软交换系统与IMS系统的比较分析

论文摘要

作为基于分组交换技术的全新电信网络目前的两种主流技术,软交换系统和IMS系统都存在各自的优缺点。本文从一个软交换/IMS系统终端的设计者的角度,对软交换系统和IMS系统进行了全面的比较分析。本文对软交换系统和IMS系统的比较主要从四个方面展开:网络架构分析、网络演进趋势、网络协议分析和业务实现分析。首先,在网络架构方面,本文主要分析了两个系统的网络层次和组网架构。由于软交换系统和IMS系统采用了相似的技术思想,其网络层次划分是相似的,但是其组网结构却是有很大差异。软交换系统的组网方式比较灵活,可以与传统的PSTN混合组网。IMS系统的组网方式则一般单独组网,更适于新建网络。其次,在网络协议方面,本文主要对两种网络的信令协议进行了对比。软交换系统存在多种信令协议,各种信令各有特点,因网络需要而各取所需。IMS系统的信令协议使用SIP协议,并在SIP协议上扩展了多种用于支持移动网络的扩展。IMS系统与使用SIP协议的软交换系统之间由于使用相同的信令协议而存在互通的基础。但是软交换系统和IMS系统需要支持的扩展不相同,对具体业务的信令流也可能存在的差异,这成为互联互通的主要风险。两个系统在媒体协议和传送协议方面并没有明显差异,所采用的媒体协议和传送协议主要取决于应用的网络是移动网络还是固定网络。再次,在业务实现方面,本文针对两个网络中最常见的业务实现方式进行分析。软交换系统的应用偏重于语音业务和传统的电话增值业务。而IMS系统则偏重于新兴的多媒体通信业务方面。对于相同的业务功能,软交换系统和IMS系统实现的主要差异是在信令扩展方面的支持性上。最后,本文在网络演进趋势方面的分析比较贯穿了全文。通过从组网方式、信令协议和业务实现方面的比较,两个系统目前都存在应用方面的局限。软交换系统需要更加明确的网络架构的规划,并增强移动网络的支持能力。IMS系统则要针对固网特性做出适当的优化和简化。针对软交换系统和IMS系统的上述分析,从终端实现角度,存在实现一个兼容终端,从而平滑兼容两种网络的可能性。本文在此结论基础上,基于新峤网络GPON ONT终端设备,实现了可以平滑兼容两种网络的综合接入设备(IAD)功能。文中对此终端的设计实现进行了阐述,并通过解决与多种软交换系统和IMS系统的互通性测试中发现的问题,验证了对软交换系统与IMS系统之间存在的差异的分析,也证明平滑兼容的终端系统的实现可行性。本文通过理论分析对软交换系统和IMS系统的差异进行了较为全面的总结,并通过实现平滑兼容两种系统的IAD终端,对这种分析进行了验证。通过实践,文中解决了一些软交换系统与IMS系统的兼容问题,为两种技术的相互借鉴和融合,提供了一些思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 序言
• 1.1 电路交换技术概述
• 1.2 分组交换技术概述
• 1.3 NGN 理想
• 1.4 本章小结
• 第2章 软交换与 IMS 的概念
• 2.1 软交换思想
• 2.2 软交换技术的概念
• 2.3 IMS 概念的引入
• 2.4 软交换与 IMS 概念引入的意义
• 2.5 本章小结
• 第3章 网络架构
• 3.1 软交换系统网络体系架构
• 3.1.1 边缘接入层
• 3.1.2 控制层
• 3.1.3 业务应用层
• 3.1.4 核心传送层
• 3.2 软交换系统组网结构
• 3.2.1 接入端局组网
• 3.2.2 核心网络组网
• 3.2.3 软交换网络组网方式的演进
• 3.3 IMS 系统网络体系架构
• 3.3.1 接入层
• 3.3.2 承载层
• 3.3.3 应用层
• 3.3.4 控制层
• 3.4 IMS 系统组网结构
• 3.4.1 IMS 漫游方式组网
• 3.4.2 IP 漫游方式组网
• 3.4.3 与非 IP 网络的互连
• 3.5 软交换系统与 IMS 系统网络架构的比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 网络协议
• 4.1 网络协议概述
• 4.2 信令协议
• 4.2.1 H.323 协议
• 4.2.2 H.248 协议
• 4.2.3 SIP 协议
• 4.2.4 软交换系统中的网间互联协议
• 4.2.5 软交换机与应用服务器之间的协议
• 4.2.6 IMS 应用服务器的协议
• 4.3 媒体协议
• 4.3.1 媒体流传送
• 4.3.2 编解码协议
• 4.4 传送协议
• 4.5 接入安全机制
• 4.6 本章小结
• 第5章 业务实现
• 5.1 软交换系统业务需求
• 5.2 IMS 系统业务需求
• 5.3 传统语音业务的实现
• 5.3.1 H.248 协议基本通话业务实现
• 5.3.2 SIP 协议基本通话业务实现
• 5.3.3 IMS 网络的基本通话业务
• 5.3.4 主叫显示业务的实现
• 5.3.5 彩铃业务实现
• 5.3.6 智能呼叫业务实现
• 5.4 传统增值业务的实现
• 5.4.1 窄带数据业务实现
• 5.4.2 主叫限制业务实现
• 5.4.3 呼出限制业务实现
• 5.4.4 呼叫前转业务实现
• 5.4.5 呼叫等待业务实现
• 5.4.6 呼叫保持业务实现
• 5.4.7 会议电话业务实现
• 5.5 新业务的引入与实现
• 5.5.1 视频呼叫业务实现
• 5.5.2 即时短消息业务实现
• 5.5.3 消息定制业务实现
• 5.6 软交换系统与 IMS 系统业务实现的差异
• 5.7 本章小结
• 第6章 兼容终端的可行性
• 6.1 实现平台
• 6.1.1 终端设备硬件平台
• 6.1.2 终端设备软件平台
• 6.1.3 终端设备网络环境
• 6.2 设计目标
• 6.3 兼容性分析
• 6.3.1 传送网络兼容性分析
• 6.3.2 信令兼容性分析
• 6.3.3 媒体兼容性分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 兼容终端设计与实现
• 7.1 软件系统架构
• 7.2 VOIP 模块设计
• 7.2.1 SIP 协议栈
• 7.2.2 信令适配层
• 7.2.3 DSP/SLIC 芯片驱动程序
• 7.2.4 媒体适配层
• 7.2.5 呼叫控制子模块
• 7.2.6 配置子模块
• 7.3 VOIP 功能实现
• 7.3.1 系统实现要点
• 7.3.2 GPON 相关实现要点
• 7.3.3 SIP 事务流程实现
• 7.3.4 呼叫控制功能实现
• 7.3.5 媒体功能实现
• 7.4 本章小结
• 第8章 终端功能验证
• 8.1 基本功能验证
• 8.2 软交换网络互通
• 8.2.1 注册有效期协商问题
• 8.2.2 Keep Alive 机制问题
• 8.2.3 主叫号码隐藏的实现
• 8.2.4 用 SIP INFO 消息传送 DTMF 信息的实现
• 8.3 IMS 网络互通
• 8.3.1 P-CSCF 与 S-CSCF 地址问题
• 8.3.2 认证 ID 长度问题
• 8.3.3 主被叫都被要求代理认证问题
• 8.3.4 预置条件协商问题
• 8.4 本章小结
• 第9章 全文总结
• 9.1 主要结论
• 9.1.1 软交换和 IMS 系统
• 9.1.2 兼容终端
• 9.2 研究展望
• 9.2.1 对于软交换系统和 IMS 系统的展望
• 9.2.2 兼容终端研发的展望
• 参考文献
• 附录 1:英文缩略语表
• 附录 2:符号与标记
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文