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接人网关功能与作用

         接入网关为大殁接入设备,用千完成媒体流转换和非SS7信令处理等功能,可以和软交换设备配合替代现有的电话端局,因此可放置在现有电话网端局位置作为本地替代。接人网关一般对外提供V5接口、模拟和数字用户线(DSSl信令汃非SS7中继信令接口等,主要用于接入网接入、无线基站接入以及PSTN/ISDN用户终端的直接接入。企业应用也广泛使用接入网关,用以接入PBX到软交换网络中。此外,接入网关还应用于容量较大的、用户较为集中的场合,如密集的小区和企业的语音接入,在这种方式下,接入网关下行需要提供双绞线接口。
一、接入网关的功能
     接入网关设备是用户网络接入软交换核心传送网的“入口",负责大容量密集用户或各种接入网用户的综合接入,如ISDN用户、ADSL接入、以太网用户接入或V5用户接入等。接入网关的功能结构示意图如下图所示。接入网关还要与各种接入网络进行互操作。例如,接入网关能够检测用户摘挂机、拨号等动作,并以一定的协议格式向软交换报告。
接人网关结构示意图
        与中继网关相同的是,接入网关的主要功能是媒体处理功能,负责将SCN侧语音转换为RTP/RTCP分组进行发送,反之亦然。接入网关可以通过各种具有语音动态预测编码技术的编码器(如G.711、G.723和G.726及其变种)来优化带宽。与中继网关不同
的是,接入网关除具有媒体处理功能外,通常还具有用户信令处理功能。接入网关对用户信令的处理通常有两种模式:转换或者透传。接入网关主要提供下面这些用千TDM语音接入业务的接口:
ISDN原速率接入接口(ISDN-PRA),用来连接遗留的用户小交换机(PBX);
VS.2(GR303)接口,用来连接遗留接入网络产品。
1、软交换网络接入PRA接口
接入网关与PRA的互通
接入网关与PRA的互通
如上图所示,接入网关终结PRA中D信道上的Q.921链路层协议,通过IUA协议将Q.931呼叫相关控制协议接入到软交换,由后者参照ITU-TISDNUNl(Q.931)与NNl(ISUP、BICC)交互的规范定义的方法,实现消息控制信元及呼叫流程之间的映射。
2、软交换网络接入V5接口
V5.2是支持本地接入网的通用信道信令系统协议,该协议允许运营商分离本地交换设备和接入网设备。接人网可以基千不同的技术,如DLC、Cable、HFC和无线,V5.2可以屏蔽掉这些不同技术的网络接入差异。V5.2协议包含几种离散协议,分别是:链路控制协议、保护协议、承载通路控制(BCC)协议、控制协议(ISDN或PSTN端口控制)、PSTN协议、ISDNLAP-D和LAP-F帧协议,所有协议都是由封装帧功能(EF)来承载的。
接入网关对V5的接入可提供两种模式:
(1)、接入网关支持V5UA,将V5信令透传给软交换设备,由软交换设备来终结并处理V5信令,完成V5用户的接入;
(2)、接入网关终结V5信令,将V5信令转换成H.248协议/SIP协议/H.323协议后报给软交换进行处理,实现V5用户的接入。
在透传模式下,基千IP的接入网信令路径和协议分层结构如下图所示:

接入网关与V5的互通
  接入网关终接LAPV5协议,而后将LAPV5的用户消息,包括PSTN用户信令信息、ISDND通路,通用控制信息、链路控制信息、多链路保护信息、承载通路连接以及定时信息等,通过VSUA适配协议透传到软交换设备,以便后者完成呼叫逻辑的处理。V5UA协议的承载基于SCTP/IP,它是在IUA的基础上扩展而来的,支持传送V5.2
接口原语,支持分别位千AG和软交换设备上层管理模块之间的通信。
3、软交换网络接入R2/No.1/No.5随路信令接口
如下图所示,接入网关拥有R2/No.1/No.5信令处理所需的数字型线路信令(第16时隙的复帧抽样,用千基本接继状态指示)处理能力,记发器信令(用于路由选择和网络管理)所需的MFC多频记发器资源及信号顺序控制能力;AG接入网关负责将R2/No.1/No.5转换成H.248协议,根据H.248R2扩展包的定义,仅将与核心呼叫控制状态和计费相关信息(如主被叫号码、呼叫接继/拆线指示等)上报给软交换设备。
接入网关与R2/No.1/No.5的互通
接入网关与R2/No.1/No.5的互通
除呼叫流程交互外,软交换设备还需与接入网关配合解决R2中继同抢问题。目前由IETF、ITU-T制定的BCAS、R2信令扩展包仅是针对基本R2信令规范制定的,实际各国对R2信令的定义后还有很多扩展和变异,具体互通策略还需视具体的R2规范而定。
4、软交换网络接入无线接入网
        在移动网中,移动用户的接入方式与固网ISDN用户接入方式比较类似,但由千接入侧的呼叫控制及移动性管理协议RANAP/BSSAP是基于SCCP的信令,直接利用信令网关便可将用户网络接口控制信息接入软交换。而Iu/A接口信令通道相对于业务承载通道的独立性,使得通过无线接入网关转接方式或直接信令网关方式接入RNC/BSC的RANAP/BSSAP信令成为可能。
RANAP/BSSAP中透传的DTAP信令或NAS信元,用于完成核心网络与用户的端到端呼叫业务控制、位置管理、鉴权管理、被叫寻呼、短消息功能。而RANAP特有协议及BSSAP中的BSSMAP协议,则使得核心网络能够配合无线接入网完成诸如切换、复位管理、无线资源指配、移动定位业务以及安全加密模式控制等功能特性;移动软交换特有的RANAP/BSSAP信令,以及其上层具体负责移动性管理及连接管理的模块组件本身,基本都未受到MSC设备从集成模式演进到控制和承载分离的MSC-Server/MG的影响,但如果连接管理中涉及到对承载面资源的操作,则必须通过H.248协议的交互来实现。
二. 接入网关的应用
接入网关的应用方式
接入网关的应用方式
        上图表示了各种接入网络(V5、GR303和ISDN等),通过接入网关连接到软交换网络的情形。接入网关通过V5/GR303/ISDN协议与接入网共同完成信令交互功能。对于V5或者ISDN接口,接入网关将终接其物理连接,并将上层信令消息通过SIGT­RAN协议CV5UA或IUA)透传到软交换设备由后者进行处理,或直接转换成适当的MGCP或H.248/Megaco协议后传送到软交换设备;对千GR303则直接终结信令消息,并将其转换为适当的MGCP或H.248/Megaco事件传送到软交换设备。同时接入网关也对来自接入网的语音媒体流进行分组和码型转换,并以RTP消息格式发送到分组网络。
        下面以"VS接入网关-软交换设备-VS接入网关”为例,说明基于VS接入网关的呼叫建立方式。该方式表示呼叫自接入网vs用户发起,并终结千另一个接入网VS用户,接入网关透明传递VS协议第3层消息,其应用场景如图4.16所示。VSPSTN用户发起的正常呼叫建立流程和释放流程如图所示。本流程示例基于以下约定:
主叫用户与ANl和AGl连接,被叫用户与ANZ和AG2连接;
AGl与AG2属于一个软交换设备的管辖区域内;
被叫用户首先挂机(注,主叫先挂机的流程类似)。
V5网关-V5网关的应用场景
V5网关-V5网关的应用场景
 
(1)主叫用户摘机,ANl向软交换设备发送ESTABLISH消息,其中稳态信号Ss置为摘机。软交换设备返回EST/\BLISHACK消息。同时软交换设备向AGl发送Noti­fy命令,通知摘机事件。
(2)软交换设备向ANl发送AL//location.href消息,ANl返回AL//location.hrefCOM­PLETE消息。同时,软交换设备向AGl发送Modify命令,等待用户输入被叫号码,主叫用户听拨号音。
(3)主叫用户拨号,AGl向软交换设备发送Notify命令,将被叫号码送至软交换设备。
(4)软交换设备在AGl中创建一个新Context,并在Context中加入TOMTermina­tion和RTPTermination,其中Mode设置为ReceiveOnly,并设置抖动缓存、语音压缩算法等。AGl通过Reply命令返回其RTP端口号及采用的语音压缩算法。
(5)软交换设备在AG2中创建一个新Context,并在Context中加入TOMTermma­tion和RTPTermination,其中Mode设置为SendReceive,并设置抖动缓存、语音压缩算法等。AG2通过Reply命令返回其RTP端口号及采用的语音压缩算法。
(6)软交换设备向ANZ发送AL//location.href消息,ANZ返回AL//location.hrefCOM­PLETE消息。
(7)软交换设备向ANZ发送ESTABLISH消息,其中脉冲信号Ps置为初始振铃。ANZ返回ESTABLISHACK消息,同时向被叫用户提供初始振铃音。
V5PSTN用户的正常呼叫建立与释放流程
V5PSTN用户的正常呼叫建立与释放流程
 
(8)软交换设备向AGl发送Modify命令,告之远端RTP端口号,并通知发送回铃音。
(9)ANZ向被叫用户发送完初始振铃后,AN2返回软交换设备SIGNAL(脉冲结束)消息。
(10)软交换设备向ANZ发送SIGNAL(断续振铃)消息,ANZ向被叫用户提供断续振铃。
(11)被叫摘机,ANZ向软交换设备发送SIGNAL消息,其中稳态信号Ss置为摘机。
(12)软交换设备向AGl发送Modify命令,切断回铃音,Mode为SendReceive。
(13)被叫挂机,ANZ向软交换设备发出SIGNAL消息,其中稳态信号Ss置为挂机。
(14)软交换设备向ANZ发送DISCONNECT消息,AN2以DISCONNECTCOM-PLETE应答。
(15)同时,软交换设备向ANZ发送DEAL//location.href消息,AN2返回DEALLOCA-TIONCOMPLETE消息。
(16)软交换设备向ANl发出SIGNAL消息,其中稳态信号Ss置为挂机。
(17)主叫用户听忙音,用户挂机,ANl发出SIGNAL消息,其中稳态信号Ss置为挂机。
(18)软交换设备向ANl发送DISCONNECT消息,ANl返回DISCONNECTCOM-PLETE消息。
(19)同时,软交换设备向ANl发送DEAL//location.href消息,ANl返回DEALLOCA­TIONCOMPLETE消息。
(20)软交换设备分别向AGl和AG2发送Subtract命令,删除Termination,要求AGl和AGZ报告对呼叫的统计信息,当前的Context恢复成NullContext。
(21)AGl和AGZ分别向软交换设备发送应答,确认删除Termination,并向软交换设备报告呼叫统计信息。
详细再一次了解 接人网关功能与作用