软交换接口与信令协议简介

Posted 2020-12-27 mway

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是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，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。

软交换的技术特点
基于分组交换技术：数据被封装在分组包中，通过分组网传送

控制与承载分离：控制层设备负责处理信令消息，承载层负责话路连接

 

软交换关键网络实体
移动交换服务器（Msc Sever）：

 

UMTS中电路域核心网向IP交换方式演进的核心设备，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并向用户提供3GPP R4阶段的电路域核心网所能提供的业务，以及配合智能网SCP提供多样化的第三方业务。Gmsc Server提供关口局的功能，具有查询被叫路由的功能。

媒体网关（MGW）：
媒体网关将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。媒体网关能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流间进行转换，可以进行音频、视频，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频、音频消息，实现其他IVR功能。

3G网络与传统2G网络的区别
2G网络 3G网络
业务 基本业务，补充业务，智能业务
设备 MSC MSC Server+MGW
协议 ISUP Mc接口：BICC、SIP-T
Nc接口：H.248
组网 一个MSC Server可以控制多个MGW

软交换架构中的主要接口和协议简介
Mc接口（MSC Server——MGW）

    用于控制媒体网关进行承载的建立；3GPP规范推荐使用的用于媒体网关承载控制的协议是H.248，主要参考3GPPTS29.232和3GPP23.205。H.248有文本的方式和二进制的方式，主要承载在UDP/IP或SCTP/IP之上。随着了技术的发展，H.248的协议内容不断的增加，从TDM/VoIP的控制到3GIP承载的控制。

Nc接口（ MSC Server——MSC Server）

    引入BICC协议（与承载无关的呼叫控制协议），它是由ITUT第11组提出的信令协议。BICC协议属于应用层控制协议，采用呼叫信令和承载信令功能分离的思路，重新定义了一个在骨干网络中使用的呼叫控制信令协议，其协议解决了呼叫控制和承载控制分离的问题，使呼叫控制信令可在各种网络上承载，包括MTPSS7网络、ATM网络、IP网络。

Nb接口（MGW——MGW）
    Nb接口可以基于TDM/ATM/IP，在向下一代技术的演进中，IP的承载成为主流。对于IP承载而言，目前主要有两种方式，一种是VoIP，另外是3GIP。3GIP采用的是3GPP的帧协议，包括了NbUP的协议，在建立承载时候需要对Nb的用户面进行协商；而VoIP采用的不是3GPP的帧协议，不要进行Nb的用户面的协商，不需要附加类似于NbUP的额外的信元，所以对于同是采用G.711的编解码格式的时候，所需要的传输长度是小于3GIP的。

核心网电路域的演进过程
2G阶段-2G传统交换->2G软交换(TDM)->2G软交换(VOIP)->3G阶段-R4软交换

2G传统交换

2G软交换Voice over TDM
新增网元：MSC Server、MGW、内置SG
新增接口：MSC Server-MGW接口－Mc接口
                  MSC Server-内置SG接口
                  MSC Server-MSC Server接口
                  MGW-MGW接口
新增信令协议：H.248、SIGTRAN
话音承载：TDM
信令承载：TDM ＋IP                

2G软交换Voice over IP
接口变化：MSC Server-MSC Server接口->Nc接口
                  MGW-MGW接口->Nb接口
新增信令/协议：BICC （IPBCP、BCTP） 、NbUP
话音承载：IP
信令承载：IP                 

3G R4软交换
新增接口：MSC Server-RNC－IuCS接口
新增信令/协议：RANAP、IuUP
话音承载：IP
信令承载：IP                 

软交换信令协议简介

H.248协议——MGC－MGW之间的GCP协议

 

 

MSC Server利用GCP协议来控制MGW的资源，如控制MGW的网络接入资源，在网络接入资源间建立联接，在媒体流中插入录音通知或DTMF设备等；并对MGW状态进行维护与管理 。
消息编码：采用二进制或文本方式
协议承载：采用SCTP（基于IP的信令传输）

SIGTRAN 是Signaling Transport 的简称，定义了NO.7信令通过IP网络的架构模型,即SS7 OVER IP
是在IP网络中传递电话交换网络（Switching Circuit Network/SCN）中信令协议的协议栈，而不只是一个协议。
不需要对现有SCN信令应用进行任何修改，从而保证已有的SCN信令直接使用
利用标准的IP传送协议作为底层传送，并通过增加自身的功能来满足SCN信令传送的要求

SIGTRAN架构:信令通过IP网络的架构模型
标准的IP协议+通用传输层协议+专用适配协议
标准的IP协议（IPv4，IPv6）
通用传输层协议：SCTP（Stream Control Transmission Protocol）
专用适配协议-关注上层应用接口的一致性

SIGTRAN在3G R4网络中的应用
应用于内置SG－MSC Server之间的接口
传送接入侧RANAP、BSSAP信令
传送2G-3G 互通的局间ISUP信令
应用于MSC Server之间的Nc接口
传送与呼叫控制相关的BICC信令
应用于MSC Server/VLR与IP HLR、SCP以及SMSC之间的接口
传送与呼叫控制无关的MAP、CAP信令

BICC体系架构
Bearer Independent Call Control
与承载无关的呼叫控制
一个体系架构，由若干标准来描述。
支持TDM、ATM、IP三种不同的承载方式。

BICC协议
Bearer Independent Call Control protocol
承载无关的呼叫控制协议
由ISUP信令协议继承而来，能够无缝继承现有业务
应用在BICC架构中的呼叫控制接口，3GPP R4核心网电路域Nc接口。
支持的底层协议栈
M3UA/SCTP/IP
SCTP/IP
MTP3B
MTP3/MTP2/MTP1

 

BICC协议与ISUP协议组网区别
1，ISUP基于TDM；BICC基于ATM或IP；
2，ISUP使用SPC和SLS选路；BICC使用CIC整体选路；
3，ISUP使用CIC选择承载，媒体连接一般与信令连接具有相似的拓扑结构；
4，BICC的承载与呼叫信令无关，媒体连接与信令连接可以具有完全不同的拓扑结构；
5，BICC可以扁平化组网。

传统交换组网结构

 

传统交换网话路接续过程

（1）主叫固定用户发起呼叫，发IAM.
（2）网关GMSC向被叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，HLR到被叫所在的VLR请求MSRN.
（3）VLR回送GMSC漫游号MSRN.
（4）GMSC与被叫所在的MSC建立连接.
（5）当一个端局MSC收到它局发送的IAI消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC会首先通过S.F.I.C消息（为来话发送信息）向相应的VLR查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC发送寻呼命令消息
（6）VLR向MSC发寻呼请求.
（7）MSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台.
（8）被叫移动台通过BSS向MSC发寻呼响应.
（9）MSC连接证实（CON-CONF）.
（10）MSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程.
（11）MSC向主叫PSTN发回地址全消息（ACM）和应答消息（ANC）.

引入软交换后组网结构

 

软交换网话路接续过程

（1）主叫固定用户发起呼叫，发IAM.
（2）网关GMSC向被叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，HLR到被叫所在的VLR请求MSRN.
（3）VLR回送GMSC漫游号MSRN.
（4）GMSC与被叫所在的MSS建立连接、MSS向VLR发一个S.F.I.C.（为来话发送信息）、VLR向MSS发寻呼请求
（5）MSS向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台.
（6）被叫移动台通过BSS向MSS发寻呼响应.
（7）MSS连接证实（CON-CONF）.
（8）MSS完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程.
（9）MSS向主叫PSTN发回地址全消息（ACM）和应答消息（ANC）