淺析軟交換技術及其應用與發展

張峰 張薇娜

(渭南供電公司,陜西渭南 714000)

淺析軟交換技術及其應用與發展

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協議、網絡結構及主要設備,并對軟交換的應用和發展做了初步探討。

軟交換技術 協議 網絡結構 應用發展

隨著數據業務的飛速發展,人們對新業務的需求不斷增加,需要能夠隨時、隨地、靈活地獲取所需要的信息,基于TMD的PSTN話音網及數據通信網(IP網、ATM網等)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為核心的下一代網絡(NGN),利用軟交換技術構建一個統一的網絡平臺,即軟交換網絡,通過這個平臺同時承載話音、視頻和數據等各項綜合業務,并提供開放式的業務層標準接口,引入新業務,以適應技術發展趨勢。

1 軟交換技術概述

1.1 定義

軟交換是指將呼叫控制功能從媒體網關中分離出來,通過服務器或網元上的軟件實現基本呼叫功能,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,使業務提供者可以自由地將傳輸業務與控制協議結合起來,實現業務轉移。它是一種功能實體,是下一代網絡呼叫與控制的核心。

1.2 基本功能

(1)媒體網關接入功能。通過H.248協議將各種媒體網關接入軟交換系統,同時換可以利用H.323協議和會話起始協議(SIP)將H.323終端和SIP終端接入軟交換系統,并提供相應業務。(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、智能呼叫觸發檢出和資源控制等。(3)業務提供功能。軟交換技術由主要用于處理實時業務,同時實現PSTN/ISDN交換機提供的全部業務;可以與現有智能網配合,提供現有智能網所提供的業務,提供開放的、標準的API接口和協議、實現第三方業務的快速接入。(4)互聯互通功能。現有網絡向下一代網絡的演進過程中,不可避免地要實現與現有多個網絡的協同工作、互聯互通、平滑演進,因此需要軟交換設備支持相應的信令和協議,從而完成于現有網絡的互聯互通。(5)資源管理功能。實現對帶寬等網絡資源進行分配和管理。(6)認證和計費功能。對接入軟交換系統的設備進行認證、授權和地址解析,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。軟交換體系結構將應用層和控制層與核心網絡完全分離,實現最快速度、最有效的方式引入各類新業務,縮短了新業務開發周期。(2)開放性。由于所有網絡部件之間采用標準協議,所以各部件之間既能獨立發展、互不干涉,又能組合成一個整體,實現互聯互通。(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務。(4)強大的業務功能。可利用標準的全開放應用平臺為客戶定制各種新業務和綜合業務。

2 軟交換接口及其協議

2.1 接口及其協議

(1)軟交換與應用/業務層之間的協議;為了實現軟交換網也不與軟交換設備廠商的分離,即軟交換網業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軟交換網業務應用軟件,因此,定義了軟交換機與應用/業務層之間的開放接口,為訪問各種數據庫、三方應用平臺、各種功能服務器等提供接口,實現對各種增值業務、管理業務和三方應用的支持。

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

(3)信令網關與軟交換之間的協議;SG與軟交換機之間采用信令傳送協議(SIGTRAN),SIGTRAN的低層采用信令控制傳輸協議(SCTP)。SIGTRAN/SCTP協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)媒體網關與軟交換之間的協議;除SG外的各媒體網關與軟交換機之間的協議有MGCP協議和H.248/Megaco協議兩種。主要用于軟交換對媒體網關的承載控制、資源控制機管理。MGCP協議是在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協議。H.248/Megaco實際上是同一個協議,由IETF和ITU聯合開發,IETF稱為Megaco,ITU-T稱為H.248。H.248/Megaco稱為媒體網關控制協議,它具有協議簡單,功能強大,且擴展性強。

(5)媒體網關之間的協議;除SG外,各媒體網關之間采用數據傳送協議RTP。RTP協議是IETF提出的適用于一般多媒體通信的通用技術,目前,基于H.323和基于SIP的兩大IP電話系統均是采用RTP作為IP電話網關之間的通信協議。

2.2 主要協議

(1)H.323協議。用于軟交換設備和H.232網關設備之間、完成軟交換設備網絡和H.232網絡之間的信息交換。(2)H.248/MEGACO協議。用于軟交換控制設備和MG之間,完成媒體網關的控制。(3)MGCP協議。用于軟交換控制設備和MG之間,完成媒體網關的控制。(4)SIP協議。用于軟交換控制設備和數據終端設備之間,完成對這些設備的控制。

3 軟交換的網絡結構

軟交換的網絡結構主要包括業務應用層、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務,同時提供業務和網絡的管理功能,為VoIP網提供各種應用和業務的執行邏輯,存放業務邏輯和業務數據,包括軟交換網絡各類業務所需要的業務邏輯、數據資源及媒體資源等。業務應用層主要由各類業務應用平臺構成,包括應用服務器、數據庫、策略服務器、SCP、AAA服務器等。

3.2 控制信令層

控制信令層是網絡系統控制的核心,為傳輸層提供控制功能。主要功能是根據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關的各種業務呼叫控制,并負責各媒體網關之間通信的控制,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。主要由軟交換設備構成。

3.3 傳輸層

傳輸層是軟交換網的承載網絡,提供了從外部網絡或中斷到VoIP網的信令和媒體接口,為業務媒體流和控制信息流提供統一的、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關、控制層中的軟交換機、業務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網網元連接起來。

3.4 媒體接入層

主要包括各類媒體網關設備、綜合接入設備(IAD)及各種終端設備。主要功能是采用各種手段將各種用戶及業務接入到軟交換網絡中,完成數據格式和協議的轉換,將接入的所有媒體信息流均轉換為采用IP協議的數據包在軟交換網絡中傳送。

4 軟交換技術的應用與發展

4.1 軟交換技術的應用

在電路領域,軟交換和媒體網關及信令網關相結合,完成控制轉換盒媒體介入轉換,可作為匯接局和長途局的接入,提供現有的PSTN中的基本業務和補充業務。例如:軟交換加上一個中繼網關便是一個長途/匯接交換機(C4交換機)的替代,在骨干網中具有VoIP或VTOA功能;軟交換加上一個接入網關便是一個語音虛擬專用網(VPN)/專用小交換機(PBX)中繼線的替代,在骨干網中具有VoIP功能。軟交換加上一個中繼網關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業務。

在電路—分組領域,軟交換可與分組終端進行互通,實現分組網與電路網的互通。在智能網領域,軟交換和媒體網關相結合,完成業務交換點功能,與現有智能網的基本呼叫狀態模型和H.323或SIP協議狀態機的轉換,支持多種協議,并可與應用服務器配合,提供各種新的增值業務和補充業務。

4.2 軟交換發展趨勢

(1)提供豐富靈活的新業務。軟交換網絡將使電信網和互聯網不斷融合,而互聯網具有多種新業務的催生能力,必然為網絡的經濟效益提供了源泉。(2)對多媒體業務的支持。隨著電信業競爭的逐步加劇、用戶需求的不斷提高,下一代網絡需要提供豐富、多樣化的多媒體業務,為了在公眾電信網中提供使用的多媒體業務,軟交換技術的發展需要對這些問題加以研究和解決,實現真正意義上的網絡融合。(3)對移動網絡和移動業務的支持。在分組交換迅速發展的趨勢下,移動網絡業面臨著向NGN融合和演進。由于NGN是一個高度融合的網絡,軟交換技術發揮著重要作用,支持與移動網絡的互通并提供相應的業務。(4)構建開放式的業務支撐環境。軟交換設備與業務平面通過標準API接口相連,向互通的個網絡提供基于網絡融合的各種業務,并循序第三方的業務生產者生成業務。需要解決的是業務提供采用何種方式、業務層設備如何分工、業務的生成和管理如何向第三方開放的問題。(5)面向網絡和業務的策略化管理的方向。傳統的網絡管理技術是基于網元管理的,已不適用于NGN和軟交換系統的業務管理方向。基于策略的管理雖然是網管領域的研究重點,但仍然沒有形成嚴格的標準和成熟產品。軟交換技術應該在這方面有所突破,真正實現基于策略的網管機制,通過一定的策略完成實時、靈活的系統管理以及動態的資源管理和分配,保證網絡的可靠運行。(6)解決多網并存,扭轉業務依賴網絡的局面。軟交換實現了業務、呼叫和承載的徹底分離,把傳統的PSTN、移動、數據和有線電視等各種網絡統一為一個以IP為基礎的綜合、多業務的網絡,扭轉了特定業務依賴于網絡的局面。

5 結語

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

[1]羅國明,沈慶國,張曙光,編著.現代交換原理與技術.電子工業出版社,2版2010.9.

[2]姚軍,李傳森主編.現代交換技術.北京大學出版社,2版2013.5.

[3]張中荃主編.現代交換技術.人民郵電出版社,3版2013.8.