需要考慮在VPMN當地的監管要求。運營商須支持一個以上IMS語音漫游網絡架構及能力。

4 IPX承載VoLTE國際漫游的運營能力需求

使用IPX網絡承載IMS業務在組網方面要比建立所有IMS網絡兩兩之間的直連更簡單。雖然租用線路可以容納更高的流量或IP VPN可能會更有性價比，但使用IPX網絡會在對QoS有較高要求的業務場景中有特殊的優勢。當然由于IP路由與物理實現方式無關，多個物理連接完全可以共存。在具體實現上，運營商間也會有多個物理互連，運營商的DNS會根據對目標域IP地址的解析使用相應的物理鏈接進行路由。

為保證業務可以被計費，IPX轉發的信令流路由必須與對應的媒體流路由保持一致。因此當漫游用戶A發起呼叫時，提供服務的是VPMN A，用戶的信令以及媒體流將從VPMN A路由到被叫的HPMN B。雖然此時用戶的媒體路由并非最佳，但媒體流始終與信令在同一承載路由中，IPX在轉發的過程中才能正確獲取到該次會話的真實數據，以此來支持基于業務的計費結算。

與公共互聯網不同，IPX網絡是一個由專業服務商運營的封閉網絡。因此對于QoS、安全、互聯互通性、整體可靠性和新的網絡功能，如E.164號碼和DNS（ENUM）的支持能力，IPX較公共互聯網能提供更好的處理能力。作為一個服務商互聯協議的一部分，IPX提供商還可以提供涉及IMS互通和漫游操作的附加功能，如協議互通和碼制轉換。

運營商間的VoLTE國際漫游組網可以有雙邊和多邊的互聯模型，其中雙邊模型如圖4所示。為簡化互通模型，運營商會統一部署BG，對外作為互通網關完成與國際運營商信令流和媒體流設備路由的互通[9]。兩種模式對IPX的運營要求基本一致，以下一些要求應被所有IPX服務商所支持[10]。

（1）網絡及路由能力

IPX能夠添加、修改和刪除5層（及以上）協議的域或包頭，但這些調整必須與所涉及的直連客戶及IPX提供商達成共識，并保證應用層的下一跳可達。應能夠對IP包頭的ToS（Type of Service，服務類型）字段進行無修改轉發，如果為了插入互操作功能而需要修改ToS字段，那么則應修改相應的值。

IPX不僅應支持OMR功能，防止漫游用戶平面形成路由回環，還應能夠安全及可控地處理各互聯網絡間的流量，同時應當核實來自與之直連的服務提供商的數據包源地址與該服務商關聯并已注冊。

能夠提供客戶與多個服務其他網絡互通的能力，包括通過兩個IPX互聯的場景。應支持單端回路測試，以便可以在客戶沒有與其他客戶建立互聯時進行測試。

IPX網絡底層的地址包括隧道端口應遵守IR 40及IR 77，應允許來自服務商或其他IPX的服務器設備間流量以隧道或非隧道方式通過，阻止與控制面無關的用戶面流量的接入。

（2）協議轉發控制能力

IPX應支持IR 65所示的IMS NNI接口，控制面路由應經過IPX設備用戶面，流量可以經過IPX設備，這些經過IPX的路由應可以被用于支撐運維需求。應支持依據國內法律或國際慣例及規則提出的合法攔截請求。

應了解客戶所需要的SIP協議類型，確認能夠控制會話的媒體支持SIP參數拓展，應支持對不了解的SIP方法、包頭及參數的無修改轉發，但同時要進行登記并報告，以防惡意目的。應支持IETF和3GPP所定義的SIP錯誤碼。

IPX應能夠針對每個客戶提供基于會話容量和速率應用的會話控制，當超過給這個客戶提供的能力或速率限制時，IPX應生成告警。

（3）計費及管理能力

具備專用的外部運維系統專用接口，支持面向計費系統的專用接口，并具備報表能力。

黑/白名單由客戶向IPX服務商提供，由IPX服務商根據服務協議進行配置并設置策略。

IPX應能夠基于GSMA IN27所定義的計費原則，產生網間服務的計費數據，包括根據用戶平面和控制平面檢測到的事件產生網間服務的計費數據，并能夠根據服務協議定的計費事件生成計費話單。

5 結束語

IPX具備業務感知能力、高安全性、高服務質量和接入簡單的優點。IPX網絡承載VoLTE國際漫游能實現三種方案，充分滿足業務所需的技術需求，同時在計費、運維及安全性等方面又滿足了運營商的運營需求。與IPX網絡互聯實現全球通達將成為運營商實現VoLTE國際漫游的重要選擇。

參考文獻：

[1] GSA. GSA Evolution to LTE report April 2016： 494 LTE networks commercially launched in 162 countries[EB/OL]. [2016-05-05]. http：///paper/gsa-evolution-to-lte-report-494-lte-networks-commercially-launched-in-162-countries/.

[2] 文旭樺，葉銀法，杜春生. IPX在LTE國際漫游中的應用研究[J]. 移動通信， 2014（9）： 85-89.

[3] GSMA IR.67 v10.0. DNS and ENUM Guidelines for Service Providers and GRX and IPX Providers[S]. 2014.

[4] GSMA IR.34 v9.1. LTE Roaming Guidelines[S]. 2013.

[5] GSMA IR.77 v2.0. Inter-Operator IP Backbone Security Requirements For Service Providers and Inter-operator IP backbone Providers[S]. 2007.

[6] 文旭樺，呂振華，杜春生. IPX網絡互聯方案研究[J]. 移動通信， 2015（5）： 57-60.

[7] 袁曉志，文旭樺. IPX在國際通信業務中的應用[A]. 中國通信學會信息通信網絡技術委員會年會論文集[C]. 2015： 671-674.

[8] 3GPP TS 29.079. Technical Specification Group Core Network and Terminals； Optimal media routing within the IP Multimedia Subsystem （IMS）[S]. 2015.

篇9

1前言

移動通信業務之所以發展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下,移動通信技術的發展更是突飛猛進,呈現出以下幾大趨勢:網絡業務數據化、分組化,網絡技術寬帶化,網絡技術智能化,更高的頻段,更有效利用頻率,各種網絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。

2網絡業務數據化、分組化

2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速,被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種,一種是電路交換型的移動數據業務,如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD;另外一種是分組交換型的移動數據業務,如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。

目前,無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分,但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉,并大大改變。1999年以后,隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸,并成為數據應用的新焦點,無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分,它預示著未來大量的商業機遇。

(1)應用驅動市場

無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務,然而無線數據則不同,無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗,并從中受益。

在過去的十年里,傳統的生活方式已經在迅速改變,人們更經常性地移動,職業和個人生活之間的分界變得模糊,人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。

(2)因特網的影響

和通信的其他領域一樣,無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究,未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國,因特網用戶的年增長率將高達300%,顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。

為了滿足接入因特網的需求,一個全球性的開放協議——無線應用協議(WAP)應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準,實現了IP與GSM網絡的橋接,是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準,WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。

(3)數據速率的發展

GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit/s。國際上1998年引入的高速電路交換數據(HSCSD)技術將實現57kbit/s的數據速率,對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的,如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用,將實現超過100kbit/s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的,如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE(增強數據速率GSM改進模式)使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit/s的數據速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益,他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照,還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。

2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向

對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明,全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移,這一進展已經開始,并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息,將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里,話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中;短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片;話音呼叫將與實時圖像相結合,產生大量的可視移動電話,還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見,電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。

3網絡技術的寬帶化

在電信業歷史上,移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系,伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加,網絡業務向數據化、分組化發展,移動網絡必然走向寬帶化。

通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術,70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS(北美蜂窩系統)、NMT(北歐移動電話)和TACS(全向通信系統)是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。

第二代系統引入了數字無線電技術,它提供更高的網絡容量,改善了話音質量和保密性,并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準,包括GSM、MMPS、PDC(日本數字蜂窩系統)和IS95CDMA等,均仍為窄帶系統。

第三代移動系統,即IMT-2000,是一種真正的寬帶多媒體系統,它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后,窄帶移動電話業務需求將依然很大,但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動,寬帶多媒體綜合業務將逐步增長,而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言,寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。

第三代系統預計在2002年投入商用。

從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講,第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統,在此演進過程中,移動網絡所能實現的數據速率逐步升級:GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit/s的數據速率,1999年引入的GPRS將實現超過100kbit/s的數據速率,將在2000年引入的EDGE技術可實現超過300kbit/s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit/s的數據速率,在辦公室和家中還可以達到2Mbit/s。

4網絡技術的智能化

移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用,促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息,逐步向存儲和處理信息的智能化發展,移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體,以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡,是一種開放性的智能平臺,它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務,使客戶對網絡有更強的控制功能,能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離,建立集中的業務控制點和數據庫,進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網,運營公司可以最優地利用其網絡,加快新業務的生成;可以根據客戶的需要來設計業務,向其他業務提供者開放網絡,增加收益。

關于移動智能網的研究,早在1995年就已開始,剛開始并沒有具體的標準協議出現,各廠商各自制定了自己的標準,并且據此進行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。

1997年末,美國蜂窩電信工業協會(CTIA)制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月,歐洲電信標準研究所(ETSI)在GSMphase2+階段引入了CAMEL協議(移動通信高級邏輯的客戶化應用程序),當時的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體,稱為CAMELphase2標準。

伴隨著移動網絡向第三代系統的演進,網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。

5更高的頻段

從第一代的模擬移動電話,到第二代的數字移動網絡,再到將來的第三代移動通信系統,網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz,1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900MHz。在第二代網絡中,GSM系統的開始使用頻段為900MHz,IS-95CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量,1997年出現了1800MHz系統,GSM900/1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統IMT-2000則定位在2GHz頻段。

6更有效利用頻率

無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展,頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳,出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。

模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式,主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展,模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術,數字系統要求的載干比較小,因而頻率復用距離可以小一些,系統的容量可以大一些。而且,數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術,它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。

GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統,其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式,其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術,頻率復用的密集度逐步提升,頻譜效率快速提高,GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS-95CDMA(窄帶)系統,以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎,不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分,如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是相互重疊的,故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高,網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力,即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA(寬帶碼分多址)能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調(雙向)等技術,網絡容量可得到大幅提高,可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。

7網絡趨于融合,走向統一

7.1第三代移動通信系統的結構

第三代系統的主要目標是將包括衛星在內的所有網絡融合為可以替代眾多網絡功能的統一系統,它能夠提供寬帶業務并實現全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現有網絡設施上的投資,第二代系統向第三代系統的演進遵循平滑過渡的原則,現有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統均將演變成為第三代系統的核心網絡,從而形成一個核心網家族,核心網家族的不同成員之間通過NNI接口聯結起來,成為一個整體,從而實現全球漫游。在核心網絡家族的,形成一個龐大的無線接入家族,現有的幾乎所有的無線接入技術以及WCDMA等第三代無線接入技術均將成為其成員。

篇10

關鍵詞：NGN 網絡結構 支撐技術 應用

NGN是一個分組網絡,它提供包括電信業務在內的多種業務,能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術,實現業務功能與底層傳送技術的分離;它允許用戶對不同業務提供商網絡的自由接入,并支持通用移動性,實現用戶對業務使用的一致性和統一性。這項技術是傳統電信技術發展和演進的一個重要里程碑,其未來的發展和應用具有非常廣闊的前景。

1、NGN的網絡結構

NGN的網絡結構從網絡結構橫向分層的觀點來看,NGN主要可分為邊緣接入和核心網絡兩大部分:

(1)邊緣接入:由各種寬窄帶接入設備、各種類型的接入服務器、邊緣交換機/路由器和各種網絡互通設備構成;

(2)核心網絡:由基于DWDM光傳送網連接骨干ATM交換機和/或骨干IP路由器構成。

網絡功能縱向分層的觀點來看,根據不同的功能可將網絡分解成以下4個功能層面:

(1)業務和應用層:處理業務邏輯,其功能包括IN（智能網）業務邏輯、AAA（認證、鑒權、計費）和地址解析,且通過使用基于標準的協議和API來發展業務應用。

(2)控制層:負責呼叫邏輯,處理呼叫請求,并指示傳送層建立合適的承載連接?？刂茖拥暮诵脑O備是軟交換,軟交換需要支持眾多的協議接口,以實現與不同類型網絡的互通。

(3)傳送層:指NGN的承載網絡。負責建立和管理承載連接,并對這些連接進行交換和路由,用以響應控制層的控制命令,可以是IP網或ATM網。

(4)邊緣接入層:由各類媒體網關和綜合接入設備（IAD）組成,通過各種接入手段將各類用戶連接至網絡,并將信息格式轉換成為能夠在分組網絡上傳遞的信息格式。

2、NGN的主要支撐技術

2.1 軟交換（Softswitch）技術

作為NGN的核心技術,軟交換是一種基于軟件的分布式交換和控制平臺。軟交換的概念基于新的網絡功能模型分層（分為接入層、媒體/傳送層、控制層與網絡業務層四層）概念,從而對各種功能作不同程度的集成,把它們分離開來,通過各種接口協議,使業務提供者可以非常靈活地將業務傳送和控制協議結合起來,實現業務融合和業務轉移,非常適用于不同網絡并存互通的需要,也適用于從話音網向多業務/多媒體網的演進。

2.2 高速路由/交換技術

高速路由器處于NGN的傳送層,實現高速多媒體數據流的路由和交換,是NGN的交通樞紐。NGN的發展方向處理大容量、高帶寬的傳輸/路由/交換以外,還必須提供大大由于目前IP網絡的QoS。IPv6和MPLS提供了這個可能性。

作為網絡協議,NGN將基于IPv6。IPv6相對于IPv4的主要優勢是:擴大了地址空間,提高了網絡的整體吞吐量,服務質量得到很大改善,安全性有了更好的保證,支持即插即用和移動性,更好地實現了多播功能。

MPLS是一種將網絡第三層的IP選路/尋址與網絡第二層的高速數據交換相結合的新技術。它集電路交換和現有選路方式的優勢,能夠解決當前網絡中存在的很多問題,尤其是QoS和安全性問題。

2.3 大容量光傳送技術

光纖傳輸:NGN需要更高的速率,更大的容量。但到目前為止,能夠看到的,并能實現的最理想的傳送媒介仍然是光。因為只有利用光譜才能帶來充裕的帶寬。光纖高速傳輸技術現正沿著擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復用(DWDM)系統3個方向在發展。

光交換與智能光網:只有高速傳輸是不夠的,NGN需要更加靈活、更加有效的光傳送網。組網技術現正從具有分插復用和交叉連接功能的光聯網向利用光交換機構成的智能光網發展,即從環形網向網狀網發展,從光-電-光交換向全光交換發展。智能光網能在容量靈活性、成本有效性、網絡可擴展性、業務提供靈活性、用戶自、覆蓋性和可靠性等方面,比點到點傳輸系統和光聯網具有更多的優越性。

2.4 寬帶接入技術

NGN必須有寬帶接入技術的支持,因為只有接入網的帶寬瓶頸被打開,各種寬帶服務與應用才能開展起來,網絡容量的潛力才能真正發揮。這方面的技術五花八門,其中主要技術有高速數字用戶線(VDSL),基于以太網無源光網(EPON)的光纖到家(FTTH),自由空間光系統(FSO)、無線局域網(WLAN)。

3、NGN的應用

3.1 國際應用情況

迄今為止,全球范圍內已經有多家電信運營商積極開展了在NGN方面的試驗和商用部署。在NGN網絡的試驗和商用部署方面,國外的運營商起步比較早。真正意義上的下一代網絡部署始于1999年5月,英國的BT利用北電網絡的Succession解決方案,在西班牙建立了第一個大規模的、基于分布式下一代網絡結構的電信級第二大長途網,并投入商業運營,正式揭開了電信界向下一代網絡演進的序幕。

3.2 國內應用情況

隨著技術和產品的成熟,NGN在我國也受到越來越多的關注,中國的各大電信運營商都開始進行相關的試驗或組網。其中,中國網通從2001年2月開始試驗,2001年底在北京、杭州、廣州、寧波等地建設商用試驗網,目前已經準備對現有的NGN網絡進行擴容,以擴大自己的話音市場份額;中國鐵通于2002年3月開始其軟交換商用試驗網建設工作,目前已開始試運營;中國電信也于2002年初開始在廣州、深圳、上海、杭州四城市進行NGN試驗。

參考文獻

[1]曾蒸.下一代網絡NGN技術探析[J].重慶工學院學報（自然科學版）,2007(9).