軟交換技術的研究

2019-11-03 10:19:21

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供稿：網友

中國電信集團北京研究院葉華 1 我國軟交換技術研究現狀

　　下一代網絡是集話音、數據、傳真和視頻業務于一體的全新網絡。在向未來網絡發展的過程中，運營商們已經越來越清楚地意識到：業務已經逐漸成為運營商區別于同行而立于不敗之地的主要因素。軟交換思想正是在下一代網絡建設的強烈需求下孕育而生。

　　在電路交換網中，呼叫控制、業務提供以及交換距陣均集中在一個交換系統中，而軟交換的主要設計思想是業務/控制與傳送/接入分離，各實體之間通過標準的協議進行連接和通信，以便在網上更加靈活地提供業務。更具體地講，軟交換是一個基于軟件的分布式交換/控制平臺，它將呼叫控制功能從網關中分離出來，開放業務、控制、接入和交換間地協議，引入“網絡就是交換”理念，真正實現多廠家的網絡運營環境，并可以方便地在網上引入多種業務，圖1為軟交換示意圖。

圖1 軟交換示意圖

　　我國網絡與交換標準研究組早在1999年下半年就開始對軟交換技術進行跟蹤和研究，并啟動了“軟交換設備總體技術要求”規范的編制工作。“軟交換設備總體技術要求”規定了軟交換在網絡中的位置，明確了其功能要求、業務要求、操作維護和網管要求、協議和接口要求、計費要求和性能指標，以及基于軟交換的網絡分別與基于H.323的ip電話、智能網的互通要求等。它是運營企業、制造企業和科研機構共同協作所取得的成果，對指導廠商的設備研發和網絡應用起到積極作用。此外，網絡與交換研究組和其他相關標準研究組也在積極進行軟交換系列標準的研究工作，如：信令網關設備規范、ATM中繼媒體網關設備規范、IP中繼媒體網關、媒體網關控制協議、BICC協議、SCTP協議、M3UA、M2PA等等，同時也開始研究網絡開放式體系架構、相關設備單元的測試規范。

2 H.248協議的進展

　　H.248稱為媒體網關控制協議，應用在媒體網關和軟交換之間、軟交換與H.248/MEGACO終端之間，見圖2，是軟交換應支持的重要協議。

圖2 H.248協議應用范圍

　　H.248是由ITU-T第16組提出來的，它引入了終結點(Termination)和關聯(Context)兩個抽象概念。其中終結點發送和/或接收一個或者多個數據流。在一個多媒體會議中，一個終結點可以支持多種媒體，并且發送或者接收多個媒體流。在終結點中，封裝了媒體流參數、modem和承載能力參數；而關聯表明了在一些終結點之間的連接關系。H.248通過Add、Modify、Subtact、Move、AuditValue、AuditCapability、Notify和ServiceChange八個命令完成對終結點和關聯之間的操作，從而完成呼叫的建立和釋放。

　　（1）H.248v2與H.248v1的主要區別

　　目前ITU-TSG16已經推出了H.248v2，并對在實施過程中發現的在H.248存在的技術問題、編輯錯誤和含糊之處提出了H.248實施導則，從而進一步推動H.248的應用及其兼容性。

　　H.248v2與H.248v1相比，新增的功能包括：

　　(a)可以對單個屬性、事件、信號和統計進行審計

　　審計描述符定義了需要審計的信息，這些信息包括描述符的列表和/或單個內容。審計描述符修改后的內容如下：

Modem

Mux

Events

Media

Signals

ObservedEvents

DigitMap

Statistics

Packages

EventBuffer

Individual Audit Items:

Media PRoperties

Events

Event Buffer

Signals, Signal Lists

Digit Maps

Statistics

Packages

　　 (b)可以指示出媒體網關的能力已經改變

　　ServiceChange命令允許媒體網關通知媒體網關控制器一個或一組終結點可用或不可用。媒體網關控制器也可以用它指示終結點可用或不可用。ServiceChange描述符修改后的內容如下：

ServiceChangeMethod

ServiceChangeReason

ServiceChangeDelay

ServiceChangeAddress

ServiceChangeProfile

ServiceChangeVersion

ServiceChangeMgcId

TimeStamp

ServiceChangeInfo

　　 (c)可以在媒體網關的根終結點（ROOT）上播放信號音

　　修改后的根終結點包含的內容包括：屬性、事件、信號和統計。

　　 (d)完善了對多個待決事務（pending）處理

　　TransactionPending表示呼叫正在被處理，但是尚未完成。MGC可以設置根終結點的屬性，指示它可以進行TransactionPending的數目。同時MGC也可以設置自己進行TransactionPending的數目。

　　 (e)增強了上下文拓撲的處理

　　在文本編碼方式中，拓撲描述符支持多個拓撲關系的描述。

　　(f)增加了配置（profile）的處理功能

　　 profile指示了如何使用H.248協議和MG所支持的能力，同時也可以指示支持的H.248任選項。Profile的標識必須包含名字和版本，同時還可以包含的內容有說明、命名、拓撲、時間戳、事務定時器、傳送、編碼等。

　　(g)增強了號碼收集的能力

　　號碼表是在媒體網關中存儲的撥號計劃，用于檢測和報告收到的號碼的事件。本版本中增強了在收號過程中或收號異常方式下的收號處理方式。

　　(2) H.248協議中的“包”

　　“包”（Package）是H.248中另一個重要概念，它通過“包”可以對H.248進行擴展，從而大大加強了H.248的靈活性。包的定義中包含六個部分：包、特性、事件、信號、統計和與包相關的使用程序。目前H.248的附錄中已經定義或正在研究“包”包括：

　　H.248附件E：基本包

　　主要包括通用包、基本根包、音信號發生包、基本DTMF產生包、DTMF檢測包、呼叫進展音信號發生包、呼叫進展音信號檢測包、模擬線監視包、基本導通包、網絡包、RTP包、TDM電路包。

　　H.248附件F：傳真、文本轉換和呼叫識別包

　　該附件描述了傳真、文本電話、呼叫類型識別和數據呼叫檢測所需要的包。

　　H.248附件G：IP電話包

　　H.248附件J：動態音信號定義包

　　本附錄定義了重新現有因信號和創建新音信號的機理。

　　H.248附件K：通用錄音通知包

　　該包可以支持在媒體網關上實現錄音通知功能，錄音通知可以用多種方式實現，如：語音方式、文本方式等。

　　H.248附件M.1：高級錄音通知服務器包

　　基本的語音包支持標準IVR操作，高級語音包是對基本語音包的擴展，例如用戶可以定義語言、方言、語音文件格式、性別、說話人、消費者等等。

　　H.248附件M.2：擁塞包

　　該包可以控制MG的負載。

　　H.248附件M.4：H.323與H.324附件C互通的H.248包

　　H.248附件M.lt：線路測試包

　　H.248附件M.5：質量告警停止包

　　該包允許MG指示線路已經恢復正常。

　　H.248附件M.mcu：媒體網關控制單元包

　　H.248附件M.6：非活通知包

　　該包可以使MG推測MGC是否仍在激活狀態。

　　H.248附M.rch：資源擁塞處理包

　　是H.248附件M.2的進一步深化。

　　H.248附件M.profile：輪廓處理包

　　該包使MGC可以確定MG擁有哪些包。

　　除了上述“包”外，IETF、ETSI TIPHON ITU-T SG11、ATM 論壇等也在研究并推出各種包，旨在推出更多的性能。

3 軟交換網絡中的業務編號

　　軟交換網絡的一個重要優勢是實現了語音、數據和圖象的融合，軟交換網絡不但可以提供語音業務，還可將語音、數據與圖象相結合提供多媒體業務和增值業務。但是，現有的話音業務和數據業務采用兩種完全不同的編號方式，如話音業務采用的是E.164編號體制，基于SMTP的E-mail業務采用的是mailto URI，SIP網絡體系則采用SIP URI編號格式。

　　在現有通信話音與數據網分離的通信狀況下，由于各個網絡提供的業務單一，人們必須借助不同的網絡來實現各種形式的通信，人們需要利用電話號碼進行語音通信，利用E-mail地址才能發送E-mail，人們很難用一個通用的業務編號就能將消息傳送到此用戶任何可能的聯系手段上。但是，隨著網絡向個人化通信的演進，這種需求會越來越強烈。可以想象，未來個人通信化領域，用戶擁有用戶通信的唯一標識，只要敲入此號碼，就可以找到無論身處何地的他，消息能被傳送到此用戶任何可能的聯系方法。此時，網絡必須能夠將用戶的E.164地址轉換成他各種可能的通信地址，如手機號碼，E-Mail地址，語音郵箱地址等，用戶可以自由定制自己的通信模式，在不同情況下設置與不同的通信方式的鏈接，設置信息可以很方便的修改、增加或更新，而不需要更改接入號碼。

　　ENUM 是美國因特網工程專項組(IETF)的電話號碼映射工作組形成的一種協議，其宗旨是定義一個以域名系統為基礎把電話號碼映射為統一資源標識符(URI)的體系結構和協議，用來與這個電話號碼關聯的資源接觸ENUM技術的實質是是利用DNS機制，將E.164號碼與基于DNS架構的業務資源URI結合。在DNS系統中增加一個新域名e164.arpa，存放各資源URI，建立E.164號碼與可訪問資源的映射，提供用電話號碼訪問資源的途徑。這些可訪問資源包括Phone、Email、FAX等。要想在軟交換系統中引入Enum，需要軟交換能夠為傳統電話用戶實現Enum轉換功能，即能將輸入的E.164號碼映射成全球唯一的URI，為了能夠形成全球唯一的URI，軟交換還必須將用戶輸入不全的信息補齊，比如用戶輸入的是62304551，那么軟交換需要將國家碼以及區號均添加上后，即生成86-10-62304551后再按照ENUM的轉換算法進行轉換。

圖4是利用ENUM原理建立一個由PSTN用戶發起的到基于IP網絡的終端的呼叫的典型流程。

圖4 從PSTN到基于IP的網絡的呼叫

步驟1：發端用戶撥E.164號碼；撥號的方式由各國自己規定，如長途呼叫撥前綴“0”，國際呼叫撥前綴“00”等；

步驟2：PSTN的業務提供者根據呼叫發起的位置等因素將呼叫轉至相應的網關。

步驟3：該網關必須包含ENUM功能，它能夠將用戶所撥的數字按照規定的規則轉換成ENUM的域名形式，如果用戶撥的號碼不是全號，則網關應能夠將丟失的數據補齊，這樣才能夠形成一個完整有效的域名。例如：用戶撥的號碼為：32341234，完整的號碼應是：+8610323412343。然后網關在ENUM的DNS服務器中查找該域名；

步驟4：DNS返回與該域名相關的所有業務記錄；

步驟5：網關在DNS中查找規定主機的地址記錄；

步驟6：DNS返回規定主機的SIP服務器IP地址；

步驟7：通過基于IP的網絡將該呼叫接續到指定的IP地址；

步驟8：SIP服務器將呼叫接續到規定用戶的用戶代理客戶機上。當目的方應答時，必須將應答監視返回給發端本地交換機。

　　在以上的例子中使用的是SIP客戶機，在實際應用中也可以使用其它的客戶協議（如H.323）。

4 小結

　　軟交換的出現，在很大程度上體現出人們對多媒體業務、個性化業務的需求，是對現有電路交換技術的新挑戰，目前各運營均在開始進行與軟交換相關的實驗和研究，由此可見對軟交換技術抱有很高的期望。但任何一個新技術的出現都要有一個發展的過程，目前軟交換正處在發展初期階段，其明確的定位、網絡體系結構、安全、互通性、設備的可靠性和穩定性、服務質量、業務的開放性等等都有待進行深入細致的研究。

摘自《中國電信網站》

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