軟交換技術及在下一代電信網中應用

2019-11-03 10:23:55

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供稿：網友

張曉暉1，張輝2

1.南京郵電學院通信工程系，南京 210003；

2.山東公安專科計算機教研室，濟南 250014

　　摘要：首先簡要介紹了軟交換的要領協議和功能，在此基礎上探討了軟交換在下一代電信網中的位置，并根據目前情況，提出了一種基于軟交換的從現代電信網向下一代電信網過渡的方案。

　　關鍵詞：軟交換；媒體網關；公用交換電話網；ip數據網；下一代電信網

1 引言

　　隨著信息服務與應用的興起和發展，電信網絡逐步從承載單一語音業務的獨立網絡向承載多種業務的下一代網絡演進，而運營商則必須在充分保護現有投資的前提下，設法改變其網絡設計，以適應迅速增長的數據通信業務的需要。這種改變的核心就是利用分布式的體系結構，將語音和數據匯聚在同一個無縫網絡之中，通過應用將接入、呼叫控制和電信應用程序分離開來，使運營商能利用現有的網絡資源提供更靈活、適應性更強的業務，同時還要具備更強的管理功能等等。這種網絡結構就是期待中的下一代網絡的基本框架，而軟交換正是下一代網絡的核心技術。

2 軟交換

　　在傳統電路交換網中，呼叫控制、業務提供以及交換矩陣均集中在一個交換系統之中，而軟交換的主要設計思想是業務/控制與傳送/接入相分離，在各實體之間通過標準的協議進行連接和通信，以在網上更加靈活地提供業務。具體地講，軟交換是一個基于軟件的分布式的交換/控制平臺，可將呼叫控制功能從網關中分離出來，能夠開放業務，控制、接入和交換間的協議，從而真正實現多廠家網絡運營的環境和方便地在網上引入多種業務。軟交換示意如圖1所示。

　　采用軟交換技術的設備稱為軟交換機，位于控制層，能提供多種業務的路由、連接控制、網絡資源管理、計費和認證的功能。軟交換機與各種媒體網關、終端、應用服務器及其它軟交換機之間采用標準協議進行通信。

　　軟交換的協議主要包括話路初始化協議（H.248、SIP）、視頻會議協議（H.232）、媒體網關控制協議（MGCP）、流控制傳輸協議（SCTP）、簡單網絡管理協議（SNMP）以及智能網的應用規程（INAP）等。其中媒體網關與軟交換間的接口可以使用MGCP或H.248(MEGACO)協議，不同軟交換的交互可使用SIP或H.323協議，INAP用于與智能網的互通，SNMP用于網管，等等。

　　軟交換的功能主要包括媒體網關（Media Gateway）接入功能、呼叫控制功能、業務提供功能、業務交換功能、資源管理功能、互聯互通功能、SIP代理功能、信令網關（Signaling Gateway）功能和業務控制網關功能等。

3 軟交換在下一代電信網中的位置

　　在傳統交換網絡中，給用戶提供的功能或業務都直接與交換機有關，因此交換機所提供的服務就需在每個節點來完成。另外，傳統的交換網絡均采用領先交換機和信令的方式提供業務，在制定交換機的規范時通常要確定該交換機所提供的業務，并在增加新的業務時要對每一個交換機或信令做相應的改造，因此提供業務的時間較長。為此在傳統的交換網絡中注入了一個新的公共業務平臺，即智能網平臺來滿足增加新業務的需要。其智能網的設計思想就是把呼叫連接和業務提供份割開來，由交換機完成呼叫連接，由智能網完成業務提供。這種把呼叫連接和業務提供分開來的方法叁大增強了業務提供的能力，縮短了業務提供的時間。當然，隨著承載業務的多樣化，還需要將傳統交換網絡的呼叫控制和承載連接分割開來，將網絡分成媒體/接入層、傳輸層、控制層和業務層。這也就是含智能網的下一代網絡的基本結構。其中：

　　（1）接入和傳輸層（access and transpotr layer）

　　將用戶連接至網絡，將用戶業務集中傳遞至目的地，包括各種接入手段。

　　（2）媒體層（Media layer）

　　將信息格式轉換成能在網絡上傳遞的信息格式。如將話音信號分割成ATM信元或IP包，及將信息選路至目的地等。

　　（3）控制層（Control layer）

　　此層包含呼叫控制并決定用戶收到的業務，以及能控制底層網絡元素對業務的處理。

　　（4）網絡業務層（Net-work service layer）

　　在呼叫建立的基礎上提供額外的服務。

　　軟交換位于網絡控制層，如圖2所示。軟交換的主要任務是在各點之間建立關系，這些關系可以是一個簡單的呼叫，也可以是一個較復雜的處理過程。例如與媒體層網關的交互、就是接收正在處理的呼叫等相關信息和指示網關完成呼叫。其所處理的主要是實時業務，首先是語音業務，也可以包括視頻業務和其他多媒體業務等。在軟交換中也提供一些基本的補充業務，相當于傳統交換機的呼叫控制和基本業務提供部門。

　　含較交換和智能網的下一代網絡的拓撲結構有以下特點：一是一個開放端點的拓撲結構，可以使用基于包的承載傳送，能較好地傳關語音和數據業務；二是做到了網絡承載部分與控制部分相分離，并允許分別演進，因而有效地打破了傳統的單塊集成交換的模式；三是在各單元之間使用了開放的接口，允許運營商為基網絡的每一部分購買性價比最好的產品。

4 現代電信網向下一代電信網過渡的方案

　　從理論上講，軟交換可用于IP網、ATM網，當然也可以用于PSTN/ISDN網絡。在用于IP網絡時，其所需的呼叫控制與承載連接是分開的。而用于PSTN/ISDN網絡代替傳統的交換機時，就意味著要把傳統交換機的控制部分和補充業務提供部分拿到外面去。特別是在用于傳統的電路交換機時，只能完成承載業務的連接。這種想法目前并未實施，因為要把現有已技術成熟、價格便宜、在國內有雄厚生產能力的電路交換機都改造成軟交換的方式顯然是不合理的。

目前一些網絡上正在用軟交換去取代現有的電路交換機，這主要是基于將現有電路交換網絡向IP網過渡的需要，例如用軟交換來取代匯接局，就是想從匯接局進入IP網。所以，從應用的角度出發，應主要將軟交換應用在IP網上。

　　軟交換之所以能應用在IP網上，是因為IP網是基于包交換的非連接的網絡，IP網絡支持端到端的透明訪問，而不再需要用任何電路交換單元來建立端到端的連接，也不需要用分段的信令系統和獨立的信令網來控制呼叫、接續和智能業務等。另外，軟交換所有的協議都是基于IP的，具有一切基于IP協議的開放性和靈活性。除了低成本的優勢之外，軟交換還具普通電話網目前不具有的許多新特性，如開放的電信業務平臺和支持多樣的接入技術，以及許多基于Internet的開放的高級智能業務和OSS業務等。

　　根據我國的國情和基于現實的考慮，利用軟交換技術，可以保護現有的電信網絡的投資，促進現代電信網絡向下一代電信網絡平滑地過渡。即在毫不影響現有網絡所有業務的基礎上，利用軟交換技術和軟交換產品，可以方便地完成傳統的PSTN網絡（包括IN網絡）與Internet網絡的互通。

　　圖3即描緩了一種現階段向下一代網絡過渡的可行的方案（圖的下方是面結構而不是分層結構）。

　　在這個過渡方案里，對比傳統的電信網，顯然需要分離出一個業務控制平面，而軟交換設備所完成的正好是業務控制的功能。由于現有的IN網，是建立在SS7網上的，而SS7網是一個相對獨立的信令網，所以運行IN網，傳統的電路交換網依然能正常運行。而傳統的PSTN要與IP數據網互通，就必須有一個語音幀一數據包轉換的過程，所以IP數據網與PSTN之間必須有一個媒體網關。根據目前大多數IP電話系統的設計，媒體網關不僅承載了媒體的轉換與傳送，還承載了信令的翻譯和轉接。這樣，盡管能實現PSTN與IP數據網語音的互通（即IP電話），但還是缺少了一些靈活性，PSTN網與IP數據網之間的很多智能業務還不能快速生成，甚至有些根本就無法實現。

　　現在，軟交換技術已將媒體承載與信令分離開來，軟交換設備根據軟交換信令完成業務控制的功能，因而大大增強了網絡的靈活性與智能性。在此方案里，軟交換設備通過SIP、xml或H.232協議與IP網絡互通，并通過H.248協議與媒體網關互通，以及通過SS7信令與SS7網絡互通和通過H.225協議與接入網關（主要是連接H.232終端的接入網關）互通等等，進而建立了IP數據網、電路交換網、SS7信令網以及相關接入網信令的連接。另外，由于軟交換設備的應用服務模塊能提供開放靈活的編程接口，在基于軟交換技術的電信網上，不僅能無縫地融合電路交換網與IP數據網，還能方便、迅速地生成智能新業務。

5 結束語

　　軟交換技術實現了業務的融合，吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長，形成了分層的全開放的體系結構，因而是一個革命性的突破，其組網方案對新老運營公司都十分有利。傳統的運營公司利用它可實現PSTN網與IP數據網的融合,既保護了傳統的投資又增加了新的能力;而新的運營公司則可利用它容易地進入通信業務市場,參與激烈的競爭,而不需要對傳統的設備進行巨大的投資,沒有有資金的壓力。

　　軟交換技術綜合了傳統語音網絡的的性和新興的IP網絡的靈活性及有效性等優點，將現有公共交換電話網的能力發揮得淋淳盡致，并穩步地實現了向IP數據網的轉移。

[參考文獻]

[1] Softswitch Consortium Reference Architure-tecture[Z].ISC,1999.

[2] World Softswitch Markets[Z].Frost & Ilivan,2001.

[3] 聶華,等.下一代網絡的核心技術-軟交換技術[J].信息網絡,2002,(1).

[4] 莊振源,等.軟交換技術及其標準[J].網絡世界,2002,(6).

摘自　天津通信技術

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