摘?要:在簡(jiǎn)單地介紹了3G以及闡述了軟交換" title="軟交換">軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和DSL的原理及實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,討論了如何在軟交換環(huán)境中實(shí)現(xiàn)DSL網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)鍵詞:下一代網(wǎng)絡(luò) 軟交換 3G?? DSL
?
??? 隨著通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,通信網(wǎng)絡(luò)從承載單一業(yè)務(wù)的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)向承載多種業(yè)務(wù)的統(tǒng)一的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的方向發(fā)展。NGN網(wǎng)絡(luò)要求能承載多種業(yè)務(wù)、采用開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活并易于擴(kuò)充。目前正積極進(jìn)行3G核心網(wǎng)" title="核心網(wǎng)">核心網(wǎng)技術(shù)的研究,其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)具有融合多媒體業(yè)務(wù)能力的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)。在這方面,3GPP發(fā)揮了很大的作用,提出了以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)結(jié)構(gòu)。另外,DSL的快速發(fā)展和價(jià)格的下降,使得軟交換與DSL互聯(lián)越來(lái)越重要。3G與DSL移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)充分體現(xiàn)了軟交換技術(shù)在下一代組網(wǎng)技術(shù)中所占的優(yōu)勢(shì),本文就基于這種觀點(diǎn)討論了如何在軟交換環(huán)境中實(shí)現(xiàn)DSL網(wǎng)絡(luò)。
1 軟交換概述
狹義上講,軟交換專(zhuān)指軟交換設(shè)備?;竞x就是把呼叫控制" title="呼叫控制">呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái),通過(guò)服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能,其中包含呼叫選路、管理控制、連接控制(建立會(huì)話、拆除會(huì)話)、信令" title="信令">信令互通(如從SS7到IP)等。軟交換是NGN的控制功能實(shí)體,是NGN呼叫控制和連接控制的核心,獨(dú)立于底層承載協(xié)議,完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能,可以向用戶(hù)提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù),并向第三方提供可編程能力。因?yàn)镹GN是一個(gè)融合網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)必須互通是NGN發(fā)展的關(guān)鍵。軟交換就是通過(guò)對(duì)各種媒體網(wǎng)關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)層融合,軟交換作為控制中心,通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)出信令,控制語(yǔ)音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通路。
2 軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
軟交換網(wǎng)絡(luò)的一般分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中,接入層支持各種類(lèi)型的終端,相當(dāng)于軟交換網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)接口;傳輸層負(fù)責(zé)通信媒體信息的端到端傳遞,對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的下三層功能;控制層負(fù)責(zé)呼叫控制,對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話層功能,該層的主要設(shè)備就是軟交換系統(tǒng)(SSW),其地位相當(dāng)于傳統(tǒng)通信網(wǎng)中的交換機(jī),是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備;業(yè)務(wù)層基于下層網(wǎng)絡(luò)的能力提供增值業(yè)務(wù),對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層功能。
?
?
?
3 DSL的原理和實(shí)現(xiàn)
??? DSL技術(shù)是一種先進(jìn)的調(diào)制接入技術(shù)。眾所周知,常用的公用電話網(wǎng)(PSTN)在交換機(jī)內(nèi)采用了全數(shù)字化的交換技術(shù),但最終到達(dá)用戶(hù)端的信號(hào)仍是模擬信號(hào)。按照這種方式將用戶(hù)線接入全數(shù)字化的因特網(wǎng),用戶(hù)側(cè)必須先用調(diào)制解調(diào)器將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào),交換機(jī)側(cè)又必須將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。經(jīng)過(guò)數(shù)/模和模/數(shù)兩次轉(zhuǎn)變后,傳輸速率就會(huì)受到很大限制。而數(shù)字用戶(hù)線技術(shù)是在現(xiàn)有用戶(hù)電話線兩側(cè)同時(shí)接入DSL調(diào)制解調(diào)設(shè)備,在用戶(hù)線上利用數(shù)字信號(hào)高頻帶寬的特性直接采用數(shù)字信號(hào)傳輸,省去了中間的模/數(shù)轉(zhuǎn)換,突破了模擬信號(hào)傳輸極限速率為56Kbps的限制。
DSL的接入可按上行信道(用戶(hù)到網(wǎng)絡(luò))和下行信道(網(wǎng)絡(luò)到用戶(hù))的速率判別分為對(duì)稱(chēng)方式(SDSL)和非對(duì)稱(chēng)方式(ADSL)。上下行傳輸速率相同為對(duì)稱(chēng)方式,上下行傳輸速率不同則為非對(duì)稱(chēng)方式。一般而言,用戶(hù)下傳數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于上傳數(shù)據(jù)量,因此,在非對(duì)稱(chēng)方式DSL接入中,下行信道速率大于上行信道速率。xDSL是對(duì)這些具體數(shù)字用戶(hù)線實(shí)現(xiàn)技術(shù)的總稱(chēng)。
xDSL系統(tǒng)主要由局端" title="局端">局端設(shè)備DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)和用戶(hù)端設(shè)備(CPE)組成。
?(1) 局端設(shè)備由DSLAM接入平臺(tái)、DSL局端卡、語(yǔ)音分離器、數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備(IPC)等組成。其中,IPC為可選的設(shè)備,為DSL接入系統(tǒng)提供不同的廣域網(wǎng)接口,如ATM、幀中繼、T1/E1等;語(yǔ)音分離器將線路上的音頻信號(hào)和高頻數(shù)字調(diào)制信號(hào)分離,并將音頻信號(hào)送入電話交換機(jī),高頻數(shù)字調(diào)制信號(hào)送入DSL接入系統(tǒng);DSLAM接入平臺(tái)可以同時(shí)插入不同的DSL接入卡和網(wǎng)管卡等;DSL局端卡將線路上的信號(hào)調(diào)制為數(shù)字信號(hào),并提供數(shù)據(jù)傳輸接口。這些設(shè)備都設(shè)在電話系統(tǒng)的交換機(jī)房中。
?(2)用戶(hù)設(shè)備由DSL modem和語(yǔ)音分離器組成。DSL modem對(duì)用戶(hù)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制和解調(diào),并提供數(shù)據(jù)傳輸接口。以目前最為熱門(mén)的ADSL為例,ADSL接入網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。
?
中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSL modem和接入多路復(fù)合系統(tǒng),并稱(chēng)處于中心位置的ADSL modem為ATU-C(ADSL Transmission Unit-Central)。接入多路復(fù)合系統(tǒng)中心modem通常被組合成一個(gè)點(diǎn),稱(chēng)接入節(jié)點(diǎn),也被稱(chēng)為DSLAM(DSL Access Multiplexer)。
?遠(yuǎn)端模塊由用戶(hù)ADSL Modem 和濾波器組成,用戶(hù)端ADSL modem通常被稱(chēng)為ATU-R(ADSL Transmission Unit-Remote)。
4 3G簡(jiǎn)介
?? ?3G標(biāo)準(zhǔn)組織主要由3GPP、3GPP2組成,以CDMA碼分多址技術(shù)為核心。
?? ?3G網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)通信發(fā)展的方向,它的一個(gè)重要目標(biāo)就是以VoIP方式提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)以及多樣化的多媒體業(yè)務(wù),并實(shí)現(xiàn)3G核心承載網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)的融合統(tǒng)一。
?? ?3G網(wǎng)絡(luò)作為NGN的一部分,其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展演進(jìn)也受到軟交換技術(shù)的影響,由于其核心網(wǎng)采用全I(xiàn)P方式進(jìn)行承載,從而保證了3G的全I(xiàn)P核心網(wǎng)能夠與NGN核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有效的融合和互通,按照軟交換網(wǎng)絡(luò)功能分層的模型,3G網(wǎng)絡(luò)也可以分為四個(gè)層面,即接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層。另外,3G核心網(wǎng)有效實(shí)現(xiàn)了控制、承載、業(yè)務(wù)三者的分離。
5 基于IP的DSL網(wǎng)絡(luò)
??? 使用DSL接入網(wǎng)的VoIP網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示。在用戶(hù)側(cè)的集成接入設(shè)備(稱(chēng)為接入網(wǎng)關(guān)或本地網(wǎng)關(guān),或稱(chēng)為用戶(hù)線終端單元) 與POTS電話和任何基于以太網(wǎng)的設(shè)備相連。集成接入設(shè)備IAD(Integrate Access Device)提供用戶(hù)環(huán)路信令,通過(guò)DSLAM在IP上(MGCP 或MEGACO)將信令傳遞到媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)。MGC執(zhí)行使用SG和PSTN的信令。IAD對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化和分包化,并通過(guò)DSLAM在IP上將它傳遞到RTP(Real Time Protocol)包的TG(Trunk Gateway)中。
?? ?網(wǎng)絡(luò)中的信令部分主要用到的協(xié)議為MGCP(Media Gateway Control Protocol)/Megaco和RTP。
?? ?MGCP介于MGC和媒體網(wǎng)關(guān)之間,由IETF提出,詳細(xì)描述了在MGC和其控制的電機(jī)網(wǎng)關(guān)之間傳輸?shù)拿詈蛥?shù)。MGCP是一個(gè)主從協(xié)議,呼叫代理發(fā)送的指令需要由網(wǎng)關(guān)執(zhí)行。RTP提供端到端實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)流的傳送,通常RTP通過(guò)UDP傳輸數(shù)據(jù),RTP和UDP一起提供傳輸層協(xié)議功能。
?? ?H.248/Megaco 是在MGCP 協(xié)議(RFC2705)的基礎(chǔ)上,結(jié)合其他媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議的特點(diǎn)發(fā)展而成的一種協(xié)議,它提供控制媒體的建立、修改和釋放機(jī)制,同時(shí)也可攜帶某些隨路呼叫信令,支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的呼叫。主要用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)以控制媒體網(wǎng)關(guān),完成媒體轉(zhuǎn)換和媒體流控制功能,而并不具有呼叫控制功能。
??? RTP在UDP傳輸層之上,UDP對(duì)于傳輸分組的丟包和到達(dá)目的地的順序不做任何保證,而是由RTP來(lái)實(shí)現(xiàn):RTP通過(guò)在分組中加入序列號(hào),以便在接收端檢測(cè)到丟失的分組,并保證分組傳送的正確順序;RTP分組包中有一個(gè)時(shí)間戳,提供媒體流的定時(shí)信息,它能使接收端檢測(cè)出同步信息,并計(jì)算時(shí)延和抖動(dòng)這兩個(gè)決定話音質(zhì)量的重要參數(shù)。
??? 軟交換技術(shù)成為3G的核心技術(shù)之一,它使3G向具有融合多媒體業(yè)務(wù)能力的全I(xiàn)P分組網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展,使得在軟交換基礎(chǔ)上運(yùn)行DSL成為可能。其在承載原有DSL 網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)的同時(shí),又由于IP 技術(shù)的引入而帶來(lái)充足的帶寬和一定的QoS保證,使得在新一代網(wǎng)絡(luò)上能夠順暢地運(yùn)行語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1] ?張智江,劉云勇, 劉韻潔.SIP協(xié)議及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.
[2] ?ITU-T. H.323, Packet-based multimedia communications?systems[S]. 2000.
[3] ?OHRTMAN F D. JR軟交換技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.
[4] ?趙慧玲, 葉華. 以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2002.
[5] ?LAMMLE T. Building cisco multilayer switched networks[M].北京:人民郵電出版社,2004.
[6] ?RAUSCHMAYER J. ADSL/VDSL原理[M]. 北京:人民郵電出版社,2001.
[7] ?徐配忠. 3G技術(shù)[J].華為技術(shù),2004.8.
[8] ?ITU-T. H.248.1. Gateway control protocol[S]. 2002.
[9] ?KUMAR W B. XDSL技術(shù)與體系結(jié)構(gòu)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2001.