软交换的工程实现 (2009 年度畅销榜NO.2378 )

本书不但详细叙述了下一代网络(NGN)的重要技术--软交换技术的原理，而且讲述了软交换技术的工程实现问题。本书的内容主要包括软交换技术概述、软交换技术原理、移动软交换技术的实现、支持多媒体业务的软交换、基于软交换技术的NGN、软交换技术的企业解决方案、软交换技术的应用和软交换试验网与测试等。
本书内容详尽，理论与实例结合，适合于电信行业从事网络相关工作的工程与技术人员阅读，对通信相关专业的在校师生也有很好的参考价值。

第1章 概述 1
1.1 软交换技术的产生 1
1.1.1 来自运营商的驱动力 1
1.1.2 数据业务的飞速发展 1
1.1.3 新旧网络融合的需要 2
1.1.4 软交换的概念 3
1.2 软交换技术的发展 3
1.2.1 相关协议的发展 4
1.2.2 软交换的标准化组织机构 6
1.2.3 国内软交换技术的研究进展 7
1.2.4 软交换的现状与市场分析 8
1.3 软交换的优势与存在的问题 9
1.3.1 软交换的优势 9
1.3.2 软交换技术待研究的问题 10
1.4 结论 12

第2章 软交换技术 13
2.1 软交换的网络体系结构 13
2.1.1 软交换总体网络框架 13
2.1.2 软交换与H.323网络互通的网络框架 14
2.1.3 软交换网络与PSTN/ISDN互通的网络框架 15
2.1.4 基于软交换技术的VoIP网络结构 16
2.1.5 基于软交换技术的VTOA网络结构 17
2.1.6 软交换网络与传统电信网络的比较 18
2.1.7 软交换技术方案与现有H.323方案的对比 19
2.2 软交换设备的接口协议 21
2.2.1 H.248协议 21
2.2.2 MGCP协议 22
2.2.3 H.323协议 23
2.2.4 SIP协议 25
2.2.5 BICC协议 28
2.3 软交换技术的特点与功能 30
2.3.1 特点 30
2.3.2 软交换设备的主要功能 31
2.4 软交换网络与其他网络的互通 34
2.4.1 软交换网络与IP电话网(H.323体系)的互通 34
2.4.2 软交换网络与SIP网络体系的互通 38
2.4.3 软交换网络与现有智能网的互通 41
2.5 软交换的业务 45
2.5.1 基于软交换的业务总体框架 45
2.5.2 提供的业务 48
2.6 媒体网关 53
2.6.1 媒体网关与信令网关在软交换网络体系中的位置 53
2.6.2 媒体网关的种类 53
2.6.3 媒体网关的功能 55
2.6.4 主要的消息流程 58
2.7 信令网关 61
2.7.1 信令网关的组网 62
2.7.2 信令网关的主要功能 64
2.7.3 七号信令网与IP网的互通 65
2.7.4 信令在ATM承载与IP承载间的互通 68
2.7.5 信令网关的信令协议 70
2.7.6 信令网关上的消息封装过程 79

第3章 移动软交换技术的实现 82
3.1 软交换技术和3G网络的关系 82
3.1.1 R99阶段的组网 83
3.1.2 R4阶段 84
3.1.3 R5阶段的软交换网络 85
3.2 支持移动业务的软交换技术 87
3.2.1 移动和漫游 87
3.2.2 虚拟归属环境 87
3.2.3 向IPv6演进 89
3.3 3GPP R4移动软交换系统网络架构 89
3.3.1 3GPP R4阶段移动软交换系统总体框架 89
3.3.2 移动交换服务器作为端局 90
3.3.3 移动交换服务器作为关口局 90
3.3.4 移动交换服务器作为长途汇接局 90
3.4 移动软交换的功能 91
3.4.1 移动性管理功能 91
3.4.2 安全保密功能 93
3.4.3 呼叫控制和处理功能 93
3.4.4 VLR功能 96
3.4.5 其他功能 97
3.5 移动软交换设备的逻辑接口 98
3.5.1 Nc接口 98
3.5.2 Mc接口 99
3.5.3 Nb接口 100
3.5.4 移动软交换网络与七号信令网及其他网络互通的接口 103
3.5.5 其他接口 104
3.6 移动媒体网关 105
3.6.1 移动媒体网关的一般功能 105
3.6.2 承载控制过程 106
3.6.3 媒体流操作过程 107
3.6.4 媒体资源的管理和控制过程 109
3.7 典型呼叫处理信令流程 109
3.7.1 呼叫建立 109
3.7.2 呼叫清除 111
3.7.3 切换/重定位 112
3.7.4 基于隧道的承载建立 114
3.8 移动与固定网软交换技术的差异比较 117
3.8.1 移动与固定网软交换设备的特征差异 117
3.8.2 移动与固定网软交换在接入方面的差异 118
3.8.3 移动与固定网软交换技术在协议方面的差异 122
3.8.4 移动与固定网软交换技术在资源控制模型方面的差异 124
3.8.5 移动与固定网软交换技术在媒体网关方面的差异 126
3.9 基于2G/3G平滑演进的移动核心网软交换解决方案 130
3.9.1 软交换技术在2G中的应用 130
3.9.2 软交换设备在核心网的演进模式 131
3.9.3 Tandem应用模式 131
3.9.4 GMSC应用模式 132
3.9.5 VMSC应用模式 133
3.10 小结 134

第4章 支持多媒体业务的软交换系统 136
4.1 发展背景 136
4.1.1 软交换机促成IP语音业务 136
4.1.2 处理实时业务 137
4.1.3 多种方法保证服务质量 137
4.2 软交换网络如何实现多媒体业务 137
4.2.1 软交换网络和视讯网互通方案 137
4.2.2 面向下一代网络 139
4.3 支持多媒体业务的软交换系统总体框架结构 139
4.3.1 多媒体业务 139
4.3.2 支持多媒体业务的软交换系统的体系结构 140
4.4 RTP 142
4.4.1 RTP的作用与功能 142
4.4.2 RTP要求 143
4.4.3 RTCP包的使用 145
4.5 多媒体软交换系统 145
4.5.1 基本功能 145
4.5.2 MC的功能 146
4.5.3 MP的功能 147
4.5.4 多媒体服务器 148
4.5.5 多媒体终端 149

第5章 基于软交换技术的下一代网络 152
5.1 NGN技术 152
5.1.1 NGN的由来 152
5.1.2 NGN的概念 154
5.1.3 网络理想模型与NGN 156
5.1.4 NGN的特点 159
5.2 基于软交换技术的NGN的组网技术 160
5.2.1 组网原则与应该考虑的问题 160
5.2.2 引入软交换设备后的组网方式 161
5.2.3 基于软交换技术的NGN的路由 163
5.2.4 软交换设备的异地容灾 165
5.2.5 软交换网络中的信令网关 166
5.3 Parlay API 167
5.3.1 Parlay API特性 167
5.3.2 Parlay API在网络中的位置 168
5.3.3 Parlay API体系结构 169
5.3.4 Parlay API提供的业务 170
5.3.5 Parlay业务应用例子 170
5.3.6 呼叫控制服务能力 171
5.3.7 业务支撑环境 173
5.3.8 研究Parlay的意义 176
5.4 NGN的发展 176
5.4.1 NGN的演进路线 176
5.4.2 NGN的现状 177
5.4.3 中国NGN的发展 177
5.4.4 下一代的服务 180
5.4.5 结论 182

第6章 软交换技术的企业解决方案 183
6.1 华为公司的解决方案 183
6.1.1 基于软交换技术综合网络平台 183
6.1.2 U-SYS NGN解决方案 183
6.2 中兴公司的解决方案 186
6.2.1 软交换体系结构 186
6.2.2 商用实例 188
6.3 北电网络公司的解决方案 191
6.3.1 Succession解决方案 191
6.3.2 北电网络的NGN方案 193
6.4 法国阿尔卡特的解决方案 193
6.4.1 NGN C4方案 194
6.4.2 NGN C5方案 195
6.4.3 试验网 196
6.5 美国冠远(Clarent)的解决方案 196
6.6 3COM公司的解决方案 197
6.7 美国朗讯的解决方案 200
6.7.1 朗讯ESE/VSE功能介绍 201
6.7.2 ESE/VSE的提供的应用 203
6.8 西门子的解决方案 205
6.8.1 SURPASS解决方案 205
6.8.2 设备应用情况 206
6.9 凯门公司的解决方案 209
6.9.1 系统介绍 209
6.9.2 NGN软交换平台OpenCA 209
6.9.3 NGN业务平台OpenSN 209
6.10 UT斯达康解决方案 210
6.10.1 软交换系统mSwitch 210
6.10.2 NGN解决方案WACOS 212

第7章 软交换技术的应用及案例 214
7.1 概述 214
7.1.1 软交换技术的基本应用 214
7.1.2 软交换技术的典型应用 218
7.2 骨干网的应用方案 220
7.2.1 长途汇接局的骨干网应用方案示例 220
7.2.2 C4 VoIP的骨干网应用方案示例 222
7.3 在接入网的应用方案 223
7.3.1 中兴移动软交换城域网方案及应用 223
7.3.2 华为U-SYS NGN接入层解决方案 227
7.3.3 西门子针对大客户的本地接入解决方案 228
7.4 在专网和行业用户的应用方案 230
7.5 在企业网的应用 231
7.5.1 凯门的企业IP长途电话应用方案 232
7.5.2 华为的集团用户分组语音解决方案 233
7.6 3G核心网应用方案 234
7.6.1 华为基于软交换技术的WCDMA核心网 234
7.6.2 UT斯达康的Moving Media 核心网 235
7.7 多业务应用方案 236
7.7.1 华为的IP Centrex业务 236
7.7.2 凯门的IP会议电话业务 237
7.7.3 UT斯达康软交换系统增值业务 237

第8章 软交换试验网与测试 240
8.1 国内外软交换试验情况 240
8.1.1 国外软交换实验的情况 240
8.1.2 国内软交换的实验情况 241
8.1.3 实验网工程的结论 246
8.2 联通软交换网络试验模型 246
8.2.1 联通软交换网络试验模型的网络结构 246
8.2.2 软交换网络试验要求提供的业务 246
8.2.3 试验内容 247
8.3 卫通软交换试验网 248
8.3.1 软交换试验网络建设目的 248
8.3.2 试验网建设范围和提供的业务 248
8.3.3 试验网网络组织方案 249
8.3.4 业务实现方案 252
8.3.5 试验网工程设备配置 259
8.3.6 运营支撑系统建设方案 259
8.3.7 试验网建设后的测试内容及步骤 259
8.4 软交换的测试 261
8.4.1 测试环境方案 261
8.4.2 测试仪器 265
8.4.3 测试项目 265
8.4.4 测试方法举例 267

缩略语 272
参考文献 276

电信市场的迅猛发展势头有增无减，以前只能传输语音的铜线及光纤线路，现在已能传输数据、传真及视频信息，IP网络也呈现爆炸性增长趋势。不论现有的运营商的网络规模如何，降低成本、发展业务、赢得更多的用户和效益将是他们共同的目标。为了不断提高客户服务水平和降低运营成本，电信公司纷纷采纳基于软件的新型交换解决方案——软交换(Softswitch)技术，它可在标准硬件上运行，补充或替代总局交换功能。不论是对于新型运营商还是传统的运营商来说，软交换体系的先进思想和网络结构有着强大的吸引力。 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，它们与设备制造商三足鼎立，共同推动电信业的繁荣和进步。相对于承载系统而言，由于直接面向不同的用户需求，应用系统要复杂得多，这就决定了在NGN中服务提供商的数量将远远超过网络运营商的数量，其生存和发展则依赖于丰富的业务和应用。因此，相关通信设备必须能够具有强大的业务提供能力，才能承担起建设集话音、数据、视频等业务于一体的NGN的重任，其中软交换技术的出现正可谓“应运而生、恰逢其时”。现在许多国际标准化组织，如ITU-T、IETF、国际软交换联盟(ISC，International Softswitch Consortium)、3GPP、多业务交换论坛等，已开始研究软交换技术。 在电路交换网中，呼叫控制、业务提供以及交换矩阵均集中在一个交换系统中，而软交换的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活地提供业务。更具体地讲，软交换系统是一个基于软件的分布式交换/控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，一方面可以节省运营商的成本，同时也适应了各类复杂协议并存的局面。虽然NGN在实际的运营上还需要解决地址资源、码号、安全、业务拓展等问题，但随着国内新运营商的出现和电信网络业务竞争的加剧，NGN与软交换技术将会带来新的运营模式和创新的业务，如多媒体视频业务、Web集成业务、统一消息业务等多媒体融合业务将成为热点。 软交换系统吸取了IP网络技术、ATM网络技术和智能网(IN)技术等众家之长，形成分层、全开放的体系架构，使得各个运营商可以根据自己的需要，全部或部分利用软交换体系的产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，寻找到自己的立足点。作为NGN的发展方向，软交换技术不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，真正向着“个人通信”的宏伟目标，即在任何时间、任何地点、以任一种方式与任何人进行通信迈出了重要一步。 软交换技术的出现，是希望解决目前传统电信网上存在的问题，即多种网络、多种技术和多种系统共存的现象。它非常符合现在网络发展的趋势，所以国际上一些设备制造厂商，特别是传统的电信厂商纷纷研发软交换设备。 NGN与软交换技术表现出了由技术驱动转向业务驱动的趋势，国内各运营商对此保持了浓厚的兴趣。NGN可以提供话音、数据和多媒体等综合性业务，具有开放性、高效率、多种业务同时提供、多媒体性能优越、资源高度共享、成本低廉等特点，这既是网络技术发展的方向，也是对今后建设新网络提出的要求。 总之，软交换体系是NGN发展的必然趋势，它在充分发展分组交换网络的同时，最大限度地融合了现有网络，保护了运营商对现有网络的投资，也为他们提供了简单有效的渠道来创造新的具有高附加值利润的新型业务。 本书共分8章，内容概述如下。 第1章介绍了软交换技术的产生背景及发展历程，概述了目前有关软交换技术的研究进展，介绍了软交换的结构、特点、功能、提供的业务及应用等，最后叙述了软交换技术与3G的关系。 第2章重点介绍了固定网中的软交换技术，包括总体网络框架结构、提供的业务、相关的接口协议。软交换要大规模商用，必定要面对软交换设备之间的互通问题。本章最后着重讲述了软交换网络与IP电话网(H．323体系)的互通、软交换网络与SIP网络体系的互通、软交换网络与现有智能网的互通问题，还介绍了在软交换体系中的IP中继媒体网关、ATM中继媒体网关、综合接入媒体网关和信令网关等重要网元。 第3章介绍了WCDMA／TD-SCDMA移动软交换网络的结构、功能、逻辑接口、应用以及与其他网络的互通问题，还介绍了无线媒体网关及典型的呼叫处理信令流程，最后重点叙述了移动软交换与固定网软交换的差异。 第4章介绍的是支持多媒体业务的软交换系统的背景、总体框架结构以及系统中各个网元，还叙述了支持多媒体业务的软交换系统使用的相关协议和标准、开放的Parlay API接口。 第5章主要介绍NGN技术、软交换组网技术和NGN的发展等内容。 第6章介绍了国内外主要软交换厂商的技术方案，如华为、中兴、北电、阿尔卡特、3COM、朗讯、西门子和UT斯达康等的软交换技术解决方案。 第7章介绍并分析了软交换技术在国内外固定网、移动网络中的各种应用实例。 第8章首先介绍了国内外软交换网络试验情况，接着着重介绍中国联通软交换试验网和中国卫通软交换试验网，最后介绍了软交换网络的测试，包括测试环境方案、测试的仪器、测试项目和测试方法实例。 参加本书编写的人员还有陈良萍、周波勇、吴萍、龙威、胡晓天、冉艳、范尚伦、梁玉国、蔡晟、许琰、程凯、黄伟东、刘恩峰、李东、张亮、胡强、程相平、高勇、朱晓明、于劲、吴爱敏、周鹏、梁玉国等。另外，特别感谢罗仁舟、黄定爱等老师多年的循循善诱和亲切指导。 由于作者水平有限，书中不可避免有些错误，请广大读者不吝赐教。