基于软交换技术的下一代网络体系结构及相关技术的研究

摘要

以软交换和分组交换技术为核心的下一代网络的发展和部署已经成为电信业关注的热点，PSTN、有线电视网与IP网三网融合已经是大势所趋，是未来的发展方向。下一代网络与软交换技术的研究已经成为当前电信界和学术界争相研究的热点问题。 下一代网络(NGN)，实质上是一个不同于当代或前一代的网络通常是以数据为中心的融合网体系结构。NGN的出现和发展是在目前现有的网络体系结构上的演进。下一代网络应是一个能够提供包括话音、数据、视频和多媒体业务的网络，是一个基于统一协议的分组网络，采用开放的网络架构体系。 软交换是一种功能实体，为下一代网络(NGN)提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。 目前虽然不少厂家推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关的试验，但新技术的应用需要相当长的时间来完善。在新兴运营商积极探索分组网是否能够提供话音业务的可行性时，传统运营商正在思考这种新的架构是否能够提供新的业务。但是新技术总是需要时间来完善的，从目前厂家所提供的解决方案来看，所存在的主要问题是：国际上尚无大型网络的组网和运营经验；协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中；采用标准的API接口为网络运营商提供新业务的开放平台还没有成熟的产品；新业务的商用前景还不明朗；网络QoS和网络安全问题没有较好的解决方案；软交换应用的商业模型还在研究之中。 本文对基于软交换的下一代网络做了深入的研究，针对上述存在的问题提出相应的解决方案，所做的主要工作如下： (1)分析比较了软交换中可以使用的协议，研究并提出了一种基于软交换技术的下一代网络体系结构。 (2)提出了一种能与传统的PSTN网络互通的基于软交换技术的下一代网络体系结构，并实现了一个基于软交换思想的，将呼叫控制与业务承载相分离的智能公话系统平台，其中包括数字运营平台和增值业务提供平台。该平台很好地实现了从PSTN网络向能提供多种增值业务的下一代网络的过渡。 (3)详细讨论了在基于软交换的下一代网络体系结构中应用标准、开放式API快速、灵活地向用户提供增值业务的三种框架：Parlay/OSA、ParlayWeb服务和Parlay-X规范以及JAIN。 (4)指出了SIP协议中存在的安全性问题和SIP网络中存在的安全问题，提出了基于PKI技术的SIP网络安全认证解决方案，能够解决使用SIP协议进行呼叫控制的安全认证问题，保证SIP消息传输过程中完整性、机密性和不可抵赖性；又提出了一种使用PGP对SIP消息进行加密签名的安全策略。 (5)建立了一个基于SIP协议的软交换网络仿真模型，通过对SIP协议的扩展提出了一种基于MPLS网络的区分等级的呼叫处理技术，通过NS2仿真研究了它的呼叫建立端到端服务质量(QoS)，仿真结果表明此种方法提高了高优先级SIP消息的呼叫建立端到端QoS。提出了将RSVP应用于SIP网络的IP语音传输，仿真结果表明，此方法降低了SIP网络中使用RTP协议传输语音的端到端延迟。 其中，第(2)、(4)、(5)项工作为本文的主要创新性工作。 总之，基于软交换的下一代网络的研究与实现将是一个长期的过程，需要包括运营商、制造商、科研机构和标准组织在内的业界各方面的大力合作与努力。本文的研究工作具有重要的理论价值与社会效益。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和学位论文版权使用授权书

第一章引言

第二章基于软交换技术的下一代网络体系结构的研究

2.1支持软交换的主要协议

2.2 H.323、MGCP、H.248和SIP协议优缺点比较

2.3 SIP 协议

2.4 SIP协议的特点

2.5 H.323和SIP协议的比较

2.6下一代网络体系结构

第三章从PSTN向包交换多媒体服务网络过渡的研究与实现

第四章基于软交换的增值业务提供的研究

第五章下一代网络中的安全性研究

第六章下一代网络中的QoS问题的研究与仿真

6.1软交换网络中QoS管理机制的要求

6.2软交换网络中的服务质量研究动态

6.3下一代网络端到端QoS的分层结构

6.4 SIP协议呼叫建立端到端QoS的研究与仿真

6.5基于RSVP的软交换QoS端到端体系结构的研究与仿真

6.6小结

第七章结束语

参考文献

致谢

作者攻读博士学位期间参加的科研项目

作者攻读博士学位期间发表的学术论文

作者攻读博士期间的获奖情况