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图12.18 移动软交换示意图
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12.4* IMS
基于移动通信发展起来的 IMS （ IP 多媒体子系统） 主要定义了 IMS 的核心结构、网元功能、接口和流 程、业务特性、接入方式等。 IMS 同软交换一样， 是在基于 IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架 构，是比软交换更胜一筹的“软交换”。 IMS体系结构如图12.19所示，一般分为3层：承 载及接入层、控制层和应用层。
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图12.6 SIP协议栈结构
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SIP协议支持三种呼叫方式：由主叫用户代理 （UA1）向被叫用户代理（UA2）直接呼叫；由代 理服务器代表UA1向被叫方发起呼叫；由UA1在位 置/重定向服务器的辅助下进行重定向呼叫。以下 将综合介绍一个通过代理服务器、位置/重定向服 务器建立两用户间通信的例子，其建立呼叫的流程 如图12.7所示。系统中包括两个SIP用户代理（UA1、 UA2），两个SIP代理服务器，以及一个位置/重定 向服务器。两用户终端间的媒体流使用RTP封装。
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图12.13 No.7信令网与IP网在应用层的互通（SG使用SUA）
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12.3 软交换网络
在现有网络向NGN的发展演进中，基于软交换 的NGN并不是一个孤立的网络，首先要实现多个网 络的融合，如实现软交换及PSTN、PLMN、No.7、 IN等网络的互联互通。 一、软交换体系结构 NGN系统遵循开放的4层体系结构：媒体接入层、传 输服务层、控制层和业务应用层。以下将结合软交 换的网络体系结构图（图12.14、图12.15）介绍各层 功能。
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图 12.4 H.323协议栈结构
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呼叫建立流程：一般的VoIP电话系统中都存在 网守，由它来管理终端间的呼叫。通过网守建立 两用户终端间通信的例子，如图12.5所示，系统中 包括两个用户终端（A、B）和一个网守。
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图12.5 呼叫建立流程
图12.3 SIGTRAN协议栈
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二、H.323协议族 H.323 是 IP 网关 / 终端在 IP 网上传送语音和多媒体 业务所使用的核心协议，包括点到点通信、一点到 多点会议、呼叫控制、多媒体管理、带宽管理、 LAN与其他网络的接口等。 H.323协议属于应用层的控制协议，主要是规范 实时性、视频/音频及数据的传输标准及控制。它 不仅是规定在网络架构上的传输标准，还对一些实 体的设备，如终端设备、网关、网守及MCU等进 行规范。它是信令协议、音视频压缩规范及控制协 议的组合，其中信令协议主要包括RAS、H.225及 H.245。H.323协议栈结构如图12.4所示。
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图12.7 SIP协议的呼叫建立流程
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四、No.7信令与IP适配层协议 1. M2UA协议 ：用来提供在SG与MGC或IP SP（间 传递SCN（电路交换网）信令协议的传送机制。 2. M2PA协议：支持所有的MTP-3和MTP-2之间的原 语。 3. M3UA 协议： SG 则提供同 IP 传送的互通功能，为 了能够传送MTP-3用户信令消息到ASP，则需要存在 M3UA。 4. SUA 协议： 定义了如何在两个信令点间通过 IP 来 传送SCCP用户的消息。 5. SCTP协议：是一种应用层数据分组传输协议，可 在诸如 UDP 或 IP 等不可靠数据分组的服务上提供可 靠的服务。 2017/12/5 20
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图12.8 信令传送协议的功能模型
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图12.9 使用M2UA实现互通
图12.10 使用M2PA实现互通
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图12.11 使用M3UA实现互通（不具有SCCP功能）
图12.12 使用M3UA实现互通(具有SCCP功能)
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一、软交换的概念 信息产业部电信传输研究所给出的软交换的定义 是：“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核 心设备之一，它独立于传输网络，主要完成呼叫控 制、资源分配、协议处理、路由、认证、宽带管理、 计费等功能，同时可以向用户提供现有电路交换机 所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能 力。”
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图12.16 基于软件交换的VoIP网络组织结构 2017/12/5 30
二、软交换组网 如图12.17所示，软交换通过TG与PSTN进行互 连。No.7和软交换之间通过信令网关互连，软交换 控制TG和SG，并通过使用No.7/BICC协议与PSTN 进行交互通信。SG将来自PSTN的信令经信令链路 传送到No.7的STP，STP再通过SG与软交换相连。 STP将信令传送到SG后，SG将No.7信令转换为IP协 议，再传送到软交换。软交换执行信令功能，利用 MGCP/H.28协议，对TG执行相关控制，建立两个 TG之间的一条直通中继链路，最后，由发端TG将 来自PSTN的TDM语音信号转换为RTP(实时传输协 议)分组格式传送到IP网络；在收端TG则完成相反 2017/12/5 31 的过程。
五、No.7信令与IP互通 如图12.8所示，定义了一个通用的功能模型,目前 支持 SIGTRAN 的接口主要应用于 SG-MGC 、 SGSG和SG-IP SCP/IP HLR之间，MGC-MGC、 MGMGC 之间也可以使用 SIGTRAN 。该模型的实现方 法可以是多样的，既可以采用分离的设备实现这些 功能，也可以集成到一个设备中实现。
第12章 软交换
软交换与传统的交换相比具有更大的优势，完 全形成了一种分层的全开放的体系架构。软交换 （含IMS）将在业务融合、终端用户控制以及第三 方应用集成的未来通信技术中发挥重要作用，它是 PSTN/PLMN向NGN过渡的关键技术,也是NGN中完 成控制功能的一个软件网络实体。本章主要介绍软 交换的概念、协议、组网以及IMS体系结构。
三、软交换的功能 （1）Internet业务卸载功能 （2）呼叫控制功能 （3）媒体网关接入功能 （4）协议功能 （5）业务提供功能 （6）业务交换功能 （7）互联互通功能 （8）资源管理功能 （9）代替传统交换机的功能 （10）计费功能 （11）认证与授权功能 （ 12）地址解析功能 2017/12/5 （13）语音处理功能
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图12.19 IMS体系结构
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IMS 实体分为 6 种主要类型：会话管理和路由类 （ CSCF 、 GGSN 、 SGSN ）、数据库（ HSS ）、网 间配合元素（ BGCF 、 MGCF 、 IM-MGW 、 SGW ）、 服务（应用服务器 AS 、 MRFC、 MRFP ）、策略支 撑实体（PDF）和计费实体。 IMS能够作为现有GPRS网络的叠加网络来部署， 另外需要增加 PDF 、 CSCF 、 HSS 以及 IMS AS 等， 可以依赖于 IMS 提供 IP 多媒体业务。从增加业务收 入角度看，IMS也将是3G技术的首选。IMS融合， 如图12.20所示。
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12.1 软交换概述
软交换（Software Switch）概念的基本含义就是 把呼叫传输与呼叫控制分开，通过服务器或网元上 的软件实现基本呼叫控制功能，如呼叫控制、路由 选择、管理控制、连接控制、信令互通等，为控制、 交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提 供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来， 实现业务转移。
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图12.2 MGCP的实施示意图
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SIGTRAN（信令传输）是一个的协议栈，用来实现在IP 网中传递电路交换网的No.7信令，完成NGN和No.7信令网的 协议互通，利用标准IP传送协议作为底层传输，通过增加自 身功能来满足信令传送的要求，SIGTRAN协议栈，如图12.3 所示，由三个功能层组成。
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12.2 软交换协议
软交换产品要实现网络的互联互通，尽可能与多 种设备（如IP 网关、网络接入服务器、综合接入设 备等）互操作，并能支持电路交换机所具有的功能 特性，实现网络间的信令转换，至少要能够支持 No.7、ISUP、SIP、H.323和MGCP等协议。 一、软交换协议概述 在软交换系统的协议方面，是由国际电信联电信 标准部（ ITU-T ）、因特网工程任务组（ IETF ）、 国际软交换协会（ ISC ）等国际组织合作制定相关 的协议和标准。软交换各协议的应用见图 12.1 所示。
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三：SIP协议栈 SIP是在SMTP和HTTP基础之上建立起来的，用于 生成、修改和终结一个或多个参与者之间的会话。 这些会话包括 Internet多媒体会议、Internet电话呼叫 等。为了提供电话业务，SIP还需要不同标准和协议 的配合，并实现与当前电话网络信令互联。 SIP与基于H.323协议的VoIP电话系统相同，底层 协议可以采用UDP，也可以采用TCP，SIP采用PCM 编码或各种压缩编码的话音信号经RTP协议封装后 在IP网络上传送一个SIP会话。基于SIP的VoIP电话 系统的协议栈结构，如图12.6所示
图12.17 软交换组网示意
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移动软交换要提供控制无线接入网(RAN)和移 动用户的必要功能。如图12.18（a）所示为2G升级 为移动软交换时的组网简图，增加了MGW功能，实 现了控制部分与承载的分离。图12.18（b）为移动 软交换的系统逻辑结构示意图，核心网由提供媒体 控制功能和传输资源的MGW以及提供呼叫控制和移 动性管理功能的MSC服务器、GMSC服务器组成。 以下将结合固定软交换简要分析一下有关差异。
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