NGN协议应用与发展.ppt

NGN协议应用与发展,固网产品培训部,课程介绍,本课程介绍NGN协议在U-SYS系统中的应用，并讨论了NGN协议的发展方向，将学习：NGN协议概述；U-SYS协议应用；NGN协议发展。,学习目标,掌握NGN协议的基本概念；了解NGN协议在U-SYS中的应用；了解NGN协议的发展方向。,学习完本课程，您应该能够：,NGN协议概述U-SYS协议应用NGN协议发展,课程内容,NGN协议,为了实现互联互通，各种设备必须遵循共同的规范和约定，这就是通信标准或协议。协议是系统赖以生存的规则，如建立联系、交换数据以及终端会晤等，标准化协议是支持通信设备互通互联、提高通信设施效率、保障通信网络服务质量的关键因素。国际标准化组织国际通信组织ITU（International Telecommunication Union，国际电信联盟）IETF（International Engineering Task Force，Internet工程任务组）IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师学会）,接口与协议,接口代表两个相邻网络实体间的连接点。协议定义了这些连接点（接口）上交换信息需要遵守的规则。在不同的接口上往往会使用不同的协议，同一个接口上也可能使用不同的协议。,NGN接口与协议,NGN协议系统,协议信令分类,信令传输协议SIGTRAN、TCP、UDP、MTP承载控制协议MGCP、H.248呼叫控制协议ISUP、SIP、H.323,几点说明,承载控制协议是不对等协议，仅用于MGC和MG之间。呼叫控制协议是对等协议，可用于MGC与MGC之间，也即是局间信令。MGCP和H.248协议在中继媒体网关（TMG）同MGC通信中完成承载控制功能，其上的呼叫控制协议是ISUP协议。而在AG同MGC通信中除主要完成承载控制功能外还具有呼叫控制功能（如摘机挂机的识别等）。,NGN协议概述U-SYS协议应用NGN协议发展,课程内容,U-SYS常用协议,在本节，我们将学习几个常用的NGN协议的基本概念，以及它们在U-SYS系统的应用。媒体网关控制协议MGCP媒体网关控制协议H.248信令传输协议SIGTRAN多媒体会话控制协议H.323初始会话协议SIP七号信令系统SS7,MGCP和H.248协议,NGN软交换系统做为分离网关体系中的MGC，通过MGCP/H.248控制各类MG。,MGCP协议概念,MGCP（Media Gateway Control Protocol，媒体网关控制协议）。MGCP假定一种呼叫控制结构，在该结构中，呼叫控制功能独立在网关外并由外部呼叫控制单元处理。从本质上说MGCP是一个主/从协议，网关需要执行媒体网关控制器发出的命令。,术语,网关（Gateway）：是一种网络单元，用于实现不同体系结构的网络之间的互联互通。在NGN体系结构中，NGN通过一些网关与其它网络互通。中继网关（TG）：提供传统电话网（PSTN）和承载语音的IP网的接口。接入网关（AG）：提供传统模拟用户线或者数字专用分组交换机与承载语音的IP网络之间的接口。住宅网关（RG）：为IP语音网提供传统的模拟接口(RJ11)的实体。住宅网关的例子包括电缆调制解调器、电缆机顶盒、xDSL设备和宽带无线设备。,术语,呼叫代理提供信令和呼叫处理功能，是用于控制电话网关的外部呼叫控制单元。SoftX3000系统提供MGCP呼叫代理功能。端点端点（End Point）是数据的发源端或者接收端，它可以是一个物理的概念，也可以是一个虚拟的概念。媒体资源服务器（MRS）一种网关，用于支持多种端点类型，如通知服务器接入点，交互式语音响应接入点，和会议桥路接入点等等。,MGCP在U-SYS中的应用,PSTN,IP core network,SoftX3000,EPhone,EPhone,IAD,MRS,Softphone,TMG,SG,SIGTRAN,SS7,H.248,MGCP/H.248,MGCP,H.323/SIP,Signaling Stream,Media Stream,H.248协议概念,H.248和MeGaCo是同一种协议，是ITU与IETF共同努力的结果，ITU-T称之为H.248，而IETF称为MeGaCo。H.248协议是在MGCP协议的基础上，结合其它媒体网关控制协议特点发展而成的一种协议。H.248协议与MGCP协议功能结构相似，在NGN组网中软交换与大多数构件间既可以采用H.248，又可以采用MGCP协议。MGCP协议描述能力有欠缺，限制了其在大型网关上的应用。对于大型网关，H.248协议是一个好的选择。MGCP消息传递依靠承载在宽带IP网络上的UDP数据包，而H.248信令消息可基于UDP/TCP/SCTP等多种承载。,关联模型示例,术语,终端（Termination）：一个终端是MG中的逻辑实体，能够发送和（或）接收一种或多种媒体。终端由许多特性描述，这些特性组合成一组描述符而包含在命令中。一个终端在任一时刻属于且只能属于一个关联。关联（Context）：一个关联就是一些终端间的联系，它描述了终端之间的拓扑关系以及媒体混合、交换的参数。,H.248在U-SYS中的应用,PSTN,IP core network,SoftX3000,EPhone,EPhone,IAD,MRS,Softphone,TMG,SG,SIGTRAN,SS7,H.248,MGCP/H.248,MGCP,H.323/SIP,Signaling Stream,Media Stream,SIGTRAN协议栈,SIGTRAN本身不是一个协议而是一个协议簇。SIGTRAN（Signaling Transport）协议栈支持通过IP网络传输传统电路交换网SCN（Switched Circuit Network）信令。SIGTRAN协议栈担负信令网关和媒体网关控制器间的通信，有两个主要功能：适配和传输。,SIGTRAN在NGN中的应用,在U-SYS中的协议结构,SIGTRAN在U-SYS中的应用,SG内置在SoftX3000 直接用E1传输。SG内置在TMGTMG内嵌SG功能，使用M2UA协议；TMG可以不分配信令点，起到节约信令点作用；与SoftX3000采用IP互通。SG与TMG各自独立SG做为独立设备单独使用，采用M3UA协议，直接出IP与SoftX3000互通。,H.323协议集,H.323是由ITU制定的通信控制协议，用于在分组交换网中提供多媒体业务。呼叫控制是其中的重要组成部分，它可用来建立点到点的媒体会话和多点间媒体会议。H.323定义了介于电路交换网和分组交换网之间的H.323网关（Gateway）、用于地址翻译和访问控制的网守（GateKeeper）、提供多点控制的多点会议控制器（MC）、提供多点会议媒体流混合的多点处理器（MP），以及多点会议控制单元（MCU）等实体。H.323本身是个协议集，主要包含RAS、Q.931和H.245协议。,H.323协议栈,H.323常用协议关系,U-SYS应用的协议,在U-SYS应用中，使用了H.323协议族中的RAS、Q.931和H.245协议。RAS（Registration,Admission,and Status）网关与网守之间进行信息交互，用于网关注册、认证等。Q.931网关与网守之间进行信息交互所使用的协议，主要负责呼叫过程中的信令处理，属于H.225.0协议。H.245主/被叫网关之间进行信息交互所使用的协议，主要包括一下三方面：主从控制、能力交换、打开或关闭逻辑通道。,术语,AAAAuthentication Authorization Accounting:认证、授权和计费Gatekeeper 网守（GK）Gateway 网关（GW）Q.931 RADIUSRemote Authentication Dial-in User Service，拨号用户的远程认证服务。,H.323在U-SYS中的应用,SIP协议概念,SIP（Session Initiation Protocol）即初始会话协议，是一个用于建立、更改和终止多媒体会话或呼叫的应用层协议。它是IETF多媒体数据和控制体系结构的核心协议，具有易扩展、易实现等特点，适合用于实现基于因特网的多媒体会议系统。SIP 协议是一种轻量级（light-weight signaling）协议，可以和其它协议配合建立呼叫。SIP协议可用于发起会话，也可以用于邀请成员加入已经用其它方式建立的会话。,SIP协议概念,SIP协议不提供会议控制服务，如场地控制，投票等，也没有对如何管理会议作出规定，但它可用来引入会议控制协议。SIP可以邀请用户参加资源预约或非预约的会话。SIP本身并不预约资源，但可以向被邀请方传递必要的信息。SIP协议透明地支持名字映射和重定向服务，便于实现ISDN、智能网以及个人移动业务。NGN软交换系统通过SIP信令与其它的软交换系统以及SIP域设备互联，实现它们之间的呼叫控制功能。,SIP在协议栈中的位置,SIP协议,SIP协议在U-SYS中的应用,七号信令,所谓信令就是通信设备之间控制接续、协调工作、进行对话所使用的语言。七号信令系统（SS7）由CCITT制订，目前已经在电路交换网（如PSTN）中得到广泛应用。U-SYS支持SS7信令实现与现有电路交换网的互通。SS7主要可分为两部分：用户部分和消息传递部分。,SS7协议栈,SS7功能结构,公共的消息传递部分，它为各用户功能之间提供信令消息的可靠传递。SS7消息可在窄带的TDM传输网上传输（即MTP），也可利用宽带的IP网传输（利用IP网传输SS7使用的协议为SIGTRAN）。适合不同用户的独立用户部分，它是使用消息传递部分传递能力的功能实体，用于实现各种呼叫业务。ISUP支持综合业务数字网中中话音和非话音用途的基本承载业务和补充业务提供所需的信号功能。,SS7在U-SYS中的应用,呼叫流程举例：MGCP,User,MG,SoftX3000,MG,User,呼叫流程举例：MGCP,User,MG,SoftX3000,MG,User,NGN协议概述U-SYS协议应用NGN协议发展,课程内容,软交换系统互通协议,目前用于软交换系统之间互联互通的协议，主要有如下几种，它们的发展和竞争的结果，将影响NGN网络的形态：SIP/SIP-TBICCH.323以下比较各协议的发展、优点、缺点。,SIP协议发展与趋势,由于SIP协议出身于较专注理论研究的大学教授和研究生之手，在应用于大规模电信级场合的协议的制订方面经验稍显不足。从应用角度来说，SIP协议还是一个非常年轻的协议，由于它非常灵活、简单，对Internet业务有非常好的亲和性，并且非常易于扩展，增加各种有特色的业务支持，因此SIP协议在业界得到了广泛的重视，标准化组织，运行商，大小设备供应商都看好SIP协议将成为基于IP的下一代网络的核心协议之一。但IETF标准化组织非常灵活，SIP协议草案的改进速度也相对较快。为了便于管理和发展IETF原来的SIP工作组因此演变为负责基本协议的SIP工作组和负责SIP协议应用的SIPPING工作组。此外，IETF中与SIP密切相关的工作组还包括：IPTEL、SIMPLE、PINT、SPIRITS等，因此SIP协议相关草案的发展也是非常迅猛的。,SIP协议目前发展的重点,增强基本协议的基础功能，同时保持协议的通用性，灵活性和扩展特性，以适用于更广泛灵活的应用场合。加强与现有各种网络的互通性，保证SIP网络的引入能够与运营商已经投入大量资本的现有网络能够尽量平滑无缝地结合。利用协议特有的机制，实现各种有特色的融合业务。这是SIP协议得以发展的关键所在。目前各大小设备和服务供应商都主要将SIP协议作为提供业务的基本手段和载体。,SIP协议的优点,协议自身：基于文本的协议，非常简单，建立连接的速度快；采用文本编码，能够提高编解码效率和协议的可阅读性；支持E.164和URL等，适应IP网络的多种应用；协议扩展能力强。信令传送：在IP网络上实现，但是在IP之上可以采用多种传输协议（UDP、TCP,SCTP等）、可以依靠自身的可靠性机制来保证消息的可靠传送。,SIP协议的优点,业务支持能力：可以通过扩展来支持丰富的业务。业务种类：支持多媒体会话。网络体系：支持网络连接的分段建立，能够适应大规模网络的建设规划和多运营商的运营趋势；可选的外接LOCATION SERVER。,SIP协议的缺点,标准化：没有完备的规范，仍在发展和制定之中。协议自身：为支持VOIP而进行扩展后增加了协议复杂度。应用：没有成熟的商用网络。,BICC协议趋势及应用简介,BICC（独立呼叫控制协议）的研究目标就是定义在骨干网中使用的与承载无关的呼叫控制信令协议。在包括七号信令网络、ATM网络和IP网络在内的各种网络中，利用该信令协议就可以承载全方位的PSTN/ISDN业务。因此BICC被认为是传统电信网络向多业务综合平台演进的重要支撑工具。,BICC协议趋势及应用简介,目前ITU-T的SG11小组研究的BICC能力集有：CS1已经完成定义，CS2的定义的基本工作也基本完成，目前主要趋向于CS3方向的工作。BICC CS1中主要应用于ATM网络，其中的呼叫控制信令可经由MTP SS7或ATM传送；BICC CS2 所基于的网络结构既能支持面向连接的ATM网络，又能支持无连接的IP网络。CS2的目标是定义在一般的宽带数据网上传送PSTN/ISDN业务流的通用信令协议，主要解决IP网传送N-ISDN业务流的控制信令问题。无线中的应用在3GPP的R4阶段电路(CS)域中应用了BICC协议。,BICC协议技术发展方向,不论固定接入还是移动通讯，BICC在市场上已经被广泛认可。3GPP（Third Generation Partnership Project）也宣布支持这些协议，3GPP2预计很快也会步其后尘。目前BICC CS2的信令需求已经稳定，开始转向定义BICC CS3的能力集，ITU将集中在CS3上，主要继续关注如下几个方面：SIP与BICC/ISUP的互通方面；支持IP QoS的信令需求方面；MPLS网络的信令需求方面。,BICC协议的优点,标准化：ITU-T已经制定了可实施的完备的规范（Q.1902系列），国内标准已完成。协议自身：较为简单（等同于ISUP）、技术成熟，基本已经为ISUP所验证，更易于实施和实现；协议可扩展（等同于ISUP）；不需要外接GK之类的设备。信令传送：可以在多种网络上实现，包括七号信令网、ATM网络和IP网络，能够实现可靠的、实时的、有序的信令传送，并且可以通过简单扩展来支持今后新出现的传送网络。承载控制能力：可以支持对多种网络的媒体控制，包括TDM网络、ATM网络和IP网络，并且可以通过简单扩展来支持今后新出现的承载网络。,BICC协议的优点,业务支持能力：全方位支持ISDN/PSTN所定义和实现的所有业务，实现在各种承载间的无缝支持，全方位地继承目前的电信业务的提供和实现方式互通性：呼叫与承载的分离，使得异种承载的网络之间的业务互通变得十分简单，只需要完成承载级的互通，业务不用进行任何修改。网络体系：支持网络连接的分段建立，能够支持大规模网络的建设规划和多运营商的运营趋势，是真正的电信级业务支撑协议维护管理：既可以全方位继承TDM网络的管理模式、也可以支持IP网络的管理模式。,BICC协议的缺点,业务种类：目前主要支持的是分组话音业务，多媒体业务支持的规范正在制定和完善之中。协议自身：采用二进制编码，使得编解码操作较为复杂；仅支持E.164，对分组领域的其他应用支持较弱。应用：没有成熟的商用网络。,H.323发展情况,第1版：基于局域网的多媒体通信系统。第2版：1998年 应用范围扩大，基于分组交换。第3版：1999年 少量特性的增强和改进。第4版：2000年 新的体系框架，大量新增特性。,H.323协议趋势及应用简介,H.323协议自1998年推出V2后，在商用网络得到广泛应用，成为IP电话/传真、会议电视当时的事实标准。ITU-T在1999年和2000年相继推出H.323协议的V3和V4版，对H.323协议进行了扩充和增强，特别是V4，增加了较多的功能特性，是H.323协议发展的趋势。但就目前阶段来说，由于同SIP协议相比，H.323的高度复杂性导致研发及建网成本过高，其在具体应用上的发展已经处于停滞状态，从发展形势上看可能被SIP协议所取代。,H.323协议的优点,标准化：ITU-T和国内均制定了规范。协议自身：协议可扩展。业务种类：支持多媒体会话，支持多点控制，便于表达多种复杂能力。互通性：基于ITU-T,与PSTN/ISDN互通性较好。应用：有商用网络,H.323协议的缺点,协议自身：十分复杂；使用TCP，耗费系统资源，降低系统能力；采用二进制编码，使得编解码操作较为复杂。网络体系：需GK设备，组建端到端的平面网络，不利于网络规模的扩展。业务支持能力：有一定定义和实现，但是无法函盖全部的PSTN/ISDN业务。互通性：尚不能实现与PSTN/ISDN的完全互通。维护管理：有可能随着网络规模的扩大而无法统筹管理。,软交换系统互通协议选用建议,软交换机与SG互通协议,软交换机与信令网关之间互通的协议，SIGTRAN协议是目前比较完善的解决方案。SIGTRAN是一个协议族，包含有多个协议，其中用于软交换和信令网关互通的主要协议有：SCTP协议M2UA协议M3UA协议M2PA协议,SCTP协议趋势及应用,SCTP(Stream Control Transport Protocol)，流控制传输协议，基于IP的传输层协议，提供面向连接的可靠的数据包传递。SCTP主要的发展方向是：用Fletcher-16算法替代Adler32算法；实现操作系统内核化；对IPV6的支持；其他方面的趋势都是对SCTP的扩展，目前还不成熟，没有实际应用。,M2UA协议趋势及应用,M2UA（SS7 MTP2-User Adaptation Layer），SS7 的MTP2用户适配层，在SG上终结MTP2，透传MTP2用户消息（MTP3消息)到SoftSwitch。M2UA的任务是使处于SG侧的MTP2与处ASP侧的MTP3之间通过M2UA实现无缝连接。M2UA的主要改动如下：消息参数编码进行了一些调整；增加了SGP的概念，一个SG可以有多个SGP；AS业务类型中增加了广播；增加了心跳机制。,M3UA协议趋势及应用,M3UA（SS7 MTP3-User Adaptation Layer），MTP3用户适配层协议，用于实现SS7和IP互通以及在IP网上承载MTP3用户消息。该协议基于SCTP协议提供的服务。M3UA的应用将主要是信令转接点方式和端对端方式，但是这两种方式都有M2PA的挑战。转发方式，在SG上终结MTP3，透传MTP3用户消息（ISUP/TUP/SCCP消息)到SoftSwitch；端对端方式没有SG的存在，两个信令点通过M3UA直接在IP网上进行通信，两信令点的原MTP3用户成为M3UA用户。,M2PA协议概念,M2PA(SS7 MTP2-User Peer-to-Peer Adaptation Layer)，MTP2对等适配层，允许任意两个SS7节点之间的MTP3消息处理和网管能力在IP网上通信。M2PA提供的服务有：支持IP网络连接上的MTP3协议对等层的无缝操作；支持MTP2/MTP3 接口边界；支持替代MTP2链路的SCTP 传送偶联和话务管理；支持向管理的状态改变的异步报告。,M2PA协议应用,信令转接应用：,M2PA协议应用,IP信令中继应用：,M2PA协议特点,特点：M2PA使在IP网中组建7号信令网成为可能。MTP3原有的机制都原封不动的保留了。MTP3+M2PA可以实现M3UA信令转接点方式和端对端方式。同M3UA协议对比：可以利用原有MTP3的机制（包括倒换倒回）保证两信令点间通信的可靠，不丢失。M3UA没有两条SCTP连接间倒换倒回机制，做到了网络冗余，一条SCTP连接故障后，业务在其他SCTP连接传输，但是故障连接上的消息将丢失，等于永远是强制倒换。M2PA协议相对简单，MTP3如果支持了2M的倒换倒回消息，就不需要修改了。比M3UA多增加了一层协议。,SIGTRAN协议的优缺点,优点：基于七号信令的分层模型来支持IP网络上传送七号信令，使得七号信令协议可以未经修改地延伸到IP网络中，从而避免因为互通等原因造成的PSTN/ISDN业务的损失；提供可靠的、有序的和实时的面向连接传输协议，确保信令传送满足电信信令业务的要求；国标制定工作基本结束。,缺点：增大了信令传送的时延，进而增大了呼叫的时延；尚无商用实例。,SIGTRAN选用建议,准直联时建议使用独立SG，协议用SCTP和M2PA。直联时采用中继网关内置信令网关，协议用SCTP和M2UA。,软交换机与MG互通协议,软交换机与MG（AMG、TMG、RG、MRS、IAD）互通协议，目前主要有MGCP、H.248。MGCP媒体网关控制协议是H.323电话网关分解的结果，由IETF的MEGACO工作组制定，是一个在IP电话市场上被广泛接受的IETF报告草案。网关分离的核心是业务和控制分离，控制和承载分离。这样使业务、控制和承载可独立发展。发展方向：随着H.248协议标准的正式确定和厂家的积极支持，MGCP 协议将逐渐为 MEGACO/H.248 协议所代替。,MGCP协议优缺点,优点：简单的连接控制协议，主要偏重于支持用户话音的连接管理，从而特别适用于用户网关和分组用户终端的连接管理；协议在IP网络中传送时，依靠协议自身的可靠机制来保证消息传送的可靠性；仅支持文本编码，简化了协议的编解码复杂度，提高了协议的处理效率和可阅读性；独立于呼叫处理，从而简化了协议的实现，使得协议可以基于事务方式而进行运作；协议消息包的构造基于“组件化”思想，从而具备良好的扩展性和兼容性；已有商用实例。,缺点：仅在IP网络中传送；由于自身具备可靠性机制，使得无法充分利用IP网络中可靠的传输协议提供的服务，也增加了协议自身的复杂性；IETF制定了规范，但是国内没有制定相关规范；协议本身不提供信令加密保护。,H.248/MeGaCo协议,MEGACO也是由IETF的MEGACO工作组制定的，后来被提交给ITU-T并被采纳，形成了ITU-T H.248协议。因而H.248和MEGACO实质上是一样的，是IETF和ITU-T共同认可的标准协议。H.248/MEGACO是在MGCP协议的基础上，结合其它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NGN中，发挥着重要作用。,H.248协议优点,基于连接管理的抽象模型而定义的连接控制协议，可以在多种网络中实施连接管理，包括IP网络、TDM网络和ATM网络，从而特别适用于中继网关的连接管理。可以支持多媒体会话的连接管理要求。独立于底层的信令传送网络，依靠协议自身的可靠机制来保证消息传送的可靠性。可以支持二进制编码，也可以支持文本编码，从而可以根据网络和设备的情况进行选择，增强了协议的适应能力。,H.248协议优点,独立于呼叫处理，从而简化了协议的实现，使得协议可以基于事务方式而进行运作。协议消息包的构造基于“组件化”思想，从而具备良好的扩展性和兼容性，特别是，通过“包(Package)”的形式可以极其方便地对协议进行扩展。协议屏蔽了各种不同类型网关的差别，对中继网关、接入网关、住宅网关采用统一的方式处理。国标制定工作基本结束。,H.248协议缺点,二进制编码和文本编码的同时定义使得协议的复杂度增大。由于自身具备可靠性机制，使得无法充分利用IP网络中可靠的传输协议提供的服务，也增加了协议自身的复杂性。业界商用的H.248协议用户网关IAD还很少。,目前业界商用的IAD等大部分不支持H.248的主要原因是：H.248协议定稿比较晚，而且较MGCP复杂，所以很多厂家还没有赶上，运营商对H.248IAD还是比较认可的，但是H.248IAD比MGCP贵。,软交换机与MG互通协议选择,目前阶段IAD主要使用的还是MGCP协议，今后会逐步被H.248所取代。中国协议标准组织认可H.248，不认可MGCP，应用趋势是H.248，不是MGCP。涉及到的设备规范一般都是H.248必选，MGCP可选。在具体应用时选择MGCP协议还是选择H.248协议可以根据各自的优缺点和网络情况、设备情况、成本等来定。,软交换机与分组用户及智能终端互通,软交换机与分组用户及智能终端互通,总结研讨,软交换之间互通协议有SIP、BICC、H.323，优选SIP协议。软交换与信令网关间互通协议使用SIGTRAN，其中M2UA用于软交换内置SG时直联；M3UA和M2PA用于独立信令网关SG转接。软交换与中继网关互联只用H.248协议；与用户网关互通使用H.248和MGCP。软交换与分组用户之间有四种互通方式：MGCP、SIP、H.248、H.323，可根据需求选用。交流与研讨。,