1、第8章 交换新技术介绍第8章 交换新技术介绍8.1 节点功能的变迁节点功能的变迁 8.2 软交换技术软交换技术 8.3 光交换技术光交换技术 思考题思考题 第8章 交换新技术介绍8.1 节点功能的变迁节点功能的变迁8.1.1 业务控制和交换的分离业务控制和交换的分离 1980年，传统电信网已建设成为四通八达的高速公路，但遗憾的是路面上传送的业务匮乏，不能满足人们想灵活、便捷地获取和发布信息的要求；同时人们也越来越意识到，电信市场应该从垄断走向开放。由于传统的电信业务生成方式是基于交换机的，因此业务提供者对交换网络具有强烈的依赖性，要想改变这种局面，就必须对原来的电信业务的生成及提供方式进行变革
2、，智能网的出现解决了上述问题。第8章 交换新技术介绍 1智能网智能网 传统的电话业务中，用户的所有信息都存储在其物理接入点所对应的本地交换机上，用户和接入点之间具有严格的一一对应关系，故称之为基于接入用户线的业务。这种结构决定了业务提供由交换系统完成，如缩位拨号、叫醒业务、呼叫转移等。由于交换机数量十分庞大，而且型号各异，交换机的原理、结构、设计方法和软件都各不相同，因此，每增加一种新业务，必须对网络中所有交换机的软件进行修改，这样做不但工作量大，而且涉及面广。有些交换机在设计上还存在局限性，仅修改软件无法实现新业务；有些交换机即便是能实现新业务，但由于实现的费用高、周期长、可靠性差，因此新业
3、务的推广进程非常缓慢。第8章 交换新技术介绍 随 着 经 济 的 发 展，信 息 已 经 成 为 一 种 重 要 资 源。人们希望电信网能为用户提供更多、更方便的新业务。例如：被叫集中付费业务和记账卡呼叫业务等等，这类业务不要求用户和接入点之间具有严格的一一对应关系，允许用户在任何接入点上接入，费用记在该用户的账号上，而不是记在接入点所对应的话机账号上。这类业务被称为基于号码的业务。开发这类新业务单纯依靠交换机本身软件的改动几乎是不可能的。为了解决上述问题，20世纪80年代后期出现了一种新概念，就是把交换机的交换接续功能与业务控制功能分开，从而引入了智能网IN(Intelligent Netw
4、ork)的概念。第8章 交换新技术介绍图8.1 智能网的基本结构SCENo.7No.7No.7SMSSMAPSCPSSPSSPSDPIPSSP业务管理和生成智能业务控制业务交换第8章 交换新技术介绍 业务控制点SCP(Service Control Point)是实现智能业务的控制中心。它提供呼叫处理功能，接收业务交换点SSP送来的查询信息，查询数据库，验证后进行地址翻译和指派信息传送，并向SSP发出呼叫指令。一个SCP可以处理单一的IN业务，也可以处理多种IN业务，这取决于开放的各类IN业务的业务量。业务交换点SSP(Service Switching Point)从用户接收驱动信息，检测智
5、能呼叫，并通过No.7信令上报SCP，根据SCP的指令完成相应动作。用户通过SSP接到业务控制点和业务数据点SDP(Service Data Point)上。智能外设IP(Intelligent Peripheral)主要用于传送各种录音通知和接收用户的双音多频信息。第8章 交换新技术介绍 业务管理系统SMS(Service Management System)是网络的支持系统，能开发和提供IN业务，并支撑正在运营的业务，它可以管理SCP、SSP、IP。SMS通过数据网与SCE、SCP、SMAP连接。业务生成环境SCE(Service Creation Environment)规定、开发、测试
6、智能网中所提供的业务，并将其输入到SMS中。利用这个业务生成环境可以方便地开发新的业务，快速提供新的业务。通过业务管理接入点SMAP(Service Management Access Point)，业务用户可以将管理的信息送到SMS，通过SMS对数据进行补充、修改、增加、删除等，可以使客户自己管理业务。第8章 交换新技术介绍 最初，IN是建立在传统电路交换网之上的一个附加网络，由于它可以快速、经济、灵活地提供增值业务，因此现在已经发展成可以为各种通信网提供增值业务的网络。这些增值业务包括：综合业务数字网(ISDN)、公用移动通信网(PLMN)和宽带综合业务数字网(B-ISDN)。通常将叠加在
7、PSTN/ISDN网上的智能网系统称为固定智能网，叠加在移动通信网上的智能网系统称为移动智能网，叠加在B-ISDN上的智能网系统称为宽带智能网。第8章 交换新技术介绍 2智能网提供的业务智能网提供的业务 理论上，通过IN引入的业务种类包括话音和非话音业务。但实际上真正能上网运行的业务，不仅取决于用户需求以及相应的潜在效益，还取决于信令系统、网络能力等相关技术。智能网向用户提供的业务包括两大类：A类业务和B类业务。所谓A类业务，是指业务为单个用户服务并直接影响该用户。大多数A类业务只可以在呼叫建立或终止期间调用，并属于“单端、单控制点”的分类范畴。所谓“单端”，是指业务特性仅对呼叫中的一方产生作
8、用，而与可能加入呼叫的其它用户无关。这种互不相关性使得同一呼叫中的另一方可具有相同或不同的单端业务特性。所谓“单控制点”，是指一次呼叫仅由智能网的一个业务控制点控制。所有不在A类业务范畴内的业务统称为B类业务。第8章 交换新技术介绍 1992年，ITU-T在IN CS1(Capability Set 1)中提出了 25种目标业务，主要支持PSTN。目前许多国家已投入运行了许多智能业务，如被叫付费业务(又称800业务)，记账卡呼叫，虚拟专用网、移动网中的预付费业务等。这些业务基本上都属于电话领域内的应用。1997年，ITU-T提出的IN CS2除了包括 IN CS1中提出的所有业务外，还补充提出
9、了16种新业务，主要支持PSTN、ISDN和移动网的网间业务，如全球虚拟网业务、网间被叫集中付费、国际电信计费卡等。IN CS1和CS2业务都属于A类业务。第8章 交换新技术介绍 下面以记账卡呼叫为例，说明智能网的处理过程。电话记账卡业务，也叫300业务。持卡用户可以在任何一部电话机上打国内长途和国际长途电话，即使是无权拨打长途电话的话机也可以呼叫，通话费记在电话卡上，而且用户可以持卡漫游。由于每一张电话卡都有自己的特性和数据，比如卡号、密码、现金及用户的属性等，而且用户可以持卡在任何一个电话机上使用，因此，这些用户数据必须要有集中的数据库来设置。图8.2为300业务示意图。第8章 交换新技术
10、介绍图8.2 IN网300业务示意图SSP300810语音通知010-52533888IP810卡号和密码SCP(3)SDP(2)(4)(5)(3)(1)(2)(4)(5)SSP(5)SSP(5)第8章 交换新技术介绍 图中各步骤说明如下：(1)用户拨电话记账卡的接入码300810(300是电话记账卡的接入码，810是数据库的标识码)。SSP识别智能业务是300业务，向SCP报告。SCP启动810数据库和智能设备IP。(2)IP语音提示用户输入账号和密码等。(3)SSP送卡号和密码给SCP，SCP查数据库核对并确认密码、卡号正确且卡上有钱。(4)IP给用户发录音通知，请用户输入被叫用户号码。(
11、5)SSP根据收到的被叫号码接续。第8章 交换新技术介绍 像电话记账卡这样的业务，如果采用传统的交换机的方式是很难实现的，因为用户持卡可以漫游，它的呼叫可以在任何一个交换机中发生，这样每一个交换机都必须要有全部电话卡的数据。用户使用电话卡时，就到该交换机的数据库去访问，如果电话卡的数据有所变化(如增加或删除电话卡)，那么每一个数据库中的数据都要改变，即这些数据库的数据必须实时同步，因此，用交换机来实现记账卡业务是非常困难的。而智能网的方式则是采用集中的数据库，在使用每一张卡时均到该数据库去访问，这样数据库中数据的改变就非常方便，而且也不存在实时同步问题了。第8章 交换新技术介绍8.1.2 业务
12、、呼叫控制和承载分离业务、呼叫控制和承载分离 由于IP技术的迅速发展，传统电信网络将逐步成为分组骨干网的边缘部分。与此同时，为了支持新的多媒体商业应用，传统电信网络将越来越开放，并引入许多新的功能和物理部件。因此，有必要开发新的网络结构来反映这种新的网络环境，这种网络结构就是下一代网络NGN(Next Generation Network)的基本框架。第8章 交换新技术介绍 1下一代网络中的业务下一代网络中的业务 1)多媒体特性明显 NGN网络传送的是多媒体信息，这使得人们可以在语音沟通的同时能得到更多的信息。例如可视电话在人们进行语音交流的同时，还可以看到对方的相貌和表情。通过网络人们不需要
13、专业的设备，计算机加上摄像头以及终端软件就可以进行远程会议。视频点播VOD(Video on Demand)目前已经逐步地被应用，将来通过网络来收看电视节目(PAY TV)和电视教学也将被广泛地应用。多媒体特性的另一个表现为语音识别和语音文本的双向转换，人们可以从电话中收听E-mail，也可以将会议的录音直接转换为文本进行存储。第8章 交换新技术介绍 2)业务提供个性化 个性化业务是指针对某一个特殊群体的业务，如针对某个公司、某所大学或某个城市开展的业务。例如一个跨国公司对于某项决策需要多人会签，这些人可能分布在世界各地，大家可以通过网络发表各自意见并进行电子签名，既可以提高效率，又使资料保存
14、更加方便。这个业务的个性化表现为会签的群组会经常改变，会签可以在计算机上完成，还可以在移动终端上完成，这类业务除了要求实时性外，其内容还需要进行加密。有这样的业务的公司还需要具有自助管理的功能，公司可以对会签的人员进行定义，加密的方法也可以由公司进行设定。第8章 交换新技术介绍 3)虚拟业务将逐步发展 虚拟业务是将个人身份、联系方式以至于住所都虚拟化。举例来讲，张三的手机是13903307805，办公室电话是8787655，家庭电话是6750876，那么他的朋友为了和他联系方便，要记住三个号码，而且这些号码由于各种原因还会更改。虚拟号码具有和通信设备的物理端口无关的特性。例如张三申请了一个虚拟
15、号码888997000，那么无论什么时间或者他的手机号码是否变更，你都能和他联系，而且在上班时间你拨打虚拟号码，会接通张三办公桌的电话，下班时则会接通家里的电话，当电话无应答时会接通手机。第8章 交换新技术介绍 虚拟家庭使你可以在办公室、下班路上或电影院中对家中的电器进行控制。你可以设定在到家前一小时冰箱中的肉开始解冻，到家前半小时空调开始启动，也可以设定在下午5点钟计算机通过网络提醒你输入行程表，以便计算机控制家中的电器。虚拟社区可以使身处异地、有相同爱好或信仰的人们也像邻居一样方便地交流。第8章 交换新技术介绍 4)业务的智能化 NGN的通信终端具有多样化、智能化的特点，网络业务和终端特性
16、结合起来可以提供更加智能化的业务。同时用户可以将多种业务组合起来，形成新的业务；用户也可以通过业务门户进行简单的选择和配置，生成个性化的业务。第8章 交换新技术介绍 例如在开放式办公环境中，员工的座位并不固定，员工在上班时通过网络设置办公桌的电话号码以及电话的特性。这样无论他坐在哪个办公桌都可以使用个人固定的电话号码，他也可以设定自己喜爱的通信方式，如可视电话或PC PHONE等。用户也可以根据需要在不同时间段采用不同的通信方式，或者在某个时间段将呼叫转接给秘书处理。这类个人路由策略业务将在未来的NGN中被广泛应用。业务的智能化还表现在通信和自动控制、智能终端的配合上，智能型的通信业务将和人们
17、的工作与生活越来越紧密地联系起来。第8章 交换新技术介绍 2业务、呼叫和承载分离业务、呼叫和承载分离 NGN中发展最快的特性将是多媒体特性，同时多媒体特性也是NGN最基本、最明显的特性。多媒体业务中的每种媒体可能要求有自己的连接，因为不同的媒体可能存储在不同位置中，导致在单个呼叫中要求有多条承载连接。呼叫控制将这些承载连接联系在一起，并对这些承载连接进行控制。在呼叫保持过程中，可根据需要动态增加或减少承载连接。因此要求将呼叫连接(Call Connection)和承载连接(Bearer Connection)分开。例如，在会议电视业务中，由于呼叫方可主动加入会议，也可中途退席，系统相应地要为该
18、用户加入承载连接或拆除承载连接。可见，呼叫建立时所分配的功能在整个呼叫期间是固定的，而与承载连接有关的功能在呼叫过程中可能会改变，因此也要求呼叫和承载连接分离。第8章 交换新技术介绍 由此可见，在NGN网络中，业务、呼叫和承载连接必然是分离的，相应地，对业务的控制SC(Service Control)、对呼叫的控制CC(Call Control)和对承载连接的控制LC(Link Control)也必然要分离。此外，为了支持多种媒体的处理，还应加强对网络资源的管理。网络资源管理功能应为所有的多媒体业务所共用，因此还要实现业务控制功能与网络资源管理功能的分离，以便于灵活地对网络资源进行控制，充分利
19、用网络资源。那么如何实现业务、呼叫和承载控制的分离呢？最初的思路是尽可能保持电路交换网结构的稳定性，通过内建扩充部件将电路交换机逐步改造成满足上述要求的宽带综合交换机，见图8.3。第8章 交换新技术介绍图8.3 宽带综合交换机网络的结构业务控制智能业务检测本地交换机转接交换机本地交换机UNINNIUNINNI呼叫控制连接控制连接控制智能业务检测智能业务检测呼叫控制连接控制连接控制呼叫控制No.7No.7第8章 交换新技术介绍 图8.3中，业务控制和智能业务检测属于IN，连接控制和呼叫控制属于B-ISDN功能。其中：连接控制是控制相邻两个交换节点之间的宽带承载交换；呼叫控制位于源和目的交换机中，
20、负责源端到目的端呼叫连接的建立、控制和管理，同时控制和管理所在交换机的连接。转接交换机不具有呼叫控制功能。第8章 交换新技术介绍 在连接和呼叫分离的环境中，通信控制应包括三个阶段：呼叫控制(CC)、预协商(PN)和连接控制(LC)。呼叫控制用于初始化所包含的各方的通信，是先于连接建立的准备阶段，这个准备阶段通过信令在所包含的各方之间进行。也就是说，呼叫控制负责建立、保持和释放呼叫阶段的信令联系。预协商的主要目的是检验呼叫双方之间的相容性和资源的可用性。连接定义为业务的网络拓扑结构，包括点到点、点到多点、多点到点和多点到多点四种。连接控制负责建立、保持和释放承载连接的控制。具体讲，连接控制负责业
21、务的QoS参数与传输机制的直接映射关系，并对路由选择机制、同步机制、带宽和时延等参数进行控制。LC可以控制多个承载连接。第8章 交换新技术介绍 三种控制分离的结果是：(1)当两个用户利用电信系统进行通信时，先建立一种呼叫连接，在被叫用户接收到某一呼叫时，承载连接并没有建立，因为在呼叫建立后，系统需要检查本次呼叫所需的资源是否能满足，并进行预协商。如果呼叫未被接收(如资源不足)，系统就不会空占任何承载连接；如果预协商成功，系统才为本次呼叫分配承载连接。这样，系统资源就可以得到合理利用。第8章 交换新技术介绍 (2)可快速提供附加业务，易于实现对业务的灵活控制。这种基于综合交换机的集中式节点演进方
22、案，曾经被许多电信设备制造厂商推行。可是由于技术经济性、投资保护性、业务应用环境等诸多因素所限，这个方案未能得到市场的足够认可。第8章 交换新技术介绍8.1.3 通信网络的演变通信网络的演变 由于历史的原因，现有通信网根据所提供的不同业务被垂直划分为几个单业务网络(电话网、数据网、CATV网、移动网等)，它们都是针对某类特定业务设计的，因而制约了向其它类型业务的扩展。第8章 交换新技术介绍 传统的基于电路交换的网络体系结构中，采用依靠交换机和信令来提供业务的方式，通常在制订交换机规范时就要确定该交换机应提供什么业务。因此，在增加新的业务时，必须要对交换机和相关的信令流程作相应的修改，网络缺乏开
23、放性和灵活性。虽然后来引入的智能网可实现业务控制与业务交换的分离，但连接控制与呼叫控制(包括接入控制)功能仍未分离，不便于网络融合时的综合接入，而且也缺乏开放的应用可编程接口API(Application Programming Interface)。新业务的提供对客户来说仍较复杂，妨碍了业务客户化的实现。第8章 交换新技术介绍 多种网络长期并存的现实促使它们逐步走向融合，以便最大限度地利用原有网络资源。同时人们也期望未来能有一个按功能进行水平分层的多用途、多业务的网络，并最终演进为一个能支持多媒体业务的NGN网络。第8章 交换新技术介绍 对于多业务网络，用户、网络运营商和业务提供商都希望它具
24、有以下特点：(1)高度的开放性、灵活性和可扩充性，以满足技术和应用不断变化和发展的需要；(2)能够快速、方便、经济地提供新业务，并易于实现业务的客户化；(3)相对低的建设和运营成本。第8章 交换新技术介绍 根据现有的认识和实践，显然基于IP的网络特别适合于处理话音、传真、数据和视频图像的融合，能以较低的带宽来集成话音、数据和视频信息，方便地传送各种新的业务，而且采用因特网结构具有较低的成本。那么如何实现异构网络的融合，并且能快速开发和引入新业务，同时又满足网络的高度开放性、灵活性和适应性要求呢？答案是从网络体系结构入手，将网络的媒体承载部分、呼叫控制部分以及业务生成部分相分离，以解决上层服务交
25、替时平滑过渡的问题。结构上采用中央服务器的分布式结构，并在各层与各单元之间采用标准协议和开放接口进行通信，通过基于IP交换的网络进行承载传送。硬件和软件组件的标准化更便于多厂商解决方案的引入和网络运营商与第三方开发的业务的快速引入。软交换技术正是能适应上述要求的下一代网络的解决方案。第8章 交换新技术介绍 软交换的主要思路不同于综合交换机，它保持PSTN/ISDN网络基本不变，即不再增加现有节点的复杂度，通过相应网关实现电路交换网和分组数据网的互通，并把电路交换对实时通信业务的控制技术引入数据网，由此实现两类网络的综合，进而实现网络的融合。用软交换思想构建的交换模型不同于传统的电路交换，如图8
26、.4所示。图中(a)表示传统电路交换机的功能组成，(b)是软交换结构。(b)中的媒体网关替代了(a)中的用户板/中继板，它完成从TDM流到IP分组流的转换；IP分组骨干网替代了传统时分交换网络；软交换技术替代了控制时分交换网络的控制器，它控制媒体网关之间媒体分组的交换和选路。第8章 交换新技术介绍图8.4 传统电路交换和软交换功能比较(a)传统电路交换模式；(b)软交换模式SCPSCP控制器SS7网络软交换技术管理系统接入/中继网关网关控制协议网关控制协议用户板交换网络中继板新业务性 能服务器账单系统IP/ATM骨干网接入/中继网关SS7网络TDMTDM以太网X.25/FRATM/TDM以太网
27、X.25/FRATM/TDM(b)(a)第8章 交换新技术介绍8.2 软软 交交 换换 技技 术术8.2.1 软交换技术产生的背景软交换技术产生的背景 20世纪90年代中期，已有话音和数据两种不同类型的通信网络投入运营。即使是同一类型的网络也逐步打破了一个运营商独家经营的局面。不同运营商为了不断扩大自己的业务地盘，纷纷参与市场竞争，传统的通信网络框架已分崩离析。电信企业力图发展图像和计算机业务；有线电视企业积极发展计算机和电话业务；计算机企业则试图把活动图像和电话业务纳入自己的业务范围。这样，三网合一发展综合业务已成为必然。第8章 交换新技术介绍 在众多的业务中，传统电话业务的年增长率为5%1
28、0%，而数据业务的年增长率高达25%40%，且呈指数增长，特别是WWW业务的成功应用，Internet由单纯的教育科研型网络转为公众信息网络，数据业务量不仅将超过电话，而且已进入包括声音和图像在内的多媒体通信领域。这种情况对传统PSTN/ISDN带来了直接影响，大量拨号上网用户长时间占用电路，造成网络资源紧张，正常电话接通率下降。如何保持传统电信网的无处不在和高质量、高可靠性，同时又可以将用户转移到其它网络，实现异构网络的无缝连接和更广泛的业务和应用，是业务提供者和网络运营商致力的目标。第8章 交换新技术介绍 首先，实现上述思想的成功方案是IP电话。由于IP网传输时延不定，QoS无法保证，为了
29、支持实时电话业务，IETF定义了实时协议RTP(Real-Time Protocol)支持QoS，定义了资源预留协议RSVP(Resource Reservation Protocol)为呼叫保留网络资源。此外，IP网是开放式的网络，为了保证网络安全，必须验证电话用户身份(即鉴权)，对重要电话信息必须加密。此外还必须对电话用户通话进行计费。第8章 交换新技术介绍 目前，IP电话的体系结构大体可分为两种，一种是基于H.323的IP电话体系结构，另一种是基于SIP的IP电话体系结构。基于H.323的IP电话网络由IP电话网关GW(GateWay)和网守GK(GateKeeper)组成，见图8.5。
30、GW完成媒体信息编码转换和信令转换(No.7至H.323或用户线信令到H.323的转换)，GK实现电话号码到IP地址的翻译、带宽管理、鉴权、网关定位等服务。多点控制单元MCU(Multipoint Control Unit)执行多点会议呼叫信息流的处理和控制。第8章 交换新技术介绍图8.5 IP电话系统的组成电话机网守网关MCU路由器交换机IP网电话机网关路由器交换机第8章 交换新技术介绍 在最初的IP电话网关设计中，信令处理、IP网传输层地址交换、编码语音流的传送都在同一设备中实现。因此从表面看上去，最初的IP电话设备与传统电话一样，其交换都是由硬件来实现的，都是公认的“硬交换”。后来，人们
31、发现IP电话的用户语音流传输(IP电话用户平面)和IP电话的呼叫接续控制(IP电话控制平面)二者之间并没有必然的物理上的联系和依存关系，因此无需将媒体流的传输与呼叫的控制在物理上放在一起，可以将IP电话网关进行功能分解。分解后网关只负责不同网络的媒体格式的适配转换，故称之为媒体网关MGW(Media GateWay)。第8章 交换新技术介绍 所有控制功能，包括呼叫控制、连接控制、接入控制和资源控制等功能由另外设置的独立的媒体网关控制器MGC(Media Gateway Controller)负责。MGC是与传统硬交换不同的“软交换”设备，这就是最初软交换(Soft Switch)概念的由来。这
32、种思路实际上是回归了传统电信网集中控制的机制，即网关相当于终端设备，数量大而功能简单，MGC相当于交换机，数量少而功能复杂。一个MGC可以控制多个网关。业务更新时只需要更新MGC软件，无需更改网关，这有利于快速引入新业务。第8章 交换新技术介绍 经过数年的探索，各电信设备制造厂商逐步认同上述分离控制的思想，积极开发各自的产品系列。不同制造商对MGC赋予不同的名称，例如呼叫服务器(Call Server)、呼叫性能服务器(Call Feature Server)、呼叫代理(Call Agent)等。前美国贝尔通信研究所(Bellcore)首先将此概念在IETF提出，并提出MGW-MGC之间的控制
33、协议草案。其后，ITU-T和IETF合作研究，制定了统一的控制协议标推，这就是著名的H.248协议。第8章 交换新技术介绍 由于MGC的基础功能是呼叫控制，其地位相当于电话网中的交换机，但是和普通交换机不同的是，MGC并不具体负责话音信号的传送，只是向MGW发出指令，由后者完成话音信号的传送和格式转换，相当于MGC中只包含交换机的控制软件，而交换网络则位于MGW之中。因此，人们把MGC统称为“软交换机”，以屏蔽不同厂商的名称差异，并由制造厂商和运营商联合发起成立了全球性的“国际软交换联盟”ISC(International Softswitch Consortium)论坛性组织，积极推行软交换
34、技术及其应用。第8章 交换新技术介绍8.2.2 软交换方案举例软交换方案举例图8.6 软交换IP电话网结构MGCInternetPSTNBICCSIP-TSCTP/IPTCAP/SS7ISUP/SS7STPH.248ISUPINAPH.248H.248MGC信令网关SCPTGWAGWAGW第8章 交换新技术介绍 连接终端的接入网关AGW(Access GateWay)和支持PSTN互通的中继网关TGW(Trunk GateWay)，均通过网关控制协议H.248受MGC的控制。其中，AGW通过常规的RJ-11接口和电话机相接，负责：(1)采集电话用户的事件信息(如摘机、挂机等)，并上传MGC；(
35、2)支持RTP协议，以完成端到端IP话音的传送。第8章 交换新技术介绍 TGW负责桥接PSTN和IP网络，它能够：(1)支持多种类型的中继线接入，如直联7号信令中继、MFC中继、模拟中继等；(2)能提供中继接入的各种音信号；(3)装备录音通知或交互式语音应答设备；(4)在MGC控制下完成与PSTN用户的交互。第8章 交换新技术介绍 MGC与PSTN的信令转换由7号信令网关完成。转换协议是IETF定义的流控制传送协议SCTP(Stream Control Transfer Protocol)。MGC处理经由信令网关转接的7号信令，在phone-PC通信情况下，还完成7号信令至H.323或SIP协
36、议簇的转换。按照同样的机理，MGC还能与智能网的SCP互通，而且支持目前PSTN的各种智能业务，还可望在IP环境下开发新的增值业务。第8章 交换新技术介绍 MGC支持分布式结构，该结构允许在IP网中设置多个MGC，它们协同工作，共同控制网关。在ISDN-IP-ISDN应用环境下，为支持主/被叫ISDN终端的正常通信，IP网络有必要在主/被叫侧的ISDN之间透明地传送ISUP信令。为此，ITU-T和IETF又定义了MGC之间的接口协议，分别称为承载无关的呼叫控制协议BICC(Bearer Independent Call Control)和SIP电话控制协议SIP-T(SIP Telephony
37、)。第8章 交换新技术介绍8.2.3 基于软交换技术的网络体系结构基于软交换技术的网络体系结构 软交换的设计目标是建立一个可伸缩的软件系统，它独立于特定的底层硬件和操作系统，并且能够处理各种各样的通信协议，支持PSTN、ATM和IP网的互连，并便于业务增值和系统的灵活伸缩。软交换有如下几个技术特点：(1)它是一个网络解决方案，而不是像综合交换机那样着眼于节点的解决方案。其演进过程中需要支持的新的网络能力可以由网元(网关、服务器等)实现，软交换则定义网元之间的标准接口。第8章 交换新技术介绍 (2)它是一个分布式和集中式相结合的解决方案。原则上所有功能都是在网络中分布实现的，特别是网络互通功能由
38、分布式网关完成，这些网关数量多，功能相对简单，容量各不相同，但是呼叫控制和业务控制功能可集中于少数几个软交换机完成。(3)它是一个软件解决方案，核心在于软交换机中的控制逻辑和网元之间的接口协议，传送层功能由相应的底层网络自行解决，不在软交换的考虑范围之内。由于控制任务专一，软交换的容量可以相当大，有利于对通信业务的有效控制。第8章 交换新技术介绍 软交换是在新的运营环境下，对支撑业务运营的各要素的重新配置和组合，这导致各要素间原本专有的、封闭的接口必须实现开放和标准化。基于软交换技术的网络体系结构分成媒体接入层、传输服务层、控制层和业务应用层，见图8.7。与传统电信网络体系结构相比，其最大的不
39、同就是把呼叫的控制和业务的生成从媒体层中分离出来。媒体接入层主要实现异构网络到核心传输网以及异构网络之间的互连互通，集中业务数据量并将其通过路由选择传送到目的地。传输服务层完成业务数据和控制层与媒体接入层间控制信息的集中承载传输。控制层决定呼叫的建立、接续和交换，将呼叫控制与媒体业务相分离，理解上层生成的业务请求，通知下层网络单元如何处理业务流。业务应用层则决定提供和生成哪些业务，并通知控制层做出相应的处理。第8章 交换新技术介绍图8.7 基于软交换技术的网络结构业务生成服务器(SCP)业务应用层软交换核心传输网媒体网关控制层转输服务层媒体接入层IP/ATM/FR/X.25 移动网用户终端公共
40、交换电信网7号信令网媒体服务器应用服务器策略服务器软交换软交换无线网关接入服务器媒体网关7号信令网关第8章 交换新技术介绍 图中，媒体网关作为媒体接入层的基本处理单元，负责管理PSTN与分组数据网络之间的互通和媒体、信令的相互转换，包括协议分析、话音编/解码、回声消除、数字检测和传真转发等。信令网关则提供SS7信令网络(SS7链路)和分组数据网络之间的协议转换，其中包括协议ISUP、TCAP等的转换。而无线网关则负责移动通信网到分组数据网络的协议转换。软交换通过提供基本的呼叫控制和信令处理功能，对网络中的传输和交换资源进行分配和管理，在这些网关之间建立起呼叫或是已定义的复杂的处理，同时产生这次
41、处理的详细记录。第8章 交换新技术介绍 控制层主要由MGC组成，业界通常将其称为“软交换机”。它提供传统有线网、无线网、7号信令网和IP网的桥接功能(包括建立电话呼叫和管理通过各种网络的话音和数据业务流量)，是软交换技术中的呼叫控制引擎。传输服务层承载业务，备选的核心技术有TDM、IP、ATM或MPLS。第8章 交换新技术介绍 业务应用层中的应用服务器提供了执行、管理、生成业务的平台，负责处理与控制层中软交换的信令接口，提供开放的API用于生成和管理业务。媒体服务器则是用于提供专用媒体资源(IVR、会议、传真)的平台，并负责处理与媒体网关的承载接口。如果在应用中，应用服务器不与媒体服务器一起使
42、用，则应用服务器只支持不要求媒体操作的业务，如阻截、前转和与选路相关的业务。应用服务器也可单独生成和提供各种各样增强的业务。第8章 交换新技术介绍 应用服务器和软交换之间的接口采用IETF制定的SIP，软交换可以通过它将呼叫转至应用服务器进行增强业务的处理，同时应用服务器也可通过该接口将呼叫重新转移到软交换设备。API驻留于应用服务器之中，为下面的业务和交换功能提供接入和生成的手段。它们为分组话音业务提供者提供了一个可以迅速高效地开发各种不同业务的环境，由于这些API接口具有开放和灵活的特性，因此在生成、管理业务时不必对软交换的功能进行更新或升级。第8章 交换新技术介绍8.2.4 软交换技术的
43、标准化进展软交换技术的标准化进展 软交换是下一代网络(包括固定网、移动网、数据网)的核心技术，主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、多媒体业务等，此外还提供一些基本补充业务，举例于传统交换呼叫控制和基本业务。由于具有开放性、灵活性和扩充性等优势，软交换技术将在未来网络的业务网层面发挥核心作用。软交换是智能网的继承和发展。显然，在交换和业务分离上软交换与IN有类似之处，但就整个体系结构上两者有很大不同。传统IN仍然是按照不同业务网独立设置的，并未考虑不同运营商、不同类型网络、不同类型业务统一接入处理和互连互通。而软交换作为一个开放的功能实体，采用标准的开放协议与外部实体实现通信。图8.8给
44、出了软交换与外部的接口采用的标准协议。第8章 交换新技术介绍图8.8 软交换与外部的接口采用的标准协议网管中心软交换SNMPCOPSINAPH.248MGCPIPDCSCTPSIP,软交换APISIP-TH.323,BICCH.323RADIUS计费中心智能网SCP信令网关媒体网关网守策略服务器应用服务器软交换第8章 交换新技术介绍 媒体网关与软交换之间的接口用于软交换对媒体网关进行承载控制和资源管理。此接口采用H.248(MeGaCo)协议，也可考虑采用媒体网关控制协议MGCP(Media Gateway Control Protocol)和IP设备控制协议IPDC(Internet Pro
45、tocol Device Control)。信令网关与软交换之间的接口完成软交换和信令网关之间信令信息的传递。此接口采用SCTP。软交换与网管中心之间的接口可实现对软交换的管理，采用简单网络管理协议SNMP(Simple Network Management Protocol)。软交换与智能网的SCP之间的接口提供对现有智能网业务的支持，此接口使用智能网应用协议INAP。第8章 交换新技术介绍 软交换与应用服务器间的接口提供对第三方应用和各种增值业务的支持功能，此接口可采用SIP协议或软交换提供的API。软交换与策略服务器间的接口可对网络设备的工作进行动态调整，此接口可使用IETF定义的COP
46、S(Common Open Policy Service)协议。软交换间的接口主要实现不同软交换设备之间的交互。此接口采用SIP-T、H.323或ITU-T最新推出的BICC协议。第8章 交换新技术介绍 自从软交换概念提出以来，我国科研和生产部门也一直紧紧跟踪软交换技术的最新进展，标准化工作也在同步进行。1999年下半年，我国网络与交换标准研究组启动了软交换项目的研究。2001年12月，信息产业部科技司印发了参考性技术文件软交换设备总体技术要求。现在，网络与交换标准研究组在积极制定有关信令网关、媒体网关、相关协议的技术规范及网络开放式体系架构和设备单元的测试规范。高科技“863”计划列项了软交
47、换系统在移动和多媒体应用的研究。国内外设备制造商、各大运营商也都提出了各自相应的解决方案。第8章 交换新技术介绍 以软交换为核心的交换体系提供业务开放能力，符合固定网络和移动网络融合的趋势；提供语音、数据、视频业务和多媒体融合业务，满足通信个性化、移动化和随时随地获取信息的发展目标。软交换技术是目前解决在统一平台上，提供多业务应用的一个重要发展方向，是下一代网络呼叫与控制的核心。第8章 交换新技术介绍8.3 光光 交交 换换 技技 术术8.3.1 光交换技术简介光交换技术简介 未来的全光网仍是以交换节点为核心构建，因此研究和开发具有高速宽带大容量交换潜力的光交换机势在必行。和电交换节点一样，光
48、交换节点按功能结构可分为接口、光交换网络、信令和控制系统四大部分。接口完成光信号接入，包括电/光或光/电信号的转换、光信号的复用/分路或信号的上路/下路。信令协调光交换节点和接入设备以及光节点设备间的工作。光交换网络在控制系统的控制下交换光信号，实现任意用户间的通信。第8章 交换新技术介绍 上述四个功能中，如何实现交换网络和控制系统的光化是光交换系统主要的研究课题。要将光技术应用于处理控制设备，就应解决类似于在计算机中遇到的许多问题，包括光逻辑操作和数据操作算法。但至今光计算机还没有广泛投入使用，涉及的光交换系统还是一个光交换网络与电子控制系统相结合的交换系统。有信令支持的自动交换光网络ASO
49、N(Automatic Switched Optical Network)具有动态连接能力，但目前还未实现。目前的光交换系统中控制选路的路由表由人工配置，控制光交换网络交换的转发表通过网管系统配置。第8章 交换新技术介绍 光信号复用可以提高光纤的传输容量。目前可用于超高速光纤网络的复用技术主要有：光波分复用OWDM(Optical WaveLength Division Multiplexing)、光频分复用OFDM(Optical Frequency Division Multiplexing)、光时分复用OTDM(Optical Time Division Multiplexing)、光码
50、分复用OCDM(Optical Code Division Multiplexing)和副载波复用SCM(SubCarrier Multiplexing)等。其中，OFDM和OWDM在本质上相似，都是用不同的光载波传输信息，但两者又有区别：在同一根光纤中传输的光载波路数不多，载波之间的间隔又较大的复用方式通常称为OWDM；若光载波路数较多，波长间隔较小而又密集的复用方式称为OFDM，OFDM是密集波分复用系统使用的复用技术。第8章 交换新技术介绍 按交换方式划分，光交换系统有两类：光路交换和分组交换，见图8.9。光路交换又可分为空分(SD)、时分(TD)和波分/频分(WD/FD)光交换，以及由
