基于NGN技术的关口局构建方案的关键设计

高 艳，柯 勇

（芜湖职业技术学院 电气工程系，安徽 芜湖241000）

基于NGN技术的关口局构建方案的关键设计

高 艳，柯 勇

（芜湖职业技术学院 电气工程系，安徽 芜湖241000）

随着下一代网络的发展，充分应用其核心技术，改变目前通信网络业务模式单一的现状。在对关口局进行改造、建设时，从IP承载网、网管、计费等方面入手进行理论阐述和方案设计。本文详细分析了建设方案的主体结构，并通过实例说明关口局建设的解决方案

IP承载；网管；计费

1 引言

传统的PSTN网交换机采用封闭、垂直和专用系统结构，存在成本高、建设周期长等缺陷，限制了新的各类业务的发展，同时其接口没有开放性，在这种大背景下，NGN （下一代网络）的概念应运而生，NGN的本质就是将呼叫控制与媒体承载完全分离开，从而使通信系统形成一种新的开放的结构体系。

NGN技术是基于TDM的语音和ATM/IP的分组技术，是二者相互融合后的产物。可完成视频、数据、语音等综合智能新的业务技术。涉及的相关新技术和新设备非常多，需要的理论知识丰富多样。为了使工程技术人员能够概括地理解关口局建设工程方案，下面从设计方案的总体构建所涉及的理论方面进行阐述，最后通过一个通信网的工程方案实例说明构建的具体过程，以为通信工程师们提供一个工程建设范例。

2 关口局建设方案中的总体规划

关口局建设方案中的总体规划关键设计方案中包含下面三个部分，总体框架如下图1。

图1 关口局建设的总体规划关键方案

从图1可以看出，关口局建设的总体规划是以所需要改造的本地通信网络现状和建设规模为为中心，需有条理分步骤地通过对NGN技术如IP承载网、网管、计费等方案的关键部分进行改造和构建，关口局建设方案应进行必备的规划。

2.1 关键理论

2.1.1 IP承载网 基于IP的新型的承载网有较大的存储和交换转发容量，恰好能够满足日益增多通信业务消费需求。多业务IP承载网通过对网络分段实施，用增强局部可靠性的方式，提高整个网络的可靠性。其中在接入层，优先建议利用冗余备份或者负载分担接入策略，将媒体网关、CE设备等双归接入到两台PE设备上，也可启用VRRP、RSTP等辅助技术，实现快速保护倒换。如果受到设备限制，无法对两台PE设备进行冗余接入，也必须满足媒体网关、CE等设备双归接在一台PE设备的不同两块接口板上。软交换设备在接入IP承载网时，通常有主备接入和负荷分担接入两种典型方式[1]。

图2中 SIP-1:信令接口板

MSCS：MSC服务器

MGW：媒体网关

SW：交换机

CE:站点接入设备主备接入方式是在软交换侧的接口板采用主备工作方式，CE对软交换侧启用VRRP；一般情况下，采用主备方式接入的MSCS和MGW之间实际只能使用其中的1条主用传输通道，示例如下图2：

图2 主备方式接入

而负荷分担接入方式是软交换侧通常配置1对SIPI单板，可直接接入CE或者通过交换机汇聚以后再接入CE；软交换侧的接口板和CE均采用负荷分担工作方式；通常，接入的MGW和MSCS间可以使用2条传输通道，示例如下图3：

图3 负担方式接入

2.1.2网管原理 对整个软交换中设备的管理是通过分级的网络组织结构进行，SNMP协议是NGN技术下的网管方式，具有性能、安全、故障、网络优化配置等多元管理功能。这种分级网络管理的设备(其结构如图4所示)的主要功能：

信令与中继媒体同时配合，支持SNMPv2和SNMPv3。综合接入设备包括H323、SIP、H248的终端，主要只支持SNMPv2和SNMPvl。数字中继网关主要采用SIP协议和H323协议，有公司使用SS7信令，设备支持SNMPv2协议。

图4 网管结构

2.1.3计费类型[3]在NGN中计费方式分为两种类型：预付费和后付费。 而预付费类型有两种，一种是中国的预付费结构，一种是国际电联（ITU）通用的结构。(1)预付费

图5 中国预付费系统结构

图5中预付费系统结构图本方式采用RADIUS（远程用户认证系统）协议，其主要核心在于H323协议中，在RAS消息中添加非标准参数，完成认证和记账。完成预先支付通信网络费用的功能。比如通过电话卡的方式预先支付到业务用户的账户。

ITU中的预付费类型如图6所示，是通过网关直接将RADIUS消息发送给RadiusServer。

图6 ITU预付费系统结构

(2)后付费

如图7所示，首先将其数据写入CDR文件中，统一由计费采集系统定时采集汇总到数据库中，对多个软交换设备的数据都是由计费采集系统进行采集，省中心进行集中计费，在同一个省区，每个地级市放置一台软交换设备 （NGN网络的核心技术设备），提高结算话费的效率和可靠性。由于采用文件方式，一般都采用FTP接口。

图7 后付费结构

在实际的计费系统中都会使用两种计费。

3 设计实例

3.1 工程通信现状分析及关口局总体建设方案

(A)期工程通信网络现状是某移动核心网设B、C两个物理大区，采用阿朗和中兴两个厂家设备，其中阿朗大区覆盖北方10地市，中兴大区覆盖南7地市。

所有本地网的软交换关口局进行新建并逐渐启用，软交换关口局在网内侧与软交换汇接局TG开设SIP电路，与长途局、C网MGW开设TDM电路，网间与移动、联通等运营商开设互联互通电路。

(A)期工程建设总体要求是在全省新建软交换关口局，在中心大区H集中建设一套软交换系统，做为软交换关口局的第二平面，在每个地市新建一套媒体网关设备，作为各个本地网与其他运营商的关口使用。

新建软交换关口局做为C网的GMSCe进行建设，兼顾固网关口局的所有功能，网间采用TDM方式，网内到固网（TG、BAC）、C网中兴大区（MGW）及IMS（BAC、MGW）采用SIP/H.248方式，对于C网MGW （阿朗大区）在过渡期内可以暂时采用TDM方式。新建软交换关口局与C网LSTP开设2M高速信令链路，实现NP、综合寻址及WIN信令触发功能。

两台GMSCe采用1+1互助双归属容灾方案，并异地容灾。本期软交换关口局建设满足到未来三年互联互通话务量需求，根据实际情况，新建的软交换综合关口局逐步替换原华为TDM关口局，以求节能降耗、实现网络的扁平化。工程的交换控制部分建设规模和媒体网关的建设规模都必须作详细的规划设计。根据所需设备的不同，进行建设规模的合理设计。

对每期工程进行合理的配置数据参数，例如A期GMSCE、GMGW交换控制部分的建设规模可设定为如表1和表2所示。

表1 交换控制部分的建设规模

表2 媒体网关部分的建设规模

根据A期工程现状及建设方案要求，对IP承载网、网管、计费等等，可以进行如下三个方面进行应用设计。

3.1 IP承载网方案

在设计IP时，可根据上述通信网的现状及其建设规模要求，可以将A期工程电信的固网软交换控制流（信令流）、媒体流通过省内CN2网承载，信令流和媒体流处于同一软交换业务VPN，网管信息处于软交换管理VPN中。

UMG是通用媒体网关,通信系统解决方案的主要设备，可以提供互通、进行业务流格式处理、业务承载转换等等功能，基于NGN架构开发，支持IP业务承载方式。

图8 A期工程关口局媒体接入方案

从上图GMGW媒体接入方案以看出，每台PE连接两个CE设备，两个CE设备之间通过VRRP方式实现互为备份。不同局址的CE之间通过GE互联，实现局址之间的冗余。CE与PE间采用BGP协议，CE能支持多个VPN。

利用固网软交换CE设备接入承载网，实现通过CN2承载网传送媒体流 （GE）与信令流（FE）。GMGW、GMSCE通过双链路与CE连接实现软交换接入设备的冗余。即GMSCE的信令流采用双网口，采用主备方式分别连接到2台CE；GMGW的信令流采用双网口，采用主备方式分别连接到2台CE，根据路由器的组网情况，媒体流采用负荷分担或主备方式连接到2台CE路由器。一般采用负荷分担方式。华为GMGW支持主备接入CE路由器，同时还支持负载分担功能。

3.2 网管方案

对应同一A期工程，如图9，A期工程的网管结构利用新建综合网管系统iManager M2000实现对本次新建网元GMSCe、GMGW等设备的统一管理；M2000提供北向接口，可通过DCN网接入上一级网管；各本地网通过反拉客户端对所辖设备进行操作、维护和管理；GMSCe、GMGW都提供BAM（后管理模块），通过LMT本地维护终端与BAM建立连接采用GUI或MML实现对独立设备的管理维护操作。

图9 A期工程的网管结构

3.3 计费方案

针对A期通信网络现状，如图10所示，A期工程计费方案可以让每台GMSCe软交换都配置计费网关，计费网关可以采用华为公司开发的iGWB服务器。iGWB采用双机系统并配置RAID 0+1磁盘阵列，可实现话单数据的实时备份和海量存储。iGWB服务器中多块网卡处于不同网段，且相互间不进行消息转发，实现将外部用户与内部私网分开，从而保证用户对话单数据操作的安全。

软交换计费网关iGWB可按照不同字冠划分不同目录保存话单，通过FTP/FTAM把相应话单传到计费中心。

图10 A期工程计费方案

4 结束语

从以上的描述中，可以看出，每个成熟的通信网络，需要丰富多样的通信理论的支撑、各种通信设备和各方面的实践条件有序配合，从IP承载网、网管、计费的建设规划，都要做详细的前期勘测和后期的具体设计。本文所探讨的是通信工程方案的理论基础并进行了实际设计分析，以为通信工程师提供一些参考经验。随着NGN的不断发展，基于NGN的新一代通信网络必然是未来通信业界的核心技术，也能为越来越多的通信业务消费者提供更多的新智能业务。

[1]薛建彬.现代通信概论[M].兰州.甘肃民族出版社，2009.

[2]吴涛.软交换网络双归属机制研究[J].电信科学，2007(3):20-22.

[3]赵学军.软交换技术与应用[M].北京.人民邮电出版社,2005:15-58.

[4]雷震洲.在移动核心网中引入软交换是必然选择[J].移动通信，2005(3):16-18.

[5]刘韵洁，张智江.下一代网络[M].北京.人民邮电出版社,2005: 112-143.

[6]刘经.软交换技术在大本地网中的应用[J].电信技术，2007(6):4-9.

[责任编辑：曹怀火]

TP393

A

1674-1103(2012)03-0012-04

2012-04-17

高艳（1999-），女，陕西渭南人，芜湖职业技术学院电气工程系讲师，主要从事计算机教学和研究工作。