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基于SIP的下一代网络(NGN)
 
慧聪网   2005年9月28日10时27分   信息来源:通信世界    

    [导读]一代网络需要利用许多通信协议,而SIP被认为是其中的核心。

一、NGN的需求

  下一代网络(NGN)怎么发展?这是当前通信界一个十分关注的焦点。在经过一番较长时间的激烈争论后,人们终于选了以IP为主的网络技术。 这是因为历史的经验告诉人们:业务需求和市场需求才是技术发展的主要驱动力。现在的问题是利用IP技术如何实现NGN。

  现在,随着社会经济的迅猛发展,多种通信业务如雨后春笋般大量涌现,除了传统的电话、数据业务外,出现了各种多媒体业务,如即时消息(IM,InstantMessage)、按键电话(PTT,Pushto Talk)、IP电话、视频广播、视频点播、可视电话、多媒体消息、多媒体协作、双向交互视频游戏、视频会议、远程医疗、远程教学等等。

  这几年来,也出现了多种无线和有线的接入网,诸如GSM、CDMA、UMTS等移动网,ADSL、HDSL、VDSL、LAN、CableModem等有线网。

  显然,当前的一个网络支持一个应用业务所形成的多个网络支持多个业务的状况,无法适应大量业务多种接入网的新情况。

  于是,利用一个公用的,与多种接入方式无关的,可支持多种通信业务的多业务网络就十分迫切了。开发和利用这样的网络有以下好处:

  满足用户多业务需求、使用方便的需求:用户可通过用一个网络传送多种多样业务,而且这个网络与采用何种用户设备无关、与采用有线还是无线无关。显然,有了用户需求,才有市场,一项技术才能被广泛得到使用。不然,这项技术再高级再复杂,也无法得到推广。

  电信运营商可增加收入、节约开支:由于采用统一的运营维护体制,统一的计费和注册方式,相比目前的网络可节省大量运维费用;由于不需建设多个网络,可节省网络建设费用;由于可增加多种新的增值业务,使业务收入剧增。

  保护已有投资:这个公用网络不是重起炉灶,而是在现有网络基础上发展起来的,它采用SIP为主的协议,配合已有的成熟协议,即软件升级为主,少量增加硬件。因而可充分保护已有投资。

二、SIP

  最近几年,3GPP和3GPP2已利用SIP开发出IMS(IP多业务媒体子系统,IPMultimediaSubsystem) 体系,用以适应移动多媒体通信网。美国贝尔实验室正利用SIP,开发可用于有线和无线网的多业务通信体系,名为SEAA (SIP-Enabled All-IP Architecture),把ISM扩大到无线网和有线网的融合体系,从而更方便地提供大量通信业务。

  下一代网络需要利用许多通信协议,而SIP被认为是其中的核心,这是因为:

  SIP被用来建立、修改、终止多个用户之间的多媒体会话,这是通信中最基本的控制功能;

  SIP是基于IP的,而IP技术的突出优越性之一是它与业务无关的,无论任何业务,都可以利用IP地址进行传送;

  SIP是一个基于IP的应用层协议,因而它与具体的物理网络无关。它运用在许多传输协议之上,可在无线和有线网络之间提供无缝的需求;

  SIP是一个类似于HTTP的基于文本的协议。它可通过开放的标准接口(如公共网关接口[CGI]、 开放业务体系[OSA]、Parlay应用程序接口[API]、与多种应用、多种网络互通,易于扩展应用、易于使用、易于理解。

  SIP可用于分布式网络体系中。因为它采用客户机-服务器模式,其网元可分布于网络多处,从而适合于大规模网络的NGN的需要。

三、IMS

  基本的IMS业务体系,利用SIP的灵活性,可支持无线网络中大量的电话和非电话业务。该体系按其逻辑功能可分成3层:即传送网络层(包括终端网关等)、会话控制层和应用服务层,因而体系结构采用控制和承载相分离的方式,如图1所示。

图1基本的IMS业务体系

图1基本的IMS业务体系

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  1.传送网络层

  传送网络采用分组核心网(GPRS)、边缘路由器以及各种接入网。

  SIP用户端可直接用来启动和终止SIP信令,以建立、修改和终止SIP会话;对于非SIP用户终端,则提供媒体网关,实现SIP与TDM的信令格式转换。

  媒体服务器提供许多与媒体有关的业务如会议、语言识别、语音合成、广播等。

  2.会话控制层

  会话控制层的基本功能为建立、维持、终止应用层的端到端的会话。此外还包括注册用户位置和与用户有关的用户业务档次信息;反馈用户终端的特征信息;与会话对方协商会话类型和需求;修改已有会话的媒体资源(如信道带宽)以及终止现有会话等。该层核心功能实体为呼叫会话控制功能(CSCF)。

  IMS定义了三种CSCF:

  代理CSCF(P-CSCF):P-CSCF可位于访问网络,也可位于归属网络。它处于IMS终端和IMS网络之间的节点上,因此它的作用犹如一个IM网的输入口/输出口的代理服务器。所有的IMS终端发起的请求和接收端回送的响应都跨越P-CSCF。P-CSCF在一定方向转发SIP请求和响应。除了受理SIP用户的接入SIP消息转发外,还具有完全性保护、压缩、QoS策略裁决等功能。

  协商CSCF(I-CSCF):也称查询CSCF。I-CSCF位于归属网络域的边缘。I-CSCF的地址见该域的DNS卡。主要的功能是:查询HSS(归属用户服务器)选择S-CSCF,并将SIP消息转发到该S-CSCF;作为外部网络与IMS归属网络间的网关,支持防火墙功能;此外,I-CSCF还可对SIP消息中的敏感信息进行加密。

  服务CSCF(S-CSCF):位于归属网络。S-CSCF是IMS信令平面的核心节点。主要功能为:接受用户注册、从HSS下载用户相关数据、进行呼叫会话控制、访问应用服务器以向用户提供相应业务。

  会话控制层中还有边界网关控制功能(BGCF)以及域名系统(DNS)。

  BGCF的主要功能为:选择一个与电路交换域互通的网络,或先选择一个网关,再与电路交换域互通。

  DNS包括一个传统的DNS,以及一个基于ENUM的DNS。后者支持ENUM的地址翻译。

  媒体网关控制功能(MGCF)负责管理分布各地跨多个媒体网关的话音会话;多媒体资源功能控制(MRFC)则用于SIP信令与媒体控制信令(如H.248)的互通,当某一业务通过CSCF或应用服务器需要利用某一媒体资源的,就要利用该MRFC。

  信令网关(SGW)则为电路交换网(例如PSTN)的信令平面的接口,它执行较低层的协议变换,如IP网的SCTP(流控制协议)与PSTN网的MTP(消息传送部分)信令变换。

  3.应用服务层

  该层包括提供业务逻辑的多种应用服务器。主要包括如下一些应用服务器。

  电话应用服务器(TAS)

  TAS包括一些基本的呼叫处理业务,如呼叫建立、呼叫等待、呼叫转移、会议等业务逻辑。

  IP多媒体业务转换功能(IM-SSF)

  IM-SSF提供SIP消息与传统IN信令的互通。它可支持例如800业务、一号通业务、本地号码可携的业务(LNP)等业务。

  补充电话业务

  提供如下的补充电话业务,例如点击拨号、点击传送、点击会议、语音邮箱、VoIP、VPN、预付费等。

  基于SIP的非电话应用服务器

  这种应用服务器和终端客户机互通后,提供如IM、PTT,多媒体流等基于SIP的非电话业务。

  通过API(应用程序接口)的应用服务器

  为了提供用于通信业务的标准应用程序接口,ParlayGroup定义了ParlayAPI。为使SIP和ParlayAPI之间的互通,已开发了开放业务体系网关(OSA-GW)。OSA-GW允许企业(第3方)自己开发多种应用,它也提供Parlay框架,允许企业的应用服务器,在网上注册,接入和利用网络资源。

四、结论

  SIP及基于SIP的IMS业务体系为NGN的开发打下了基础,显示出巨大的潜力,但尚有不少问题有待进一步解决:如SIP的QoS、安全、带宽等,相信经过不断努力,NGN的实现是完全可能的。
 
 
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