通工專業(yè)(卓越)-現(xiàn)代通信網(wǎng)B-第九章-下一代網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)融合

1、第第9章章 下一代網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)融合下一代網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)融合 下一代網(wǎng)絡(luò)NGN以軟交換為核心，能夠提供話音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體綜合業(yè)務(wù)，采用開放、標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，能夠提供豐富業(yè)務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)融合將以前分別基于PSTN的語音數(shù)據(jù)和基于CATV的視頻數(shù)據(jù)，以及基于IP的多媒體數(shù)據(jù)，整合在一個網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。9.1 下一代網(wǎng)絡(luò)概述 9.1.1 NGN9.1.1 NGN的基本特征的基本特征 9.1.2 NGN 9.1.2 NGN的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)9.2 NGN網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)9.2.1 9.2.1 軟交換解決方案軟交換解決方案 9.2.2 NGN9.2.2 NGN系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成9.2.3 9.2.3 網(wǎng)關(guān)技術(shù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)2

2、022-4-8Xian University of Posts and Telecommunications9.3 NGN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議9.3.1 H.323協(xié)議9.3.2 會話發(fā)起協(xié)議（SIP）9.3.3 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）9.4 網(wǎng)絡(luò)融合 9.4.1 融合與開放是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢 9.4.2 基于IMS的固定NGN 9.4.3 NGN發(fā)展存在的問題 2022-4-8Xian University of Posts and Telecommunications9.1 下一代網(wǎng)絡(luò)概述下一代網(wǎng)絡(luò)概述l首先是數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和全面采用，使得電話、數(shù)據(jù)和圖像信號都可以通過統(tǒng)

3、一的編碼進(jìn)行傳輸和交換。l其次是光通信技術(shù)的發(fā)展為綜合傳送各種業(yè)務(wù)信息提供了所需帶寬和傳輸質(zhì)量，是三網(wǎng)合一的理想平臺。l第三是軟件技術(shù)發(fā)展，使得三大網(wǎng)絡(luò)和終端通過軟件變更最終支持用戶所需的特性、功能和業(yè)務(wù)。l最后是統(tǒng)一的IP協(xié)議的普遍采用，使得各種業(yè)務(wù)以IP為基礎(chǔ)能在不同的網(wǎng)絡(luò)上互通。4下一代網(wǎng)絡(luò)概述下一代網(wǎng)絡(luò)概述lNGN是基于分組的網(wǎng)絡(luò)，能夠提供電信業(yè)務(wù)，可利用多種寬帶能力和具有QoS保證的傳輸技術(shù)，業(yè)務(wù)與傳送技術(shù)分離，用戶可自由接入到不同的業(yè)務(wù)提供商，并支持通用移動性。59.1.1 NGN的基本特征的基本特征(1) 采用開放式體系架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口；(2) 呼叫控制與媒體層和業(yè)務(wù)層分離；(3)

4、 具有高速的物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層；(4) 網(wǎng)絡(luò)層采用統(tǒng)一的IP協(xié)議實現(xiàn)業(yè)務(wù)融合；(5) 鏈路層采用電信級分組節(jié)點，即高性能核心路由器加邊緣路由器；(6) 傳送層實現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)，可透明支持任何業(yè)務(wù)；(7) 接入層采用多元化的寬帶無縫接入技術(shù)。6下一代網(wǎng)絡(luò)下一代網(wǎng)絡(luò)l下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）包含三個關(guān)鍵技術(shù)：軟交換、IPv6和自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）。l廣義的NGN泛指不同于目前一代的，大量采用創(chuàng)新技術(shù)，支持語聲、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)。l狹義的NGN特指以軟交換為核心，光互連網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，兼容所有三網(wǎng)技術(shù)的開放體系架構(gòu)。79.1.2 NGN的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)lNGN的主要特征l采用開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5、體系采用開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系，將傳統(tǒng)交換機的功能分離成獨立的網(wǎng)絡(luò)部件，部件按功能劃分，可獨立發(fā)展，部件間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和接口互通。l業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)，NGN功能特點是業(yè)務(wù)與呼叫控制分離，呼叫與承載分離。l基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網(wǎng)絡(luò)基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網(wǎng)絡(luò)，NGN可使用IP協(xié)議，使得基于IP的業(yè)務(wù)都能在不同網(wǎng)上實現(xiàn)互通，成為三大網(wǎng)都能接受的通信協(xié)議。8基于軟交換的基于軟交換的NGN體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 9圖9.1 NGN的體系結(jié)構(gòu)基于軟交換的基于軟交換的NGN體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)l接入接入/媒體層媒體層，將各類用戶接至網(wǎng)絡(luò)，集中用戶業(yè)務(wù)并送至目的地，提供各種接入手段，完成媒體格式相互轉(zhuǎn)換。功能實體包括

6、信令網(wǎng)關(guān)SG、媒體網(wǎng)關(guān)MG、網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器NAS、以及各類接入網(wǎng)關(guān)。l核心傳輸層核心傳輸層，透明傳送業(yè)務(wù)信息，可采用ATM技術(shù)，目前共識是采用基于IP協(xié)議、光纖傳輸?shù)姆纸M網(wǎng)絡(luò)。10基于軟交換的基于軟交換的NGN體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)l控制層控制層，主要功能是完成業(yè)務(wù)呼叫的智能控制，依據(jù)業(yè)務(wù)呼叫請求控制低層網(wǎng)絡(luò)元素對業(yè)務(wù)流處理，并向業(yè)務(wù)層設(shè)備提供業(yè)務(wù)能力或特殊資源支持。l業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層應(yīng)用層，主要功能是創(chuàng)建、執(zhí)行、管理軟交換網(wǎng)絡(luò)的增值業(yè)務(wù)，其主要設(shè)備是應(yīng)用服務(wù)器，還包括其它一些功能服務(wù)器，如鑒權(quán)服務(wù)器、策略服務(wù)器等，也可以連接智能網(wǎng)的SCP。119.2 NGN網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)l軟交換技術(shù)是在

7、IP電話基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，思想來源于業(yè)務(wù)可編程、分解網(wǎng)關(guān)功能的概念。l在軟交換體系中，將IP電話網(wǎng)關(guān)分解為媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器，隨著標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，軟交換設(shè)備代替了媒體網(wǎng)關(guān)控制器，從而為各種業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了第三方可編程環(huán)境。129.2.1 軟交換解決方案軟交換解決方案 l軟交換技術(shù)軟交換技術(shù)，以松綁傳統(tǒng)電路交換機核心功能為前提，以軟組件形式把這些核心功能分散跨越在一個分組骨干網(wǎng)上，并運行在商用標(biāo)準(zhǔn)的計算機上來實現(xiàn)。l軟交換解決方案，對于想要創(chuàng)建和提供新業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)提供者及任何第三方功能開發(fā)者，其非捆綁的和分散的功能結(jié)構(gòu)都是開放的,并且可編程，從而能為競爭化的市場提供所要求的伸縮性和可靠性。

8、13軟交換設(shè)計思想軟交換設(shè)計思想l軟交換是提供呼叫控制功能的軟件實體，是多種邏輯功能實體的集合，提供融合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接和部分業(yè)務(wù)功能。l軟交換的主要設(shè)計思想是業(yè)務(wù)與控制分離，傳送和接入分離，各實體之間通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信。l創(chuàng)建一個可伸縮的、分布式的與底層硬件/操作系統(tǒng)無關(guān)的軟件系統(tǒng)，能夠處理各種各樣的通信協(xié)議，支持第三方應(yīng)用業(yè)務(wù)開發(fā)和部署。14軟交換系統(tǒng)的主要功能軟交換系統(tǒng)的主要功能l呼叫控制和處理功能呼叫控制和處理功能，為基本呼叫的建立、保持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢測和資源控制等。l協(xié)議功能協(xié)議功能 ，軟交換是一個開放的、多協(xié)議實體，實體間采

9、用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通信，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI、PARLY、INAP、MAP等協(xié)議。15軟交換系統(tǒng)的主要功能軟交換系統(tǒng)的主要功能l業(yè)務(wù)供給功能業(yè)務(wù)供給功能 ，提供PSTN/ISDN交換機提供的業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)；智能網(wǎng)業(yè)務(wù)；與第三方合作的多種增值和智能業(yè)務(wù)。16軟交換的功能軟交換的功能l業(yè)務(wù)交換功能業(yè)務(wù)交換功能，業(yè)務(wù)交換功能與呼叫控制功能相結(jié)合提供呼叫控制和業(yè)務(wù)控制之間的通信功能。主要包括：l業(yè)務(wù)控制觸發(fā)的識別，業(yè)務(wù)控制間的通信。l管理呼叫控制和業(yè)務(wù)控制功能間的信令。l按要

10、求修改呼叫/連接處理，在業(yè)務(wù)控制功能的控制下處理IN業(yè)務(wù)請求。l業(yè)務(wù)交互作用管理。 17軟交換的功能軟交換的功能l互通功能互通功能，通過信令網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)分組網(wǎng)與現(xiàn)有七號信令網(wǎng)、智能網(wǎng)的互通，為用戶提供多種智能業(yè)務(wù)。通過互通模塊，與現(xiàn)有H.323、SIP網(wǎng)體系的IP電話網(wǎng)以及其它軟交換設(shè)備間的互通。l資源管理功能資源管理功能，提供資源管理功能，對系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行集中管理，如資源的分配、釋放和控制等。 18軟交換的功能軟交換的功能l計費功能計費功能，具有詳細(xì)話單及復(fù)式計次功能，并將話單傳送到相應(yīng)的計費中心，記帳卡應(yīng)用時，具備實時斷線功能。l認(rèn)證與授權(quán)功能認(rèn)證與授權(quán)功能，與認(rèn)證中心連接，將媒體網(wǎng)關(guān)信

11、息送往認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，以防止非法用戶/設(shè)備的接入。l地址解析功能地址解析功能，完成E.164與IP地址、別名地址的轉(zhuǎn)換功能，可完成重定向的功能。l語音處理功能語音處理功能，控制媒體網(wǎng)關(guān)是否采用語言壓縮以及選擇壓縮算法G.729、G.723等。19軟交換的呼叫控制模式軟交換的呼叫控制模式20業(yè)務(wù)應(yīng)用層軟交換電路交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用API第三方業(yè)務(wù)應(yīng)第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件開發(fā)商用軟件開發(fā)商業(yè)務(wù)提供商業(yè)務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)運營商網(wǎng)絡(luò)運營商圖9.2 呼叫控制模式9.2.2 NGN系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成 21軟交換軟交換中繼媒體網(wǎng)關(guān)中繼媒體網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)MGCPISUP/TCAP/SCCP（

12、Sigtran）網(wǎng)管中心網(wǎng)管中心MDCPMGCP綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)IP媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器MGCP應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器Parly API(SIP)圖9.3 NGN的系統(tǒng)構(gòu)成1、信令網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)l信令網(wǎng)關(guān)位于No.7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)的關(guān)口，對信令消息進(jìn)行中繼、翻譯或終結(jié)處理，主要使用呼叫控制協(xié)議。l信令網(wǎng)關(guān)分兩種：lNo.7信令網(wǎng)關(guān)，完成No.7信令消息與IP網(wǎng)中信令消息的互通。l用戶信令網(wǎng)關(guān)，完成ISDN用戶信令消息與IP信令消息的互通。l信令網(wǎng)關(guān)與軟交換之間通信采用Sigtran協(xié)議。22SigtranSigtran信令傳輸協(xié)議信令傳輸協(xié)議信令傳輸協(xié)議(Sigtran) 是用I

13、P網(wǎng)絡(luò)傳送電路交換網(wǎng)信令消息的協(xié)議棧。它利用標(biāo)準(zhǔn)的IP傳送協(xié)議作為底層傳輸，通過增加自身功能來滿足信令傳送的要求。232、媒體網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)l媒體網(wǎng)關(guān)的功能是將一種網(wǎng)絡(luò)中的媒體轉(zhuǎn)換成另一網(wǎng)絡(luò)所要求的格式。l媒體網(wǎng)關(guān)主要使用媒體控制協(xié)議，分為兩類媒體網(wǎng)關(guān)：l中繼媒體網(wǎng)關(guān)，主要完成傳統(tǒng)交換機的匯接接入功能。l綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)（IAD），完成各種用戶和接入網(wǎng)的接入。24中繼媒體網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用中繼媒體網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用 25圖9.4 中繼媒體網(wǎng)關(guān)綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用26IP網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)控制器RTP/RTCP信令網(wǎng)關(guān)PSTN中繼網(wǎng)關(guān)RTP/RTCPTDMMGCP/H.248MGCP/

14、H.248模擬線路接入網(wǎng)SIGTRAN信令：V5UA或IUA或ISDN BRI/PRI媒體+V5(V5.2)或GR303或ISDN(Q.921)信令終端GR303信令并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的MGCP/H.248事件圖9.5 綜合接入網(wǎng)關(guān)3、媒體服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器、媒體服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器l媒體服務(wù)器完成媒體資源功能和媒體控制功能。l應(yīng)用服務(wù)器主要用于提供業(yè)務(wù)的執(zhí)行環(huán)境。27媒體服務(wù)器定義媒體服務(wù)器定義l在軟交換設(shè)備或應(yīng)用服務(wù)器直接控制下，為來自電路交換或分組交換的媒體會話，提供高級媒體處理能力。28媒體服務(wù)器的功能媒體服務(wù)器的功能l支持多種編碼之間的轉(zhuǎn)換l支持多個應(yīng)用服務(wù)器或MGC的控制l支持多種并發(fā)

15、處理能力，包括數(shù)字監(jiān)測、語音通知、語音產(chǎn)生、多媒體錄音、語音識別、文本到語音、會議、傳真處理、語音活動監(jiān)測等。29應(yīng)用服務(wù)器的概念應(yīng)用服務(wù)器的概念l位于客戶機與服務(wù)器之間的一個中間應(yīng)用層l典型應(yīng)用： -基于Web的具有三層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，一般與Web集成，主要提供Web業(yè)務(wù) -軟交換網(wǎng)絡(luò)， Web應(yīng)用服務(wù)器在電信領(lǐng)域的應(yīng)用30NGNNGN中的應(yīng)用服務(wù)器中的應(yīng)用服務(wù)器l是一個獨立的組件，與控制層的軟交換無關(guān)，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)與呼叫控制的分離。l專為增值業(yè)務(wù)而引入的，提供增值業(yè)務(wù)的執(zhí)行、管理和開發(fā)平臺，處理與軟交換之間的接口信令l負(fù)責(zé)各種增值業(yè)務(wù)的邏輯產(chǎn)生和管理，還提供各種開放的API，為第三方業(yè)務(wù)的開發(fā)提

16、供創(chuàng)作平臺319.2.3 9.2.3 網(wǎng)關(guān)技術(shù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)l網(wǎng)關(guān)的作用，是完成兩個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間信息(包括媒體信息和用于控制的信令信息)的相互轉(zhuǎn)換，以使一個網(wǎng)絡(luò)中的信息能在另一網(wǎng)絡(luò)中傳輸。l軟交換網(wǎng)關(guān)，主要有媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和接入網(wǎng)關(guān)，在軟交換軟件的控制管理下，共同實現(xiàn)傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)的業(yè)務(wù)融合。32媒體網(wǎng)關(guān)技術(shù)媒體網(wǎng)關(guān)技術(shù)l媒體網(wǎng)關(guān)功能(MGF)定義: MGF是接入到IP網(wǎng)絡(luò)的一個端點/網(wǎng)絡(luò)中繼或多個端點的集合，是分組網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)(PSTN、移動通信網(wǎng))之間的接口設(shè)備。l媒體網(wǎng)關(guān)的主要作用，是將媒體從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式，最常見的是將電路媒體格式轉(zhuǎn)換為分組媒體格式。33媒體

17、網(wǎng)關(guān)的主要功能媒體網(wǎng)關(guān)的主要功能l通過媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(H.248)與MGCF通信；l媒體處理，如媒體編碼轉(zhuǎn)換、分組打包、回聲抑制、抖動緩沖管理、分組丟失補償?shù)?；l媒體插入功能，如提示音、證實音及話音檢測等；l處理信令和媒體時間檢測，如DTMF檢測、話音動作檢測等；l系統(tǒng)資源管理和分配；l數(shù)字分析能力等。34媒體網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中的位置媒體網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中的位置l1. 中繼應(yīng)用35圖9.6 中繼應(yīng)用媒體網(wǎng)關(guān)的位置媒體網(wǎng)關(guān)的位置l2. 接入應(yīng)用36H.323終端終端H.323網(wǎng)閘網(wǎng)閘H.323網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)H.323終端終端H.323終端終端H.323MCUV.70終端終端H.324終端終端話音話音終端終端H.

18、322終端終端話音話音終端終端H.320終端終端H.321終端終端H.321終端終端GSTNQoS確保確保LANN-ISDNB-ISDN分組網(wǎng)分組網(wǎng)H.323系統(tǒng)系統(tǒng)多點控多點控制單元制單元9.3 NGN9.3 NGN協(xié)議協(xié)議 9.3.1 H.323協(xié)議協(xié)議圖9.8 H323協(xié)議聲像應(yīng)用聲像應(yīng)用終端控制和管理終端控制和管理數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)用G.7H.26加密加密RTPRTCPH.225.0終端至終端至網(wǎng)閘信令網(wǎng)閘信令(RAS)H.225.0呼叫呼叫信令信令T.120系列系列H.245媒體信媒體信道控制道控制不可靠傳送協(xié)議不可靠傳送協(xié)議可靠傳送協(xié)議可靠傳送協(xié)議網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 層層鏈鏈 路路 層層物物

19、理理 層層圖圖 9.9 H.323協(xié)議棧結(jié)構(gòu)協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 9.3.2 會話發(fā)起協(xié)議（會話發(fā)起協(xié)議（SIP）應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器媒體服務(wù)器媒體服務(wù)器SIPSIP-BCP-TRTPRTP增值業(yè)務(wù)增值業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)APISS7網(wǎng)網(wǎng)PSTNPSTNSS7網(wǎng)網(wǎng)SIPRTP軟交換軟交換軟交換軟交換信令網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)媒體網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)其主要目的是其主要目的是為了解為了解決決IP網(wǎng)中的信令控制，網(wǎng)中的信令控制，以及同軟交換的通信，以及同軟交換的通信，從而構(gòu)成下一代的增從而構(gòu)成下一代的增值業(yè)務(wù)平臺，對電信、值業(yè)務(wù)平臺，對電信、銀行、金融等行業(yè)提銀行、金融等行業(yè)提供更好的增值業(yè)務(wù)。供更好的增值業(yè)務(wù)。 圖10 SIP協(xié)議信令信令話音話音控制控制媒體媒體PSTN/ISDN至至H.323終端終端IP網(wǎng)網(wǎng)至關(guān)守至關(guān)守SGMGCMG9.3.3 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）（1）MGCP是由是由Telecordia公司根據(jù)分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)要求提出的，是在綜合簡單網(wǎng)公司根據(jù)分離網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)要求提出的