張峰 張薇娜

(渭南供電公司,陜西渭南 714000)

淺析軟交換技術(shù)及其應用與發(fā)展

張峰 張薇娜

(渭南供電公司,陜西渭南 714000)

論述了軟交換的概念、主要特點和功能,闡述了軟交換的相關(guān)協(xié)議、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及主要設(shè)備,并對軟交換的應用和發(fā)展做了初步探討。

軟交換技術(shù) 協(xié)議 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 應用發(fā)展

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速發(fā)展,人們對新業(yè)務的需求不斷增加,需要能夠隨時、隨地、靈活地獲取所需要的信息,基于TMD的PSTN話音網(wǎng)及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(IP網(wǎng)、ATM網(wǎng)等)已不能滿足這一需求,為了解決這一問題,研究人員提出了以軟交換技術(shù)為核心的下一代網(wǎng)絡(NGN),利用軟交換技術(shù)構(gòu)建一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺,即軟交換網(wǎng)絡,通過這個平臺同時承載話音、視頻和數(shù)據(jù)等各項綜合業(yè)務,并提供開放式的業(yè)務層標準接口,引入新業(yè)務,以適應技術(shù)發(fā)展趨勢。

1 軟交換技術(shù)概述

1.1 定義

軟交換是指將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來,通過服務器或網(wǎng)元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫功能,包括呼叫選路、管理控制、連接控制(建立會話、拆除會話)和信令互通。從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面,使業(yè)務提供者可以自由地將傳輸業(yè)務與控制協(xié)議結(jié)合起來,實現(xiàn)業(yè)務轉(zhuǎn)移。它是一種功能實體,是下一代網(wǎng)絡呼叫與控制的核心。

1.2 基本功能

(1)媒體網(wǎng)關(guān)接入功能。通過H.248協(xié)議將各種媒體網(wǎng)關(guān)接入軟交換系統(tǒng),同時換可以利用H.323協(xié)議和會話起始協(xié)議(SIP)將H.323終端和SIP終端接入軟交換系統(tǒng),并提供相應業(yè)務。(2)呼叫控制功能。它為基本呼叫的建立、維持、和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。(3)業(yè)務提供功能。軟交換技術(shù)由主要用于處理實時業(yè)務,同時實現(xiàn)PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務;可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合,提供現(xiàn)有智能網(wǎng)所提供的業(yè)務,提供開放的、標準的API接口和協(xié)議、實現(xiàn)第三方業(yè)務的快速接入。(4)互聯(lián)互通功能?，F(xiàn)有網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡的演進過程中,不可避免地要實現(xiàn)與現(xiàn)有多個網(wǎng)絡的協(xié)同工作、互聯(lián)互通、平滑演進,因此需要軟交換設(shè)備支持相應的信令和協(xié)議,從而完成于現(xiàn)有網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。(5)資源管理功能。實現(xiàn)對帶寬等網(wǎng)絡資源進行分配和管理。(6)認證和計費功能。對接入軟交換系統(tǒng)的設(shè)備進行認證、授權(quán)和地址解析,同時還向計費服務器提供呼叫詳細話單。

1.3 特點

(1)高效靈活。軟交換體系結(jié)構(gòu)將應用層和控制層與核心網(wǎng)絡完全分離,實現(xiàn)最快速度、最有效的方式引入各類新業(yè)務,縮短了新業(yè)務開發(fā)周期。(2)開放性。由于所有網(wǎng)絡部件之間采用標準協(xié)議,所以各部件之間既能獨立發(fā)展、互不干涉,又能組合成一個整體,實現(xiàn)互聯(lián)互通。(3)多用戶。ISDN用戶、ADSL用戶、移動用戶都可以享用軟交換提供的業(yè)務。(4)強大的業(yè)務功能?？衫脴藴实娜_放應用平臺為客戶定制各種新業(yè)務和綜合業(yè)務。

2 軟交換接口及其協(xié)議

2.1 接口及其協(xié)議

(1)軟交換與應用/業(yè)務層之間的協(xié)議;為了實現(xiàn)軟交換網(wǎng)也不與軟交換設(shè)備廠商的分離,即軟交換網(wǎng)業(yè)務的開放不依賴于軟交換供應商,允許第三方基于應用服務器獨立開發(fā)軟交換網(wǎng)業(yè)務應用軟件,因此,定義了軟交換機與應用/業(yè)務層之間的開放接口,為訪問各種數(shù)據(jù)庫、三方應用平臺、各種功能服務器等提供接口,實現(xiàn)對各種增值業(yè)務、管理業(yè)務和三方應用的支持。

(2)軟交換機之間的協(xié)議;當需要由不同的軟交換機控制的媒體網(wǎng)關(guān)進行通信時,相關(guān)的軟交換機之間需要通信,軟交換機與軟交換機之間的協(xié)議有BICC協(xié)議和SIP-T協(xié)議兩種。SIP-T是IETF推薦的標準協(xié)議,它主要是對原SIP協(xié)議進行擴展,屬于一種應用層協(xié)議,采用Client-Serve結(jié)構(gòu),對多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務的支持較好、便于增加新業(yè)務,同時SIP-T具有簡單靈活、易于實現(xiàn)、擴展性好的特點。BICC協(xié)議是ITU-T推薦的標準協(xié)議,它主要是將原七號信令中的ISUP協(xié)議進行封裝,對多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務的支持存在一定不足。

(3)信令網(wǎng)關(guān)與軟交換之間的協(xié)議;SG與軟交換機之間采用信令傳送協(xié)議(SIGTRAN),SIGTRAN的低層采用信令控制傳輸協(xié)議(SCTP)。SIGTRAN/SCTP協(xié)議的根本功能在于將PSTN中基于TDM的七號信令通過SG以IP網(wǎng)作為承載透傳至軟交換機,由軟交換機完成對七號信令的處理。

(4)媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換之間的協(xié)議;除SG外的各媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換機之間的協(xié)議有MGCP協(xié)議和H.248/Megaco協(xié)議兩種。主要用于軟交換對媒體網(wǎng)關(guān)的承載控制、資源控制機管理。MGCP協(xié)議是在H.248/Megaco之前的一個版本,它的靈活性和擴展性比不上H.248/Megaco,同時在對多運營商的支持方面也不如H.248/Megaco協(xié)議。H.248/Megaco實際上是同一個協(xié)議,由IETF和ITU聯(lián)合開發(fā),IETF稱為Megaco,ITU-T稱為H.248。H.248/Megaco稱為媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議,它具有協(xié)議簡單,功能強大,且擴展性強。

(5)媒體網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議;除SG外,各媒體網(wǎng)關(guān)之間采用數(shù)據(jù)傳送協(xié)議RTP。RTP協(xié)議是IETF提出的適用于一般多媒體通信的通用技術(shù),目前,基于H.323和基于SIP的兩大IP電話系統(tǒng)均是采用RTP作為IP電話網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議。

2.2 主要協(xié)議

(1)H.323協(xié)議。用于軟交換設(shè)備和H.232網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間、完成軟交換設(shè)備網(wǎng)絡和H.232網(wǎng)絡之間的信息交換。(2)H.248/MEGACO協(xié)議。用于軟交換控制設(shè)備和MG之間,完成媒體網(wǎng)關(guān)的控制。(3)MGCP協(xié)議。用于軟交換控制設(shè)備和MG之間,完成媒體網(wǎng)關(guān)的控制。(4)SIP協(xié)議。用于軟交換控制設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間,完成對這些設(shè)備的控制。

3 軟交換的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

軟交換的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)主要包括業(yè)務應用層、控制信令層、傳輸層和媒體接入層,其中軟交換位于控制信令層。

3.1 業(yè)務應用層

主要功能是在純呼叫建立智商為用戶提供附加增值業(yè)務,同時提供業(yè)務和網(wǎng)絡的管理功能,為VoIP網(wǎng)提供各種應用和業(yè)務的執(zhí)行邏輯,存放業(yè)務邏輯和業(yè)務數(shù)據(jù),包括軟交換網(wǎng)絡各類業(yè)務所需要的業(yè)務邏輯、數(shù)據(jù)資源及媒體資源等。業(yè)務應用層主要由各類業(yè)務應用平臺構(gòu)成,包括應用服務器、數(shù)據(jù)庫、策略服務器、SCP、AAA服務器等。

3.2 控制信令層

控制信令層是網(wǎng)絡系統(tǒng)控制的核心,為傳輸層提供控制功能。主要功能是根據(jù)從接入層接收的信令信息來完成對邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務呼叫控制,并負責各媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制,通過控制傳輸層部件完成呼叫控制、選錄、認證、資源管理等功能,及完成呼叫建立和釋放。主要由軟交換設(shè)備構(gòu)成。

3.3 傳輸層

傳輸層是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡,提供了從外部網(wǎng)絡或中斷到VoIP網(wǎng)的信令和媒體接口,為業(yè)務媒體流和控制信息流提供統(tǒng)一的、具有QoS的高速分組傳送平臺,其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機、業(yè)務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來。

3.4 媒體接入層

主要包括各類媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備、綜合接入設(shè)備(IAD)及各種終端設(shè)備。主要功能是采用各種手段將各種用戶及業(yè)務接入到軟交換網(wǎng)絡中,完成數(shù)據(jù)格式和協(xié)議的轉(zhuǎn)換,將接入的所有媒體信息流均轉(zhuǎn)換為采用IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包在軟交換網(wǎng)絡中傳送。

4 軟交換技術(shù)的應用與發(fā)展

4.1 軟交換技術(shù)的應用

在電路領(lǐng)域,軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)及信令網(wǎng)關(guān)相結(jié)合,完成控制轉(zhuǎn)換盒媒體介入轉(zhuǎn)換,可作為匯接局和長途局的接入,提供現(xiàn)有的PSTN中的基本業(yè)務和補充業(yè)務。例如:軟交換加上一個中繼網(wǎng)關(guān)便是一個長途/匯接交換機(C4交換機)的替代,在骨干網(wǎng)中具有VoIP或VTOA功能;軟交換加上一個接入網(wǎng)關(guān)便是一個語音虛擬專用網(wǎng)(VPN)/專用小交換機(PBX)中繼線的替代,在骨干網(wǎng)中具有VoIP功能。軟交換加上一個中繼網(wǎng)關(guān)和一個本地性能服務器便是一個本地交換機(C5交換機)的替代,在骨干網(wǎng)中具有VoIP或VTOA功能。軟交換加上一個R A S,便可利用公用承載中繼來提供受管的MODEN業(yè)務。

在電路—分組領(lǐng)域,軟交換可與分組終端進行互通,實現(xiàn)分組網(wǎng)與電路網(wǎng)的互通。在智能網(wǎng)領(lǐng)域,軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)相結(jié)合,完成業(yè)務交換點功能,與現(xiàn)有智能網(wǎng)的基本呼叫狀態(tài)模型和H.323或SIP協(xié)議狀態(tài)機的轉(zhuǎn)換,支持多種協(xié)議,并可與應用服務器配合,提供各種新的增值業(yè)務和補充業(yè)務。

4.2 軟交換發(fā)展趨勢

(1)提供豐富靈活的新業(yè)務。軟交換網(wǎng)絡將使電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)不斷融合,而互聯(lián)網(wǎng)具有多種新業(yè)務的催生能力,必然為網(wǎng)絡的經(jīng)濟效益提供了源泉。(2)對多媒體業(yè)務的支持。隨著電信業(yè)競爭的逐步加劇、用戶需求的不斷提高,下一代網(wǎng)絡需要提供豐富、多樣化的多媒體業(yè)務,為了在公眾電信網(wǎng)中提供使用的多媒體業(yè)務,軟交換技術(shù)的發(fā)展需要對這些問題加以研究和解決,實現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡融合。(3)對移動網(wǎng)絡和移動業(yè)務的支持。在分組交換迅速發(fā)展的趨勢下,移動網(wǎng)絡業(yè)面臨著向NGN融合和演進。由于NGN是一個高度融合的網(wǎng)絡,軟交換技術(shù)發(fā)揮著重要作用,支持與移動網(wǎng)絡的互通并提供相應的業(yè)務。(4)構(gòu)建開放式的業(yè)務支撐環(huán)境。軟交換設(shè)備與業(yè)務平面通過標準API接口相連,向互通的個網(wǎng)絡提供基于網(wǎng)絡融合的各種業(yè)務,并循序第三方的業(yè)務生產(chǎn)者生成業(yè)務。需要解決的是業(yè)務提供采用何種方式、業(yè)務層設(shè)備如何分工、業(yè)務的生成和管理如何向第三方開放的問題。(5)面向網(wǎng)絡和業(yè)務的策略化管理的方向。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡管理技術(shù)是基于網(wǎng)元管理的,已不適用于NGN和軟交換系統(tǒng)的業(yè)務管理方向?；诓呗缘墓芾黼m然是網(wǎng)管領(lǐng)域的研究重點,但仍然沒有形成嚴格的標準和成熟產(chǎn)品。軟交換技術(shù)應該在這方面有所突破,真正實現(xiàn)基于策略的網(wǎng)管機制,通過一定的策略完成實時、靈活的系統(tǒng)管理以及動態(tài)的資源管理和分配,保證網(wǎng)絡的可靠運行。(6)解決多網(wǎng)并存,扭轉(zhuǎn)業(yè)務依賴網(wǎng)絡的局面。軟交換實現(xiàn)了業(yè)務、呼叫和承載的徹底分離,把傳統(tǒng)的PSTN、移動、數(shù)據(jù)和有線電視等各種網(wǎng)絡統(tǒng)一為一個以IP為基礎(chǔ)的綜合、多業(yè)務的網(wǎng)絡,扭轉(zhuǎn)了特定業(yè)務依賴于網(wǎng)絡的局面。

5 結(jié)語

下一代網(wǎng)絡是業(yè)務驅(qū)動的網(wǎng)絡,以軟交換為核心的軟交換體系將會提供業(yè)務開放能力,提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務和多媒體融合業(yè)務,滿足通信個性化、移動化和隨時隨地獲取信息的發(fā)展目標。隨著技術(shù)發(fā)展和市場應用的進一步拓展,基于軟交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡必將在固定和移動網(wǎng)絡的融合發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用。

[1]羅國明,沈慶國,張曙光,編著.現(xiàn)代交換原理與技術(shù).電子工業(yè)出版社,2版2010.9.

[2]姚軍,李傳森主編.現(xiàn)代交換技術(shù).北京大學出版社,2版2013.5.

[3]張中荃主編.現(xiàn)代交換技術(shù).人民郵電出版社,3版2013.8.