軟交換技術及其在長江通信專網中應用的研究

文 任劍旭 戴建忠

軟交換技術及其在長江通信專網中應用的研究

文 任劍旭 戴建忠

隨著Internet應用的迅猛發展，IP類多媒體業務正在快速取代語音業務，成為通信網絡流量的主要來源。隨著“三網融合”的日趨明朗以及業務需求的多樣化和差異化,傳統電信網絡面臨的壓力越來越大。運營商必須提供越來越多的多媒體業務和數據業務才能吸引住用戶，這是傳統的PSTN網絡所難以提供的。以軟交換技術為核心的下一代網絡（NGN）具有語音、視頻、多媒體融合業務提供能力，以及面向第三方的開放業務能力、扁平的網絡結構、設備的部件化、標準化和高集成度等優點，是解決運營商業務發展需求的理想方案。

軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來、通過軟件實現基本呼叫控制功能，從而實現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。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網關管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時，軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝起來，通過標準開放的業務接口和業務應用層相連，可方便地在網絡上快速提供新的業務。

軟交換是下一代網絡的核心技術之一，通信運營商在組建基于軟交換技術的網絡結構時，必須考慮到與其它各種網絡的互通。在下一代網絡中，應有一個較統一的網絡系統結構。軟交換位于網絡控制層，較好地實現了基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的功能。

基于軟交換體系的下一代網絡采用分層模型，整個網絡分為四層：業務層、控制層、核心傳送層和邊緣接入層。邊緣接入層主要指與現有網絡相關的各種接入網關和新型接入終端設備，完成與現有各種類型的通信網絡的互通并提供各類通信終端(如模擬話機、SIP Phone、PC Phone可視終端、智能終端等)到IP核心層的接入。核心傳送層主要指是由IP路由器或寬帶ATM交換機等骨干傳輸設備組成的包交換網絡，是軟交換網絡的承載基礎。控制層指軟交換控制單元，完成呼叫的處理控制、接入協議適配、互連互通等綜合控制處理功能，提供全網絡應用支持平臺。應用層主要指為網絡提供各種應用和服務，提供面向客戶的綜合智能業務，提供業務的客戶化定制。其中，層與層之間通過標準接口進行通信，在核心設備——軟交換控制設備的控制下，相關網元設備分工協作，共同實現系統的各種業務功能。相對于傳統的交換機來說，軟交換控制設備的硬件結構比較簡單，主要包括前臺實時處理部分、后臺（OSS，Database Server）以及將內部所有模塊互聯的交換式以太網單元（SSN）。

軟交換系統主要功能及應用

軟交換是多種邏輯功能實體的集合，它提供綜合業務的呼叫控制、連接和部分業務功能，是下一代電信網語音／數據／視頻業務呼叫、控制、業務提供的核心設備。

軟交換技術作為呼叫處理的組成部分，其標識要被用來終結該呼叫的最有可能的出口網關，并利用這個信息來命令中繼網關執行所指定的功能，亦即軟交換技術能夠通過選擇一個最小代價的路由來完成每次呼叫，以使所選擇的出口網關最接近目的電話。于是，就完成了原有通過電路交換網執行的呼叫操作功能。

軟交換技術通過SIP協議接到電纜網絡上，以支持企業的IPPBX及IP電話。它還能夠通過TCP／IP協議接入SCP，也可通過TCP／SCCP協議接入到SS7網絡上，使無縫互連成為可能。基于軟交換技術構建的網絡，具有下一代網絡的基本特征，可以統一提供數據、語音、視頻等多媒體綜合業務。在以上各種應用方式中，軟交換控制設備作為系統的控制核心，負責處理基本的呼叫控制、協議適配、資源管理等功能，并作為系統的計費采集點，提供所有呼叫的詳細記錄，作為計費系統的計費依據。

NGN系統對承載網的總體要求

如前所述，已有的數據網絡還不足以提供電信級的NGN承載網，而網絡部署和技術上還有待進一步發展，因此在現階段，考慮如下的網絡建設規劃。

1.網絡演進方案的設計

從目前網絡建設的實際情況看，雖然目前已有一個實際運營的IP網絡，同時，有MPLS等技術的引入，可以滿足業務的分隔。但是，一方面由于網絡業務的發展，已有的IP網絡需要不斷進行擴容。如前所述，IP QoS技術已經獲得長足的發展，并且可以實用。這樣，在NGN網絡建設中，采用新建骨干網的方式，來承載NGN網絡業務。通過接入技術，可以通過現有的網絡實現普通用戶的接入；對高端用戶，需要提供服務質量保證的數據、語音/多媒體業務等的接入，則可以通過新的網絡接入手段，例如提供有服務質量保證的接入，以及城域網規劃。

另一個方面，可以通過新的骨干網，規劃不同的VPN，來實現不同的業務網絡。例如，實現視頻/VOD的VPN網絡。從而實現骨干網的融合。

2.I P v 6技術的引入

隨著數據網絡、NGN以及3G網絡的發展，IPv4地址將耗盡。雖然可以使用私有地址部分解決地址短缺問題，但最終會轉向IPv6。由于目前IP網絡主要還是使用IPv4，因此，日后向IPv6的遷移，是NGN承載網建設中的一個重要的問題。

長江通信NGN專網規劃與建設

網絡建設目標是迎合通信技術發展潮流，以IP技術為基礎，應用軟交換技術建設長江通信NGN網絡核心平臺，為長江通信向下一代網絡的過渡打下基礎，滿足長江通信生產生活通信業務的新需求。

軟交換系統的標準體系架構，在功能上分為四個平面：接入平面、傳送平面、控制平面和業務/應用平面。長江通信NGN建設，采用兩套軟交換控制設備，分別放置在武漢和萬州的中心機房。軟交換控制設備為NGN全網提供呼叫控制與業務受理，為NGN全網用戶提供放音收號、錄音通知等媒體資源。武漢、萬州的兩套軟交換控制設備互為容災備份，實現網元的雙歸屬。

在各站點配置一套中繼媒體網關設備(含信令網關功能)，完成程控交換機與IP承載網、公網的通信。在多點配置三層交換機，分別完成該點的匯聚及數據業務的接入功能。

在各接入點配置綜合接入設備IAD，完成該點的語音、數據等業務接入。配置兩套公私網互通網關作為軟交換網絡的邊緣匯聚設備，用于接入軟交換網絡中的不可信任設備，對通過不可信任設備接入到軟交換網絡中的用戶進行接入和業務控制，并具有安全防護、媒體管理、地址轉換、私網穿越等功能，配合軟交換核心設備實現用戶管理、業務管理、配合承載網實現QOS管理。

數據網絡，目前已經不僅僅是完成INTERNET接入，并提供MPLS VPN、VoIP和各種多媒體應用。而隨著網絡融合的發展，也開始大量承載3G網絡和NGN網絡。對NGN網絡，由于它融合了現有網絡，以及便于開展新的網絡業務，目前已經形成了龐大的市場。

就數據網絡而言，之前建設的現有網絡尚不足以滿足NGN承載網的要求，當然這也是數據網絡繼續發展的一個動力。對電信級NGN業務的承載需求，急切需要我們對承載網絡進行優化設計或全新設計。

從承載網角度看，我們可以將數據網絡分成如下幾個階段：

（1）已有網絡：Best effort服務，主要滿足INTERNET服務，以及MPLS VPN和VoIP業務。網絡的發展，一方面是擴大網絡的覆蓋，同時也將在適當的條件下引入新的技術和業務功能。IP網絡方面已經發展了許多技術，但目前的運營網絡，還不能很好地進行支持，或者引入有關技術，比較困難。例如QoS技術、組播應用，等等。

（2）現階段：融合現有技術，例如MPLS、QoS等技術，對網絡進行統一的規劃，提供實時業務的開展支持。

（3）遠期目標：電信級網絡，在IP技術的基礎上，提供有服務質量保證的、電信級的數據、語音以及視頻等多媒體綜合業務的應用。

為了確保NGN匯接局可靠性、安全性，降低單匯接局運行的風險，將NGN匯接局成對建立，不同的TG又歸屬于不同的軟交換設備，不同的軟交換設備間采用異地容災，而TG/SG設備均支持雙歸屬，當一個軟交換設備出現故障時，其下屬的TG/SG可以切換到另外一個地方的軟交換設備繼續為用戶提供正常的業務，更好的提高了網絡的安全性和容災性。