畢業(yè)論文：移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)中的sigtran及其實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目:__移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)中的SIGTRAN及其實(shí)現(xiàn)__</p><p>　　單 位（系別）：____通信工程系________</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)正處在由第三代向第四代過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)

2、期。為了在提供更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和更多的多媒體業(yè)務(wù)的同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，核心網(wǎng)采用 NGN 架構(gòu)，即控制與承載相分離的架構(gòu)，在與傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)完全兼容的情況下支持3GPP規(guī)范的一系列新的業(yè)務(wù)和功能。</p><p>　　考慮未來(lái)GSM核心軟交換網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)演進(jìn)，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)公司已經(jīng)在2G軟交換核心網(wǎng)內(nèi)組織開展IP承載語(yǔ)音的網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，并且逐步將電路域核心網(wǎng)絡(luò)全部演進(jìn)為 IP承載。同樣的，信令的傳輸也向著 IP 化

3、演進(jìn)。</p><p>　　本文的前言部分主要通過(guò)對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信，NGN網(wǎng)絡(luò)和VOIP技術(shù)發(fā)展的概況和發(fā)展方向以及本論文討論中心SIGTRAN協(xié)議做了詳細(xì)的介紹。第二章討論了傳統(tǒng)七號(hào)信令結(jié)構(gòu)，著重介紹了七號(hào)信令的MTP三層結(jié)構(gòu)，包括每一層的消息，特點(diǎn)以及該層在整個(gè)七號(hào)信令中的作用。第三章主要介紹了SIGTRAN協(xié)議的概念和作用，SIGTRAN的分層結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)七號(hào)信令MTP結(jié)構(gòu)與IP網(wǎng)絡(luò)路由傳播結(jié)構(gòu)的融合；本章第二

4、部分著重介紹了SCTP層，M3UA層各自的概念，特點(diǎn)及其所實(shí)現(xiàn)的重要功能與典型消息。本文的第四章對(duì)主要通過(guò)利用Wireshark數(shù)據(jù)包分析工具對(duì)現(xiàn)網(wǎng)抓取到的SIGTRAN數(shù)據(jù)包進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從而以實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)證了前面幾個(gè)章節(jié)的規(guī)范描述，也加深了對(duì)SCTP層和M3UA層消息結(jié)構(gòu)的理解。了解協(xié)議的這些特點(diǎn)，對(duì)于解決移動(dòng)通信系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)的信令通信中產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，有著非常重要的意義。 </p><p>

5、;　　【關(guān)鍵詞】軟交換 NGN 移動(dòng)通信 SIGTRAN SCTP M3UA</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The mobile communication network is in the key period from the third to the fourth generation of transit

6、ion. In order to reduce the cost of building the network to provide better network quality and more multimedia services at the same time, the core network architecture using NGN, the control of phase separation and the b

7、earing structure, support a series of business and function of 3GPP standard new in completely compatible with the traditional GSM network scenarios.</p><p>　　Considering the continued evolution of GSM core

8、soft switching network future, China Mobile group has been in 2G software switch core network organizations in the IP bearer network pilot speech, and gradually the circuit domain core network evolution for all IP bearin

9、g. Similarly, signaling transmission to IP evolution.</p><p>　　The preface of this article based on the current situation and development direction of mobile communication, NGN network and VOIP technology de

10、velopment center and SIGTRAN protocol are discussed in this paper in detail. The second chapter discusses traditional No. seven signaling structure, emphatically introduces the signaling system seven MTP three layer stru

11、cture, including every layer of news, features and the layer in the No. seven signaling role. The third chapter mainly introduces the co</p><p>　　【key words】software switch NGN Mobile communication SIGTRA

12、N SCTP M3UA</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p>　　第一節(jié) 移動(dòng)通信的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀1</p><p>　　一、軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1</p><p>　　二、下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的

13、發(fā)展3</p><p>　　第二節(jié) INTERNET 的發(fā)展與VOIP技術(shù)4</p><p>　　一、INTERNET的發(fā)展與VOIP技術(shù)4</p><p>　　二、VOIP技術(shù)5</p><p>　　第三節(jié) 信令傳輸系統(tǒng)（SIGTRAN）概述7</p><p>　　第四節(jié) 前言小結(jié)8</p&g

14、t;<p>　　第二章 七號(hào)信令協(xié)議9</p><p>　　第一節(jié) 七號(hào)信令的功能實(shí)現(xiàn)模塊9</p><p>　　第二節(jié) 消息傳遞部分（MTP）10</p><p>　　一、第一級(jí)（MTP-1）11</p><p>　　二、第二級(jí)（MTP-2）11</p><p>　　三、第三級(jí)（MTP-

15、3）12</p><p>　　第三節(jié) 本章小結(jié)13</p><p>　　第三章 SIGTRAN 協(xié)議棧14</p><p>　　第一節(jié) 概述14</p><p>　　一、SIGTRAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)介紹14</p><p>　　二、SIGTRAN應(yīng)用模型16</p><p>　　第

16、二節(jié) SCTP17</p><p>　　一、SCTP 概念17</p><p>　　二．SCTP 協(xié)議消息17</p><p>　　三、SCTP 協(xié)議功能實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　第三節(jié) M3UA25</p><p>　　一、 M3UA 概念與功能25</p><p>　　二

17、、 M3UA 協(xié)議結(jié)構(gòu)與典型消息27</p><p>　　第四節(jié) 本章小結(jié)32</p><p>　　第四章 現(xiàn)網(wǎng)SIGTRAN抓包數(shù)據(jù)分析34</p><p>　　第一節(jié) 抓包工具WIRESHARK簡(jiǎn)介34</p><p>　　第二節(jié) 現(xiàn)網(wǎng)SIGTRAN抓包數(shù)據(jù)分析34</p><p>　　第三節(jié) 本

18、章小結(jié)37</p><p><b>　　結(jié) 論38</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　附 錄42</b></p><p&

19、gt;<b>　　一、英文原文42</b></p><p><b>　　二、英文翻譯45</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　第一節(jié) 移動(dòng)通信的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀</p><p>　　以GSM為代表的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)以傳輸話音和低

20、速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，從1996年起，為了解決中速數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，又出現(xiàn)了以GPRS為代表的第2.5代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨著移動(dòng)通信數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)通信用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。于是第三代移動(dòng)通信3G（the third Generation）應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，第三代合作伙伴計(jì)劃3GPP(3G Partner Plan)標(biāo)準(zhǔn)組織定義了多個(gè)版本，目前主要有R99，R4，R5，R6 [1]。</p>

21、;<p>　　從R4開始核心網(wǎng)的電路域向IP演進(jìn)，引入了軟交換（Software Switch）的概念，實(shí)現(xiàn)了話音業(yè)務(wù)的承載與控制分離。R4版將R99版中的移動(dòng)交換中心MSC（Mobile Switching Center）變?yōu)镸SC Server和媒體網(wǎng)關(guān)MGW(Media Gate Way)，話音通過(guò)媒體網(wǎng)關(guān)MGW進(jìn)入核心網(wǎng)進(jìn)行傳輸，MSC Server完成呼叫控制和移動(dòng)性管理。R4版核心網(wǎng)的承載也開始向IP方向發(fā)展，

22、核心網(wǎng)的電路域和分組域采用分組承載網(wǎng)絡(luò)，電路域不再采用傳統(tǒng)的七號(hào)信令承載。即R4版的核心網(wǎng)只需要建一個(gè)分組承載網(wǎng)絡(luò)即可，而不是像R99版的核心網(wǎng)需要兩個(gè)承載網(wǎng)絡(luò)[2]。</p><p>　　然而，傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)（如PSTN/PLMN）采用的是七號(hào)信令承載。于是，當(dāng)基于R4的3G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通時(shí)，必然需要解決七號(hào)信令SS7 (No.7 Signaling System)與IP互通的問(wèn)題。<

23、;/p><p>　　一、軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　軟交換網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)可以同時(shí)向用戶提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)的開放網(wǎng)絡(luò)。軟交換網(wǎng)絡(luò)的主要思想是業(yè)務(wù)，控制與傳輸相分離，各實(shí)體間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信。它采用一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得組網(wǎng)變得更加靈活和方便。軟交換網(wǎng)絡(luò)一共分為 3層，從下往上依次是：連接層、控制層和應(yīng)用層，如圖1.1所示。</p><p>　　

24、圖1.1 軟交換網(wǎng)絡(luò)的分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　(一)連接層</b></p><p>　　連接層的主要作用是利用各種接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同用戶的接入，并實(shí)現(xiàn)不同信息格式之間的轉(zhuǎn)換，其功能有些類似傳統(tǒng)程控交換機(jī)中的用戶模塊或中繼模塊。連接層的設(shè)備都沒(méi)有呼叫控制的功能，它必須要和控制層設(shè)備相配合，才能完成所需要的操作。在軟交換網(wǎng)絡(luò)中，所有的業(yè)務(wù)、所有的媒體流都是

25、通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的傳送網(wǎng)絡(luò)傳遞，這就是連接層需要完成的功能。連接層要求是一個(gè)高帶寬的，有一定QoS保證的網(wǎng)絡(luò)。如 IP 網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　連接層中包括各種各樣的連接設(shè)備[3]，其中主要的有：</p><p>　　1．信令網(wǎng)關(guān) （SGW，Signaling Gateway）</p><p>　　它的作用是通過(guò)電路與 No.7 信令網(wǎng)相連，將窄帶的 No.7 信令

26、轉(zhuǎn)換為可以在分組網(wǎng)上傳送的信令，并傳遞給控制層設(shè)備進(jìn)行處理。</p><p>　　2．中繼網(wǎng)關(guān)（TGW，Trunking Gateway）</p><p>　　它一側(cè)通過(guò)電路與傳統(tǒng)電話網(wǎng)的交換局連接，一側(cè)與分組網(wǎng)連接，通過(guò)與控制層設(shè)備的配合，在分組網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的長(zhǎng)途/匯接功能。</p><p>　　3．接入網(wǎng)關(guān)（AGW，Access Gateway）</p

27、><p>　　與中繼網(wǎng)關(guān)一樣，接入網(wǎng)關(guān)也主要是為了在分組網(wǎng)上傳送語(yǔ)音而設(shè)計(jì)。所不同的是，接入網(wǎng)關(guān)的電路側(cè)提供了比中繼網(wǎng)關(guān)更為豐富的接口。這些接口包括直接連接模擬電話用戶的POTS接口、連接傳統(tǒng)接入模塊的V5.2接口、連接PBX小交換機(jī)的PRI接口以及 xDSL接口等，從而實(shí)現(xiàn)了銅線方式的綜合接入功能。</p><p>　　4．無(wú)線接入網(wǎng)關(guān)（WGW，Wireless Access Gateway

28、）</p><p>　　它的主要作用是實(shí)現(xiàn)無(wú)線用戶的接入。</p><p><b>　　(二)控制層</b></p><p>　　控制層是軟交換網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制核心，該層的設(shè)備被稱為軟交換設(shè)備、軟交換機(jī)或媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）。雖然名稱不同，但是它們的含義是一樣的，都是用來(lái)控制連接層設(shè)備完成呼叫接續(xù)。軟交換設(shè)備的主要功能包括呼叫控制、業(yè)務(wù)提供、

29、業(yè)務(wù)交換、資源管理、用戶認(rèn)證、SIP 代理等。</p><p><b>　　(三)業(yè)務(wù)應(yīng)用層</b></p><p>　　在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)槭茉O(shè)備的控制，業(yè)務(wù)的開發(fā)一直是一個(gè)比較復(fù)雜的事情，軟交換網(wǎng)絡(luò)之所以產(chǎn)生的原因之一就是要降低業(yè)務(wù)開發(fā)的復(fù)雜度，讓運(yùn)營(yíng)商能夠更加方便靈活地向用戶提供更多更好的業(yè)務(wù)。因此，軟交換網(wǎng)絡(luò)采用了業(yè)務(wù)與控制相分離的思想，將與業(yè)務(wù)相關(guān)的部分獨(dú)立出

30、來(lái)，形成了應(yīng)用層。應(yīng)用層的作用就是利用各種設(shè)備為整個(gè)軟交換網(wǎng)絡(luò)體系提供業(yè)務(wù)上的支持。</p><p>　　二、下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的發(fā)展 </p><p>　　下一代網(wǎng)絡(luò)NGN(Next Generation Network)能夠提供集語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)為一體的多媒體綜合業(yè)務(wù)，同時(shí)也能大幅度提升電信運(yùn)營(yíng)商的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，這種強(qiáng)大功能成為電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，并已經(jīng)成為電信領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)，是

31、傳統(tǒng)電信技術(shù)發(fā)展和演進(jìn)的一個(gè)重要里程碑。從網(wǎng)絡(luò)特征和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上看，它源于傳統(tǒng)智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)和呼叫控制相分離的基本理念，并將承載網(wǎng)絡(luò)分組化、用戶接入多樣化等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思路在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)。因此，準(zhǔn)確地說(shuō)下一代網(wǎng)絡(luò)并不是一場(chǎng)技術(shù)革命，而是一種網(wǎng)絡(luò)體系的革命。它繼承了現(xiàn)有電信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，是以軟交換為控制核心、分組交換網(wǎng)絡(luò)作為傳輸承載平臺(tái)和結(jié)合多種接入方式(包括固定通信網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等)的網(wǎng)絡(luò)體系。下一代網(wǎng)絡(luò)將是一種融合和平穩(wěn)過(guò)渡的網(wǎng)絡(luò)。

32、它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合，而且原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)與新的網(wǎng)絡(luò)也必將并存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。這就要求新的網(wǎng)絡(luò)能夠與傳統(tǒng)的七號(hào)信令網(wǎng)SS7互通，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的融合和保持平穩(wěn)過(guò)渡。</p><p>　　隨著電信業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)革命正在深入地改變著傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的概念和體系，電信網(wǎng)正面臨著一場(chǎng)巨變。移動(dòng)通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的巨大成功正在改變世界電信的基本格局，革命性的技術(shù)突破為下一代網(wǎng)絡(luò)

33、的誕生打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于市場(chǎng)的需要電信業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)組成發(fā)生了根本性需求變化，這種變化需要有效的技術(shù)支撐。從1876年貝爾發(fā)明電話以來(lái)的100多年里，電話網(wǎng)的業(yè)務(wù)一直以電話業(yè)務(wù)為主，由傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)支撐。近幾年來(lái)，以IP為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展打破了這種傳統(tǒng)格局，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)日趨成為電信網(wǎng)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)，突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要新的下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效支撐。在這種大環(huán)境下，軟交換網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)有電路交換網(wǎng)至下一代網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)渡網(wǎng)絡(luò)孕育而生?！?

34、 現(xiàn)在軟交換技術(shù)已全面實(shí)現(xiàn)于國(guó)內(nèi)幾大運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話網(wǎng)絡(luò)中。其靈活的綜合接入，強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供，高效的資源利用，開放的網(wǎng)絡(luò)接口，運(yùn)營(yíng)成本和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的節(jié)約使軟交換的優(yōu)勢(shì)愈加明顯。目前中國(guó)的幾大運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)建成大規(guī)模的覆蓋全國(guó)的長(zhǎng)途軟交換網(wǎng)，用于分流長(zhǎng)途語(yǔ)音話務(wù)，并逐步將長(zhǎng)途話音業(yè)務(wù)向軟交換網(wǎng)遷移。各運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)途軟交換網(wǎng)和本地軟交換網(wǎng)絡(luò)基本是同步進(jìn)行建設(shè)</p><p>　　第二節(jié) INTERNET 的發(fā)

35、展與VOIP技術(shù)</p><p>　　一、INTERNET的發(fā)展與VOIP技術(shù)</p><p>　　隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，不僅傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)可以提供電話業(yè)務(wù)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，而且IP網(wǎng)也可以提供這些業(yè)務(wù)。正是業(yè)務(wù)的發(fā)展，要求傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)和支持電話業(yè)務(wù)的Internet進(jìn)行互聯(lián)互通，也就需要七號(hào)信令系統(tǒng)SS7與IP網(wǎng)進(jìn)行互通。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電

36、信觀念和體系架構(gòu)，IP協(xié)議得到廣泛使用，使得各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)互通;在業(yè)務(wù)發(fā)展方面，要求網(wǎng)絡(luò)可適應(yīng)未來(lái)的新業(yè)務(wù)以及各項(xiàng)增值業(yè)務(wù)能夠快速建立，并能從中獲取最大的收益來(lái)促進(jìn)自身發(fā)展[4]。在基于IP的分組交換網(wǎng)迅速發(fā)展的背景下，分組交換網(wǎng)與電路交換網(wǎng)的互通需求日益增長(zhǎng)。如何在IP的基礎(chǔ)上更多的承載傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)上的業(yè)務(wù)并且滿足質(zhì)量要求，已經(jīng)成為眾多研究性機(jī)構(gòu)以及設(shè)備制造廠商競(jìng)相追逐的目標(biāo)。尤其面對(duì)電路交換網(wǎng)中廣泛使用

37、的SS7，如何使它能夠在IP上有效傳輸，并且保證它具備類似在電路交換網(wǎng)中傳送的質(zhì)量要求，成為電路交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)互通的一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。為此，標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF（Internet Engineering Task Force）制訂了信令傳輸協(xié)議SIGTRAN（</p><p><b>　　二、VOIP技術(shù)</b></p><p>　　（一）VoIP 定義 &l

38、t;/p><p>　　VoIP即Voice Over IP，是把話音或傳真轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，然后與數(shù)據(jù)一起共享同一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)（Internet 互聯(lián)網(wǎng)）。 由于話音和傳真在Internet 上免費(fèi)搭乘了“順風(fēng)車”，所以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān)---網(wǎng)關(guān))國(guó)際或國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通訊是完全免費(fèi)的。IP網(wǎng)絡(luò)可以是Internet、IPLC(國(guó)際專線)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，只要是采用IP協(xié)議( Internet Protocol ) 就可以了。VoIP系統(tǒng)就

39、是把傳統(tǒng)的電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)組合搭配在一起。</p><p>　　（二）基本原理及其應(yīng)用 </p><p>　　1995 年以色列Vocal Tec公司所推出的Internet Phone，不但是VoIP網(wǎng)絡(luò)電話的開端，也揭開了電信IP化的序幕。人們從此不但可以享受到更便宜、甚至完全免費(fèi)的通話及多媒體增值服務(wù)，電信業(yè)的服務(wù)內(nèi)容及面貌也為之劇變。</p><p><

40、b>　　1．實(shí)現(xiàn)形式 </b></p><p>　　一開始的網(wǎng)絡(luò)電話是以軟件的形式呈現(xiàn)，同時(shí)僅限于PC to PC間的通話，換句話說(shuō)，人們只要分別在兩端不同的PC上，安裝網(wǎng)絡(luò)電話軟件，即可經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)話。隨著寬頻普及與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)電話也由單純PC to PC的通話形式，發(fā)展出IP to PSTN（公共開關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)）、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to I

41、P 等各種形式，當(dāng)然他們的共通點(diǎn)，就是以IP網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，如此一來(lái)，電信業(yè)長(zhǎng)久以PSTN電路交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介的慣例及獨(dú)占性也逐漸被打破。 </p><p>　　2．VoIP的原理 </p><p>　　VoIP：Voice over IP，又稱IP電話，指的是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸語(yǔ)音信號(hào)。由字面意義，可以直譯為透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音訊號(hào)或影像訊號(hào)，所以VoIP就是一種可以在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳

42、模擬音訊或視訊的一種技術(shù)[5]。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，好讓該語(yǔ)音數(shù)據(jù)可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康亩耍?然后再經(jīng)由相反的程序，還原成原來(lái)的語(yǔ)音訊號(hào)以供接聽者接收。</p><p>　　3．在電路域軟交換移動(dòng)通信網(wǎng)中實(shí)施VoIP改造的必要性</p><p>　　分組交換是在報(bào)文交換和線路交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。分組交換采用兩種不同的方法來(lái)管理被

43、傳輸?shù)姆纸M流：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。</p><p>　　數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram) 是面向無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過(guò)程類似于報(bào)文交換。采用數(shù)據(jù)報(bào)方式傳輸時(shí)，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)據(jù)報(bào)。當(dāng)一對(duì)站點(diǎn)之間需要傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，由于每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)均被獨(dú)立地傳輸和路由，因此在網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)走不同的路徑，具有不同的時(shí)間延遲，按序發(fā)送的多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)可能以不同的順序達(dá)到終點(diǎn)。因此為了支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)的傳輸，站點(diǎn)必須具有存儲(chǔ)和重新排序的能力。</p

44、><p>　　9999虛電路（Virtual Circuit)是面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過(guò)程類似于線路交換，不同之處在于此時(shí)的電路是虛擬的。采用虛電路方式傳輸時(shí)，物理媒體被理解為由多個(gè)子信道（稱之為邏輯信道LC）組成，子信道的串接形成虛電路（VC），利用不同的虛電路來(lái)支持不同的用戶數(shù)據(jù)的傳輸。由于虛電路的建立和釋放需要占用一定的時(shí)間，因此虛電路方式不適合站點(diǎn)之間具有頻繁連接和交換短小數(shù)據(jù)的應(yīng)用。電路交換技術(shù)主要適用于

45、傳送和話音相關(guān)的業(yè)務(wù)，這種網(wǎng)絡(luò)交換方式對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言，有著很大的局限性。分組交換比電路交換的電路利用率高，但時(shí)延較大。 Internet網(wǎng)絡(luò)主要用來(lái)傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，伴隨著Internet的巨大成功，已使IP技術(shù)成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的支柱技術(shù)，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅成為傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主導(dǎo)技術(shù)，而且傳統(tǒng)的電信運(yùn)營(yíng)商開始嘗試使用IP技術(shù)來(lái)傳送話音業(yè)務(wù)?，F(xiàn)在傳統(tǒng)的電信運(yùn)營(yíng)商一般都組建了自己的IP網(wǎng)絡(luò)，除了在IP網(wǎng)絡(luò)上提供目前利潤(rùn)相

46、對(duì)較低的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之外，運(yùn)營(yíng)商希望能夠充分利用現(xiàn)有資源向用戶提供豐富的業(yè)務(wù)，最主要的是話音業(yè)務(wù)，目前話音業(yè)務(wù)仍然屬于運(yùn)營(yíng)上最主要的收入來(lái)源，最早出現(xiàn)的在分組</p><p>　　IP電話技術(shù)目前已經(jīng)成為人們比較熟悉的業(yè)務(wù)，主要采用H.323系列協(xié)議，但H.323的有些缺點(diǎn)也很明顯。在專用網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)PC-to-PC的呼叫是沒(méi)有問(wèn)題的，但要提供全國(guó)性業(yè)務(wù)及PSTN-to-PSTN連接則必須依賴NNI接口。其次，H.323

47、網(wǎng)絡(luò)中使用的是集中式的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)要同時(shí)處理媒體流和信令流，在處理能力上也限制了H.323網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[6]。而且，H.323協(xié)議的可擴(kuò)展性較差，并且為了在H.323網(wǎng)絡(luò)提供類似在電路交換網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供的業(yè)務(wù)，許多廠家都對(duì)H.323協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，所以不同廠家的H.323設(shè)備之間的互聯(lián)也是一個(gè)H.323網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。</p><p>　　但是IP電話的成功應(yīng)用和相當(dāng)程度的市場(chǎng)份額讓人們看到業(yè)務(wù)融合的

48、曙光，人們逐漸認(rèn)識(shí)在分組網(wǎng)上可以傳送話音業(yè)務(wù)，并且可以達(dá)到較為理想的通信效果。并且分組交換具有很多潛在的性能優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是高效利用傳輸通道的通信能力，尤其是對(duì)突發(fā)傳輸更是如此。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)復(fù)用，這樣呼叫阻塞是所需平均帶寬，而不是峰值帶寬的函數(shù)。因此在傳輸控制，計(jì)費(fèi)等方面的可以更靈活。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，因特網(wǎng)語(yǔ)音應(yīng)用，尤其是IP電話，已經(jīng)成為“三網(wǎng)合一”大潮中最引人注目的應(yīng)用之一。</p><p>　　隨著I

49、P電話技術(shù)的發(fā)展，通信業(yè)內(nèi)基本上達(dá)成了未來(lái)電信網(wǎng)絡(luò)的核心將采用分組交換技術(shù)的共識(shí)，并且在這種共識(shí)之下，針對(duì)目前IP電話技術(shù)所存在的缺點(diǎn)從技術(shù)角度進(jìn)行了改進(jìn)，首先是將網(wǎng)關(guān)呼叫控制和媒體交換的功能相分離，并最終提出了軟交換的概念。軟交換技術(shù)雖然仍然采用分組網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)，但是從技術(shù)角度來(lái)講，軟交換技術(shù)仍然可以看作是交換技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。傳統(tǒng)的電路交換和分組交換網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上都集中了太多的智能，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅要負(fù)

50、責(zé)呼叫控制，處理所有和呼叫相關(guān)的信息，同時(shí)還需要負(fù)責(zé)進(jìn)行話音通路的建立，同時(shí)，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，許多業(yè)務(wù)都需要在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上配置相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，目前許多業(yè)務(wù)都需要在端局上作數(shù)據(jù)，這樣也制約了業(yè)務(wù)的及時(shí)提供。</p><p>　　IP技術(shù)的廣泛使用，移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)的VOIP改造，促使移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)中的核心網(wǎng)信令系統(tǒng)也必須進(jìn)行相應(yīng)的傳輸方式的改變，VOIP在電路域的移動(dòng)軟交換中的引入主要利用的是它的信道利用率高的特點(diǎn)，

51、可以極大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)中耗資巨大的傳輸承載資源，同時(shí)又能夠方便與日益普及的數(shù)據(jù)因特網(wǎng)絡(luò)互通[7]。SIGTRAN正是大家一致公認(rèn)并采納的在移動(dòng)軟交換電路域核心網(wǎng)中基于IP傳輸方式的信令傳輸解決方案。</p><p>　　第三節(jié) 信令傳輸系統(tǒng)（SIGTRAN）概述</p><p>　　信令傳輸協(xié)議（Signaling Transport，SIGTRAN）協(xié)議棧支持通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)（

52、Switched Circuit Network，SCN）信令。該協(xié)議棧支持SCN信令協(xié)議分層模型定義中的層間標(biāo)準(zhǔn)原語(yǔ)接口，從而保證已有的SCN信令應(yīng)用可以不經(jīng)任何修改地使用，同時(shí)利用標(biāo)準(zhǔn)的IP傳輸協(xié)議作為傳輸承載，通過(guò)增加自身的功能來(lái)滿足SCN信令的特殊傳輸要求。SIGTRAN協(xié)議棧有兩個(gè)主要功能：適配和傳輸。因此SIGTRAN協(xié)議棧包含兩層協(xié)議：傳輸協(xié)議和適配協(xié)議。其中，傳輸協(xié)議為流控制傳輸協(xié)議（Stream Control Tra

53、nsmission Protocol，SCTP），引入SCTP作為傳輸層協(xié)議的目的是為了保證信令可靠傳輸。</p><p><b>　　第四節(jié) 前言小結(jié)</b></p><p>　　本前言介紹了當(dāng)前移動(dòng)通信，NGN網(wǎng)絡(luò)和VOIP技術(shù)發(fā)展的概況和發(fā)展方向以及本論文討論中心SIGTRAN協(xié)議的介紹。這也是本論文討論SIGTRAN和 IP的意義所在。</p>

54、<p>　　第二章 七號(hào)信令協(xié)議</p><p>　　第一節(jié) 七號(hào)信令的功能實(shí)現(xiàn)模塊</p><p>　　七號(hào)信令系統(tǒng)的總體目標(biāo)是提供一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化通用信令系統(tǒng)，它的通用性決定了整個(gè)系統(tǒng)必然包含許多不同應(yīng)用的功能，而且結(jié)構(gòu)上應(yīng)該易于未來(lái)應(yīng)用功能的靈活擴(kuò)展。因此，七號(hào)信令區(qū)別于其他任何系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是采用了模塊化的功能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)系統(tǒng)框架內(nèi)多種應(yīng)用并存的靈活性[8

55、]。對(duì)應(yīng)于每一種應(yīng)用，僅用到系統(tǒng)的一個(gè)子集。七號(hào)信令系統(tǒng)SS7的功能模塊，見圖 2.1</p><p>　　圖 2.1 SS7 的功能模塊</p><p>　　各個(gè)功能模塊的定義如下：</p><p>　?、傧鬟f部分MTP（MESSAGE TRANSFER PART）：MTP的主要功能是提供一個(gè)可靠的傳遞系統(tǒng)，保證兩個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞的信令消息無(wú)差錯(cuò)，不丟失，不錯(cuò)序，不

56、重復(fù)。</p><p>　　②信令連接控制部分SCCP（SIGNALLING CONNECTION CONTROL PART）：SCCP的主要功能是與MTP相結(jié)合，為MTP提供附加功能，以便通過(guò)七號(hào)信令網(wǎng)在信令網(wǎng)中的交換局與交換局、交換局與專用中心之間傳遞電路相關(guān)和非電路相關(guān)的信令信息和其他類型的信息，建立無(wú)連接和面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)[9]。</p><p>　?、垭娫捰脩舨糠諸UP（TEL

57、EPHONIC USER PART）：TUP 規(guī)定了電話業(yè)務(wù)中呼叫控制所需的信令程序以及實(shí)現(xiàn)這些信令程序所需的消息和消息格式。</p><p>　?、躀SDN用戶部分ISUP（ISDN USER PART）：ISU定義了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN(Integrated Service Data Network）中電路交換業(yè)務(wù)控制，包括話音業(yè)務(wù)（如電話）和非話音業(yè)務(wù)（如電路交換數(shù)據(jù)通信）控制所必需的信令消息、功能和過(guò)程

58、。</p><p>　　⑤基站子系統(tǒng)應(yīng)用部分BSSAP（BASE STATION SUBSYSTEM APPLICATION PART）：BSSAP 用于移動(dòng)通信網(wǎng)中的A接口，負(fù)責(zé)移動(dòng)交換局（MSC）和基站（BSC）之間的信息傳遞。</p><p>　?、奘聞?wù)處理能力應(yīng)用部分TCAP（TRANSACTION CAPABILITY APPLICATION PART）：TCAP 的主要功能是進(jìn)

59、一步增強(qiáng)傳送節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)消息及傳送與接續(xù)無(wú)關(guān)信息的能力。</p><p>　?、咧悄芫W(wǎng)應(yīng)用部分INAP（INTELLIGENT NETWORK APPLICATION PART）：INAP負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)交換點(diǎn)SSP(Service Switching Point)和業(yè)務(wù)控制點(diǎn)SCP(Service Control Point）之間的信息傳遞，用于智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。</p><p>　?、嘁苿?dòng)應(yīng)用部分MA

60、P（MOBILE APPLICATION PART）：MAP 主要用于移動(dòng)通信網(wǎng)中的C接口，負(fù)責(zé)移動(dòng)交換局MSC(Mobile Switching Center）和歸屬位置寄存器HLR（Home Location Register）之間的信息傳遞。</p><p>　　第二節(jié) 消息傳遞部分（MTP）</p><p>　　按照標(biāo)準(zhǔn)的SS7信令系統(tǒng)的定義，SS7信系統(tǒng)的公共運(yùn)載系統(tǒng)是消息傳遞

61、部分(MTP)?；贛TP的SS7信令承載如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 SS7信令承載</p><p>　　消息傳遞部分（MTP）構(gòu)成SS7信令系統(tǒng)的第1、2、3功能級(jí)，是SS7信令系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)核心。圖2.3 是信息傳遞部分MTP的功能方框圖[10]。</p><p>　　圖2.3 MTP功能方框圖</p><p>　　一、第

62、一級(jí)（MTP-1）</p><p>　　第一級(jí)信令數(shù)據(jù)鏈路功能定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性，確定與數(shù)據(jù)鏈路的連接方法。信令數(shù)據(jù)鏈路傳遞信號(hào)的雙向數(shù)據(jù)通路，在數(shù)字信令數(shù)據(jù)鏈路中，一般采用64K bit/s 的標(biāo)準(zhǔn)速率?，F(xiàn)在，2M bit/s的高速率信令鏈路也已經(jīng)應(yīng)用在信令負(fù)荷比較高的局向之間。</p><p>　　二、第二級(jí)（MTP-2）</p><p>

63、　　第二級(jí)信令數(shù)據(jù)功能規(guī)定了把消息信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)鏈路的功能和程序，它包括信號(hào)單元分界、信號(hào)單元的定位、差錯(cuò)檢測(cè)、差錯(cuò)校正、初始定位和處理機(jī)故障處理。第二級(jí)流量控制和信令鏈路差錯(cuò)率監(jiān)視等功能，它與第一級(jí)共同保證在兩個(gè)直連的信令點(diǎn)之間提供一條可靠的傳送消息的信令鏈路。</p><p>　　信令鏈路控制功能MTP2符合OSI第二層數(shù)據(jù)鏈路層要求，保證信令兩端的信號(hào)可靠傳送。在這一功能級(jí)中將信號(hào)劃分為信號(hào)單元，它將第3級(jí)

64、送來(lái)的信號(hào)消息轉(zhuǎn)變成不同長(zhǎng)度的信號(hào)單元。</p><p>　　圖2.4 消息信號(hào)單元MSU</p><p>　　從圖2.4可知：信號(hào)單元除包括信令消息之外，還包括使信令鏈路正常工作的控制信息。其各個(gè)字段的功能體現(xiàn)了MTP-2的功能。其實(shí)現(xiàn)方法如下。</p><p>　　信號(hào)單元定界與定位功能：由標(biāo)志碼F來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)信號(hào)單元的開始和結(jié)束都有標(biāo)志碼，它用于兩個(gè)長(zhǎng)度可變的

65、信號(hào)單元的分界，標(biāo)志碼為8bit，碼型為01111110。為防止將虛假的信號(hào)誤作為標(biāo)志碼，發(fā)端與收端分別采用插“0”和刪“0”的操作來(lái)保證標(biāo)志碼的唯一性。</p><p>　　差錯(cuò)檢測(cè)功能：是通過(guò)信號(hào)單元末端的校驗(yàn)位（CK）實(shí)現(xiàn)的。CK為16bit循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC），由發(fā)送端根據(jù)所需發(fā)送的信令內(nèi)容，按照一定的算法計(jì)算產(chǎn)生。CK和需要發(fā)送的數(shù)據(jù)一起送往接收端，接收端根據(jù)收到的信令單元內(nèi)容和CK值按照同樣的算法

66、進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果與收到的CK碼相對(duì)比來(lái)判斷信令單元是否正確接收[11]。</p><p>　　三、第三級(jí)（MTP-3）</p><p>　　信令網(wǎng)功能規(guī)定了關(guān)于信令網(wǎng)操作及管理的功能和過(guò)程，定義了信令點(diǎn)之間傳遞消息的功能和程序。信令網(wǎng)功能在信令鏈路和信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)有故障時(shí)，進(jìn)行信令網(wǎng)的重新組合，以保證可靠地傳送消息信號(hào)。信令網(wǎng)功能包括信令消息處理和信令網(wǎng)管理兩部分。</p>&l

67、t;p><b>　　(一)信令消息處理</b></p><p>　　信令消息處理的作用是：在信令消息的源發(fā)點(diǎn)，根據(jù)已知的目的信號(hào)點(diǎn)編碼確定該消息的信令傳輸鏈路；在信令消息的目的點(diǎn)，將消息送往指定的用戶部分；若接收點(diǎn)為消息的轉(zhuǎn)接點(diǎn)時(shí)，將消息轉(zhuǎn)送至預(yù)先確定的信令鏈路。</p><p>　　圖2.5 信息消息處理功能結(jié)構(gòu)</p><p>　　如

68、圖2.5，信令消息處理的功能由以下三部分完成：</p><p>　　1．消息選路（MESSAGE ROUTING）</p><p>　　在發(fā)端為消息傳遞確定正確傳輸路由，即已知目的信令點(diǎn) DPC來(lái)確定傳輸?shù)男帕铈溌?，用選擇碼 SLS標(biāo)識(shí)，最終形成完整的路由標(biāo)記，以使信令消息能傳送到目的信令點(diǎn)。</p><p>　　2．消息鑒別（MESSAGE DISCRIMINAT

69、ION）</p><p>　　在收端確定消息的目的地是否是本信令點(diǎn)。如果目的地是本信令點(diǎn)，消息鑒別部分將消息傳送給消息分配（MDT）部分，如果目的地不是本信令點(diǎn)，消息鑒別部分將消息發(fā)送給消息路由（MRT）部分處理。 </p><p>　　3．消息分配（MESSAGE DISTRIBUTION）</p><p>　　目的信號(hào)點(diǎn)由消息鑒別功能送來(lái)的消息，根據(jù)業(yè)

70、務(wù)指示（SI）將消息提交至相應(yīng)的用戶部分（USER PART）和測(cè)試維護(hù)部分處理。</p><p><b>　　(二)信令網(wǎng)管理</b></p><p>　　信令網(wǎng)管理功能是在預(yù)先確定的有關(guān)信令網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和信息的基礎(chǔ)上，控制消息路由和信令網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，以便在信令網(wǎng)正常運(yùn)行或者出現(xiàn)故障時(shí)，可以控制信令網(wǎng)重新組合，維持及恢復(fù)正常傳遞消息信號(hào)單元的能力。故障形式包括信令鏈路和信

71、令點(diǎn)不能工作或由于擁塞使消息的實(shí)際利用率降低等等。信令網(wǎng)的管理包括信令業(yè)務(wù)管理，信令鏈路管理和信令路由管理三個(gè)部分。</p><p><b>　　第三節(jié) 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章討論了傳統(tǒng)七號(hào)信令結(jié)構(gòu)，著重介紹了七號(hào)信令的MTP三層結(jié)構(gòu)，包括每一層的消息，特點(diǎn)以及該層在整個(gè)七號(hào)信令中的作用。本章對(duì)MTP如何確保SS7可靠性傳輸，進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。由

72、于本文的重點(diǎn)SIGTRAN是將MTP的三層功能實(shí)現(xiàn)于IP網(wǎng)絡(luò)上，因此MTP的可靠傳輸機(jī)制將有助于對(duì)SIGTRAN各層的理解。</p><p>　　第三章 SIGTRAN 協(xié)議棧</p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　信令傳輸協(xié)議SIGTRAN（Signaling Transport）協(xié)議棧支持通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸

73、傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)SCN（Switched Circuit Network）信令。SIGTRAN 協(xié)議棧有兩個(gè)主要功能：適配和傳輸。因此SIGTRAN協(xié)議棧包含兩層協(xié)議：傳輸協(xié)議和適配協(xié)議。SIGTRAN 協(xié)議模型如圖3.1所示。其中，傳輸協(xié)議為流控制傳輸協(xié)議SCTP（Stream Control Transmission Protocol），引入SCTP作為傳輸層協(xié)議的目的是為了保證信令可靠傳輸。適配協(xié)議包括消息傳遞部分第三級(jí)用戶適配層M

74、3UA(MTP Level 3 User Adapation Layer)、消息傳遞部分第二級(jí)用戶適配層M2UA(MTP Level 2 User Adapation Layer)等。其中，M3UA用于適配MTP3用戶，而M2UA則用于適配MTP2用戶。SIGTRAN協(xié)議僅僅實(shí)現(xiàn)SCN信令的在IP 網(wǎng)的適配與傳輸，它不處理用戶層任何信令消息[12]。</p><p>　　一、SIGTRAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)介紹</

75、p><p>　?。ㄒ唬㏒IGTRAN協(xié)議模型圖</p><p>　　圖3.1 SIGTRAN 協(xié)議模型</p><p>　?。ǘ㏒IGTRAN協(xié)議模型分層功能介紹</p><p><b>　　1．M3UA:</b></p><p>　　MTP第三級(jí)用戶的適配層協(xié)議，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向媒體網(wǎng)關(guān)控制器

76、或IP數(shù)據(jù)庫(kù)傳送MTP3的用戶信息（如ISUP/SCCP消息），對(duì)SS7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)提供無(wú)縫的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>　　2．M2UA</b></p><p>　　MTP第二級(jí)用戶的適配層協(xié)議，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向?qū)Φ鹊腎P SP傳送MTP3消息，對(duì)SS7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)提供無(wú)縫的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>

77、;　　3．ISUA</b></p><p>　　ISDN用戶部分，ISUP能夠支持綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中的話音和非話音用途的基本承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，ISUP可以滿足ITU規(guī)定的自動(dòng)電話業(yè)務(wù)（TUP）和電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（DUP）的要求。</p><p><b>　　4．M2PA</b></p><p>　　MTP第二級(jí)用戶的對(duì)等適配層協(xié)議

78、，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向IP SP處理傳送MTP3的消息，并提供MTP信令網(wǎng)網(wǎng)管功能。</p><p><b>　　5．V5UA</b></p><p>　　V5用戶適配層，V5UA以IUA為基礎(chǔ)，并為IUA宣言了一些適用于V5.2接口的擴(kuò)展。由于V5UA是IUA協(xié)議的擴(kuò)展，因此如無(wú)特殊說(shuō)明，IUA中的定義都適用于V5UA[13]。</p><p&g

79、t;<b>　　6．SUA</b></p><p>　　SCCP用戶的適配層協(xié)議，它的主要功能是適配傳送SCCP的用戶信息給IP數(shù)據(jù)庫(kù)，提供SCCP的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>　　7．SCTP</b></p><p>　　SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL）&#

80、160;流控制傳輸協(xié)議是IETF新定義的一個(gè)傳輸層協(xié)議（2000年）。是提供基于不可靠傳輸業(yè)務(wù)的協(xié)議之上的可靠的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸協(xié)議。SCTP的設(shè)計(jì)用于通過(guò)IP網(wǎng)傳輸SCN信令消息。</p><p><b>　　8．IP</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的協(xié)議（IP）是Internet Protocol的外語(yǔ)縮寫，網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的協(xié)議也就是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信

81、而設(shè)計(jì)的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。</p><p><b>　　9．MAC</b></p><p>　　MAC（Media Access Control ）媒體接入控制，它定義了數(shù)據(jù)包怎樣在介質(zhì)上進(jìn)行傳輸。在共享同一個(gè)帶寬的鏈路中，對(duì)連接介質(zhì)的訪問(wèn)是“先來(lái)先服務(wù)”的。物理

82、尋址在此處被定義，邏輯拓?fù)洌ㄐ盘?hào)通過(guò)物理拓?fù)涞穆窂剑┮苍诖颂幈欢x。線路控制、出錯(cuò)通知（不糾正）、幀的傳遞順序和可選擇的流量控制也在這一子層實(shí)現(xiàn)。    </p><p>　　二、SIGTRAN應(yīng)用模型</p><p>　　圖 3.2 SIGTRAN 應(yīng)用模型</p><p>　　圖3.2中所示，SIGTRAN可以將一體化的S

83、S7演進(jìn)成為層間分離的SS7。SIGTRAN由于支持層間原語(yǔ)，如MTP2/MTP3間的層間原語(yǔ)，所以可以將SS7進(jìn)行層間分離，保證與電路相關(guān)的應(yīng)用部分信息在IP網(wǎng)上的完整傳送，其實(shí)這就是SIGTRAN的應(yīng)用。SIGTRAN的一個(gè)重要的特點(diǎn)無(wú)縫連接，就是體現(xiàn)在信令傳送的過(guò)程中。</p><p><b>　　第二節(jié) SCTP</b></p><p>　　一、SCTP 概

84、念 </p><p>　　如圖3.3.，在 SCTP 制定以前，在 IP 網(wǎng)上傳輸 PSTN 信令使用的是 UDP、TCP 協(xié)議。UDP是一種無(wú)連接的傳輸協(xié)議，無(wú)法滿足PSTN信令對(duì)傳輸質(zhì)量的要求。TCP協(xié)議是一種有連接的傳輸協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)信令的可靠傳輸，但是TCP協(xié)議具有行頭阻塞、實(shí)時(shí)性差、支持多歸屬比較困難、易受拒絕服務(wù)攻擊（DOS）的缺陷。因此 IETF（Internet Engineering Task

85、Force）RFC2960 制定了面向連接的基于分組的可靠實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議SCTP協(xié)議。SCTP對(duì)TCP的缺陷進(jìn)行了完善，使得信令傳輸具有更高的可靠性，SCTP 的設(shè)計(jì)包括適當(dāng)?shù)膿砣刂?、防止泛濫和偽裝攻擊、更優(yōu)的實(shí)時(shí)性能和多歸屬性支持。</p><p>　　圖3.3 MTP分層結(jié)構(gòu)</p><p>　　二．SCTP 協(xié)議消息</p><p><b>　?。ㄒ?/p>

86、）消息結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　每個(gè) SCTP 分組結(jié)構(gòu)如圖 3.4所示。</p><p>　　圖 3.4 SCTP 分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　一個(gè)SCTP分組含了一個(gè)公共的分組頭（Common Header）和若干數(shù)據(jù)塊（Chunk），每個(gè)數(shù)據(jù)塊中既可以包含控制信息，也可以包含用戶數(shù)據(jù)。除了 INIT、INIT ACK和SHUTDOWN C

87、OMPLETE 數(shù)據(jù)塊外，其他類型的多個(gè)數(shù)據(jù)塊可以捆綁在一個(gè)SCTP分組中，以滿足對(duì)MTU大小的要求。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)塊也可以不與其他數(shù)據(jù)塊捆綁在一個(gè)分組中。如果一個(gè)用戶消息不能放在一個(gè)SCTP分組中，這個(gè)消息可以被分成若干個(gè)數(shù)據(jù)塊。</p><p>　　1．公共分組頭的格式</p><p>　　SCTP公共分組頭中包括了源端口號(hào)（Source Port Number） 、目的端口號(hào)（Des

88、tination Port Number）、驗(yàn)證標(biāo)簽（Verification Tag）和校驗(yàn)和（Checksum）。</p><p>　?。?）源端口號(hào)（16 bits）</p><p>　　源端口號(hào)識(shí)別 SCTP 發(fā)送端點(diǎn)的SCTP端口號(hào)。接收方可以使用源端口號(hào)、源IP地址、目的端口號(hào)和目的IP地址標(biāo)識(shí)該SCTP分組所屬的偶聯(lián)。</p><p>　?。?）目的端

89、口號(hào)（16 bits）</p><p>　　目的端口號(hào)為目的端點(diǎn)的SCTP端口號(hào)。接收主機(jī)可以使用目的端口號(hào)將SCTP分組解復(fù)用到正確的端點(diǎn)或應(yīng)用中。</p><p>　　（3）驗(yàn)證標(biāo)簽（32 bits）</p><p>　　驗(yàn)證標(biāo)簽是偶聯(lián)建立時(shí)，本端端點(diǎn)為這個(gè)偶聯(lián)生成一個(gè)隨機(jī)標(biāo)識(shí)。偶聯(lián)建立過(guò)程中，雙方會(huì)交換這個(gè) TAG，到了數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，發(fā)送端必須在公共分組頭中帶上

90、對(duì)端的這個(gè) TAG，以備校驗(yàn)。</p><p>　　（4）校驗(yàn)碼（32 bits）</p><p>　　SCTP通過(guò)對(duì)用戶數(shù)據(jù)使用ADLER-3算法，計(jì)算出一個(gè) 32位的校驗(yàn)碼，帶在數(shù)據(jù)報(bào)中，在接收端進(jìn)行同樣的運(yùn)算，通過(guò)檢查校驗(yàn)碼是否相等來(lái)驗(yàn)證用戶數(shù)據(jù)是否遭到破壞[14]。</p><p>　　2．SCTP數(shù)據(jù)塊總覽</p><p>　　數(shù)據(jù)

91、塊包括了塊類型（Chunk Type）、塊標(biāo)志位（Chunk Flags）、塊長(zhǎng)度（Chunk Length）和塊值（Chunk Value ）。</p><p>　　(1)塊類型（8 bits）</p><p>　　塊類型定義在塊值（Chunk Value）中消息所屬的類型。表3.5列出了主要的塊類型。</p><p>　　表3.5 SCTP 數(shù)據(jù)塊消息類型<

92、;/p><p>　　(2)數(shù)據(jù)塊標(biāo)志位（8bit）</p><p>　　塊標(biāo)志位的用法由塊類型決定。除非被置為其他值，塊標(biāo)記在傳送過(guò)程中會(huì)被置0，而且接收端點(diǎn)會(huì)忽略塊標(biāo)記。</p><p>　　(3)塊長(zhǎng)度（16bit）</p><p>　　塊長(zhǎng)度包括塊類型（Chunk Type）、塊標(biāo)記（Chunk Flags）、 塊長(zhǎng)度（Chunk Leng

93、th）和塊值（Chunk Value），長(zhǎng)度使用二進(jìn)制表示。</p><p>　　(4)塊值（可變長(zhǎng)度）</p><p>　　塊值的內(nèi)容在塊中傳送實(shí)際的信息，內(nèi)容由消息塊類型決定。塊值的長(zhǎng)度為不定長(zhǎng)。</p><p>　　(二)重要消息塊舉例</p><p>　　1．凈荷（DATA）數(shù)據(jù)塊的格式</p><p>　　D

94、ATA 數(shù)據(jù)塊格式如圖 3.6所示。</p><p>　　圖 3.6 DATA 數(shù)據(jù)塊格式</p><p><b>　　數(shù)據(jù)塊類型為 0</b></p><p>　　備用比特（5bit）：設(shè)置全為 0，在接收方忽略。</p><p>　　(1)U比特（1比特）</p><p>　　非順序比特。如果

95、該比特設(shè)置為1，則指示這是一個(gè)非順序的DATA數(shù)據(jù)塊，不需要給數(shù)據(jù)塊分配順序號(hào)碼。所有接收方必須忽略SSN。</p><p>　　在重新組裝完成后（如果需要），非順序的數(shù)據(jù)塊不需要嘗試任何重新排序的過(guò)程，可以由接收方直接遞交到SCTP用戶。</p><p>　　如果一個(gè)非順序的用戶消息被分段，則消息的每個(gè)分段中的U比特必須設(shè)置為1。</p><p><b>

96、;　　(2)B比特</b></p><p>　　分段開始比特。如果該比特被設(shè)置，則指示這是用戶消息的第一個(gè)分段。</p><p><b>　　(3)E比特</b></p><p>　　分段結(jié)束比特。如果該比特被設(shè)置，則指示這是用戶消息的最后一個(gè)分段。</p><p>　　一個(gè)沒(méi)有分段的用戶消息應(yīng)當(dāng)把所有的B和

97、E比特設(shè)置為1。</p><p>　　如果B和E比特都設(shè)置為 0，則表明這是一個(gè)分段的用戶消息的一個(gè)中間分段。當(dāng)用戶消息被分段到多個(gè)數(shù)據(jù)塊中，接收方需要使用TSN對(duì)消息進(jìn)行重組，這意味著給分段的用戶消息的每個(gè)分段都必須要使用連續(xù)的TSN。BE比特的取值含義如表3.7所示。</p><p>　　表3.7 BE比特的取值含義</p><p>　　(6)長(zhǎng)度（16 比特

98、）</p><p>　　指示DATA數(shù)據(jù)塊從類型字段開始到用戶數(shù)據(jù)字段結(jié)束之間的字節(jié)數(shù)，但不包含任何填充字節(jié)。如果DATA數(shù)據(jù)塊的用戶數(shù)據(jù)字段為0，則長(zhǎng)度字段設(shè)為16。</p><p>　　(5)TSN（32 比特）</p><p>　　表示該數(shù)據(jù)塊的TSN，TSN的有效值從0到232－1。TSN值達(dá)到4294967295后將轉(zhuǎn)回到0。</p><

99、;p>　　(6)Stream ID</p><p>　　用來(lái)識(shí)別用戶數(shù)據(jù)屬于的流。由 INIT和INIT ACK數(shù)據(jù)塊的發(fā)送者生成。</p><p>　　(7)SSN（16bit）</p><p>　　表示所在流中的用戶數(shù)據(jù)的順序號(hào)碼。該字段的有效值從0到65535。但一個(gè)用戶消息被SCTP分段后，則必須在消息的每個(gè)分段中都帶相同的流順序號(hào)碼。</p&g

100、t;<p>　　(8)Payload Protocol Identifier（凈負(fù)荷協(xié)議標(biāo)識(shí)符）32bit</p><p>　　表示一個(gè)應(yīng)用（或上層協(xié)議）特定的協(xié)議標(biāo)識(shí)符。這個(gè)值由高層協(xié)議（SCTP用戶）傳遞到SCTP并發(fā)送到對(duì)等層。這個(gè)標(biāo)識(shí)符不由SCTP使用，但可以由特定網(wǎng)絡(luò)實(shí)體或?qū)Χ说膽?yīng)用來(lái)識(shí)別在DATA數(shù)據(jù)塊中攜帶的信息類型。甚至在每個(gè)分段的DATA數(shù)據(jù)塊中也應(yīng)包含該字段，以確保對(duì)網(wǎng)絡(luò)中間的代

101、理可用。</p><p>　　0表示高層協(xié)議（SCTP用戶）未對(duì)該協(xié)議凈荷規(guī)定應(yīng)用標(biāo)識(shí)符。</p><p>　　(9)User Data（用戶數(shù)據(jù)，可變長(zhǎng)度）</p><p>　　它用來(lái)攜帶用戶數(shù)據(jù)凈荷。該字段必須被填充為4字節(jié)的整數(shù)倍，發(fā)送方填充的字節(jié)數(shù)應(yīng)不超過(guò)3個(gè)字節(jié)，接收方忽略所有的填充字節(jié)。</p><p>　　2．選擇證實(shí)（SACK

102、）數(shù)據(jù)塊的格式</p><p>　　SACK通過(guò)使用DATA數(shù)據(jù)塊中的TSN用來(lái)向?qū)Χ硕它c(diǎn)確認(rèn)接收到的DATA數(shù)據(jù)塊，并通知對(duì)端端點(diǎn)在收到的DATA數(shù)據(jù)塊中的間隔。所謂間隔就是指收到的DATA數(shù)據(jù)塊的TSN不連續(xù)的情況。</p><p>　　SACK 數(shù)據(jù)塊格式如圖 3.8所示。</p><p>　　圖 3.8 SACK 數(shù)據(jù)塊格式</p><p

103、>　　數(shù)據(jù)塊類型（Type）數(shù)值為3</p><p>　　數(shù)據(jù)塊標(biāo)志設(shè)為全0 ，并由接收方忽略。</p><p>　　(1)累積TSN證實(shí)（Cumulative TSN ACK）</p><p>　　指收到的TSN順序斷開前的最后一個(gè)TSN號(hào)碼，下一個(gè)TSN則是在發(fā)送SACK的端點(diǎn)尚未收到TSN值。這個(gè)參數(shù)包含了在收到TSN序列的間隔前的最后一個(gè)TSN值。此參

104、數(shù)確認(rèn)已經(jīng)收到了小于或等于該值的所有TSN。</p><p>　　(2)廣播的接收方窗口信用值（Advertised Receiver Window Credit (a_rwnd)）</p><p>　　指示修改了SACK的發(fā)送方的接收緩沖容量的字節(jié)數(shù)。</p><p>　　(3)間隔證實(shí)塊的數(shù)目（Number of Gap ACK Blocks = N ）<

105、/p><p>　　指SACK數(shù)據(jù)塊中包含的間隔證實(shí)塊的數(shù)目。每個(gè)間隔證實(shí)塊確認(rèn)了在一個(gè)不連續(xù)TSN后所收到的TSN序列，所有通過(guò)間隔證實(shí)塊確認(rèn)的TSN都比累積TSN證實(shí)的值大。</p><p>　　(4)重復(fù)的TSN數(shù)目（Number of Duplicate TSNs = X）</p><p>　　包含了該端點(diǎn)收到的重復(fù)的TSN的數(shù)目。每個(gè)重復(fù)的TSN都列在間隔證實(shí)塊

106、列表后。</p><p>　　(5)間隔證實(shí)塊（Gap ACK Blocks）</p><p>　　此字段包含了間隔證實(shí)塊，根據(jù)間隔證實(shí)塊數(shù)量字段給出的值，間隔證實(shí)塊重復(fù)若干次。所有TSN大于或等于累積TSN證實(shí)＋間隔證實(shí)塊開始的DATA數(shù)據(jù)塊，或者是小于或等于每個(gè)間隔證實(shí)塊的累積TSN證實(shí)＋間隔證實(shí)塊結(jié)束的DATA數(shù)據(jù)塊都可以認(rèn)為是被正確接收了。</p><p>

107、　　(6)間隔證實(shí)塊開始（Gap ACK Block Start）</p><p>　　該字段用來(lái)指示這個(gè)間隔整數(shù)塊的開始TSN偏移。為了計(jì)算實(shí)際的TSN號(hào)碼必須用累積TSN證實(shí)加上偏移號(hào)碼。計(jì)算出來(lái)的TSN 標(biāo)識(shí)用于識(shí)別第一個(gè)在這個(gè)間隔證實(shí)塊中被收到的TSN。</p><p>　　(7)間隔證實(shí)塊結(jié)束（Gap ACK Block End）</p><p>　　該字

108、段用來(lái)指示這個(gè)間隔整數(shù)塊的結(jié)束TSN偏移。為了計(jì)算實(shí)際的TSN號(hào)碼必須用累積TSN證實(shí)加上偏移號(hào)碼。計(jì)算出來(lái)的TSN標(biāo)識(shí)用于識(shí)別在這個(gè)間隔證實(shí)塊中最后收到的TSN。</p><p>　　(8)重復(fù)的TSN（Duplicate TSN）</p><p>　　用來(lái)指示一個(gè)在上一個(gè)SACK發(fā)送后收到TSN重復(fù)個(gè)數(shù)。每次一個(gè)接收者收到一個(gè)重復(fù)的TSN（在發(fā)送SACK前），則把這個(gè)TSN加到重復(fù)的T

109、SN列表中。每發(fā)送一次SACK后，則把統(tǒng)計(jì)重復(fù) TSN的計(jì)數(shù)器重新置0。</p><p>　　三、SCTP 協(xié)議功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　SCTP 的功能主要包括偶聯(lián)的啟動(dòng)與關(guān)閉、流內(nèi)順序傳遞、用戶數(shù)據(jù)分片、證實(shí)和消除擁塞、消息塊捆綁、報(bào)文驗(yàn)證和路徑管理等。</p><p>　　（一）偶聯(lián)的啟動(dòng)和關(guān)閉</p><p>　　傳遞（SCTP允