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沈阳工程学院毕业设计 第4章 业务实现原理
第4章 业务实现原理
4.1数据业务实现
4.1.1数据业务基本网络结构图
在本次接入网组建中，宽带业务主要是通过网络运营商根据不同用户分配不同的VLAN来区分不同用户的业务数据。业务在网络中通过网络单元将带有不同VLAN标签的用户数据业务流量透明传输到上层设备，并在宽带接入服务器中进行账号密码的相应认证最后到达IP城域网最后通过城域网中路由设备的路由转发功能实现业务互通。其网络基本结构图如下图4.1所示。
图4.1EPON接入网络基本结构图
如上图所示对于用户数据业务的实现其主要网络设备单元为光网络终端设备ONU，其提供宽带数据业务用户接口，并对用户数据打上VLAN标签后进行IP封装，在通过OLT设备汇聚后到达BAS设备进行VLAN标签剥离以及认证计费后通过IP路由到达因特网。在实际工程中作为接入网络终端单元数量比较多，其提供的宽带接口也比较丰富，对于如此数量众多的终端设备，其提供光纤上行到达分光器，由于在网络中采用了分光器设备其基本功能是将一路光源分解成16路光源，用于连接ONU设备单元，节约了网络的光纤资源。另外，作为局端OLT设备以华为MA5680T设备为例，每块业务单板提供4个PON口用于连接终端，在每块单板提供4个接口连接1:16分光后，其每块设备单板提供的设备终端接入数量将达到64个，每个ONU设备提供24个宽带接口就可以实现一千五百多个用户的宽带接入，由于设备业务单板最大接入容量可达到400G，故可以提供强大的用户接入能力，在网络设计中，由于设备主要为OLT和ONU设备，通过无源设备分光器实现了用户的大容量接入，不仅节约了大量光纤资源、降低了网络维护成本，而且具有很好的实际工程意义[12]。
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4.2.2 数据业务IP网络实现分析
在本次工程中用户首先通过5类网线连接到ONU（华为MA5620E）设备提供的FE接口，此设备通过光纤连接到局端OLT设备，OLT设备再经过网络三层交换机的汇聚后连接到城域网设备BAS（宽带接入服务器）。在用户接入网络时，其数据流量在经过ONU设备接口时，设备会给不同用户的流量打上相应的VLAN标签，当数据流量通过OLT和上面的三层交换设备时，他们将带有VLAN标签的业务数据进行透明输传到达上层的BAS设备。当数据到达了BAS设备相应接口时，BAS设备就会根据用户数据的VLAN标记，确认用户接入网络的方式并对用户进行认证授权计费等功能后，用户便可以正常上网。在实际工程中假设用户侧所使用ONU设备为华为MA5620E设备，其提供24个用户宽带接口，即FE口，在实际配置中假设每个FE口提供给一个家庭使用，在这种情况下对于不同端口的数据采用24个VLAN标签来区分，假设其VLAN 范围是101到124分别对应到设备侧24个端口，当第一个FE口用户数据流量到达时设备就会对数据打上VLAN标签101，在带有VLAN标签的数据达到OLT设备后，OLT设备对数据VLAN标签进行分析，查看设备上行端口是否允许带有VLAN标签101的数据传输，如果没有，则判断数据为非法数据将其丢弃，如果设备上行端口允许此VLAN标签数据上行，则OLT设备将到达的数据直接从上行端口向上传输，在用户数据到达BAS设备后，其设备根据进入设备相应端口数据所带的VLAN标签101判断数据是属于哪个域的，在与此VLAN对应的域中配置了与此VLAN标签用户所对应的用户地址用于给用户分配合法地址，并配置了用户上网所需要的账户和计费认证方式等等，在用户输入的账号和密码信息核对通过后，BAS设备将对应端口带有相应VLAN标签的数据标签剥离后，通过数据IP封装的携带的路由信息及自身的路由功能完成数据的路由传输[15]。
实际用户对于业务有不同的应用需求，网络用户的接入方式也有所不同。在实际网络中用户的接入方式主要有PPPOE、DHCP、静态用户接入等方式，用户接入认证主要有PPP认证、VLAN绑定认证和WEB认证等方式。对于不同的用户接入和认证方式，业务的接入实现主要是在BAS设备上对用户数据的配置不同而决定，用户侧和局端OLT设备主要是对用户VLAN数据透明传输到达BAS设备而已。在本次接入网用户接入中用户接入方式主要选择DHCP接入方式以及WEB绑定认证的方式实现用户业务接入。在用户DHCP接入和绑定认证的方式下用户首先通过DHCP获取IP地址，用户数据经过OLT和三层交换设备透明传输到达BAS设备后，VLAN在BAS设备终结。BAS设备通过ACL（访问控制列表）控制用户在在未经过认证前只能访问相应的WEB认证服务器，此时BAS设备作为认证客户端与用户认证服务器配合完成用户的认证过程，最后用户通过认证后可以正常实现Internet访问。
4.2语音业务实现
4.2.1语音业务介绍
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由于IP网络的快速发展，IP网提供的业务越来越多。同时，原有的电路交换网（如PSTN网）仍然拥有大量的用户，为了能让这些用户使用IP网络提供的服务，需要提供不同网络之间互通的网关设备。IP电话网关设备主要完成三个方面的功能：
A．完成IP电话互通，将PSTN用户的话音进行编码、组包后在IP网上传输，同时 将IP网来的数据包解包、解码后交给PSTN用户； B．处理信令消息；
C．负责网关内部资源管理，及呼叫连接过程的管理；
随着用户数量及对业务需求的增加，网关在规模上要不断扩大，这对网关结构在可扩展性、安全性方面及组网的灵活性都提出了更高的要求。由此，提出了将业务、控制和信令分离的概念，即将IP电话网关分离成三部分：信令网关SG、媒体网关MG和媒体网关控制器MGC。SG负责处理信令消息，将其终结、翻译或中继；MG负责处理媒体流，将媒体流从窄带网打包送到IP网或者将从IP网接收的数据解包后送给窄带网；MGC负责MG的资源的注册和管理，以及呼叫控制。这些分离网关结构的重要特点是将控制智能集中到网络中来，即少量的MGC中。在这种分布式的网关体系结构中，MG和MGC之间采用的是H.248协议，SG和MGC之间采用SIGTRAN协议。采用上述分离网关思想的IP电话系统网络结构如下图4.2所示。
图4.2 IP电话网络基本结构示意图
如上图所示网络中，软交换用户通过用户线连接到AG（接入简单电话终端的接入网关）设备提供的语音接口上，AG设备通过H.248协议完成AG设备与MGC设备的信令连接，MGC则通过其他相应协议完成与SG及其他MGC设备的连接通信。对于软交换网络与其他语音网络如PSTN的连接，则通过信令网关SG和中继网关TG设备完成连接。该网络有两类网关：接入简单电话终端的接入网关（AG）和支持PSTN互通的中继网关（TG），两类网关均通过网关控制协议受MGC的控制。通过RTP完成端到端IP语音数据的传送。TG负责桥接PSTN和IP网络，在MGC的控制下完成与PSTN用户的交互。对于EPON网络语音业务的实现，主要是通过ONU设备在语音网络中提供的MG网络单元功能并通过H.248协议与MGC设备完成对接，且在MGC设备的控制下实现语音业务的接入的，在网络语音业务的主要配置就是完成H.248协议的参数设置完成对接[13]。
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4.2.2 H.248协议的定义与作用
H.248协议是ITU-T制定的媒体网关控制协议，用在媒体网关控制器（MGC）和媒体网关（MG）之间的通信。主要功能是建立一个良好的业务承载连接模型，将呼叫和承载连接进行分离，通过对各种业务网关如TG（中继网关）、AG（接入网关）等的管理实现分组网络和PSTN网络的业务互通。
H.248协议将媒体流控制和呼叫处理等智能工作卸载到软交换上，使媒体网关成为简单的设备，简化了本地接入设备的设计。它提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。该协议在构建开放式的多网融合的NGN中，发挥着重要作用。H.248协议定义的连接模型包括终端（termination）和关联域（context）两个主要概念。
（1）终端：终端是一种逻辑实体，用来发送/接收媒体流和控制流，终端可以分为半永久性终端和临时性终端两类。半永久性终端代表物理实体的终端，称为物理终端，其代表一个TDM信道的终端可以提供语音接入服务实体；临时性终端只有在网关设备使用它的时候才存在，一旦网关设备不使用它，立刻就被释放掉。例如，我们稍后配置中常见的MG中的RTP资源，只有当MG使用这些资源的时候，这个终端才存在。终端可用Termination ID进行标识，Termination ID由MG分配。终端是 MG中的逻辑实体，能发送和接收一种或多种媒体，在任何时候，一个终端属于且只能属于一个上下文，可以表示时隙、模拟线和RTP（real time protocol）流等。终端类型主要有半永久性终端（TDM信道或模拟线等）和临时性终端（如RTP流，用于承载语音、数据和视频信号或各种混合信号），用属性、事件、信号、统计表示终端特性[14]。
（2）关联域：表示一组终端之间的联系，它描述终端之间的拓扑关系。 H.248协议的传输层协议可以采用UDP协议，通讯端口号固定为2944。一个通话的建立过程就是终端和SS之间建立连接，SS根据终端发出的事件指令建立它与其他终端的一个关联域，在这个关联域中设置相应的RTP资源和参数设置，完成通话的建立和释放过程。
4.2.3同一MGC控制下用户呼叫控制过程
在同一MGC控制下的用户通话过程主要是MGC设备根据其连接的MG设备下的不同用户设备信息通过信令分析完成MG设备下接用户间通信链路的建立完成通话和通话结束后释放链路资源。同一MGC控制下用户通信的网络结构及功能单元结构如图4.3所示。
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