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1、第3章软交换网络的主要设备,3.1 软交换设备1.软交换设备的功能 固定网络软交换设备的功能结构,移动软交换设备的功能结构,软交换设备可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫请求的处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。,Context=286,A0 A100000034,软交换,10.54.250.187:2944,10.54.250.43:2944,10.54.250.18:2944,H.248,IP语音数据,接入网关1,接入网关2,Context=287,A100000035 A1,:18300G.723,:18296G.723,UserA,UserB,呼叫控制功能,
2、软交换设备的业务交换功能主要包括：业务控制触发的识别以及与SCF间的通信。管理呼叫控制功能和SCF之间的信令。在SCF控制下处理智能网业务请求。业务交互作用管理。,SG,SoftX,传统SCP,TG,信令网,业务交换功能,软交换设备采用标准协议与各种功能实体进行通信，这些协议包括：媒体网关控制协议：H.248、MGCP等。呼叫控制协议：ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI、V5.2、H.323、SIP等。传输控制协议：SCTP、UDP、TCP、M3UA等。业务应用协议：PARLAY、JAIN、INAP、CAMEL、MAP、RADIUS等。维护管理协议：SNMP、CORBA、COPS等。,
3、协议功能,方式一：软交换设备自身提供业务，包括话音、视频；方式二：软交换设备与智能网设备配合提供成熟智能网业务；方式三：软交换与应用服务器协同提供多媒体增值业务。,方式二 INAP,SG,SoftX,传统SCP,方式三,xDSL,双绞线,AMG,SIP应用服务器,第三方/虚拟运营商应用服务器,方式一,L2,OSA/Parlay Server,PARLAY,SIP/H323 Phone,Uniphone,U-PATH,PARLAY GW,SIP,MG,业务提供功能,采用SIP、SIP-T或BICC协议与其他软交换设备互通；通过信令网关及中继网关实现与PSTN、无线市话网络和移动网的互通；通过信令
4、网关实现分组网与现有No.7信令网的互通；通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；通过H.323协议实现与现有H.323体系的IP电话网的互通；可以通过软交换中的互通模块，采用SIP协议实现与未来SIP网络体系的互通。,互通功能,软交换设备对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源的分配、释放和控制，接受网关的报告，掌握资源当前状态，对使用情况进行统计，以便决定此次呼叫请求是否进行接续等。,资源管理功能,软交换设备能够根据不同的计费对象进行计费和信息采集。主叫计费、被叫计费、帐号计费按时间计费、按流量计费、按内容计费具有采集详细话单及复式计次的功能，并能够按照运营商的需求将话单传送
5、到相应的计费中心。,计费功能,能够与认证中心连接，并可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息(如IP地址及MAC地址等)送往认证中心进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入。,认证与授权功能,E.164地址至IP地址，SIP用户URL编码方式至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能。能够对号码进行路由分析，通过预设的路由原则(如拥塞控制路由原则)找到合适的被叫软交换设备，将呼叫请求送至被叫软交换设备。软交换应具有配置多区号的能力。,地址解析及路由功能,控制媒体网关之间语音编码方式的协商过程，语音编码算法至少包括 G.711、G.729、G.723等。对于移动软交换，算法应支持UMTS-A
6、MR2编解码(必选)、UMTS_AMR编解码(可选)和G711A编解码。控制媒体网关是否采用回声抑制功能；向媒体网关提供语音包缓存区的最大容量，以减少抖动对语音质量带来的影响。,语音处理功能,能在系统或网络过负荷时，具有对负荷控制的能力，例如限制某些方向的呼叫或自动逐级限制普通用户的呼出等。能根据网络拥塞的不同程度进行分级拥塞控制。能根据资源的使用情况和网络的拥塞情况，动态调整编码方式，并通知网关设备(可选功能)。能够定义服务质量的门限值并下发给网关设备。能对话务统计数据和设备运行状态进行分析。能按百分比根据来话的主叫类别、主叫号码、时间段、入中继群标识来限制至特定出中继、目的码的呼叫量。能根
7、据来话的主叫类别、主叫号码、时间段、入中继群标识来限制在规定的时间间隔内至特定出中继、目的码允许选择路由的最大试呼次数。,过负荷控制能力,除了完成固定软交换设备需完成的功能外，移动软交换服务器需增加的功能主要包含：移动性管理功能安全保密功能查询被叫移动位置，完成对被叫移动用户呼叫控制,与移动业务相关的功能,系统容量位于端局时为10 万以上；位于汇接局为20万中继以上。系统处理能力（BHCA）位于端局时为140万BHCA以上；位于汇接局时为300万BHCA以上。,2.软交换设备的性能及可靠性指标,时延平均为50ms，保证时延不超过200ms的概率为95 系统可靠性和可用性 达到或超过99.999
8、%的可用性，全系统每年的中断时间3min 具有高可靠性和高稳定性。有热备份冗余，并支持热插拔功能。,配置管理提供SNMP配置管理、脱机/在线配置、远程配置等方式；提供数据备份功能和数据升级功能等。故障管理能根据故障的严重程度分类，以产生不同程度的告警信息。,3.软交换设备的维护管理要求,性能管理 提供业务统计功能，以反映本设备的业务负荷信息和运行状况。通过人机命令预定或即时执行话务控制命令，有效疏通正常话务，遏制超量话务对网络冲击。安全管理对维护员的访问权限有严格的规定，记录所有操作员的操作日志。计费管理根据计费对象进行计费和信息采集功能，并负贵将采集信息送往计费中心，同时还应可选支持复式计费
9、、立即计费的功能。,4.软交换设备的硬件结构,业务处理子系统（又称“主机”或“前台”）设备的核心部分，主要完成业务处理、资源管理等功能。主要包括宽带信令处理板、多媒体信令处理板、固定呼叫控制板、中心数据库板、系统管理板等部分。宽带信令处理板处理经过IP转发模块分发的IP包，进行UDP、SCTP、M3UA、H.248等协议的处理后，将消息分发到相应的固定呼叫控制板进行事务层业务层处理。,多媒体信令处理板完成UDP、TCP和H.323、SIP多媒体协议的处理。固定呼叫控制板完成MTP3、ISUP、INAP、MGCP、H.248、H.323、SIP等呼叫控制及协议的处理，M3UA、IUA、V5UA消
10、息的转发，并生成话单。中心数据库板作为设备的核心数据库，存储软交换系统中所有与呼叫定位、网关资源管理、出局中继选路等有关的数据。系统管理板完成系统程序、数据加载和管理功能，通过串口总线、共享资源总线对机框中所有单板进行管理并将其状态反馈给后台，控制系统的显示面板指示灯的状态。协议的处理和业务生成、控制全部由软件完成。各个模块通过高速以太网连接在一起。,核心交换网络完成主机系统各单板之间的通信，主机系统各单板与后台的维护管理子系统和计费网关之间的通信。由两个以太网（LAN）交换机组成。维护管理子系统（又称“后台”）主要完成操作维护、话单管理等功能。由维护管理模块BAM、应急工作站、操作维护终端、
11、计费网关和连接设备构成。计费网关与计费中心通信。网络接口提供经过IP网络与各类网关设备的外部接口。主要由IP网络接口板和IP转发模块板组成。,软交换设备的运行软件由程序和数据两大部份组成。,5.软交换设备的软件结构,设备(协议)适配层：处理外部（信令网关或媒体网关）通过各种标准协议发来的信令消息，并将这些信令消息转化为统一的内部消息送给呼叫服务器进行处理，或相反。呼叫服务器：系统的控制枢纽，提供统一的呼叫控制。呼叫服务器模块主要包括呼叫控制程序、呼叫分析程序和资源管理程序。资源管理器：负责与呼叫相关的电路资源和各种媒体资源的管理和分配。业务处理器：负责提供软交换控制设备与上层SCP、应用服务器
12、之间的交互。数据管理器：提供对内部数据库的统一存取接口。,软交换设备的程序,局数据 基础数据硬件数据：主要说明软交换设备安装的位置。例如：机架所处的机房的编号、单板的模块号、IP地址等。本局数据：定义软交换机在No.7信令网中的基础信息和与呼叫处理有关的基础信息。例如：软交换机的信令点编码、软交换机所在国家的国家码、所在地区的区号等。计费数据：说明如何确定各类呼叫的付费方（主叫付费，被叫付费，第三方付费和免费），计费的费率，话费记录方式（详细话单、计次表）。,软交换设备的数据,对接数据 软交换与媒体网关、PSTN交换机、其它软交换、PBX等设备对接时与信令、协议以及中继密切相关的数据。主要包括
13、媒体网关数据、MRS资源数据、协议数据、信令数据、路由数据、中继数据。业务数据定义拨号方案、用户号码分配方案、限呼方案、业务配合信息、业务规则信息等数据。主要包括号码分析数据、限呼数据、话务控制 网管控制、智能业务数据、查询SHLR数据和其他应用数据。,用户数据包括各类用户的电话号码，设备安装位置（用户所在的媒体网关的地址和用户的终端标识号），处理该用户的呼叫控制板的模块号，用户对应的呼叫源码，计费源码，呼入呼出权限（国际长途有权、国内长途有权、本地网有权等）用户可使用的补充业务数据（如无条件前转业务、来电显示等）。对于多媒体用户，还包括设备标识、协议类型、设备类型、认证方式和认证密码等。,3
14、.2 媒体网关功能：将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。分类：按所在位置的不同，分为中继媒体网关和接入媒体网关。,中继媒体网关完成电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间的转换，可以处理音频、视频或者T.120，也可以具备处理这三者的任意组合的能力，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频和音频消息，实现交互式语音应答(简称为IVR)功能，也可以进行媒体会议等。,1.几种媒体网关,接入媒体网关为各种用户提供多种类型的业务接入。综合接入设备(IAD)小型用户接入层设备，用户端口数一般不超过48个。,移动媒体网关(Mobile Media Gateway)位于移动电路交换网和分组交换
15、网之间时，其功能是终结大量中继电路，完成电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间的转换；位于移动网的基站子系统和分组交换网之间时，主要功能是为移动用户提供业务接入。,综合媒体网关可以完成中继媒体网关TG和接入网关的功能，也可以包含信令网关的功能。综合媒体网关主要功能是完成语音信号的编解码功能，保证IP语音的服务质量QoS，根据网关控制器/软交换设备的命令对它所连接的呼叫进行控制、完成资源状态管理和分配。IP综合媒体网关在电路交换网侧的接口有E1接口和SDH光接口；在用户侧有模拟Z用户接口、ISDN BRI接口、V5.2接口、LAN接口和ADSL接口；在IP网络侧采用LAN接口、SDH接口和串行
16、同步接口。,2.综合媒体网关的功能,网关设备应具有语音信号的编解码功能，支持G.711、G.729、G.723.1编码，当综合媒体网关设备作为移动媒体网关MGW时，还应支持UMTS-AMR2编解码(必选)、UMTS_AMR编解码(可选)。应具有不同编码之间的转换功能。必须采用以下措施提高IP网络中语音的质量 回声控制机制 具有语音活动检测的功能和静音压缩、产生舒适噪声功能设有输入缓冲，以尽可能地消除时延抖动对通话质量的影响,语音处理功能要求,能根据软交换设备的命令对它所连接的呼叫进行控制，完成接续、中断、动态调整带宽等功能。能够通过相关的信令检测出PSTN侧的用户占线、久振、无应答等状态，并将
17、用户状态向网关控制器/软交换设备报告。网关应能根据网关控制器/软交换设备的指示向用户播放正确的提示音、生成回铃音、进行DTMF检测和生成，进行呼叫处理。,呼叫处理与控制要求,媒体网关作为移动媒体网关MGW时，应能根据移动软交换服务器设备的命令对它所连接的呼叫资源进行控制，配合移动交换服务器实现媒体网关控制、承载建立、漫游切换等业务过程。网关设备应能向网关控制器/软交换设备报告底层连接的异常故障等。,必须向软交换设备报告由于故障、恢复或管理行为而造成的物理实体的状态改变。能够支持对TDM电路终结点的阻塞管理和释放。具有资源发现机制以便允许软交换设备发现网关设备所具有的资源。能够根据软交换设备的请
18、求为任何或所有的连接释放当前正在使用或预留的所有资源。应能检测到网关设备的资源使用状态与网关控制器/软交换设备的资源管理状态的不同步，并应能使之恢复同步。,资源控制要求,3.综合媒体网关的硬件结构,网关控制子系统是承载资源和业务资源的控制管理中心，该系统通过H.248协议与软交换设备交互，调用网关设备内部资源，控制完成承载建立和媒体流格式转换操作。包含协议处理单元和连接管理单元协议处理单元：完成H.248协议传输层、网络层协议的解析和适配，同时完成H.248协议栈的处理和消息解析及封装；连接管理单元：除了具备协议处理单元的功能外，还将H.248消息转化为对设备内部承载资源和业务资源的调用和管理
19、操作。,分组处理子系统 提供接入分组网的接口，可接入IP网和ATM网。将从IP侧来的数据包转发给指定的语音处理单元，完成语音业务流的码变换和回波抵消功能，或者通过IP分组接口转发来自语音处理单元的数据包。为网关控制子系统提供H.248协议交互或传送SIGTRAN的物理接口。TDM处理子系统提供TDM业务接入和交换功能。将接入的信令通过内部时隙连接转发给信令处理子系统。信令转发子系统基于标准的SIGTRAN协议来实现信令的适配和转发。,业务资源子系统提供各种业务资源和业务流格式转换，支持G.711G.729G.726G.723/AMR语音编解码，支持放音、收号、回声抑制和混音功能。用户接入子系统
20、提供POTS、ISDN BRI、ISDN PR、ADSL、ADSL2+、10Base-T和/或100Base-T等用户接口，提供多种业务的接入时钟子系统为综合媒体网关设备提供参考时钟。操作维护子系统完成设备的操作维护、数据配置和设备管理。级联子系统提供综合媒体网关的框间级联功能。,综合媒体网关的运行软件由程序和数据两大部份组成,4.综合媒体网关的软件结构,承载子系统驻留在各硬件单板的CPU上，主要完成用户电路的挂机检测、用户电路的测试，放音、DTMF收发号、ISDN用户消息收集转发、VOIP编解码、T网的接续、ADSL用户的配置管理等功能。承载系统对上提供完成其特定功能的接口，可以方便的被其他
21、模块调用。网关协议处理子系统负责维持本系统和软交换设备之间的通信连接。网关和软交换设备之间的协议可以是H.248、MGCP中的一种。,综合媒体网关的程序,业务控制（CALL）子系统主要实现整个系统的呼叫控制，本模块完成网关控制命令（如H.248的控制命令）的执行。将从软交换接收到的命令转换为对MG中设备的控制命令，完成对硬件的驱动；将从 MG外围设备接收到的信号转换为标准的H.248的并通过网关协议处理模块转发给软交换设备。窄带信令处理子系统包含TDM和IP两侧，负责原交换机的信令（7号信令NO7、V5接口信令、ISDN用户-网络接口信令PRA、随路信令CAS）的处理，实现PSTN设备与软交换
22、设备的信令互通，和业务控制模块一起来完成整个呼叫。操作维护子系统完成对综合媒体网关的维护管理，并对外提供操作维护接口。,硬件数据说明综合媒体网关安装的位置。例如：机架所处的机房的编号、各种单板的安装位置等。对接数据说明与所属的软交换设备之间的对接数据。接口数据说明媒体网关的以太网接口板的IP地址，地址掩码及所连接的IP网关的IP地址（下一跳地址）协议数据用来说明媒体网关与软交换设备之间采用的协议类型、综合媒体网关所归属的媒体网关控制器MGC的 IP地址和协议端口号。,综合媒体网关的数据,H.248协议采用的传输协议类型(SCTP或UDP)，本地IP地址、本地端口号、目的IP地址、目的端口号，处
23、理H.248协议的协议处理板所在的位置等数据。H.248信令链路所连接的虚拟媒体网关号和软交换设备的号码。用户数据POTS用户：每个POTS用户所在的端口的物理位置、媒体网关标识、终端标识号和用户的电话号码。ISDN用户：每个ISDN用户所在的端口的物理位置、媒体网关标识、终端标识号、IUA链路集号、ISDN接口ID和用户的电话号码。与信令网关有关的数据,信令网关(SG)是在No.7信令网与IP网的边缘接收和发送信令消息的信令代理。,3.3 信令网关1.信令网关的组网结构,信令点代理的组网应用,信令网关设备的组网应用,信令转接点组网应用,协议的适配功能要求 No.7信令网侧：支持MTP1-3和
24、SCCPIP网侧：支持链路层协议、IP协议、SCTP协议、M3UA协议、M2PA协议。消息屏蔽功能 包括MTP消息的屏蔽和SCCP消息的屏蔽。操作、管理和维护要求配置管理、状态管理、故障管理、性能管理和消息维护监视功能 接口要求 提供连接到No.7信令网的TDM接口和连接到IP网络的接口。,2.信令网关的功能,容量要求：64kbit/s信令链路的最大数量应不小于512。2Mbit/s信令链路最大的数量应不小于128,等等。信令处理能力：不小于1.6万MSU/s 负荷：采用2Mbit/s信令链路时，一条信令链路的正常负荷应不小于0.2Erl，最大负荷不小于0.4Er1。GTT能力：GTT译码的最
25、大数量应不小于2万，每秒处理GTT的最大数量应不小于8000GTT/s。时延可用性：99.999%准确度：MTP不能检出的差错率应不大于10-10等,3.信令网关的性能,4.信令网关的硬件结构,系统支撑模块实现软件/数据加载、设备管理维护及板间通信等功能 信令接口模块窄带接口单元提供到固定电话网PSTN、移动通信网PLMN的信令接口宽带接口单元提供到IP网络的以太网接口。信令底层处理模块提供信令的底层协议处理功能。包括No.7信令MTP2处理单元、SIGTRAN协议消息处理单元、LAN驱动及IP分发单元业务处理模块由多个业务处理单元组成，完成业务特性所需的底层协议(SCTP、M2PA)和上层信
26、令协议(MTP3、M3UA、SCCP)的处理。,信令网关软件由实时操作系统、支撑子系统、IP协议栈、操作维护子系统、SG信令处理模块和数据库组成。SG信令处理模块包括MTP处理模块、SCCP处理模块和SIGTRAN协议处理系统。,5.信令网关的软件结构,HLR在移动软交换网络中的位置,3.4 归属位置寄存器HLR,存储归属地移动用户的用户数据 一是用户的用户数据，包括移动用户识别号码IMSI、MSISDN、基本电信业务签约信息、业务限制（例如限制漫游）、运营者决定的闭锁业务ODB数据和始发CAMEL签约信息O-CSI、终结CAMEL签约信息T-CSI等数据；一是有关用户目前所处位置（当前所在的
27、MSC、VLR地址）的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。另外，对于GPRS用户，还存储GPRS签约数据、SGSN CAMEL签约信息（包含GPRS CAMEL签约信息和SMS CAMEL签约信息）。,1.HLR的主要功能,支持CAMEL3相关的CSI数据的签约和管理 支持与SCP之间的ATI，ATM，ATSI操作 用户鉴权数据管理 向鉴权中心AUC请求鉴权参数组，并能依VLR/SGSN请求向VLR/SGSN提供鉴权参数HLR恢复功能 虚拟HLR功能 支持电路域移动性管理 包括位置更新和位置删除等，存储归属地移动用户目前所处位置（当前所在的MSC、VLR地址）的信息。,支持分组域移动性管理 支持
28、呼叫相关的处理被叫取路由和获取漫游号码的过程支持为分组业务提供路由信息(可选)补充业务操作 与MS配合完成补充业务的激活、去活、登记、删除、口令修改等程序。,2.固定电话本地网中的SHLR的主要功能,保存全网用户(PSTN、PHS及3G)的用户数据 包括逻辑号码、地址号码、业务接入码及用户增值业务签约信息等数据。完成智能业务触发可根据智能业务的类别给MS/SSP发送相应的智能业务的接入码，由其触发智能业务。可以一次查询完成主被叫签约的智能业务信息，也可以分多次查询。实现混合放号,HLR的硬件由信令前置机、用户数据库服务器、操作维护网管后台3部分组成,3.HLR的硬件结构,信令前置机系统控制管理
29、板对信令前置机所有单板进行监控管理与后台操作维护部分相连，是操作维护服务器(OMM Server)的维护代理 信令业务处理板处理各种信令接口板传送的信令消息，如窄带No.7信令、SIGTRAN信令；处理各种应用层信令，如移动性管理信令、呼叫处理信令、SMS处理信令、MAP信令和HLR相关信令；具有呼叫观察、统计等功能。统一服务器接口板与后台数据库服务器相连，信令业务处理板SMP板通过其与数据库服务器通信，完成用户数据的存取。,IP侧网络接口板IPI板提供FE接口负责处理SIGTRAN底层信令接口，完成IP包的转发，将从IP网络中收到的SCTP包转发给信令处理板处理。通用接口板UIM信令处理板S
30、PB提供E1接口，处理No.7系统的消息传递部分的MTP2信令将MTP3信令包通过以太网接口FE转发给信令业务处理板处理 时钟产生板CLKG,用户数据库服务器数据库服务器保存用户数据 业务受理部件近端业务受理台提供人机操作平台，实现用户管理。HLR接口机为上级网管中心提供开放式接口，使BOSS系统能够接入HLR，通过业务受理服务器进行用户各项业务的操作。业务受理服务器接收受理台HLR接口机发来的操作请求，完成对物理数据库的操作。受理服务器不保存用户数据，而是通过本地以太网，以数据库提供的CS连接方式连接到数据库服务器，并与信令前置机相连，构成三层结构模式，实现用户数据的管理功能。操作维护网管后台,4.HLR的软件结构,MTP处理模块完成对No.7信令的消息传递部分MTP的协议处理SIGTRAN协议处理系统完成流控制传送协议SCTP和信令适配层协议M2UA和M3UA的处理SCCP处理模块完成对信令连接控制部分SCCP的协议处理。,业务处理子系统提供各种业务功能的实现，包括用户移动性管理、呼叫处理业务、补充业务、操作维护业务等。包括消息分配模块转换层模块和移动应用模块。消息分配模块在各业务处理机节点之间均衡分配信令消息。转换层模块完成应用层之间对话的管理。移动应用模块完成对MAP信令的处理，完成移动性管理业务，操作维护管理业务，呼叫处理业务，补充业务。,
