基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案.docx

基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案.docx

《基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案

课程设计

中文题目：

基于软交换技术的甘肃政法学院网络设计方案

英文题目：

GanSuPoliticalScienceandLawInstitutenetwork

designschemebasedonsoftswitchtechnology

课程：

学院：

专业：

姓名：

学号：

指导教师:

二零一四年九月

摘要

随着通信技术的迅速发展以及用户对宽带业务需求的不断增加，以及向用户提供更加灵活多样的现有业务和新增业务，让用户选择更加个性化的服务，提出了下一代网络的概念，运用软交换技术来解决用户对宽带业务的接入已成为电信运营商迫切解决的问题之一。

从目前通信网技术在国际、国内的发展形势来看，软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通，软交换技术无论是在成本价格、使用寿命、维护成本，还是在全业务宽带的支撑方面都表现出了明显的优势。

软交换作为下一代网络（NGN）发展的重要技术，不但实现了传统电信网络与IP网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，具有极大的优越性本文在传统校园网对新的、大量的多媒体业务需求的情况下，提出了将软交换系统应用到校园网上．根据校园网的实际情况，选择了TEKELECT6000软交换系统，并给出了TEKELECT6000系统接人到校园网的具体解决方案和配置实倒，最后对软交换通信系统的安全性、可管理性、QoS实现进行了分析。

关键词：

软交换、校园网、TEKELECT6000、IP电话

Abstract

Withtherapiddevelopmentofcommunicationtechnologyandtheincreasinguserdemandforbroadbandservices,theuseoftheaccessmethodtoresolveuseraccesstobroadbandserviceshasbecomeoneofthetelecomoperatorsurgentlyaddressed.Fromthecurrentbroadbandaccessnetworktechnologyintheinternationalanddomesticdevelopments,thefiberaccesstechnologybothinthecostprice,servicelife,maintenancecosts,orintermsoffullservicebroadbandsupporthaveshownaclearadvantage.ContrastfromthecurrentviewofthesoftexchangetechnologyaccesstechnologytomeettheneedsofusersmoreCanon.

Thesoftexchangeasthenextgenerationnetwork（NGN）isanimportanttechnologydevelopment,notonlytoachievetheintegrationoftraditionaltelecommunicationnetworkandIPnetwork,moreimportantistheintegrationofbusiness,hasthesuperiorgreatlyintraditionalcampusnetworkofmultimediaservicedemand,alotofnewcases,thesoftexchangesystemappliedtothecampusnetwork.Accordingtotheactualsituationofthecampusnetwork,choosetheTEKELECT6000softswitchingsystem,andgivesaconcretesolutionatTEKELECT6000systemtothecampusnetworkandconfigurationreally,attheendofthesoftexchangecommunicationsystemsecurity,manageability,QoSanalysis.

Keyword:

Softswitching,campusnetwork,TEKELECT6000,IPtelephone

1绪论

根据校园网语音通信需求设计基于软交换的语音通信系统的应用方案。

为解决基于软交换的语音通信系统的服务质量问题，在分析比较各种QoS模型的基础上提出基于MPLSVPN的QoS保障机制，并在实验室环境下进行性能测试。

基于软交换的校园网语音通信系统计费管理软件设计及实现，根据软交换系统的特点，给出计费管理系统实现方案，以完善整个软交换语音通信系统。

1.1甘肃政法学院现状

甘肃政法学院地处西北政治、经济、交通中心的甘肃省兰州市，位于兰州市科教中心的安宁区。

学校占地545亩，校舍建筑面积22万平方米。

现设有法学院、公安分院、管理学院、人文学院、计算机科学学院、行政学院、艺术学院、继续教育学院、人民武装分院、东方现代管理学院等10个二级学院和体育教学部、甘肃省政法干部培训中心及法学研究所、甘肃省物证技术鉴定中心、信息犯罪研究中心、高教研究室等教学、科研机构，现有各级各类在校学生1万余人。

1.2学校需求分析

在校园网络中，视频、音频、数据集于一身，如果保证不了高宽带、多种视频、音频、数据流混杂在一起进行传输，就没法对流做出最高优先级和次高优先级及底优先级的分类，这样就不能保证重要业务的畅通，造成网络延迟、服务不可用，所以要想真正改变网络的效率，更有效的保证应用服务的运营，需要通过端到端的QOS，智能到边缘的方式来保证，通过智能到边缘，端到端的应用方式，可以减少对网络核心设备的消耗，这样保证了网络的有效通畅。

可以对校园网应用中的多媒体视频点播服务、数据备份服务、文献传递服务、E-mail服务、数据库服务等服务。

对不同服务流进行详细的分类，划分优先级，以及尽可能的避免发生拥塞，同时保证网络的高效运行，充分利用现有的带宽。

在校园网络中，存在多样的网络设备及系统应用环境，并且要考虑在用户迅速增长的今天，网络设备的可扩展性。

保证在多样网络设备，用户不断增加的环境中，仍能保证网络畅通。

所以万兆骨干网络平台就应具有良好的兼容性和扩展性，能与当前校园网络无缝衔接，同时预留空间符合当前和以后的信息建设需要和足够的升级空间。

在校园网络建设中存在多用户，多服务的现状，带来了对网络系统要求具有高效率等，以保证大数据量访问下有效的处理能力。

针对需求设备要能对数据做到分布式处理，这样的分布式处理可以节省主交换引擎的消耗。

使数据在独立的板卡上就能做出对数据的识别，这样比在中央处理器识别要快的多，并在大量的数据应用，数据传输的过程中，要保证所有硬件设备都可以进行快速的转发，要具备高背板带宽，所有端口都能保证线速转发。

这种分布式处理可以极大地提高整体处理能力，保证了网络畅通。

现在的网络环境中稳定可靠是争相谈论的话题，因现在在网络中运行了众多重要应用及服务，是要保证24小时不间断的服务。

就要完全能保证网络设备全天后的可用性。

即使在设备出现问题是切换到备用设备的过程中，也要保证较小的延迟，以满足网络应用中的有效畅通的需求。

在这样的需求中利用冗余的管理交换引擎、冗余的电源等关键部件的冗余，支持802.1S多Vlan生成树协议保证链路级的冗余和负载均衡，支持VRRP、OSPF等三层路由协议保证路由级的冗余，支持loadbalancing技术实现了应用级的冗余备份和负载均衡，全方位的完全保证了设备、网络、应用系统的可靠性。

在校园网络中，对于校园网的安全保障十分重要：

校园网的信息点分布很广，与一般企业网比较，校园网用户的流动性大，信息点存在随意接入使用的问题。

学生及外来不明身份的用户，在校园网中找到任何一个信息点，就可以进入校园网，可以肆意干扰和破坏校园网网络平台及应用系统的正常运行。

另外校园网的网络安全，还需要考虑与外网及内网不同应用系统之间的安全访问控制。

为了发生安全事件后，能有效、快捷的处理事故，采用上网审计手段是十分必要的。

由于当前病毒的肆掠，一个健壮的网络应该提供必要的手段，禁止特定病毒的传播以及由于病毒造成的流量拥塞。

1.3设计原则

校园网络系统的建设在实用的前提下，应当在投资保护及长远性方面做适当考虑，在技术上、系统能力上要保持五年左右的先进性。

并且从学校的利益出发，从技术上讲应该采用标准、开放、可扩充的、能与其它厂商产品匹配使用的设计。

根据校园网的总体需求，结合对应用系统的考虑，本次网络建设的设计目标是：

高性能、高可靠性、高稳定性、高安全性、易管理的万兆骨干网络平台。

我们遵循以下的原则进行网络设计：

①实用性和经济性

网络建设应始终贯彻面向应用，注意实效的方针，坚持实用、经济的原则，建设的万兆骨干网络平台，保护用户的投资。

②先进性和成熟性

网络建设设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。

不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，保证学校网络建设的领先地位，采用万兆以太网技术来构建网络主干线路。

③可靠性和稳定性

在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及保修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间，为了保证骨干网络平台的健壮性和链路冗余性，建设网络实施时在学校启用千兆备份线路，在学校启用物理链路冗余机制，保证任何一条线路出现故障后骨干网络平台的可用性。

④可管理性与可扩展性

校园网网络系统的节点数目大，分布范围广，通信介质多种多样，采用的网络技术也较先进，网络的管理任务加重了，如何有效地管理好网络关系,是否充分有效地利用网络的系统资源等问题就摆在我们面前。

并且校园网网络系统为了适应这个变化和日新月异的计算机技术的发展，考虑现有网络的平滑过度，使学校现有陈旧设备尽量保持较好的利用价值;选用产品应具有最佳性价比，又要应充分考虑未来可能的应用，我们网络十分注重扩充性。

同时学校规模在不断扩大，用户数在持续增加，要求网络具有很好的扩展性。

无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。

上述系统设计的原则将自始自终贯穿整个系统的设计和实现。

1.4软交换的产生背景和发展方向

1.4.1软交换的产生背景

人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。

一直以来，上述三类通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。

电话网承载和疏通语音业务、数据网承载和疏通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。

随着社会信息化程度的进一步加深，通信已经成为人们生活和工作中不可缺少的工具，人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的www浏览和收发E-mail，人们需要的是能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息。

因此要求电信运营商能够灵活地为用户提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不同业务的运营模式难以满足用户“灵活地获取所需要的信息”的需求，只有构建一个“全业务网络——即能够同时承载和疏通语音、数据、多媒体业务的网络’’才能满足用户日益增长的对通信业务的需求。

电话网的历史最为悠久，其核心电话交换机，电话交换机经历了磁石式、共用电池式、步进制、纵横制、程控制5个发阶段，其差别在于交换机的实现方式发生了改变。

程控制电话交换机的出现是一个历史性的变革，它采用了先进的体系结构，其功能可以分为呼叫业务接入、路由选择（交换）和呼叫业务控制3部分，其中的交换和呼叫业务控制功能均主要是通过程序软件来实现。

但其采用的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等的双向64kbit／s固定带宽通道不适于承载突发数据量大、上下行数据流量差异大的数据业务。

电话网和数据网均存在一定的先天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“全业务网”，因此，为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务，即通信业务的融合，产生了软交换技术。

1.4.2软交换的发展方向

软交换概念自1997年首次提出，很快便得到了业界的广泛重视和认同。

几年中，在众多制造商和运营商的共同推动下，软交换产品逐步趋于成熟，功能日益丰富，性能逐渐稳定，标准化工作正稳步推进，软交换技术正走向市场。

迄今为止，全球范围内已有多家电信运营商积极开展了在软交换方面的实验和商用部署。

在北美，地方运营公司中有67％的运营商已经有软交换部署，有43％的长途交换运营商也部署了软交换系统。

在欧洲，运营商对软交换的发展和应用采用了比较谨慎的态度，但随着软交换技术的逐渐成熟，欧洲运营商也加快了软交换实施步伐；在亚太地区，香港、新西兰、澳大利亚、日本、韩国等国的运营商在软交换应用领域走在前列。

在设备制造商方面，特别值得一提的是加拿大北电网络，其NGN产品为Succession解决方案，于1999年在BT-SPAIN首次正式商用，迄今为止，在全球超过24个国家的40多个网络中得到试验或商用。

其商用客户中包括Verizon、Sprint、中国电信、香港宽频（HKBN）、新世界电信（NewWorldTEL）及铁通等.

1.5校园网的应用发展现状和趋势

1.5.1甘肃政法校园网的应用发展趋势

传统校园网主要为教学和管理服务，本身不具有对非口话音的交换功能，小型交换机PBX系统同样也不具备有P数据交换功能，使得PBX网络系统与LAN系统两者相互独立，不能直接相互访问，网络带宽和速率不能得到进一步的充分挖掘和利用，限制了目前大多数学校对新的、大量的多媒体业务信息的需求。

作为通信的最终用户，单调的业务应用都已经渐渐不能满足学校的通信运营需求了，在这种情况下，我们提出了软交换技术在校园网环境应用条件下的技术整合问题。

运用软交换技术，通过技术整合，将传统PSTN语音业务与传统LAN数据业务合二为一，使之能够在一个网络上实现低成本的IP语音和IP数据服务，这对于降低对外通信和内部通信成本费用（大量长途电话、传真、语音多媒体网络信息服务等）具有非常重要的现实意义。

更为重要的是，引入软交换系统可以增强校园网络的非IP呼叫处理能力、扩展其使用功能如：

语音信箱，按需会议与预约会议，统一消息，Web门户，前台话务员应用以及简易呼叫中心应用等。

极大的丰富了校园语音通信的内容和形式，使校园网可以更好的为教学和科研服务。

2软交换技术原理

2.1软交换的概念

根据国际Softswitch论坛ISC的定义，Softswitch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能的设备和系统。

据此定义，Softswitch是典型的为分组网的语音目的而设计的技术实践手段。

这一定义也说明，Softswitch借用了传统电信领域PSTN网中的“硬”交换机switch的概念，所不同的是强调其基于分组网和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。

Softswitch是NGN中的重要组成部分，但它更多的是关注呼叫控制功能的设备和系统，其本身并不能构成特别的整体组

2.2软交换的分层结构和接口协议

2.2.1软交换的分层结构

NGN是指基于分组技术的网络，能够提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种宽带和具有QoS支持能力的传送技术，业务相关功能与底层传送相关技术之间相互独立，能够让用户自由接入不同的业务提供商，能够支持通用移动性，从而向用户提供一致的和能无处不在的网络接入业务。

NGN采用分层结构，包括应用层、控制层、传送层以及终端层，能提供多种业务类型有语音、数据、多媒体等。

软交换可以理解为一种分层、开放的NGN体系结构，是NGN核心控制层技术之一。

图2.3给出以软交换技术体系构建的NGN网络的分层结构。

策略

图2-1软交换系统的参考模型

网、PSTN网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和

灵活伸缩的设备。

图2.3，终端层的功能是接入各种类型（图中标出了典型的三类）的用户终端，相当于软交换网络的用户网络接口功能。

会话初始化协议（SIP）终端是软变换网络最基本的终端，目前主要使用的就是支持SIP协议的IP电话和装备SIP编程接口的Pc终端，也就是软电话SoftPhone。

媒体网关控制协议（MGCP）终端主要指宅内网关，具体装置可以是接入模拟话机和其它传统电信终端的（IAD）。

H.323终端和SIP终端功能相似，但执行H．323标准。

由于H．323技术的广泛应用，我们认为下一代的软交换网络必须具有直接接入H.323终端的能力，而不能仅仅依靠与H.323网络的互通进行通信。

图2_4中，终端适配接口（TAI）完成在用户网络接口处的H．323与SIP协议的转换。

通常TAI功能可作为一种用户接口融人到软交换网络。

传送层负责通信媒体信息的端到端传递，对应网络的下三层功能，原则上可以采用任何形式的分组网络技术，包括典型的IP，ATM，FR，MPLS等技术，主要网网络设备为各种路由器和交换机。

为了支持传统网络的演进，传送层包含各种形式的媒体网关（MG）和接入网关（AG），负责TDM网络和口网络之间的媒体格式转换和信号适配以及各种已有接入方式的汇接。

位于传送层的媒体服务器（MS）负责媒体信息的存储、混合和多点发送，典型应用就是支持会议通信、语音信箱、传真服务器等。

控制层负责端到端的呼叫／会话控制，对应网络的会话层功能。

该层最主要的设备就是软交换系统（SSW），其地位相当于传统通信网中的交换机，是网络的核心设备。

为了支持与传统电信网的信令互通，该层还包含信令网关（SG），其主要作用是提供ISDN用户部分（ISUP）信令和智能网应用协议（斟AP）信令在m网络上的透明传送。

而不同域中的SSW通过SIP／SIP-T协议进行互通操作。

应用层基于下层网络的能力提供融合的增值业务，对应网络的应用层功能。

其中，业务提供平（SP）装载独立于下层网络的业务控制逻辑，可由第三方基于标准化的应用编程接口（API）创建和开发。

目前最有影响的API就是由各大制造厂商和运营商共同开发的Parlay。

应用服务器（AS）完成上层抽象的API接口与下层具体网络协议过程之间的映射，因此也可以称为应用网关或Parlay网关。

应用层中的媒体服务器提供增值业务执行所需要的网络公共资源，以便用于第三方增值业务的开发。

数据层就是支持相应层功能实现的网络数据库。

网络数据库主要有两类：

一类是支持软交换网络地址解析的目录服务系统，包括运营域内专用的轻量级目录访问协议（LDAP）服务器和Internet上公用的域名服务器（DNS）；另一类是存储业务数据和用户文档的业务数据服务器。

管理平台则对所有各层的网络实体提供基于简单网络管理协议（SNMP）的网络管理和运营支撑管理（OSS），包括用户和业务配置以及计费管理。

2.2.2软交换的接口协议

软交换网络分层结构的重要技术基础是接口协议的标准化。

图2．3已列出各网络实体间的接口协议，其核心协议包括：

负责核心网络呼叫控制的SIP协议、负责边缘网关接入的MGCP协议、支持No．7信令互通传送的SIGTRAN协议族等等。

这里主要介绍一下SIP协议和MGCP协议。

（1）SIP协议

SIP协议是由IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，主要用于建立、修改、结束一方或者多方参与者的会话。

这些会话包括网络多媒体电话、多媒体会议、多媒体分发等。

会议中的成员可以通过单点或多点传送方式或两者混合的方式进行通信。

协议采用客户——服务器模式，利用请求——响应机制实现会话控制。

网络中定义了代理服务器和重定向服务器，它们和定位服务器一起完成SIP消息的传送。

协议沿用WWW技术解决用户的寻址和定位，定义的SIP统一资源定位器（URL）地址形式类似E．mail地址。

发起会话请求后，启动域代理服务器通过域名服务器目录服务系统解析得到目的域代理服务器的口地址，消息送达目的代理服务器后，再由后者根据用户的登记信息送至最终用户。

（2）MGCP协议

MGCP协议是由IETF的MEGACO工作组制定，它是在综合简单网关控制协议（SGCP）和口控制协议的基础上形成的，供网关控制器的控制网关使用。

MGCP也是采用客户——服务器模式结构，主要组成部件包括：

一个MGC（或CallAgent）和一个以上的媒体网关（MG）。

它把管理信令和呼叫控制的媒体网关控制（MGC）与负责媒体传输的网关（MG）分离。

MGC相当于Server，而MG相当于Client，这种网络拓扑结构就是软交换结构。

其中，MG主要作用是：

一是对网关控制器所下的命令，作出适当的处理和响应，或是有事件发生时告知网关控制器；二是音频或视频信号的压缩与解压缩（CODECs）：

三是在VoIP的IP网络和传统电话网络之间进行P信息包和语音信号之间的转换。

媒体控制网关（MGC或CallAgent）的作用，则是负责控制所有的媒体网关（MG），给予MG适当的信令。

如要注意某一个端点（Endpoint）是否有OffHook／OnHook的事件、或是要通知MG准备侦测从端点传来的拨号音、或是发生命令请网关回应每一个端点目前的状态、或是命令网关对某一个端点作建立、改和删除通话。

2.3软交换的功能分析

软交换实现基本的呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、基本连接控制和信令互通，把基本呼叫控制、传输与业务逻辑分离开，为控制、交换和业务开放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。

更重要的是，软交换设备采用了开放式应用程序接口（API），允许交换机制中灵活地引入新业务。

除了上述功能外，软交换设备还能够提供地址翻译、网关管理、带宽管理、安全性和呼叫详细记录的生成等功能。

功能结构如图2.4所示。

（1）与业务无关的呼叫控制

软交换从功能上可以简单地与传统网的“呼叫控制功能”相对应。

在传统的交换机中，呼叫控制是和业务紧密相关的，不同的业务所需的呼叫控制也各不相同，如ISUP的呼叫控制、MSC内部的呼叫控制，它们都是与既定的业务相关的。

如果增加新的业务，则呼叫控制也必须随之改变。

软交换实现的是与业务无关的呼叫控制，即软交换的呼叫控制就是所有呼叫控制（如SIP的呼叫控制、ISUP的呼叫控制、H．323的呼叫控制等）的基本呼叫控制，而与业务相关的控制部分，在软交换中是与基本呼叫控制分离的，只是通过软交换将业务相关的控制提交给业务应用层，再与其交互。

该交互基于开放的API，能够进行逻辑化控制，实现与外部应用平台的互通。

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，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

软交换设备可以接收来自业务交换功能的监视请求，并对其中与呼叫相关的事件进行处理。

接收来自业务交换功能的呼叫控制相关信息，支持呼叫的建立和监视。

软交换设备支持基本的两方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊逻辑关系、呼叫成员的加入／退出／隔离／旁听以及混音过程的控制等。

软交换设备能够识别媒体网关报告的用户摘机、拨号和挂机等事件