软交换系统的组网和配置[20191213092826]
摘要
人类的通信包括话音、数据、多媒体三大内容。一直以来，上述三类通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。随着社会信息化程度的进一步加深，要求电信运营商能够灵活地为用户提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不同业务的运营模式难以满足用户“灵活地获取所需要的信息”的需求，只有构建一个"全业务网络——即能够同时承载和疏通语音、数据、多媒体业务的网络”才能满足用户日益增长的对通信业务的需求。下一代网络技术（NGN）正是在这种要求下应运而生。
在下一代网络中，软交换技术扮演着关键角色，日益成为电路交换和分组交换网络进行融合的技术纽带。因此，软交换技术在电信网中的应用越来越引起电信界的高度重视。软交换独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。
本文首先对下一代网络进行了探究，全面阐述了下一代网络的产生发展以及主要技术。然后主要介绍了软交换的概念及其优缺点，详细阐述了软交换网络的结构以及组网的方法。最后在JHKY-I 型软交换综合实验系统平台上完成了对软交换系统组网的实验，验证了软交换组网的可行性。
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关键字:字通信网;下一代网络;软交换
目录
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 1
1.3 国内外研究现状 2
第2章 下一代网络（NGN）介绍 4
2.1 NGN的产生背景 4
2.2 NGN的概念和定义 5
2.3 NGN的支撑技术 6
2.4 NGN的目标和发展方向 9
2.5 本章小结 10
第3章 软交换系统概念 11
3.1 软交换的定义和特点 11
3.2 软交换核心协议—SIP协议 12
3.3 软交换的优点和不足 13
3.3.1 软交换的优点 13
3.3.2 软交换的不足 14
3.4 本章小结 15
第4章 软交换系统的组网和配置 16
4.1 软交换组网的发展状况 16
4.2 软交换的分层结构 16
4.2.1 边缘接入层 17
4.2.2 控制层 18
4.2.3 业务应用层 19
4.2.4 核心传送层 19
4.3 软交换的组网 20
4.3.1 软交换的单域组网 20
4.3.2 软交换的多域组网 21
4.4 软交换网络建设中应注意的问题 25
4.4.1 安全问题 25
4.4.2 QoS服务质量保证 25
4.4.3 IP地址 25
4.5 本章小结 26
第5章 JHKY-1型软交换综合实验系统的组网及配置方法 27
5.1系统概述 27
5.2 系统拓扑结构 27
5.3 系统组成部件 28
5.3.1 软交换系统 28
5.3.2 VoIP网关 29
5.3.3 IP 网络电话机 29
5.3.4 IP 软电话 29
5.3.5 操作维护台 30
5.3.6 监视台 30
5.4 系统功能 30
5.4.1 基本呼叫功能 30
5.4.2 补充业务 30
5.5 本章小结 31
第6章 软交换系统组网和配置实验 32
6.1 实验目的及内容 32
6.2 实验设备及工具 32
6.3 组网及配置过程 32
6.4 本章小结 34
第7章 总结与展望 35
7.1 全文研究总结 35
7.2 对软交换技术及其组网和配置的展望 36
参考文献 38
致谢 40
第1章 绪论
1.1 课题背景
自上世纪90年代以来，电信业务朝着数字化和宽带化方向发展，网络上数据业务增长率已远远大于语音业务的发展，这已是不争的事实；语音编码压缩技术，如G.723.1和G.729A的推出使得语音可以压缩在低于64kbit/s的信道上传送；在技术上，分组交换数据网的发展壮大适合各种类型信息的传送，而且网络资源利用率高；在应用上，各种新业务层出不穷，而传统电信网中交换结点将业务提供与呼叫控制紧密结合的特点决定了它对新业务适应能力不够迅速，智能网的推出虽然较好地解决了这一问题，但它仍然以传统电信的模式为基础。新业务的开发仍然被设备供应商所掌握，灵活的第三方业务提供不能有效地融入其中。
基于以上的事实，人们考虑将目前已广泛存在的公共电话网，因特网和有线电视网三网合一，建成一个以IP协议为平台的软交换网络来满足日益增长的电信业务需求。因此，以软交换技术为焦点的下一代网络发展和部署关系到整个通信网络的未来架构和发展方向，成为电信业界最关注的热点。[11]国际软交换协会(ISC)对软交换的定义是“软交换是提供呼叫控制功能的软件实体”。我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。
1.2 课题研究的目的和意义
通过本次课题的研究，我们可以达到以下目标：
（1）提高实际动手能力：
软交换实验室提供了目前先进的软交换设备、网络设备、VoIP网关、IP电话机、IP可视电话机等，同时还提供了软件和二次开发的API，可以进行不同的实验，实验的内容充分结合当前国内市场的典型应用，模拟真实环境；
（2）学习专业的软交换知识：
软交换实验室的实验内容充分考虑到通信工程专业以及今后的发展方向，针对维护人员、技术支持人员、产品研发等不同角色进行相应的实验内容。
目前，这方面的人才非常缺乏，因此在这一领域深入了解和学习，就可以找到好的工作；
（3）了解有特色的培训实验系统和研发产品的标准测试系统：
实验室可以为我们提供实际动手能力的环境，同时也可以作为研发VoIP相关产品的模型机进行对测，以及通过该设备实现这方面的应用。对实验系统的接触和了解，对将来进行项目的研究和开发奠定基础。
通过本次研究学习，能够非常熟悉的学习到一个软交换的组成，VoIP设备之间的互连与操作。提高对软交换的设计，分析问题的能力，对软交换及相关的VoIP设备有一个更深入的了解。提高实际操作能力，为成为通信发展相适应的人才做准备。
1.3 国内外研究现状
在软交换概念提出后，我国非常积极地开展了软交换的标准化、研究开发和试验等工作，而且在许多方面走在了世界前列，成为了软交换概念的最积极推崇者，软交换一词目前也是在我国使用得最为频繁。我国近年还向ITU-T等国际标准组织提交了大量关于NGN的研究文稿，并主持了部分国际标准的制定工作。以中兴、华为为代表的我国各大电信设备制造商都相继研究和开发出了软交换系统，并推出了基于软交换网络的各种业务解决方案，许多国产的软交换产品和NGN解决方案不但在国内市场中得到了试验和应用，而且还在海外市场有了不俗的表现。几乎与全球发达国家的电信运营商同步，自2001年起，我国的各大电信运营商相继开始了软交换网络的研究和试验，无论是新兴的还是传统的电信运营商，都在积极关注NGN的发展。目前大部分运营商的NGN试验已经完成，并已经在部分城市和地区进行了商用部署。例如：中国网通在山东、四川、江苏等地建设了软交换商用试验网；中国电信在上海、深圳、杭州等地建成了软交换商用试验网；中国卫通在全国170个城市基于软交换体系开展的17970、17971卡号业务目前已经商用；中国移动建成了基于软交换的长途交换网。
国际上ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组织)、ETSI(欧洲电信标准化协会)、3GPP(第三代合作伙伴计划)、IETF(互联网工程任务组)等多个标准化组织都在进行NGN的研究和相关标准化活动。
ITU-T已经制定了NGN的功能体系结构，但ITU-T的标准进展相对较慢，而欧洲ETSI下的TISPAN研究组则基于3GPP的IMS体系架构来制定NGN标准，其工作更为快速，于是ITU-T的NGN研究组FGNGN也只得顺从TISPAN的基本思路。IMS定义了如何在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，基于IMS的NGN代表了移动与固网融合的体系架构，与我们目前通常所指的软交换相比，IMS对控制层做了进一步的功能分解。目前IMS架构不但被ETSI、ITU-T等各标准化组织所采纳，也得到了国际上各主流设备商的支持。不过总体来看，NGN的标准化还远不够完善，还有大量工作需要去做。各大电信设备制造商近年也都加大了对NGN的研发投入，已推出了许多商用的NGN设备和系统，软交换、媒体网关、IAD等NGN关键设备的基本技术功能已趋于成熟。全球各大电信运营商都十分重视NGN的发展，都在积极地开展NGN试验并逐步商用。目前全球运营商已建有250多个NGN商用试验网，例如美国的AT&T、Verizon、Sprint，英国的BT等运营商都建成了自己的NGN网络，并利用NGN开展了本地宽带电话和IPCentrex业务、C4/C5的全面替代和演进、IP电话长途旁路业务等应用。虽然国外的运营商目前较少直接使用软交换这一术语，而更多地采用VoIP、IP多媒体网络、融合网络等更为市场化的术语，但其所发展的NGN大都还是基于软交换技术。[7]
第2章 下一代网络（NGN）介绍
2.1 NGN的产生背景
目前的网络无论是PSTN还是互联网都难以满足人们对话音、数据与多媒体融合业务的渴望，难以实现人们任何时间任何地点能够以任何方式通信的美好愿望。
另外随着电信行业管制的放松，电信运营商之间竞争加剧，谁能够提供个性化、满足用户需求的业务谁就能在竞争中占据优势。PSTN由于固有的局限性，无法快速灵活地开发出新业务，而且新业务部署成本高。互联网虽然部署业务相对容易，但是IP网络存在的固有缺陷，使得它难以提供优质的电信级业务。在这一背景下，人们期待一种新的网络来解决目前网络面临的诸多问题，于是下一代网络(Next Generation Network，简称NGN)的概念应运而生。
广义上的NGN是一个宽泛的概念，蕴涵着极其丰富的内容，几乎涵盖了现代电信新技术和新思想的方方面面，不同背景的专家对其有不同的诠释，不同的标准化组织从不同侧面去制定技术标准，从不同角度看到的是NGN中的不同内容，在不同场合谈论NGN往往有不同所指。从基础传送层面看，下一代网络是大容量的智能光网络；从承载层面看，下一代网络是以MPLS和IPv6为方向的有QoS和安全保障的分组网；从接入层面上看，下一代网络是多元化、综合化的宽带有线与无线接入网；从网络控制层面看，下一代网络是软交换；从移动通信的角度看，下一代网络是3G与后3G；从业务角度看，下一代网络是集话音、数据与多媒体业务以及固定与移动业务于一身的开放的智能化多业务平台。总之，下一代网络是诸多技术进步共同推动的结果，是通信新技术的集大成。业界对网络演进方向的认识是基本一致的，即网络将向着分组化、宽带化、融合化、智能化等方向发展，期望通过单一网络提供语音、数据、多媒体以及移动业务，以降低网络的复杂度，并快速、灵活地部署新业务；网络体系结构将趋于简单和开放，逐步形成分层化网络结构；控制平面将逐步从现有结构中分离出来，集成在一起完成各种呼叫控制、业务控制以及资源管理功能。业务融合、网络融合、固定/移动融合、运营融合等成为了业界的追逐目标。但各运营商由于具体情况的不同，在网络演进的时机和策略上尚存在分歧。
2.2 NGN的概念和定义
涉及NGN的概念与定义问题，ETSI首先作了一定的阐明。ETSI定义NGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口方式给业务提供者和运营商提供一个平台，借助此平台逐步演进，从而生成、部署和管理各种新业务。而且，ETSI还认为NGN支持终端特征方面既支持现有终端，又可支持未来的“NGN感知”(NGN Aware)终端。
进而ITU-T第13研究组2004年2月会议经过激烈的辩论，给出了NGN的基本定义为：NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。
在此基础上，ITU-T再辅以对NGN的特征、能力、宏观目标及研究领域等一系列延伸描述，以进一步加固对此定义的延伸理介。指出其基本特征为基于分组传送；控制功能与承载能力、呼叫/会话、应用/服务分离；业务提供与网络分离；并提供开放接口；支持广泛的业务，包括实时、流媒体业务、非实时和多媒体业务；具有端到端QoS和透明的传输能力；通过开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商；支持多样标识体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；同一业务具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传送技术；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。NGN的能力为具有业务开发、布署和管理各种业务的能力；业务和网络的分离，使得网络和业务可以独立发展演进；各功能实体分布在现有或新网络之中，具有与现有网络互通的能力；支持现有的和NGN新增的多种终端；提供对现有语音业务向NGN的过渡中关键技术的支持；支持通用移动性，具有用户接入的无关性和业务使用的一致性特点；同时描述NGN政策层面在内的宏观目标为推动公平竞争, 鼓励私有投资；定义网络体系和能力框架以满足不同的电信管制要求；提供开放的网络接口，同时保证广泛的业务提供；推动公民平等机会及多元文化和语言，以及世界范围的广泛合作等。其研究内容为NGN通用框架模型，NGN的功能体系结构模型, 端到端的业务质量QoS，业务平台APIs，网络管理，安全性，广泛移动性，网络控制体系结构与协议，业务能力和业务体系结构,在NGN中业务与网络的互操作性，以及编号、命名与寻址等11个领域, 等等。

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