通工专业-现代通信网-第十章-下一代网及网络融合

第九章下一代网与网络融合主讲杨武军[e-mail]86－88166348通信工程系通信与信息学院西安邮电大学9.1下一代网络概述9.1.1NGN的基本特征9.1.2NGN的体系结构9.2NGN网络组成结构9.2.1软交换解决方案9.2.2NGN系统构成9.2.3网关技术2019/12/16Xi'anUniversityofPostsandTelecommunications9.3NGN网络协议。9.3.1H.323协议9.3.2会话发起协议（SIP）9.3.3媒体网关控制协议（MGCP）9.4网络融合9.4.1融合与开放是下一代网络发展趋势9.4.2基于IMS的固定NGN9.4.3NGN发展存在的问题2019/12/16Xi'anUniversityofPostsandTelecommunications9.1下一代网络概述首先是数字技术的迅速发展和全面采用，使得电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换。其次是光通信技术的发展为综合传送各种业务信息提供了所需带宽和传输质量，是三网合一的理想平台。第三是软件技术发展，使得三大网络和终端通过软件变更最终支持用户所需的特性、功能和业务。最后是统一的IP协议的普遍采用，使得各种业务以IP为基础能在不同的网络上互通。4下一代网络概述NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务，可利用多种宽带能力和具有QoS保证的传输技术，业务与传送技术分离，用户可自由接入到不同的业务提供商，并支持通用移动性。59.1.1NGN的基本特征(1)采用开放式体系架构和标准接口；(2)呼叫控制与媒体层和业务层分离；(3)具有高速的物理层、链路层和网络层；(4)网络层采用统一的IP协议实现业务融合；(5)链路层采用电信级分组节点，即高性能核心路由器加边缘路由器；(6)传送层实现光联网，可透明支持任何业务；(7)接入层采用多元化的宽带无缝接入技术。6下一代网络下一代网络（NGN）包含三个关键技术：软交换、IPv6和自动交换光网络（ASON）。广义的NGN泛指不同于目前一代的，大量采用创新技术，支持语声、数据和多媒体业务的融合网络。狭义的NGN特指以软交换为核心，光互连网络为基础，兼容所有三网技术的开放体系架构。79.1.2NGN的体系结构NGN的主要特征采用开放的网络架构体系，将传统交换机的功能分离成独立的网络部件，部件按功能划分，可独立发展，部件间采用标准协议和接口互通。业务驱动的网络，NGN功能特点是业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离。基于统一协议的分组网络，NGN可使用IP协议，使得基于IP的业务都能在不同网上实现互通，成为三大网都能接受的通信协议。8基于软交换的NGN体系结构9SGMGPSTN/ISDN业务/应用层控制层传送传输层接入/媒体层应用服务器AAA服务器策略服务器软交换软交换核心分组网各类接入网关NO.7信令网SCP各类用户终端NAS图9.1NGN的体系结构基于软交换的NGN体系结构接入/媒体层，将各类用户接至网络，集中用户业务并送至目的地，提供各种接入手段，完成媒体格式相互转换。功能实体包括信令网关SG、媒体网关MG、网络接入服务器NAS、以及各类接入网关。核心传输层，透明传送业务信息，可采用ATM技术，目前共识是采用基于IP协议、光纤传输的分组网络。10基于软交换的NGN体系结构控制层，主要功能是完成业务呼叫的智能控制，依据业务呼叫请求控制低层网络元素对业务流处理，并向业务层设备提供业务能力或特殊资源支持。业务/应用层，主要功能是创建、执行、管理软交换网络的增值业务，其主要设备是应用服务器，还包括其它一些功能服务器，如鉴权服务器、策略服务器等，也可以连接智能网的SCP。119.2NGN网络组成结构软交换技术是在IP电话基础上产生的，思想来源于业务可编程、分解网关功能的概念。在软交换体系中，将IP电话网关分解为媒体网关、信令网关和媒体网关控制器，随着标准化进展，软交换设备代替了媒体网关控制器，从而为各种业务应用提供了第三方可编程环境。129.2.1软交换解决方案软交换技术，以松绑传统电路交换机核心功能为前提，以软组件形式把这些核心功能分散跨越在一个分组骨干网上，并运行在商用标准的计算机上来实现。软交换解决方案，对于想要创建和提供新业务的业务提供者及任何第三方功能开发者，其非捆绑的和分散的功能结构都是开放的,并且可编程，从而能为竞争化的市场提供所要求的伸缩性和可靠性。13软交换设计思想软交换是提供呼叫控制功能的软件实体，是多种逻辑功能实体的集合，提供融合业务的呼叫控制、连接和部分业务功能。软交换的主要设计思想是业务与控制分离，传送和接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。创建一个可伸缩的、分布式的与底层硬件/操作系统无关的软件系统，能够处理各种各样的通信协议，支持第三方应用业务开发和部署。14软交换系统的主要功能呼叫控制和处理功能，为基本呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。协议功能，软交换是一个开放的、多协议实体，实体间采用标准协议通信，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI、PARLY、INAP、MAP等协议。15软交换系统的主要功能业务供给功能，提供PSTN/ISDN交换机提供的业务，包括基本业务和补充业务；智能网业务；与第三方合作的多种增值和智能业务。16软交换的功能业务交换功能，业务交换功能与呼叫控制功能相结合提供呼叫控制和业务控制之间的通信功能。主要包括：业务控制触发的识别，业务控制间的通信。管理呼叫控制和业务控制功能间的信令。按要求修改呼叫/连接处理，在业务控制功能的控制下处理IN业务请求。业务交互作用管理。17软交换的功能互通功能，通过信令网关实现分组网与现有七号信令网、智能网的互通，为用户提供多种智能业务。通过互通模块，与现有H.323、SIP网体系的IP电话网以及其它软交换设备间的互通。资源管理功能，提供资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中管理，如资源的分配、释放和控制等。18软交换的功能计费功能，具有详细话单及复式计次功能，并将话单传送到相应的计费中心，记帐卡应用时，具备实时断线功能。认证与授权功能，与认证中心连接，将媒体网关信息送往认证中心进行认证和授权，以防止非法用户/设备的接入。地址解析功能，完成E.164与IP地址、别名地址的转换功能，可完成重定向的功能。语音处理功能，控制媒体网关是否采用语言压缩以及选择压缩算法G.729、G.723等。19软交换的呼叫控制模式20业务应用层软交换电路交换网分组交换网无线网络业务应用API第三方业务应用软件开发商业务提供商网络运营商图9.2呼叫控制模式9.2.2NGN系统的构成21软交换中继媒体网关信令网关MGCPISUP/TCAP/SCCP（Sigtran）网管中心MDCPMGCP综合接入媒体网关IP媒体服务器MGCP应用服务器ParlyAPI(SIP)图9.3NGN的系统构成1、信令网关信令网关位于No.7信令网和IP网的关口，对信令消息进行中继、翻译或终结处理，主要使用呼叫控制协议。信令网关分两种：No.7信令网关，完成No.7信令消息与IP网中信令消息的互通。用户信令网关，完成ISDN用户信令消息与IP信令消息的互通。信令网关与软交换之间通信采用Sigtran协议。22Sigtran信令传输协议信令传输协议(Sigtran)是用IP网络传送电路交换网信令消息的协议栈。它利用标准的IP传送协议作为底层传输，通过增加自身功能来满足信令传送的要求。232、媒体网关媒体网关的功能是将一种网络中的媒体转换成另一网络所要求的格式。媒体网关主要使用媒体控制协议，分为两类媒体网关：中继媒体网关，主要完成传统交换机的汇接接入功能。综合接入媒体网关（IAD），完成各种用户和接入网的接入。24中继媒体网关的应用25IP网络中继网关媒体网关控制器/呼叫代理RTP/RTCP信令网关PSTNPSTNSS7信令网络中继网关RTP/RTCPTDMTDMMGCP/H.248MGCP/H.248SIGTRAN图9.4中继媒体网关综合接入媒体网关的应用26IP网络接入网关媒体网关控制器RTP/RTCP信令网关PSTN中继网关RTP/RTCPTDMMGCP/H.248MGCP/H.248模拟线路接入网SIGTRAN信令：V5UA或IUA或ISDNBRI/PRI媒体+V5(V5.2)或GR303或ISDN(Q.921)信令终端GR303信令并将其转换为对应的MGCP/H.248事件图9.5综合接入网关3、媒体服务器和应用服务器媒体服务器完成媒体资源功能和媒体控制功能。应用服务器主要用于提供业务的执行环境。27媒体服务器定义在软交换设备或应用服务器直接控制下，为来自电路交换或分组交换的媒体会话，提供高级媒体处理能力。28媒体服务器的功能支持多种编码之间的转换支持多个应用服务器或MGC的控制支持多种并发处理能力，包括数字监测、语音通知、语音产生、多媒体录音、语音识别、文本到语音、会议、传真处理、语音活动监测等。29应用服务器的概念位于客户机与服务器之间的一个中间应用层典型应用：--基于Web的具有三层结构的应用，一般与Web集成，主要提供Web业务--软交换网络，Web应用服务器在电信领域的应用30NGN中的应用服务器是一个独立的组件，与控制层的软交换无关，实现了业务与呼叫控制的分离。专为增值业务而引入的，提供增值业务的执行、管理和开发平台，处理与软交换之间的接口信令负责各种增值业务的逻辑产生和管理，还提供各种开放的API，为第三方业务的开发提供创作平台319.2.3网关技术网关的作用，是完成两个异构网络之间信息(包括媒体信息和用于控制的信令信息)的相互转换，以使一个网络中的信息能在另一网络中传输。软交换网关，主要有媒体网关、信令网关和接入网关，在软交换软件的控制管理下，共同实现传统电信网、计算机网和有线电视网的业务融合。32媒体网关技术媒体网关功能(MGF)定义:MGF是接入到IP网络的一个端点/网络中继或多个端点的集合，是分组网络和外部网络(PSTN、移动通信网)之间的接口设备。媒体网关的主要作用，是将媒体从一种格式转换为另一种格式，最常见的是将电路媒体格式转换为分组媒体格式。33媒体网关的主要功能通过媒体网关控制协议(H.248)与MGCF通信；媒体处理，如媒体编码转换、分组打包、回声抑制、抖动缓冲管理、分组丢失补偿等；媒体插入功能，如提示音、证实音及话音检测等；处理信令和媒体时间检测，如DTMF检测、话音动作检测等；系统资源管理和分配；数字分析能力等。34媒体网关在网络中的位置1.中继应用35图9.6中继应用媒体网关的位置2.接入应用36H.323终端H.323网闸H.323网关H.323终端H.323终端H.323MCUV.70终端H.324终端话音终端H.322终端话音终端H.320终端H.321终端H.321终端GSTNQoS确保LANN-ISDNB-ISDN分组网H.323系统多点控制单元9.3NGN协议9.3.1H.323协议图9.8H323协议声像应用终端控制和管理数据应用G.7××H.26×加密RTPRTCPH.225.0终端至网闸信令(RAS)H.225.0呼叫信令T.120系列H.245媒体信道控制不可靠传送协议可靠传送协议网络层链路层物理层图9.9H.323协议栈结构9.3.2会话发起协议（SIP）应用服务器媒体服务器SIPSIP-BCP-TRTPRTP增值业务业务APISS7网PSTNPSTNSS7网SIPRTP软交换软交换信令网关媒体网关媒体网关信令网关其主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换的通信，从而构成下一代的增值业务平台，对电信、银行、金融等行业提供更好的