新媒体代运营协议范文

导语：如何才能写好一篇新媒体代运营协议，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词下一代网络软交换存在问题

Abstract：Itdescribesthestateofsoftswitchtechnologyintheworld,servicesprovidedbyNGNbasedonsoftswitch,relatedorganizationsonsoftswitchstudyandproblemsonitsdevelopment.

Keywords:NGNSoftswitchProblem

1国际软交换技术的发展状况

下一代网络（NGN）是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，它将话音、数据、视频等多种业务集于一体。建设下一代网络是电信竞争的需要。随着通信技术的飞速发展和电信市场的逐步开放，电信业的一个最重要的发展趋势就是业务运营和网络运营的分离，由网络运营商提供可靠、高效的基础承载平台，由业务提供商提供各种应用，他们与设备制造商三足鼎立，共同推动了电信业的繁荣和进步。

软交换技术是下一代网络的核心技术，软交换思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长，形成分层、全开放的体系架构，作为下一代网络的发展方向，软交换不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合。

目前，欧洲电信运营商对于软交换（下一代网络）的发展和应用大体上采用比较务实和谨慎的态度，运营商都是根据自身网络的实际情况和业务的发展来采取对策。德国电信聚焦海外市场，积极开拓国际IP网的话音业务，并在新技术投入使用之前，注重新技术和新设备的试验和评估。2001年开始在国际网络进行软交换的试验，放置了一台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和VPN业务的试验，其软交换的标准采用SIP－T协议。英国电信则逐步地在长途网和本地网实现分组话音，本地网有5个节点开展了软交换实验，部分已经商用，并且试验规模在逐步扩展。在提供话音质量的保证方面，英国电信已在其承载网络内全面采用ATM技术。比利时电信认为2004年以后引入NGN比较适当，但目前需注意跟踪技术和设备的发展，比利时电信的技术部门在NGN方面重点研究未来分组话音网络的体系架构和需求、开展NGN技术培训、建立NGN实验室，为开展现场试验进行技术准备。一些北美电信运营商也正在积极开展有利于软交换提供话音业务的试验，有些运营商已经开始提供商用业务。

2002年3月，中国电信下一代网络（NGN）试验项目在北京、上海、广州、深圳4城市启动。中国电信与北电网络、爱立信、西门子、中兴通讯、上海贝尔5厂家签订了下一代网络试验工程设备合同。合同涉及金额近1亿元人民币。根据中国电信与北电网络签署的合同，在北京、上海、广州和深圳4城市部署北电网络的SUCCESSIoN下一代网络解决方案。NGN网络全国试验网项目涉及的技术面、提供的业务量、网络覆盖的广度、深度均在全球首屈一指。

在设备制造商方面，特别值得一提的是加拿大北电网络，其NGN产品为SUCCESSIoN（继往开来）解决方案，于1999年在BT－SPAIN首次正式商用，迄今为止，在全球超过24个国家的40多个网络中得到试验或商用。其商用客户中包括VErIzoN、SPrINT、中国电信、香港宽频（HKBN）、新世界电信（NEWWorLDTEL）及铁通等。

SUCCESSIoN的应用类型包括了长途及汇接（C4）业务、本地接入（C5）及多媒体业务、无线汇接及3G核心网业务以及有线电视多网合一业务。目前几种解决方案已经在实际网络中运用。其中，VErIzoN的软交换本地汇接网络包含2个软交换节点及70多个媒体网关，每个节点每天处理超过1100万次呼叫。SPrINT作为全美第一个实现TDM端局以软交换替换的运营商，其第一期工程（350万线）全部采用北电的SUCCESSIoN方案。香港宽频应用SUCCESSIoN本地IAD接入方案，在短短的17个月时间内，已拥有16万用户，是全球最大的基于以太网IAD接入的NGN网络，目前运营稳定良好。在最近的市场调研报告中，北电网络列全球软交换市场份额第一，也是全球VoIP和VoATM媒体网关市场份额第一。

2NGN提供的业务

软交换技术的引入除了对现有PSTN话音业务实现全面的继承以外，还在基于SIP的宽带多媒体业务、PSTN与因特网业务结合衍生的业务、用户个性化业务以及业务创新方面有着PSTN和因特网等单一网络无法比拟的优势。传统PSTN由于终端智能和带宽的限制，无法实现多种灵活的业务逻辑和多媒体业务。由于业务逻辑控制和网络智能在PSTN内每个交换机上呈分散式节点式分布，并且由于用户数据由各自归属的交换机管理，导致某些业务（如广域CENTrEx）难以开展。PSTN的终端种类非常单一且没有智能，业务的智能完全由交换机实现，因此一直以来难以实现用户对业务的个性化定制，而且由于终端智能的限制存在使用不便和各种电话补充业务难以推广的问题。引入NGN则在业务实现的简单性和灵活性上有了本质改变。NGN的业务逻辑控制和网络智能在软交换和应用服务器等少量网元上集中部署，因此可以方便地在全网实现业务部署和业务升级，NGN对广域CENTrEx的实现就非常容易。由于NGN引入了对等性控制协议（SIP），使得终端的智能大大提高，目前市场上已经出现了丰富多彩的SIP智能终端。终端智能的提高及媒体承载能力的加强（如支持话音、视频等）使得用户对业务的个性化定制成为可能并且已经商用。如NGN的“呼叫屏蔽”这一特性，用户可以对不同来话进行筛选性的监控，可以在不同时间对不同来话实施不同的应答策略，应答的方式也不仅仅局限于接听、转发、挂断等传统方式，而是包括了话音应答、问候音播放、语音信箱转接、电子邮件转接、网页推送等多种不同的应答方式。这种灵活性在传统PSTN上是无法实现的。

此外，NGN能够实现许多PSTN所无法实现的业务特性，一号通就是一个很好的例子。PSTN通过IN方式也可以实现一号通业务，然而NGN基于SIP协议可以轻松实现IN方式的一号通所无法实现的能力。如NGN的一号通业务可以实现用户根据自己的需要随时设定对来话的振铃终端和振铃顺序，而这些策略可以依据来话者的不同和时间段的不同而变化。比如对自己的家人和同事可以实施两种完全不同的振铃策略，自己上班和下班时的振铃策略也可以完全不同。这就给了用户最大的自由和灵活性，保证可以有一种方式能联系到他，给日常生活和工作带来了极大的方便。这种业务特性是PSTN所无法实现的。类似的例子还有许多，如WEB800、点击传真等。

NGN不但在业务实现的简易性和灵活性上有独到之处，并且能实现许多PSTN无法实现的业务，而且具有业务的惟一性。NGN的业务能力主要包括：

A）全面继承PSTN传统话音业务（包括基本话音业务、电话补充业务、CENTrEx业务、ISDNPRI补充业务、IN类业务等）；

B）基于SIP的宽带多媒体业务；

C）PSTN与因特网相结合的业务（即PINT业务，如点击拨号、点击传真、WEB800、ICW等）；

D）用户可定制的个性化业务。3从事软交换研究的国际组织

NGN是目前运营商和设备厂商都在讨论的热点技术，也是国外许多标准化组织和论坛（包括ITU－T的第11和16工作组，IETF的IPTELEPHoNY工作组、信令传输工作组（SIGTrAN）、媒体网关控制工作组（MEGACo），ETSI的TIPHoN，国际软交换协会（ISC），3GPP，3GPP2，MPLS论坛，ATM论坛，DVB，DSL论坛，PARLAY等）的研究工作重点。我国网络与交换标准研究组和IP研究组于2000年开始制定NGN网络的相关标准。

其中，ISC成立于1999年5月，目前有近150个成员，是运营商和设备供应商交流需求和动态的场合。国际上大多数知名的电信设备制造商，如阿尔卡特、朗讯、北方电讯、CISCo、西门子、富士通、诺基亚、爱立信等，另外有一些电信运营商如美国的LEVEL3、QWEST、AT＆T、日本的NTT等均为该协会成员。

软交换论坛包含5个工作组，负责网络架构、协议制定等技术工作。

业务应用工作组负责业务功能制定、协调以及API标准的应用。

网络结构工作组负责软交换网络功能架构的制定。

设备控制工作组负责软交换间以及软交换与其他网络设备间控制协议的制定和补充、增强，如MGCP、MGC和设备的兼容性等。

网络管理工作组负责网络管理的结构和协议制定。

SIP工作组负责SIP协议在软交换网络中的应用和增强。

此外，ITU－T和IETF在相关协议的标准化方面已经取得了重要的进展，如H．248协议、BICC协议、SIP协议和SIGTrAN系列协议等。

4存在的问题

目前虽然不少厂家推出了软交换的解决方案,各运营商也在积极进行相关的试验,但新技术的应用需要相当长的时间来完善。从目前厂家所提供的解决方案来看，目前存在的主要问题如下：

A）国际上尚无大型网络的组网和运营经验。传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验；而基于软交换的NGN网络组织目前国内外尚无成熟的经验，是采用基于软交换的全平面结构，还是采用分区域选路结构等，在技术和实践方面都有待进一步的探索。

B）协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中。不同厂家的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互兼容。BICC协议、SIP－T协议和H．248协议也在发展之中，协议的选项需要运营商根据业务的需要来进一步确定。

C）API没有成熟的产品。基于开放的业务平台，采用标准的API接口为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景，但是相应的产品仍在探索和研发之中。

D）业务开发问题。标准、开放的API接口能够快速、灵活地提供丰富的业务，这是软交换体系的一个优势所在，但目前厂家能够提供的业务多集中为基本语音业务及补充业务、IN类业务、PINT业务、多媒体终端之间的同步浏览、统一消息、多媒体会议等，究竟什么业务才是运营商手中的杀手业务，才能真正带来收益，是目前运营商和设备商在共同苦思冥想的问题，目前并未出现使人眼前为之一亮的业务。

E）网络安全和网络Qos问题。目前业界还没有一个非常完善的方法来解决网络安全性的问题，只能通过要求TG、软交换等网络设备应具备一定的反入侵能力以增强系统的安全性，用户账号、密码等用户数据的安全则只能采用加密的方式解决。在网络Qos方面，IETF组织已经提出了多种服务模型和机制来满足Qos的需求，其中比较著名的有综合业务模型（INTSErV）、区分业务模型（DIFFSErV）、MPLS技术、流量工程等，具体这些方案如何组合使用、可行性如何，效果如何，有待研究。

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IP电话的优势所在

IP电话，又称IP Phone或VoIP。它是一种利用Internet技术或网络进行语音通信的新业务。从网络组织来看，目前比较流行的方式有两种：一种是利用Internet网络进行的语音通信，被称之为网络电话；另一种是利用IP技术，电信运营商之间通过专线点对点联结进行的语音通信，被称之为经济电话或廉价电话。

IP电话之所以受到宠爱，是因为它具有鲜明的特点。

首先，传统电话使用公众电话网作为语音传输的媒介；而IP电话则是将语音信号在公众电话网和Internet之间进行转换，对语音信号进行压缩封装，转换成IP包。同时，IP技术允许多个用户共用同一带宽资源，改变了传统电话由单个用户独占一个信道的方式，节省了用户使用单独信道的费用。

其次，由于技术和市场的推动，将语音转化成IP包的技术已变得更为实用、便宜。同时，IP电话的核心元件之一的数字信号处理器价格在下降，从而使得电话费用明显降低。这一点，在国际电话通信费用上尤为明显，这也是IP电话迅速发展的重要原因。

对于目前大多数企业和行业用户来说，IP电话网仍然是供企业内部使用的专用网，鉴权、计费、用户认证等功能并不很重要。所以，在建设企业IP电话网的时候，往往可以省去不少功能服务器。

SIP将成主流

目前，IP电话终端所采用技术标准主要有H.323和相关协议、MGCP 协议和SIP协议，其复杂度和工作原理也会因采用的协议不同而异。

H.323协议是由ITU－T为多媒体会议系统提出的一个建议书，并不是为IP电话专门提出的，只是IP电话，特别是电话到电话经由网关的这种IP电话工作方式。

MGCP (Media Gateway Control Protocol) 和 Megaco / H.248是分别由IETF和ITU－T制定的媒体网关控制协议，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。

H.248/Megaco是在MGCP协议（RFC2705定义）的基础上，结合其他媒体网关控制协议特点发展而成的一种协议，它提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。该协议在构建开放和多网融合的下一代网络中，发挥着重要作用。

会话启动协议（SIP）是由IETF推出的会话初始协议，是一种基于文本的协议，采用SIP规则资源定位语言描述。SIP协议采用“点对点”的模式进行通信，它以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网。

SIP协议需要相对智能的终端，即终端需要包含用户客户机和用户服务器两部分，由这两部分实现呼叫请求、呼叫应答和一些用户的特定需要，正是因为SIP系统有了相对智能的终端系统，所以它才有可能实现用户个性化需求。 由于SIP具有简单、通用、易于扩展等特性，逐渐发展成为主流协议。

带来“增值”效益

相对于传统电话，IP电话机无论是对于用户来说，还是对于运营商来说都具有相当大的优势。

对于终端用户来说，办公室内无须使用电话线，只需要使用五类线即可，在桌面上数据业务和语音业务统一由网线进行传输，从而可以节省费用。同时，IP电话具有出色的移动性，由于IP网络没有物理位置的限制，使用IP电话可比使用手机还要方便，使用者在世界任何能通网络的地方均可使用IP电话，呼叫者和被呼叫者均可以随时随地地享受IP电话带来的高效率。

再者，IP电话拥有低廉的通话费用，IP电话使用IP网络，其通信成本相比传统电话网络要便宜很多，在IP网内通话目前大都采取免费或者收取包月费的形式，而呼叫传统电话也只需支付本地通话费；IP电话不可以提供强大的商务功能，IP电话终端配合软交换设备可以很容易地实现多方通话、智能转接等商务应用，相比传统电话功能很容易实现扩充。

从运营商的角度，IP电话机方便运营商开展增值业务。由于IP电话采用数字形式进行通信，IP电话终端一般均有处理数字数据的能力，因此可以非常方便地开展多种增值业务。同时，IP电话机的推广可以推动其他业务的发展，目前宽带接入网发展如火如荼，但是现在网络缺少的不是带宽，而是内容，IP电话的推出为网络服务内容增加了色彩浓重的一笔，相应地也可以推动宽带网络业务的发展。

运营模式

从技术的角度而言，目前的IP电话大部分采用H.323作为其通信协议，其中部分产品兼容MGCP，而基于SIP协议的IP电话尚未大规模使用。由于H.323协议族本身比较复杂，且原来是为局域网多媒体应用设计的，比较适应专网。对不同带宽、不同延迟的Internet而言，需要进一步完善和发展，而SIP协议以其良好的互通性和兼容性，适合3G无线网络结构的特点，以及与现有的Internet应用紧密结合的特点使其越来越受到业界的关注。

但是，由于这两种协议是完全平行的，各自使用不同的方法构建IP电话网，因此它们是不可能互相兼容的，需要解决的是两者之间的互通问题。

从运营模式的角度而言，在国内，IP电话最早的运营模式是由运营商通过配置网关开通以普通电话为终端，通过发售电话卡的形式向个人提供服务，以及通过架设专用设备向企业提供服务。目前的IP电话大多以这种形式为主，其主要特点是运营商与服务提供商同为一体，用户的选择只局限在几家电信运营商。

IP电话面临的挑战

然而，目前IP电话向本地的转移还有很多的问题需要解决，会有很多政策方面的问题要解决。比如运营许可证，还有像号码资源、网络之间互通互连联，这样跨技术和政策领域的问题需要解决。撇开这些问题，在技术上还有很多地方需要突破。

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目前，国际上IP网络通信的主要标准有H.323和SIP，两者都对IP电话系统信令提出了完整的解决方案。但两者的设计风格各有千秋，H.323采用的是传统电话信令模式，包括一系列协议; 而SIP借鉴互联网协议，采用基于文本的协议。

当采用H.323协议时，各个不同厂商的多媒体产品和应用可以进行互相操作，用户不必考虑兼容性问题; 而SIP协议应用较为灵活，可扩展性强。两者各有侧重。

系统结构差异

首先，从系统结构上分析。在H.323系统中，终端主要为媒体通信提供数据，功能比较简单，而对呼叫的控制、媒体传输控制等功能的实现则主要由网守来完成。H.323系统体现了一种集中式、层次式的控制模式。

而SIP采用Client/Server结构的消息机制，对呼叫的控制是将控制信息封装到消息的头域中，通过消息的传递来实现。因此SIP系统的终端就比较智能化，它不只提供数据，还提供呼叫控制信息，其他各种服务器则用来进行定位、转发或接收消息。这样，SIP将网络设备的复杂性推向了网络终端设备，因此更适于构建智能型的用户终端。SIP系统体现的是一种分布式的控制模式。

相比而言，H.323的集中控制模式便于管理，像计费管理、带宽管理、呼叫管理等在集中控制下实现起来比较方便，其局限性是易造成瓶颈。而SIP的分布模式则不易造成瓶颈，但各项管理功能实现起来比较复杂。

应用领域之分

H.323 和 SIP 都是实现 VoIP 和多媒体应用的通信协议。H.323协议的开发目的是在分组交换网络上为用户提供取代普通电话的VoIP业务和视频通信系统。 SIP的开发目的是用来提供跨越因特网的高级电话业务。这两种协议定位有一定的重合，并且随着协议向纵深发展，这种重合竞争的关系日益加剧。但两者所要达到的目的是一致的，就是构建 IP 多媒体通信网。由于它们使用的方法不同，因此它们是不可能互相兼容的，两者之间只存在互通的问题。

H.323是属于国际电联 (ITU) 的标准，以H.323为标准构建的多媒体通信网很容易与传统 PSTN 电话网兼容，从这点上看， H.323 更适合于构建电信级大网。国际上几乎所有的商业性 IP 电话网或视频会议网都是以 H.323 为基础的。而且，不同版本的 H.323 协议通过不断升级和扩展，已经日趋完善，为基于 H.323 的 IP 多媒体业务提供了很好的保障。

SIP 则是由一些 Internet 爱好者提出的，协议相对简单，但功能也相对简单。而且，对 SIP 的更新相对于 H.323 协议也较为落后。目前，有许多运营商正在利用 SIP 构建试验网，但若想利用 SIP 构建电信级大网，必须对它进行补充、完善，这样一来 SIP 也不可避免地变得复杂起来。事实上， SIP 的发展趋势正是如此。 SIP 的普遍使用也能够推动下一代网络的演进。

身世之别

H.323协议是由国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）提出、基于电信网信令和协议制定的IP多媒体标准，而不是为 IP 电话专门提出的。但是IP电话，特别是电话经由网关到电话的这种工作方式，可以建议采用H.323来实现，因而 H.323 协议也常被“借用”作为IP 电话的标准。

对 IP 多媒体应用（如IP电话或视频会议）来说，它不仅用 H.323 协议，还用了一系列协议，其中有H.225、H.245、H.235、H.450、H.341等。只是 H.323 协议是“总体技术要求”，因而通常把这种方式的 IP 电话或视频会议称为 H.323IP电话或H.323视频会议。H.323 协议是一个较为完备的协议，它提供了一种集中处理和管理的工作模式。这种工作模式与电信网的管理方式是适配的，尤其适用于从终端到终端的 IP 电话网或视频会议网的构建。理论和实践都表明， H.323 有能力做成任意规模的 IP 电话系统和视频会议系统。

SIP 是由互联网工程任务组（IETF） 提出的协议，它利用已有的 IP 网络协议提供多媒体业务，是一个与 H.323 并列的协议。与 H.323 体系相比，其作用类似于 H.225.0。SIP 具有简单、扩展性好以及和现有的 Internet 应用联系紧密的特点。

SIP 的出发点是想以现有的 Internet 为基础来构架 IP 电话业务网。因此，SIP 有着与 H.323 完全不同的设计思想，它是一个分散式的协议，将网络设备的复杂性向网络边缘推，与以 H.323 协议为基础的 IP 电话相比， SIP 需要相对智能的终端。对于用户终端是非智能终端的场合，也可以使用 SIP 作为呼叫信令，但这将大大削弱 SIP 特有的优势，因此 SIP 更适用于智能用户终端。另外，可以考虑在用户电话机前添加前置机的办法来取代网关设备，这样做的代价是将增加用户购买前置机的开销。

发展方向

目前，包括我国在内的许多国家都采用了 H.323 作为 IP 电话网关之间的协议。整个 IP 电话系统只是把 IP 网络作为传输媒介，在用户的接入上还是采用电路交换系统，而把 IP 电话网关作为电路交换网和 IP 网络的接口。同时，大多数电信运营商也已经将 H.323 作为建立新一代视频会议系统的首选，将传统的基于电路的 H.320 视频会议应用转移到基于 IP 的 H.323 系统中来。从应用的规模上说，在现实的电信运营中， H.323 已经成为 VoIP 和多媒体通信事实上的主导协议。

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软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（CallManager、CallServer），实现PBX功能（IPPBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IPPBX应用获得了巨大成功。受到IPPBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。

软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（InternationalSoftSwitchConsortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU－T等国际标准化组织的重视。

根据国际Softswitch论坛ISC的定义，Softswitch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

2基于软交换技术的网络结构

软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。基于软交换技术的网络结构如图1所示。

由图中可以看出，软交换位于网络控制层，较好地实现了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功能。

软交换与应用／业务层之间的接口提供访问各种数据库、三方应用平台、功能服务器等接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。其中：软交换与应用服务器间的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供对三方应用和增值业务的支持；软交换与策略服务器间的接口对网络设备工作进行动态干预，可采用COPS协议；软交换与网关中心间的接口实现网络管理，采用SNMP；软交换与智能网SCP之间的接口实现对现有智能网业务的支持，采用INAP协议。

通过核心分组网与媒体层网关的交互，接收处理中的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。软交换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。

软交换之间的接口实现不同与软交换之间的交互，可采用SIP－T、H．323或BICC协议。

3软交换技术的设计原理及其实现目标

软交换技术是一个分布式的软件系统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统，它独立于特定的底层硬件／操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。并且它应该有能力支持下列基本要求：

（1）独立于协议和设备的呼叫?熏设备的呼叫处理和／同步会晤管理应用的开发。

（2）在其软交换网络中能够安全地执行多个第三方应用而不存在由恶意或错误行为的应用所引起的任何有害影响。

（3）第三方硬件销售商能增加支持新设备和协议的能力。

（4）业务和应用提供者能增加支持全系统范围的策略能力而不会危害其性能和安全。

（5）有能力进行同步通信控制，以支持包括帐单、网络管理和其他运行支持系统的各种各样的后营业室系统。

（6）支持运行时间捆绑或有助于结构改善的同步通信控制网络的动态拓扑。

（7）从小到大的网络可伸缩性和支持彻底的故障恢复能力。

软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络（IP／ATM）的架构实现IP网、ATM网、PSTN网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。

软交换系统的参考模型如图2。

4软交换所使用的主要协议

软交换体系涉及协议非常众多，包括H．248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H．323、RADIUS、

SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。国际上，IETF、ITU－T、SoftSwitchOrg等组织对软交换及协议的研究工作一直起着积极的主导作用，许多关键协议都已制定完成，或趋于完成。这些协议将规范整个软交换的研发工作，使产品从使用各厂家私有协议阶段进入使用业界共同标准协议阶段，各家之间产品互通成为可能，真正实现软交换产生的初衷——提供一个标准、开放的系统结构，各网络部件可独立发展。在软交换的研究进展方面，我国处于世界同步水平。信息产业部“网络与交换标准研究组”在1999年下半年就启动了软交换项目的研究，目前已完成了《软交换设备总体技术要求》。此外，“IP标准研究组”正在研制有关中继媒体网关（TG）、信令网关?穴SG?雪、接入网关（AG）、综合接入设备?穴IAD?雪等设备技术规范。

下面对几个主要协议做一简单介绍。

1．H．248／MEGACO

H．248和MEGACO协议均称为媒体网关控制协议，应用在媒体网关和H．248／MEGACO与软交换设备之间。两个协议的内容基本相同，只是H．248是由ITU提出来的，而MEGACO是由IEFT提出来的，且是双方共同推荐的协议。它们引入了Termination（终端）和Context（关联）两个抽象概念。在Termination（终端）中，封装了媒体流的参数、MODEM和承载能力参数，而Context（关联）则表明了在一些Termination（终端）之间的相互连接关系。H．248／MEGACO通过Add、Modify、Subtract、Move等8个命令完成对Termination（终端）和Context（关联）之间的操作，从而完成了呼叫的建立和释放。

2．媒体网关控制协议（MGCP）

媒体网关控制协议（MGCP）是由IEFT提出来的，是简单网关控制协议（SGCP）和IP设备控制协议（IPDC）相结合的产物。MEGACO协议是对MGCP协议的进一步改进、完善和提高，MGCP协议可以说是一个比较成熟的协议，协议的内容与MEGACO协议比较相似。目前软交换系统设备大都支持该协议，其不足也慢慢表现出来，将来可能要被H．248／MEGACO协议所取代。

在软交换系统中，MGCP协议与H．248／MEGACO协议一样，应用在媒体网关和MGCP终端与软交换设备之间，通过此协议来控制媒体网关和MGCP终端上的媒体／控制流的连接、建立和释放。

3．会话初始协议（SIP）

会话初始协议（SIP）是IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。以Internet协议（HTTP）为基础，遵循Internet的设计原则，基于对等工作模式。利用SIP可实现会话的连接、建立和释放，并支持单播、组播和可移动性。此外，SIP如果与SDP配合使用，可以动态地调整和修改会话属性，如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。其具体内容可参见IETFRFC2543bis。

在软交换系统中，SIP协议主要应用于软交换与SIP终端之间，也有的厂家将SIP协议应用于软交换与应用服务器之间，提供基于SIP协议实现的增值业务。总的来说，SIP协议主要应用于语音和数据相结合的业务，以及多媒体业务之间的呼叫建立与释放。特别是SIP协议以其简单、灵活的特点，使作为移动通信标准化组织的3GPP已经决定在其基础上建立第三代移动通信的全IP网络，并要求未来的3G终端必须支持SIP协议。

4．SCTP协议

SCTP协议是由IETF提出的一种关于流控制传送协议。主要是在无连接的网络上传送PSTN信令信息，该协议可以在IP网上提供可靠的数据传输。SCTP可以在确认方式下，无差错、无重复地传送用户数据，并根据通路的MTU的限制，进行用户数据的分段；在多个流上保证用户消息的顺序递交，把多个用户的消息复制到SCTP的数据块中。利用SCTP偶连的机制来保证网络级的部分故障自处理。SCTP还具有避免拥塞和避免遭受泛播及匿名攻击的特点。

SCTP协议在软交换中起着控制协议的主要承载者的作用。

5软交换技术的主要特点和功能

1．软交换技术的主要特点表现在以下几个方面：

（1）支持各种不同的PSTN、ATM和IP协议等各种网络的可编程呼叫处理系统。

（2）可方便地运行在各种商用计算机和操作系统上。

（3）高效灵活性。例如：

·软交换加上一个中继网关便是一个长途／汇接交换机（C4交换机）的替代，在骨干网中具有VoIP或VTOA功能。

·软交换加上一个接入网关便是一个语音虚拟专用网（VPN）／专用小交换机（PBX）中继线的替代，在骨干网中具有VoIP功能。

·软交换加上一个RAS，便可利用公用承载中继来提供受管的MODEM业务。

·软交换加上一个中继网关和一个本地性能服务器便是一个本地交换机（C5交换机）的替代，在骨干网中具有VoIP或VTOA功能。

（4）开放性通过一个开放的和灵活的号码簿接口便可以再利用IN（智能网）业务。例如，它提供一个具有接入到关系数据库管理系统、轻量级号码簿访问协议和事务能力应用部分号簿的号码簿嵌入机制。

（5）为第三方开发者创建下一代业务提供开放的应用编程接口（API）。

（6）具有可编程的后营业室特性。例如：可编程的事件详细记录、详细呼叫事件写到一个业务提供者的收集事件装置中。

（7）具有先进的基于策略服务器的管理所有软件组件的特性。包括展露给所有组件的简单网络管理协议接口、策略描述语言和一个编写及执行客户策略的系统。

2．软交换是多种逻辑功能实体的集合，它提供综合业务的呼叫控制、连接和部分业务功能，是下一代电信网语音／数据／视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。主要功能表现在以下几个方面：

（1）呼叫控制和处理为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能。

（2）协议功能支持相应标准协议，包括H．248、SCTP、H．323、SNMP、SIP等。

（3）业务提供功能可提供各种通用的或个性化的业务。

（4）业务交换功能

（5）互通功能可通过各种网关实现与响应设备的互通。

（6）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。

（7）计费功能根据运营需求将话单传送至计费中心。

（8）认证／授权功能可进行认证与授权，防止非法用户或设备接入。

（9）地址解析功能和语音处理功能。

6基于软交换的应用

随着通信网络技术的不断发展和软交换各种标准的制定与补充，不少厂家都推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关实验。目前，国内外许多电信设备制造商，如西门子、阿尔卡特、爱立信、北电、中兴等都在积极发展新的交换机过渡平台，提出了软交换在下一代网络中的解决方案。这里简要介绍一下软交换在VoIP中的应用，图3为基于软交换技术的VoIP网络结构。

从图中可以看出，它的功能非常类似于现行电路交换传送系统间的交换／长途网，C4交换机用软交换系统和一组中继网关的组合体所取代。中继网关自身是由软交换技术利用主／被叫协议控制，这个协议就是与来自某个具有指定源／目的的RTP／UDP／IP流的电路交换机的一个指定时隙相关的MGCP／IPDC协议。

软交换技术作为呼叫处理的组成部分，其标识要被用来终结该呼叫的最有可能的出口网关，并利用这个信息来命令中继网关执行所指定的功能，亦即软交换技术能够通过选择一个最小代价的路由来完成每次呼叫，以使所选择的出口网关最接近目的电话。于是，就完成了原有通过电路交换网执行的呼叫操作功能。

接入网关既可以终结ISDN的PRI，也可以终结来自企业PBX的CAS信令。这种接入网关能够被软交换以基于分组电话协议的多种方式进行控制；对于基于H．323协议的网关，软交换能够像一个H．323网关那样动作；如果接入网关隧道PRI（Q．931）或CAS信令返回到软交换，那么软交换还能够使用像MGCP／IPDC协议以更好的方式控制接入网关。这也体现了软交换技术处理接入网关的能力。

软交换技术通过SIP协议接到电缆网络上，以支持企业的IPPBX及IP电话。它还能够通过TCP／IP协议接入SCP，也可通过TCP／SCCP协议接入到SS7网络上，使无缝互连成为可能。

7基于软交换的下一代网络中需要继续关注的主要问题

虽然基于软交换的下一代网络是一个比较完整的网络解决方案，可以应用在各种通信领域，但由于其技术新，目前的解决方案大多处于实验阶段，尚未形成大规模应用，许多问题仍需要继续关注，如QOS、网关、安全性、业务提供方式、与现有网络的有机结合等问题。

1．QOS问题

对任何网络来说，QOS的保证都是一个非常重要的问题。从根本上说，软交换本身并不能解决QOS问题，而是靠其承载网络来保证服务质量的。承载网络目前有两种方式：ATM和IP。对于ATM的承载网络来说，其本身就有很强的QOS机制。但是，对于IP的承载网络来说，如何解决好QOS问题。在基于软交换的下一代网络中是一个非常关键的问题，因为从目前厂家的设备开况和网络发展的总的趋势来看，以IP为承载网络应该是大势所趋。

2．软交换网络的管理

从软交换目前的实现情况来看，大部分都采用SNMP协议作为软交换系统的网管协议，但SNMP网管系统具有一定的局限性，SNMP网管以静态管理方式为主，无法针对各种不同业务的需求变化进行综合管理。由于SNMP采用的是基于UDP的承载方式，因此不能很好的保证网管信息的可靠传输。同时，基于软交换的下一代网络提供的是实时业务，而要求网管系统必须具有一定的QOS管理能力。但目前基于软交换的网管系统处理这方面的能力比较差，还需进一步的改进、完善，才能满足用户对服务质量的要求

3．软交换涉及的协议尚需继续完善

软交换网络的各个网络接口之间采用开放的协议进行通讯。但是，目前不论是从协议的制定情况，还是各个厂家的开况来看，接口的标准化还不完善，大多数协议还处于扩充完善阶段。因此，离最终的开放网络还需要有一段时间。

综上所述，软交换虽然具有很大的发展潜力，但目前仍处于发展的起步阶段。以软交换为核心的通信系统将会提供业务开放能力，符合三网合一的发展趋势，提供话音、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。

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关键词:软交换;IP承载网;业务需求

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号: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

随着信息化进程的不断推进,人们已越来越不满足于现有GSM网络以窄带方式提供的单一语音服务,提供宽带化、智能化、个人化移动多媒体服务的需求日益剧增。下一代网络泛指一个以IP为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务融合全新的网络。软交换SoftSWitch是构建在以IP为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务的融合方案。在目前各大运营商老一代IP承载网建设和运营中,网络架构和技术理念都已经达到了完善,尤其是在冗余备份,路由切换方面已经有了规范化的设计理念和技术。但在3G核心网的承载方面,由于语音IP化的特殊需求,对新的IP承载网提出了更高或者更新的要求,因此,目前的承载网无法满足基于语音IP化的软交换核心网的承载需求。

1 软交换功能结构

软交换体系结构是目前面向网络融合的新一代多媒体业务整体解决方案,具有层次化、呼叫控制与承载分离、快速开发业务、集中部署业务等特点,可以向用户提供包含PSTN话音、无线话音、基础数据、多媒体数据等各种业务。通过优化网络结构,不但实现了网络的融合,更重要的是实现了业务的融合,使得包交换网络能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能,同时,可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务。

在软交换构建的开放体系架构中,通过呼叫控制与媒体交换/承载的分离,实现了开放的分层架构,各层次网络单元通过标准协议互通,可以各自独立演进,以适应未来技术的发展。软交换主要包含两个层次。

媒体网关层:根据组网的位置,可分为接入媒体网关(提供接入适配功能)、中继媒体网关(提供与其他网络互通的媒体流转换功能)、资源媒体网关(提供特定媒体资源)。

呼叫控制层:由信令网关(提供中继信令SS7在IP网上的传输适配功能)和呼叫控制服务器(通过与信令网关和媒体网关的配合实现呼叫的建立、维持和释放控制功能)。

2 总体要求

为了满足3G核心网软交换承载的的基本需求,根据IP下一代网络NGN的自身特点,我们需要研究一套能够满足中国移动通信核心网的地位及承载业务的IP承载平台,同时确保其所承载软交换类业务及信令VPN业务安全可靠地运行的网络平台。

对于3G话音、信令和数据业务的具体需求,该平台理论上应当满足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承载平台[1]。

QOS可以根据业务的重要性和及时性的要求,对不同业务分为不同级别,在接入、转发、汇聚等各方面提供不同优先级的承载服务[2],如最优传输、尽可能传输等。当然,在传输和设备性能足够的情况下,各个业务服务是一样的,但在接入层和转发层面上,突况都是不可控的,因此,在突况下,由于瞬时的性能和容量不足,对业务服务分为不同级别是非常有必要的;

安全性方面,由于移动业务本身的重要性,要着重解决外来入侵和内部干扰两个方面的安全性[3],分别可以通过接入层ACL、VPN技术、路由策略等技术进行完美解决。

可靠性方面,要求所有数据都能完整、有效、及时的进行传输。

3 3G业务分类

3G业务主要可以分为三个大类:实时话音业务、信令信号以及数据业务。

3.1 实时语音业务

实时话音业务是3G系统中最重要的业务,除了必要的QoS、可靠性和安全基础要求外,对话音传输的及时性方面有严格的要求。按照目前实验室的研究情况,要求在传输或设备故障、路由改变和收敛时,信号中断或震荡时间要小于50ms-200ms,分别是用户完全没有感知以及用户可以容忍的最大时限。经过测试,我们得出表1的结论。

根据表1,我们认为超过这个时限,将会引起用户的感知度的降低。但是,因为各种原因导致的路由改变和重新收敛在全国性运营商的承载网中经常出现,按照目前实验环境,在湖北移动网络中,核心路由器上的路由收敛一天有50次以上,扩展到全国范围,这个数字将会达到数千次。但是,如果不采用特殊的网络技术,仅仅利用现有的3层路由协议和策略配置,路由收敛最快也只能达到秒级。如OSPF收敛时间为10秒以上,目前中国移动采用的ISIS骨干路由协议在接入层可以达到3.3秒,而BGP路由协议更是不能进行自行收敛,而是必须根据承载的IGP路由协议收敛来收敛,时间更长。因此,解决由该原因造成的信号中断将是承载话音业务最重要的任务。

3.2 信令业务

对于信令业务来说,实时性要求没有话音业务高,但是,对安全性的要求特别突出,也就是对信号传输的有效性和可靠性有很高的要求。一个信令的错误可能导致整个通话或业务流程的全部中断。目前TDM承载平台中,由于信令在传输过程中的错误造成的用户投诉和业务质量降低是最大一个部分。

因此,除了在接入层进行严格限制外,在核心层不能进行依靠现有的路由协议来进行。因为,现有的动态路由协议具有自动寻路功能,而该功能在网络出现各种不可知的变动时,不仅会造成收敛时间很慢和错误收敛,还会造成次优路由、迂回路由或路由环路等各种不可知的变化,导致在一段时间内信令传输的错误。因此,如何确保信令传输的有效性是针对信令业务最重要的要求。

3.3 数据业务

3G的PS域中,数据业务占有很大部分。但是和比重相比,数据业务的重要性反而是最低的。因为数据业务用户对实时性的要求很低,对数据的有效性也没有很高的要求。在近一年的调查中,针对数据业务的这两个方面的投诉(如业务使用缓慢、业务不稳定等)的比率接近为0,而大部分用户对数据业务的要求仅仅在于是否可用方面。

因此,在承载平台上,对数据业务的要求最低,可以说只要满足了实时话音业务和信令业务的需求,数据业务的要求就能同样满足。

4 3G业务需求

根据以上对3G网络的分类及分析情况,可得出以下具体的需求。

4.1 高安全性

通过设备机制及组网方案提高网络整体的安全性,对于所承载的电信级业务,要能提供类似于传统专线一样的安全性,包括:1) 从业务的安全性要求出发划分安全域;2) 有效的隔离和边界控制。

网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证,在网络设计中应选用已规模商用的高可靠性网络产品,合理设计网络架构,制订可靠的网络备份策略,保证网络具有故障自愈的能力,最大限度地支持系统的正常运行。

1) 冗余设计,避免单点故障造成业务质量下降;

2) 快速的故障检测和故障倒换技术;

3) 保证业务在IP专网中传送时的可靠性、完整性和保密性;

4) 严格达到PSTN网99.999%的可靠性要求,信令承载要求更是要达到6个9或7个9的程度。

4.2 服务质量保证能力。

1) 引入承载控制机制,根据业务需求进行资源的管理;

2) 对数据传输质量进行严格要求,如IP专网端到端单向时延小于50ms、端到端时延抖动小于10ms、丢包率为小于1%;

3) 引入QoS技术:对于所承载的每种业务,要能够按需提供QoS;对于话音等实时业务,要能够提供类似于传统PSTN网络的服务质量,这样才能作为电信级业务的IP骨干网络。

4.3 良好的可扩展性

根据未来业务的增长和变化,网络可以平滑地扩充和升级,最大程度的减少对网络架构和现有设备的调整。

1) 巨大的用户和业务地址需求

2) 日益增长的业务容量要求,具备强大的处理能力、业务能力及平滑演进能力:IP专网必须具备承载高QoS业务所需的性能、各种特性及业务能力(如MPLS VPN、QoS、安全特性、ACL等),同时应具备强大的业务演进及扩展能力,对于新特性、新业务的提供(如IPv6),可通过软件升级的方式提供,最大限度地保护现网投资,满足可持续发展的要求;

3) 标准开放性:支持国际上通用标准的网络协议(如TCP/IP)、国际标准的大型的动态路由协议(如BGP、ISIS)等开放协议,有利于以保证与其它网络之间的平滑连接互通,以及将来网络的扩展。

4.4 QoS机制

1) 根据业务需求提供灵活的QoS、安全性保证:如严格保证增值类业务(VPN、话音及视讯等)的QoS,能够为所承载的各类电信业务(包括媒体流及信令流等)按需提供QoS保证(EF、AF);

2) 有效的网络层和业务层管理手段:对网络实行集中监测、分权管理。选用先进的网络管理平台,具有对设备、端口等的管理、流量统计分析,及可提供故障自动报警;

3) IP专网必须具有完善的故障定位、故障排查等功能,为网络日常维护管理、网络优化提供依据;同时应提供VPN策略部署工具,简化管理、降低维护成本。

4) 可对不同的业务实施灵活的计费策略。

综合以上的业务需求,无论从技术和商业角度都可以看到软交换还面临许多复杂要求[4],软交换仍处在发展阶段。

5 结束语

要建设一个具有前瞻性的软交换系统,相应的,具备先进性、开放性、高可靠性、可扩展性、可管理性和安全性的运营支撑系统也是必不可少的,特别是在新业务层出不穷的现时代。随着新技术的进步与新业务的开展,下一代软交换运营支持系统一定会有更大的发展。

参考文献:

[1] 蔡康,李洪.下一代网络(NGN)业务及运营[M].北京:人民邮电出版社,2005:145-170.

[2] 陈曾胜.IP承载网及其3G/NGN业务的QoS方案[J].移动通信,2008,(10):22-25.

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1固网智能化的新业务

传统PSTN对增值业务的支持日益显出力不从心,对多媒体业务实现困难、运营维护管理要求高,投资收益正在下降。而对传统固话网络进行智能化改造可以弥补这一缺点。固网智能化是指在现有的传统PSTN的基础上,通过对网络结构的优化,资源的整合,设备的升级来达到网络优化和集中管理。固网智能化除了对传统业务有着良好的继承性以外,它更能给我们这个网络带来更好、更强大的业务。通过完善提供固网业务的架构体系,使得固网的业务提供能力变得更加方便,简洁和实时。固网智能化技术在提供交换机标准业务的基础上,还可提供以下业务:号码类业务,如混合放号、移机不改号、号码携带、一号双机(同振)等;基于用户属性触发类业务,如固网预付费、固网彩铃、一号通、多业务嵌套(如预付费+彩铃+同振)等;跨网业务,可以跨PSTN、PHS、NGN等多个网络提供统一业务。能在很大程度上满足市场的需求。

2固网智能化的体系

电信运营商必须建立以数据为中心、基于开放的网络架构,提供包括语音、数据、多媒体等多种业务的融合网络体系。即基于软交换技术的NGN网络以实现固话网络的智能化升级。软交换是一种功能实体,为下一代网络NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能,是下一代网络呼叫与控制的核心。基于软交换技术的下一代网是业务驱动的网络,通过呼叫控制、媒体交换及承载的分离,实现了开放的分层架构,各层次网络单元通过标准协议互通,可以各自独立演进,以适应未来技术的发展。软交换的体系如下:

其中,采用分层的结构,每个模块可以独立的发展;各模块之间采用标准接口,使网络更为开放;在这里可以实现控制和承载分离,软交系统基于分组交换的承载网络,分组交换网络能够满足语音、数据、多媒体等多种业务的需求,为将来各种业务的开展奠定了基础。呼叫控制独立与承载网络,脱离了媒体类型的限制使网络更为灵活,功能更为强大;业务与控制相分离,屏蔽了控制和网络,使业务的开发更简单。独立的业务提供模块,能够为整个网络提供业务,使业务的部署更为灵活。

3固网智能化的实现方式

可以通过HLR解决固网用户向3G迁移的问题,同时为固定移动的融合业务提供支撑。对PSTN进行智能化改造的方法有两种可行性较高,一种是对端局交换机进行智能化改造,建立一个集中、外置的数据库,存放所有用户的业务属性,所有端局具有集中访问的能力。另一种是对汇接局交换机进行智能化改造,将端局见的直达链路改为到汇接局的直达链路,在汇接层设置集中数据库即HLR。固网智能化后采用的HLR为多网提供统一用户数据管理,作为固网、NGN用户数据属性存储及管理中心,提供网络智能化功能之外,同时作为PHSHLR以及将来中国3G移动网HLR,为业务融合打下基础;HLR可以利用现有的固网优势未来发展3G业务,包括固网用户不改号平滑迁移为3G网络用户,以及发展固网/3G融合的业务;由于第二种最接近下一代网络而被广泛采用。目前中国电信实施全业务上移,即将所有业务功能从传统交换机上移至软交换设备管理,现有的交换设备仅作为基本备管理接入,从而真正达到丰富网络应用、降低运维成本、整合网络资源的目标。另外,该方案能充分利用现有网络资源,保护已有投资,新建的SHLR设备能充分吸收现有PHS网络中的HLR的技术优势;实现用户的接入手段多样性,不仅包括宽带域还包括窄带域。而且未来的新业务应充分考虑到运营商的发展方向,因此,方案中采用统一的业务平台为全网用户提供各类增值业务和基于IP多媒体业务,并且实现PSTN网络平滑升级到下一代网络,可以实现与移动3G的融合,为运营商3G网络建设奠定基础。具体实现方案是:首先由软交换与中继网关(TG)结合替代PSTN中的汇接局,负责呼叫控制、路由控制、计费和维护等功能,同时要求软交换具备SSP功能,负责网络智能化业务的触发、业务实现的控制等。由于用户的号码信息以及用户签约的智能业务信息集中存放在SDC中,因此软交换必须具备通过标准协议访问SDC的能力。在由软交换和TG构成本地网汇接层面后,原有的PSTN端局全部通过TG接入到软交换网络中。在系统运行时,端局将所有呼叫信令强制到软交换处理,软交换利用访问协议查询SDC得到用户的具体业务属性,实现业务的触发。TG和每个本地交换机采用分区汇接的形式,实现实际话务的接续。每个本地交换机均至少与归属于不同软交换的两个TG进行连接,保证在单个TG或软交换发生故障时话务仍然能正常接续。

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关键词：SIP、用户、消息、VOIP、NGN

1前言

正如DYNAMICSOFT公司首席科科学家Jonathan Rosenberg博士所说的“在电信界以外毫无所知的情况下，一场静悄悄的革命发生了”。而领导这场静悄悄革命的是会话初始化协议（Session Initiation Protocol，SIP）,它是由IETF提出的IP电话信令协议。SIP的出现打破了传统电信业务的传输模式，它用基于Internet的准则为电信业带来了新的生机。SIP作为第三代移动系统的信令协议，能够提供IP多媒体服务，可以将蜂窝系统与Internet应用领域融合在一起。它的主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换机（SoftSwitch）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增值业务。

2SIP简介

2.1SIP系统结构

按逻辑功能区分，SIP系统由4种元素组成：用户，SIP服务器，重定向服务器以及SIP注册服务器，如错误！未找到引用源。所示。

SIP用户，又称为SIP终端，是SIP系统中的端用户，在RFC3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的角色的不同，又可分为用户客户机（UAC） 和用户服务器（UAS）2种。其中前者用于发起呼叫请求，后者用于响应呼叫请求。

SIP服务器，是一个中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器，具有解析名字的能力，能够前面的用户向下一跳服务器发出呼叫请求。然后服务器决定下一跳的地址。

重定向服务器，是一个规划SIP呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发出请求而自己则退出对这个呼叫的控制。

SIP注册服务器，用来完成对UAS的登录，在SIP系统的网元中，所有UAS都要在某个登录服务器中登录，以便UAC通过服务器能找到它。

2.2SIP的主要功能

SIP具有如下基本功能：

用户定位（User location）：决定哪个终端系统参加通信；

用户能力（User capabilities）：决定通信所采用的媒体和媒体参数；

用户可用性（User availability）：决定被叫方是否愿意加入通信过程；

呼叫建立（Call setup）：振铃、主叫方和被叫方的连接和参数的建立；

呼叫处理（Call hangling）：呼叫前转或终结呼叫。

2.3SIP消息机制

SIP是一个基于文本的协议，它的消息分为两大类：从客户端到服务器的请求（Request）和从服务器到客户端的响应（Response）。

无论请求消息还是响应消息都是由起始行（Start-Line）、消息头部（Message-Header）和可选的消息体（Message-Body）构成。SIP消息的头部字段主要有From、To、Call-ID、Cseq、Via、Contact等，用于标识会话的各种相关参数，而可选的消息体部分用于描述会话双方的通信能力。

请求消息的起始行称为请求行（Request-Line），其中的“ ”（Method）字段表明了请求消息的功能。

SIP协议定义了6种方法：REGISTER：用于登记联系信息；INVITE：用于邀请用户加入会话；ACK：用于对邀请做出响应；CANCEL：用于取消未完成的请求；BYE：用于终止会话；OPTIONS：用于询问服务器的性能。

2.省略接受到这个INVITE请求后，经过地址解析，将其发送至SIP服务器sip2.省略返回给user1 一个 100 Trying消息。sip2.省略的INVITE请求后，将其转发给User，并返回给sip1.省略一个180Ringing消息，此Ringing消息将依次转发给sip1.省略、最后到达User1。User1在收到200OK消息后，直接发送一个ACK确认消息给User2。至此呼叫建立过程完成，User1和User2之间可以建立媒体通道进行对话。当一方想结束通话时，发送一个BYE消息给对方，对方返回一个200 OK消息，SIP呼叫即被终止。

2.5 SIP的优越性

SIP是为VoIP电话，尤其是结合Internet设计的协议，它拥有明显的优越性。

SIP拥有优异的可扩展性，原因在于，大大降低了对中心节点（核心网络服务器）的压力，在同样情况下，可大幅提高系统对呼叫的处理能力。

SIP与现有的Internet应用紧密结合，包括Web以及Email业务，而点击拨号（Click to Dial）和点击传真（Click to Fax）等协议都是基于SIP的。

对于工程师而言，SIP具有非常简单的优势，可以松实现Internet电话。

SIP具有更高的功能性和增长潜力，但SIP获得普遍接受的前提是整个分组语音承载技术先被人们接受。现在，这些条件已越来越成熟，SIP的发展正面临着一个大好时机。

SIP发展现状

在现阶段,SIP已经得到了业界的普遍认同:

3.1标准组织：

NGN论坛、3GPP、3GPP2等标准组织已确定SIP为多媒体会话标准，CDMA、NGN、WCDMA核心网将走向融合和统一；

3.2制造商：

业界纷纷推出基于SIP的多媒体解决方案，包括电信设备厂商（Nortel、Ericsson、Huawei）、数据通信厂商（Cisco）以及软件厂商（Microsoft）；

3.3运营商：

基于SIP的NGN Voice方案已经成为发展趋势，各大运营商普遍接受，美洲运营商招标建设基于SIP的NGN Voice网络，Embratel认同基于SIP的VoIP解决方案，日本宽带运营商的VoIP网关设备均基于SIP；

支持SIP的产品

目前,已经有不少值得关注的、比较有代表性的SIP应用,例如:

SIP产品开发商Dynamicsoft是Cegetel的合作者，该公司致力于为SIP产品设计和制造开发平台，供其他厂商在其基础上开发市场需要的新兴语音服务。

3Com公司已完成其SIP产品的第四次测试，其目的是为了检验软件和硬件的SIP互操作性。这是第一次整个电话系统都建立在SIP基础上的测试，比如通过一台SIP网关访问PSTN等。

Siemens已经正式向业界推出了采用SIP协议的VoIP电话。该产品完全符合SIP的要求，呼叫可以从PSTN、Intranet或者Internet发起。此类电话产品，包括电话机、客户程序和通信服务器、网关都可应用于企业通信系统和电信规模的IP电话系统。

Cisco 将SIP功能嵌入了其接入服务器和系列路由器，这些嵌入功能负责IP网络语音和多媒体呼叫的信令控制，而Cisco的SIP软件具备SIP协议的固有优势，在个人移动服务上功能强大。

Lucent实现了一套供第三方开发者采用SIP的可编程软件平台，支持SIP全部标准服务和组成元素。

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【关键词】VoLTE IPX LBO-VR LBO-HR S8HR 国际漫游

[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网络的建设和商用已在全球如火如荼的全面铺开。截至2016年一季度，已有162个国家和地区的494家运营商的LTE业务已经商用，用户超过10亿人[1]。LTE网络除提供高带宽的数据业务体验外，还将利用VoLTE逐步实现对语音业务的承载。在此趋势之下，VoLTE须满足现有语音通信的所有场景，包括国际漫游。与数据漫游相比，VoLTE国际漫游业务对互通能力、安全性和QoS方面有更高的要求，给互通网络提出了更高的挑战。目前有多种国际网络互联方案，其中就包括了IPX（IP eXchange，IP专网交换）。

2 IPX介绍

IPX是基于IP网络的一种交换新模式，它拥有高质量的国际IP骨干网络，通过IP网络接口实现全球范围内移动运营商、固网运营商及服务提供商之间高质量、低成本的互联互通，为已经达成端到端QoS和互联计费的双边以及多边协议运营商提供语音、数据漫游及信令交换服务[2]。

IPX网络的以下特性使其能够很好地承载VoLTE漫游业务：

良好的业务感知能力

IPX具备业务功能，能够对其承载的业务进行感知。一方面，IPX不仅能够遵从 GSMA IR67的相关规范向客户提供DNS解析服务[3]，还能提供VoLTE的核心网互联接口，根据信令内容对其进行转发和处理。另一方面，IPX能根据双方的漫游协议，对漫游媒体流配置多样的路由路径。

高安全性[4]

IPX满足GSMA（Global System for Mobile Communications Alliance，全球移动通信系统联盟）IR 77定义的网络安全要求，将物理直连作为连接客户网络的首选。IPX使用自主管理和运营的网络提供业务，IPX骨干网也对公共互联网完全屏蔽。在同一个IPX网络中，不同的业务群体将被相互隔离，最大限度地降低了业务风险。

高服务质量

语音业务对速率的要求远高于一般的数据业务，一般要求单向通话时延不超过150 ms，丢包率不超过3%。IPX自身拥有通达全球的高质量MPLS（Multi Protocol Label Switch，多协议标签交换）网络，满足GSMA 提出的SLA（Service Level Agreement，服务等级协议）要求，能够根据双方签署的业务等级协定，依照数据包中DSCP（Differentiated Services Code Point，差分服务代码点）值的不同，提供端到端的QoS保障。

QoS的主要指标包括可用性、时延、抖动、丢包率[5]：

可用性：可用性是指IPX能够向客户提供正常功能的时间占工作总时间的百分比。

时延：往返的总时延为发送一个IP数据包从源到目标并接受来自目的地的应答包所用的总时间，IPX根据两端客户的地理位置确定业务的时延。

抖动：抖动是在从源发送到目的地不同的数据包的延迟变化。

丢包率：丢掉的数据包占从源发送到目的地的数据总量的比例，IPX网络内的丢包率对不同的QoS等级有不同的要求。

接入简单

IPX具备一点接入能力，能够与多种类型的网络服务提供商快速建立网络连接，并用一张IPX网络承载所有服务，让运营商不再需要为VoLTE业务建立专门的互通网络，可以与数据漫游共用物理链路[6]。运营商拓展新的国际合作无需新增物理链路，只需将IPX网络与新方向建立互联即可实现。

3 VoLTE的三种网络实现方案

与LTE网络逐步替代2G、3G网络一致，VoLTE方案对原有电路域语音方式的取代也是一个逐步过渡的过程。为与现有业务场景兼容， VoLTE的国际漫游需要考虑以下特性[7]：

（1）与电路域类似，经IMS网络的漫游主叫媒体流路由应能够优化；

（2）VoLTE在漫游场景下的计费模式应与电路域保持一致；

（3）应允许HPMN（Home Public Mobile Network，归属地网络本地路由）根据自身需求决定和要求主叫媒体流必须路由至归属地网络。

作为满足第一个需求的解决方案，在HPMN A不做强制要求的前提下，其用户流量无需路由至归属地网络中。在此组网架构下，IPX将作为一个互联网络，帮助双方实现LBO-VR（Local Breakout VPMN Routing，本地接入漫游地路由方案）的组网架构，如图1所示。TRF支持为呼叫信令根据主叫的位置信息选择媒体面的出口网关。漫游用户在VPMN（Visited Public Mobile Network，漫游地网络）A发起呼叫时，VPMN A与HPMN A配合将被叫路由强制路由回主叫用户漫游所在的IMS，由VPMN A的IBCF进行后续路由处理。在VPMN A到HPMN A的信令回路中实施OMR（Optimal Media Routing，媒体路由优化），可让主叫媒体流路由得到优化，不再经过HPMN A网络[8]。

LBO-VR功能需要在VPMN A至HPMN A的主叫信令回路上应用OMR，HPMN A的S-CSCF可以根据目的地进行以下决策：

向VPMN回复信令，OMR便同样在HPMN A至VPMN A的互联接口中实施；将流量引至HPMN A并将信令及用户数据从HPMN A发送至目的网络，这样OMR便在HPMN A终结。

OMR不仅能提升用户的体验，而且会增加运营商网络的负载，降低通信成本。

第二个需求的实现，可以通过在VPMN中设置P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，呼叫会话控制功能）以及TRF（Transit and Roaming Function，转接及漫游功能）接受来自HPMN A的主叫信令。这就让VPMN可以模仿CS域的漫游模型，向目的网络发送呼叫的信令及用户面信息。VPMN A的TRF、P-CSCF与PGW、计费系统协作，共同生成TAP3的计费文件，给VPMN A提供计费信息，实现了计费方式与CS域一致。

最后一个需求可以通过归属地路由LBO-HR（Local Breakout HPMN Routing，本地接入归属地路由方案）实现。在此方案下，未经路由优化的主叫媒体流须经过归属地网络，如图2所示。

HPMN与VPMN间的被叫侧的信令路由在LBO-HR和LBO-VR两种架构下是一致的。

LBO-HR的IMS漫游场景需要IMS互连，并进行跨运营商P-CSCF的互联测试，它需要完全支持主叫和被叫语音计费、IMS紧急呼叫、SR-VCC、通过IPX的QoS及运维需求。适用于那些需要LBO能力去满足漫游地监管要求的运营商，同时该场景可以接受一些限制，如VPMN没有位置服务能力和主叫媒体路径无法优化的情况。

LBO-VR的IMS漫游场景是在LBO-HR的基础上，基于位置服务能力拓展了VPMN和媒体路径优化可能发起的呼叫。媒体路径优化依赖于HPMN，VPMN和所连接的IPX则提供OMR能力。LBO-VR方式适用于除LBO-HR提供的所有能力支持外，还需要VPMN具备位置能力服务和主叫媒体路径优化能力，从而满足有特定需求的漫游运营商。

除了LBO-VR、LBO-HR漫游外，VoLTE的实现方案还包括了S8HR（S8 Home Routed，S8归属地路由），在具体实现上采用哪种漫游方式需要由双边漫游协议确定。S8HR架构的VoLTE漫游组网架构如图3所示。

S8HR漫游可以看成现有的LTE数据漫游在IMS语音服务和QoS的扩展，不要求归属地及漫游地的IMS进行互联，也不需要与IPX一起测试P-CSCF的互通。此方案适用于已经开通VoLTE漫游服务，但之前尚未部署IMS互联服务的双边运营商。此方案下，运营商还必须接受VPMN的限制（如VPMN对服务无感知，不支持SRVCC，没有地理位置服务，没有OMR呼叫，没有IMS紧急呼叫，没有解码IMS语音通话和短信合法侦听）和新的功能（如QoS的承载计费和网络保护机制）。此外，它要求运营商间的IPX支持根据承载的QoS计费。

S8HR架构下VoLTE漫游的显着特点如下：

VoLTE的呼叫由IMS通过S8接口的专用APN路由至归属地实现，即IMS UNI由UE和HPMN之间直接对接。

在IPX网络中只区分信令和媒体流的QoS等级。

HPMN对呼叫路由的进行完全控制，而VPMN不感知业务，但能够感知QoS/APN。因此VPMN可以提供所有的E-UTRAN/EPC功能以服务VoLTE的漫入用户，例如IMS语音PS支持在EPC和E-UTRAN提供QCI=1、QCI=2的会话视频承载。

在HPMN的PCC架构依然有效。根据漫游协议，QoS规则由HPMN生成并由VPMN遵照执行。

在每个漫游协议下，为防止QoS需求超越MME的配置能力，VPMN可以降级所请求的QoS，或拒绝该承载请求。

每个漫游协议要求HPMN和VPMN必须交换网络信息，采用S8HR方案实现VoLTE漫游时，还需要考虑在VPMN当地的监管要求。运营商须支持一个以上IMS语音漫游网络架构及能力。

4 IPX承载VoLTE国际漫游的运营能力需求

使用IPX网络承载IMS业务在组网方面要比建立所有IMS网络两两之间的直连更简单。虽然租用线路可以容纳更高的流量或IP VPN可能会更有性价比，但使用IPX网络会在对QoS有较高要求的业务场景中有特殊的优势。当然由于IP路由与物理实现方式无关，多个物理连接完全可以共存。在具体实现上，运营商间也会有多个物理互连，运营商的DNS会根据对目标域IP地址的解析使用相应的物理链接进行路由。

为保证业务可以被计费，IPX转发的信令流路由必须与对应的媒体流路由保持一致。因此当漫游用户A发起呼叫时，提供服务的是VPMN A，用户的信令以及媒体流将从VPMN A路由到被叫的HPMN B。虽然此时用户的媒体路由并非最佳，但媒体流始终与信令在同一承载路由中，IPX在转发的过程中才能正确获取到该次会话的真实数据，以此来支持基于业务的计费结算。

与公共互联网不同，IPX网络是一个由专业服务商运营的封闭网络。因此对于QoS、安全、互联互通性、整体可靠性和新的网络功能，如E.164号码和DNS（ENUM）的支持能力，IPX较公共互联网能提供更好的处理能力。作为一个服务商互联协议的一部分，IPX提供商还可以提供涉及IMS互通和漫游操作的附加功能，如协议互通和码制转换。

运营商间的VoLTE国际漫游组网可以有双边和多边的互联模型，其中双边模型如图4所示。为简化互通模型，运营商会统一部署BG，对外作为互通网关完成与国际运营商信令流和媒体流设备路由的互通[9]。两种模式对IPX的运营要求基本一致，以下一些要求应被所有IPX服务商所支持[10]。

（1）网络及路由能力

IPX能够添加、修改和删除5层（及以上）协议的域或包头，但这些调整必须与所涉及的直连客户及IPX提供商达成共识，并保证应用层的下一跳可达。应能够对IP包头的ToS（Type of Service，服务类型）字段进行无修改转发，如果为了插入互操作功能而需要修改ToS字段，那么则应修改相应的值。

IPX不仅应支持OMR功能，防止漫游用户平面形成路由回环，还应能够安全及可控地处理各互联网络间的流量，同时应当核实来自与之直连的服务提供商的数据包源地址与该服务商关联并已注册。

能够提供客户与多个服务其他网络互通的能力，包括通过两个IPX互联的场景。应支持单端回路测试，以便可以在客户没有与其他客户建立互联时进行测试。

IPX网络底层的地址包括隧道端口应遵守IR 40及IR 77，应允许来自服务商或其他IPX的服务器设备间流量以隧道或非隧道方式通过，阻止与控制面无关的用户面流量的接入。

（2）协议转发控制能力

IPX应支持IR 65所示的IMS NNI接口，控制面路由应经过IPX设备用户面，流量可以经过IPX设备，这些经过IPX的路由应可以被用于支撑运维需求。应支持依据国内法律或国际惯例及规则提出的合法拦截请求。

应了解客户所需要的SIP协议类型，确认能够控制会话的媒体支持SIP参数拓展，应支持对不了解的SIP方法、包头及参数的无修改转发，但同时要进行登记并报告，以防恶意目的。应支持IETF和3GPP所定义的SIP错误码。

IPX应能够针对每个客户提供基于会话容量和速率应用的会话控制，当超过给这个客户提供的能力或速率限制时，IPX应生成告警。

（3）计费及管理能力

具备专用的外部运维系统专用接口，支持面向计费系统的专用接口，并具备报表能力。

黑/白名单由客户向IPX服务商提供，由IPX服务商根据服务协议进行配置并设置策略。

IPX应能够基于GSMA IN27所定义的计费原则，产生网间服务的计费数据，包括根据用户平面和控制平面检测到的事件产生网间服务的计费数据，并能够根据服务协议定的计费事件生成计费话单。

5 结束语

IPX具备业务感知能力、高安全性、高服务质量和接入简单的优点。IPX网络承载VoLTE国际漫游能实现三种方案，充分满足业务所需的技术需求，同时在计费、运维及安全性等方面又满足了运营商的运营需求。与IPX网络互联实现全球通达将成为运营商实现VoLTE国际漫游的重要选择。

参考文献：

[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] 文旭桦，叶银法，杜春生. IPX在LTE国际漫游中的应用研究[J]. 移动通信， 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] 文旭桦，吕振华，杜春生. IPX网络互联方案研究[J]. 移动通信， 2015（5）： 57-60.

[7] 袁晓志，文旭桦. IPX在国际通信业务中的应用[A]. 中国通信学会信息通信网络技术委员会年会论文集[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

移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间。任何地点与任何个人进行通信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下,移动通信技术的发展更是突飞猛进,呈现出以下几大趋势:网络业务数据化、分组化,网络技术宽带化,网络技术智能化,更高的频段,更有效利用频率,各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重要的现实意义。

2网络业务数据化、分组化

2.1无线数据——生机无限当前移动数据通信发展迅速,被认为是移动通信发展的一个主要方向。近年来出现的移动数据通信主要有两种,一种是电路交换型的移动数据业务,如TACS、AMPS和GSM中的承载数据业务以及GSM系统的HSCSD;另外一种是分组交换型的移动数据业务,如摩托罗拉的DataTAC、爱立信的Mobitex和GSM系统的GPRS。

目前,无线数据业务只占GSM网络全部业务量中的很小一部分,但是在未来的两年中这种状况将开始扭转,并大大改变。1999年以后,随着HSCSD、GPRS等新的高速数据解决方案显露峥嵘,并成为数据应用的新焦点,无线数据将成为运营商经营计划中越来越重要的部分,它预示着未来大量的商业机遇。

(1)应用驱动市场

无线数据业务的主要驱动力在于用户的应用。话音是单一的、易于被大众所接受的业务,然而无线数据则不同,无线数据最初的应用重点放在运输管理这样的专业市场。近期无线数据业务的目标市场是销售人员或现场工程师这样的用户群。从这些先发目标的应用中积累无线数据的经验,并从中受益。

在过去的十年里,传统的生活方式已经在迅速改变,人们更经常性地移动,职业和个人生活之间的分界变得模糊,人们需要不分时间、地点访问很重要的信息。发生在用户身上的这种生活方式的改变将成为驱动无线数据业务发展的重要因素。

(2)因特网的影响

和通信的其他领域一样,无线数据业务的一个最重要的驱动力来自Internet。根据最近的研究,未来两年欧洲的因特网用户数量将翻一番。在我国,因特网用户的年增长率将高达300%,显然用户在运动中接入因特网的需求将会增长。

为了满足接入因特网的需求,一个全球性的开放协议——无线应用协议(WAP)应运而生。WAP为将Internet的信息内容以及增值业务传送到移动终端提供了一种开放的通用标准,实现了IP与GSM网络的桥接,是一个为厂商提供加速市场增长、避免网络割接、保护运营商投资的标准,WAP确保任何与WAP兼容的GSM手机都能工作。

(3)数据速率的发展

GSM承载业务所提供的GSM数据速率最高只能达到9.6kbit/s。国际上1998年引入的高速电路交换数据(HSCSD)技术将实现57kbit/s的数据速率,对要求连续比特率和传输时延小的应用是理想的,如会议电视、电子邮件、远程接入企业的局域网和无线图像。1999年商用化的GPRS是第一个GSM分组数据应用,将实现超过100kbit/s的数据速率。对较短的“突发”类型业务是理想的,如信用卡认证、远程测量和远程事务处理。EDGE(增强数据速率GSM改进模式)使用修改过的GSM调制方式来实现超过300kbit/s的数据速率。EDGE会让GSM运营商特别受益,他们不但可以赢得第三代移动通信的经营执照,还可以提供有竞争力的宽带数据业务。

2.2个人多媒体通信——网络演进的方向

对随时随地话音通信的追求使早期移动通信走向成功。移动通信的商业价值和用户市场得到了证明,全球移动市场以超凡的速度增长。移动通信演进的下一阶段是向无线数据乃至个人移动多媒体转移,这一进展已经开始,并将成为未来重要的增长点。个人移动多媒体将根据地点为人们提供无法想像的、完善的个人业务和无线信息,将对人们工作和生活的各个方面产生影响。在个人多媒体世界里,话音邮件和电子邮件被传送到移动多媒体信箱中;短信将成为带有照片和视频内容的电子明信片;话音呼叫将与实时图像相结合,产生大量的可视移动电话,还将实现移动因特网和万维网浏览。像无线会议电视这样的应用将随处可见,电子商务将蓬勃开展。对于运动中的用户还有随时随地的各种信箱和娱乐服务。

3网络技术的宽带化

在电信业历史上,移动通信可能是技术和市场发展最快的领域。业务、技术、市场三者之间是一种互动的关系,伴随着用户对数据、多媒体业务需求的增加,网络业务向数据化、分组化发展,移动网络必然走向宽带化。

通过使用电话交换技术和蜂窝无线电技术,70年代末诞生了第一代模拟移动电话。AMPS(北美蜂窝系统)、NMT(北欧移动电话)和TACS(全向通信系统)是三种主要的窄带模拟标准。第一代无线网络技术的一大成就就是去掉了将电话连接到网络的用户线。用户第一次能够在他们所在的任何地方无线接收和拨打电话。

第二代系统引入了数字无线电技术,它提供更高的网络容量,改善了话音质量和保密性,并为用户引入了无缝的国际漫游。今天世界市场的第二代数字无线标准,包括GSM、MMPS、PDC(日本数字蜂窝系统)和IS95CDMA等,均仍为窄带系统。

第三代移动系统,即IMT-2000,是一种真正的宽带多媒体系统,它能够提供高质量宽带综合业务并实现全球无缝覆盖。2000年以后,窄带移动电话业务需求将依然很大,但随着Internet等高速数据通信及多媒体通信需求的驱动,宽带多媒体综合业务将逐步增长,而且就未来信息高速公路建设的无缝覆盖而言,宽带移动通信作为整个移动市场份额的子集将显得愈来愈重要。

第三代系统预计在2002年投入商用。

从第二代到第三代系统的变化并不像从第一代模拟网络到第二代数字网络那样存在重大的技术变迁。从目前的技术发展现状和趋势来讲,第二代系统将逐步子滑过渡到第三代系统,在此演进过程中,移动网络所能实现的数据速率逐步升级:GSM承载业务所能提供的数据速率为9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技术实现了57kbit/s的数据速率,1999年引入的GPRS将实现超过100kbit/s的数据速率,将在2000年引入的EDGE技术可实现超过300kbit/s的数据速率。2001年后投入商用的第三代系统将能够在广域网上实现384kbit/s的数据速率,在办公室和家中还可以达到2Mbit/s。

4网络技术的智能化

移动通信需求的不断增长以及新技术在移动通信中的广泛应用,促使移动网络得到了迅速发展。移动网络由单纯地传递和交换信息,逐步向存储和处理信息的智能化发展,移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人智能网功能实体,以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络,是一种开放性的智能平台,它使电信业务经营者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需的各类电信新业务,使客户对网络有更强的控制功能,能够方便灵活地获取所需的信息。移动智能网通过把交换与业务分离,建立集中的业务控制点和数据库,进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目标。通过智能网,运营公司可以最优地利用其网络,加快新业务的生成;可以根据客户的需要来设计业务,向其他业务提供者开放网络,增加收益。

关于移动智能网的研究,早在1995年就已开始,刚开始并没有具体的标准协议出现,各厂商各自制定了自己的标准,并且据此进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产品。这些工作为最终移动智能网标准的形成积累了经验。

1997年末,美国蜂窝电信工业协会(CTIA)制定了移动智能网的第一个标准协议——IS-41D协议。1998年1月,欧洲电信标准研究所(ETSI)在GSMphase2+阶段引入了CAMEL协议(移动通信高级逻辑的客户化应用程序),当时的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能网能力集一2标准中描述了移动接入的功能实体,称为CAMELphase2标准。

伴随着移动网络向第三代系统的演进,网络的智能化程度也在不断地提升。智能网及其智能业务是构成未来个人通信的基本条件。

5更高的频段

从第一代的模拟移动电话,到第二代的数字移动网络,再到将来的第三代移动通信系统,网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势。1981年诞生的第一个具有国际漫游功能的模拟系统NMT的使用频段为450MHz,1986年NMT变迁到900MHz频段。我国目前的模拟TACS系统的使用频段也为900MHz。在第二代网络中,GSM系统的开始使用频段为900MHz,IS-95CDMA系统为800MHz。为了从根本上提高GSM系统的容量,1997年出现了1800MHz系统,GSM900/1800双频网络迅速普及。2002年将投入商用的第三代系统IMT-2000则定位在2GHz频段。

6更有效利用频率

无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展,频谱资源有限和移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐,出现了“频率严重短缺”的现象。解决频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。

模拟制的早期蜂窝移动通信系统采用频分多址方式,主要通过多信道共用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。随着业务的发展,模拟系统已远不能满足用户发展的需求。数字移动通信比模拟移动通信具有更大的容量。同样的频分多址技术,数字系统要求的载干比较小,因而频率复用距离可以小一些,系统的容量可以大一些。而且,数字移动通信还可采用时分多址或码分多址技术,它比模拟的频分多址制在系统容量上大4-20倍。

GSM作为最具代表性和最为成熟的数字移动通信系统,其发展历程就是一部频率有效利用技术的演进史。GSM采用时分多址制式,其对频率的有效利用主要是通过频率复用技术的不断升级实现的。从传统的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的复用技术,频率复用的密集度逐步提升,频谱效率快速提高,GSM系统的容量得到逐步释放。1995年开始投入商用的IS-95CDMA(窄带)系统,以无线技术的先进性和大容量等特点着称。它以扩频技术为基础,不同用户的信号靠不同的编码序列来区分,如果从频域或时域来观察,多个CDMA信号是相互重叠的,故理论上CDMA系统的频谱利用率比GSM系统更高,网络容量更大。同时CDMA系统具有一定的过载能力,即系统具备软容量。作为未来第三代移动通信系统主流无线接入技术的WCDMA(宽带码分多址)能够更高效地利用无线电频率。它利用分层小区结构、自适应天线阵和相干解调(双向)等技术,网络容量可得到大幅提高,可以更好地满足未来移动通信的发展要求。

7网络趋于融合,走向统一

7.1第三代移动通信系统的结构

第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统,它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。为了保护运营公司在现有网络设施上的投资,第二代系统向第三代系统的演进遵循平滑过渡的原则,现有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系统均将演变成为第三代系统的核心网络,从而形成一个核心网家族,核心网家族的不同成员之间通过NNI接口联结起来,成为一个整体,从而实现全球漫游。在核心网络家族的,形成一个庞大的无线接入家族,现有的几乎所有的无线接入技术以及WCDMA等第三代无线接入技术均将成为其成员。

篇10

关键词：NGN 网络结构 支撑技术 应用

NGN是一个分组网络,它提供包括电信业务在内的多种业务,能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术,实现业务功能与底层传送技术的分离;它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入,并支持通用移动性,实现用户对业务使用的一致性和统一性。这项技术是传统电信技术发展和演进的一个重要里程碑,其未来的发展和应用具有非常广阔的前景。

1、NGN的网络结构

NGN的网络结构从网络结构横向分层的观点来看,NGN主要可分为边缘接入和核心网络两大部分:

(1)边缘接入:由各种宽窄带接入设备、各种类型的接入服务器、边缘交换机/路由器和各种网络互通设备构成;

(2)核心网络:由基于DWDM光传送网连接骨干ATM交换机和/或骨干IP路由器构成。

网络功能纵向分层的观点来看,根据不同的功能可将网络分解成以下4个功能层面:

(1)业务和应用层:处理业务逻辑,其功能包括IN（智能网）业务逻辑、AAA（认证、鉴权、计费）和地址解析,且通过使用基于标准的协议和API来发展业务应用。

(2)控制层:负责呼叫逻辑,处理呼叫请求,并指示传送层建立合适的承载连接。控制层的核心设备是软交换,软交换需要支持众多的协议接口,以实现与不同类型网络的互通。

(3)传送层:指NGN的承载网络。负责建立和管理承载连接,并对这些连接进行交换和路由,用以响应控制层的控制命令,可以是IP网或ATM网。

(4)边缘接入层:由各类媒体网关和综合接入设备（IAD）组成,通过各种接入手段将各类用户连接至网络,并将信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。

2、NGN的主要支撑技术

2.1 软交换（Softswitch）技术

作为NGN的核心技术,软交换是一种基于软件的分布式交换和控制平台。软交换的概念基于新的网络功能模型分层（分为接入层、媒体/传送层、控制层与网络业务层四层）概念,从而对各种功能作不同程度的集成,把它们分离开来,通过各种接口协议,使业务提供者可以非常灵活地将业务传送和控制协议结合起来,实现业务融合和业务转移,非常适用于不同网络并存互通的需要,也适用于从话音网向多业务/多媒体网的演进。

2.2 高速路由/交换技术

高速路由器处于NGN的传送层,实现高速多媒体数据流的路由和交换,是NGN的交通枢纽。NGN的发展方向处理大容量、高带宽的传输/路由/交换以外,还必须提供大大由于目前IP网络的QoS。IPv6和MPLS提供了这个可能性。

作为网络协议,NGN将基于IPv6。IPv6相对于IPv4的主要优势是:扩大了地址空间,提高了网络的整体吞吐量,服务质量得到很大改善,安全性有了更好的保证,支持即插即用和移动性,更好地实现了多播功能。

MPLS是一种将网络第三层的IP选路/寻址与网络第二层的高速数据交换相结合的新技术。它集电路交换和现有选路方式的优势,能够解决当前网络中存在的很多问题,尤其是QoS和安全性问题。

2.3 大容量光传送技术

光纤传输:NGN需要更高的速率,更大的容量。但到目前为止,能够看到的,并能实现的最理想的传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带来充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统3个方向在发展。

光交换与智能光网:只有高速传输是不够的,NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展,即从环形网向网状网发展,从光-电-光交换向全光交换发展。智能光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自、覆盖性和可靠性等方面,比点到点传输系统和光联网具有更多的优越性。

2.4 宽带接入技术

NGN必须有宽带接入技术的支持,因为只有接入网的带宽瓶颈被打开,各种宽带服务与应用才能开展起来,网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术五花八门,其中主要技术有高速数字用户线(VDSL),基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH),自由空间光系统(FSO)、无线局域网(WLAN)。

3、NGN的应用

3.1 国际应用情况

迄今为止,全球范围内已经有多家电信运营商积极开展了在NGN方面的试验和商用部署。在NGN网络的试验和商用部署方面,国外的运营商起步比较早。真正意义上的下一代网络部署始于1999年5月,英国的BT利用北电网络的Succession解决方案,在西班牙建立了第一个大规模的、基于分布式下一代网络结构的电信级第二大长途网,并投入商业运营,正式揭开了电信界向下一代网络演进的序幕。

3.2 国内应用情况

随着技术和产品的成熟,NGN在我国也受到越来越多的关注,中国的各大电信运营商都开始进行相关的试验或组网。其中,中国网通从2001年2月开始试验,2001年底在北京、杭州、广州、宁波等地建设商用试验网,目前已经准备对现有的NGN网络进行扩容,以扩大自己的话音市场份额;中国铁通于2002年3月开始其软交换商用试验网建设工作,目前已开始试运营;中国电信也于2002年初开始在广州、深圳、上海、杭州四城市进行NGN试验。

参考文献

[1]曾蒸.下一代网络NGN技术探析[J].重庆工学院学报（自然科学版）,2007(9).