淺析軟交換技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展

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(yīng)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(diǎn)和功能,闡述了軟交換的相關(guān)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及主要設(shè)備,并對(duì)軟交換的應(yīng)用和發(fā)展做了初步探討。

軟交換技術(shù) 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 應(yīng)用發(fā)展

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)新業(yè)務(wù)的需求不斷增加,需要能夠隨時(shí)、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(luò)(NGN),利用軟交換技術(shù)構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),即軟交換網(wǎng)絡(luò),通過這個(gè)平臺(tái)同時(shí)承載話音、視頻和數(shù)據(jù)等各項(xiàng)綜合業(yè)務(wù),并提供開放式的業(yè)務(wù)層標(biāo)準(zhǔn)接口,引入新業(yè)務(wù),以適應(yīng)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(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實(shí)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(huì)話、拆除會(huì)話)和信令互通。從而實(shí)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(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移。它是一種功能實(shí)體,是下一代網(wǎng)絡(luò)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(shí)換可以利用H.323協(xié)議和會(huì)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(yīng)業(yè)務(wù)。(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(wù)提供功能。軟交換技術(shù)由主要用于處理實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),同時(shí)實(shí)現(xiàn)PSTN/ISDN交換機(jī)提供的全部業(yè)務(wù);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(wù),提供開放的、標(biāo)準(zhǔn)的API接口和協(xié)議、實(shí)現(xiàn)第三方業(yè)務(wù)的快速接入。(4)互聯(lián)互通功能?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程中,不可避免地要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作、互聯(lián)互通、平滑演進(jìn),因此需要軟交換設(shè)備支持相應(yīng)的信令和協(xié)議,從而完成于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。(5)資源管理功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配和管理。(6)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)功能。對(duì)接入軟交換系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)和地址解析,同時(shí)還向計(jì)費(fèi)服務(wù)器提供呼叫詳細(xì)話單。

1.3 特點(diǎn)

(1)高效靈活。軟交換體系結(jié)構(gòu)將應(yīng)用層和控制層與核心網(wǎng)絡(luò)完全分離,實(shí)現(xiàn)最快速度、最有效的方式引入各類新業(yè)務(wù),縮短了新業(yè)務(wù)開發(fā)周期。(2)開放性。由于所有網(wǎng)絡(luò)部件之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,所以各部件之間既能獨(dú)立發(fā)展、互不干涉,又能組合成一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。(3)多用戶。ISDN用戶、ADSL用戶、移動(dòng)用戶都可以享用軟交換提供的業(yè)務(wù)。(4)強(qiáng)大的業(yè)務(wù)功能?？衫脴?biāo)準(zhǔn)的全開放應(yīng)用平臺(tái)為客戶定制各種新業(yè)務(wù)和綜合業(yè)務(wù)。

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(yīng)用/業(yè)務(wù)層之間的協(xié)議;為了實(shí)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(wù)的開放不依賴于軟交換供應(yīng)商,允許第三方基于應(yīng)用服務(wù)器獨(dú)立開發(fā)軟交換網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件,因此,定義了軟交換機(jī)與應(yīng)用/業(yè)務(wù)層之間的開放接口,為訪問各種數(shù)據(jù)庫、三方應(yīng)用平臺(tái)、各種功能服務(wù)器等提供接口,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應(yīng)用的支持。

(2)軟交換機(jī)之間的協(xié)議;當(dāng)需要由不同的軟交換機(jī)控制的媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信時(shí),相關(guān)的軟交換機(jī)之間需要通信,軟交換機(jī)與軟交換機(jī)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,它主要是對(duì)原SIP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展,屬于一種應(yīng)用層協(xié)議,采用Client-Serve結(jié)構(gòu),對(duì)多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持較好、便于增加新業(yè)務(wù),同時(shí)SIP-T具有簡單靈活、易于實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。BICC協(xié)議是ITU-T推薦的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,它主要是將原七號(hào)信令中的ISUP協(xié)議進(jìn)行封裝,對(duì)多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(jī)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(hào)信令通過SG以IP網(wǎng)作為承載透傳至軟交換機(jī),由軟交換機(jī)完成對(duì)七號(hào)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(jī)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(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的承載控制、資源控制機(jī)管理。MGCP協(xié)議是在H.248/Megaco之前的一個(gè)版本,它的靈活性和擴(kuò)展性比不上H.248/Megaco,同時(shí)在對(duì)多運(yùn)營商的支持方面也不如H.248/Megaco協(xié)議。H.248/Megaco實(shí)際上是同一個(gè)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(qiáng)大,且擴(kuò)展性強(qiáng)。

(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(luò)和H.232網(wǎng)絡(luò)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(duì)這些設(shè)備的控制。

3 軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括業(yè)務(wù)應(yīng)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(wù)應(yīng)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(wù),同時(shí)提供業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的管理功能,為VoIP網(wǎng)提供各種應(yīng)用和業(yè)務(wù)的執(zhí)行邏輯,存放業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),包括軟交換網(wǎng)絡(luò)各類業(yè)務(wù)所需要的業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)資源及媒體資源等。業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要由各類業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)成,包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、策略服務(wù)器、SCP、AAA服務(wù)器等。

3.2 控制信令層

控制信令層是網(wǎng)絡(luò)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(duì)邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務(wù)呼叫控制,并負(fù)責(zé)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(rèn)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(luò),提供了從外部網(wǎng)絡(luò)或中斷到VoIP網(wǎng)的信令和媒體接口,為業(yè)務(wù)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(tái),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(jī)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺(tái)等各個(gè)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(wù)接入到軟交換網(wǎng)絡(luò)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(luò)中傳送。

4 軟交換技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

4.1 軟交換技術(shù)的應(yīng)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(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。例如:軟交換加上一個(gè)中繼網(wǎng)關(guān)便是一個(gè)長途/匯接交換機(jī)(C4交換機(jī))的替代,在骨干網(wǎng)中具有VoIP或VTOA功能;軟交換加上一個(gè)接入網(wǎng)關(guān)便是一個(gè)語音虛擬專用網(wǎng)(VPN)/專用小交換機(jī)(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(gè)中繼網(wǎng)關(guān)和一個(gè)本地性能服務(wù)器便是一個(gè)本地交換機(jī)(C5交換機(jī))的替代,在骨干網(wǎng)中具有VoIP或VTOA功能。軟交換加上一個(gè)R A S,便可利用公用承載中繼來提供受管的MODEN業(yè)務(wù)。

在電路—分組領(lǐng)域,軟交換可與分組終端進(jìn)行互通,實(shí)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(wù)交換點(diǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)換,支持多種協(xié)議,并可與應(yīng)用服務(wù)器配合,提供各種新的增值業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

4.2 軟交換發(fā)展趨勢

(1)提供豐富靈活的新業(yè)務(wù)。軟交換網(wǎng)絡(luò)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(wù)的催生能力,必然為網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效益提供了源泉。(2)對(duì)多媒體業(yè)務(wù)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(luò)需要提供豐富、多樣化的多媒體業(yè)務(wù),為了在公眾電信網(wǎng)中提供使用的多媒體業(yè)務(wù),軟交換技術(shù)的發(fā)展需要對(duì)這些問題加以研究和解決,實(shí)現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)融合。(3)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)業(yè)務(wù)的支持。在分組交換迅速發(fā)展的趨勢下,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)面臨著向NGN融合和演進(jìn)。由于NGN是一個(gè)高度融合的網(wǎng)絡(luò),軟交換技術(shù)發(fā)揮著重要作用,支持與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的互通并提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)。(4)構(gòu)建開放式的業(yè)務(wù)支撐環(huán)境。軟交換設(shè)備與業(yè)務(wù)平面通過標(biāo)準(zhǔn)API接口相連,向互通的個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供基于網(wǎng)絡(luò)融合的各種業(yè)務(wù),并循序第三方的業(yè)務(wù)生產(chǎn)者生成業(yè)務(wù)。需要解決的是業(yè)務(wù)提供采用何種方式、業(yè)務(wù)層設(shè)備如何分工、業(yè)務(wù)的生成和管理如何向第三方開放的問題。(5)面向網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的策略化管理的方向。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)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(wù)管理方向。基于策略的管理雖然是網(wǎng)管領(lǐng)域的研究重點(diǎn),但仍然沒有形成嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和成熟產(chǎn)品。軟交換技術(shù)應(yīng)該在這方面有所突破,真正實(shí)現(xiàn)基于策略的網(wǎng)管機(jī)制,通過一定的策略完成實(shí)時(shí)、靈活的系統(tǒng)管理以及動(dòng)態(tài)的資源管理和分配,保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。(6)解決多網(wǎng)并存,扭轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)依賴網(wǎng)絡(luò)的局面。軟交換實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)、呼叫和承載的徹底分離,把傳統(tǒng)的PSTN、移動(dòng)、數(shù)據(jù)和有線電視等各種網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一為一個(gè)以IP為基礎(chǔ)的綜合、多業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò),扭轉(zhuǎn)了特定業(yè)務(wù)依賴于網(wǎng)絡(luò)的局面。

5 結(jié)語

下一代網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò),以軟交換為核心的軟交換體系將會(huì)提供業(yè)務(wù)開放能力,提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)和多媒體融合業(yè)務(wù),滿足通信個(gè)性化、移動(dòng)化和隨時(shí)隨地獲取信息的發(fā)展目標(biāo)。隨著技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用的進(jìn)一步拓展,基于軟交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)必將在固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)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(xué)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.