软交换技术及其在长江通信专网中应用的研究

文 任剑旭 戴建忠

软交换技术及其在长江通信专网中应用的研究

文 任剑旭 戴建忠

随着Internet应用的迅猛发展，IP类多媒体业务正在快速取代语音业务，成为通信网络流量的主要来源。随着“三网融合”的日趋明朗以及业务需求的多样化和差异化,传统电信网络面临的压力越来越大。运营商必须提供越来越多的多媒体业务和数据业务才能吸引住用户，这是传统的PSTN网络所难以提供的。以软交换技术为核心的下一代网络（NGN）具有语音、视频、多媒体融合业务提供能力，以及面向第三方的开放业务能力、扁平的网络结构、设备的部件化、标准化和高集成度等优点，是解决运营商业务发展需求的理想方案。

软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来、通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

软交换是下一代网络的核心技术之一，通信运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。软交换位于网络控制层，较好地实现了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功能。

基于软交换体系的下一代网络采用分层模型，整个网络分为四层：业务层、控制层、核心传送层和边缘接入层。边缘接入层主要指与现有网络相关的各种接入网关和新型接入终端设备，完成与现有各种类型的通信网络的互通并提供各类通信终端(如模拟话机、SIP Phone、PC Phone可视终端、智能终端等)到IP核心层的接入。核心传送层主要指是由IP路由器或宽带ATM交换机等骨干传输设备组成的包交换网络，是软交换网络的承载基础。控制层指软交换控制单元，完成呼叫的处理控制、接入协议适配、互连互通等综合控制处理功能，提供全网络应用支持平台。应用层主要指为网络提供各种应用和服务，提供面向客户的综合智能业务，提供业务的客户化定制。其中，层与层之间通过标准接口进行通信，在核心设备——软交换控制设备的控制下，相关网元设备分工协作，共同实现系统的各种业务功能。相对于传统的交换机来说，软交换控制设备的硬件结构比较简单，主要包括前台实时处理部分、后台（OSS，Database Server）以及将内部所有模块互联的交换式以太网单元（SSN）。

软交换系统主要功能及应用

软交换是多种逻辑功能实体的集合，它提供综合业务的呼叫控制、连接和部分业务功能，是下一代电信网语音／数据／视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。

软交换技术作为呼叫处理的组成部分，其标识要被用来终结该呼叫的最有可能的出口网关，并利用这个信息来命令中继网关执行所指定的功能，亦即软交换技术能够通过选择一个最小代价的路由来完成每次呼叫，以使所选择的出口网关最接近目的电话。于是，就完成了原有通过电路交换网执行的呼叫操作功能。

软交换技术通过SIP协议接到电缆网络上，以支持企业的IPPBX及IP电话。它还能够通过TCP／IP协议接入SCP，也可通过TCP／SCCP协议接入到SS7网络上，使无缝互连成为可能。基于软交换技术构建的网络，具有下一代网络的基本特征，可以统一提供数据、语音、视频等多媒体综合业务。在以上各种应用方式中，软交换控制设备作为系统的控制核心，负责处理基本的呼叫控制、协议适配、资源管理等功能，并作为系统的计费采集点，提供所有呼叫的详细记录，作为计费系统的计费依据。

NGN系统对承载网的总体要求

如前所述，已有的数据网络还不足以提供电信级的NGN承载网，而网络部署和技术上还有待进一步发展，因此在现阶段，考虑如下的网络建设规划。

1.网络演进方案的设计

从目前网络建设的实际情况看，虽然目前已有一个实际运营的IP网络，同时，有MPLS等技术的引入，可以满足业务的分隔。但是，一方面由于网络业务的发展，已有的IP网络需要不断进行扩容。如前所述，IP QoS技术已经获得长足的发展，并且可以实用。这样，在NGN网络建设中，采用新建骨干网的方式，来承载NGN网络业务。通过接入技术，可以通过现有的网络实现普通用户的接入；对高端用户，需要提供服务质量保证的数据、语音/多媒体业务等的接入，则可以通过新的网络接入手段，例如提供有服务质量保证的接入，以及城域网规划。

另一个方面，可以通过新的骨干网，规划不同的VPN，来实现不同的业务网络。例如，实现视频/VOD的VPN网络。从而实现骨干网的融合。

2.I P v 6技术的引入

随着数据网络、NGN以及3G网络的发展，IPv4地址将耗尽。虽然可以使用私有地址部分解决地址短缺问题，但最终会转向IPv6。由于目前IP网络主要还是使用IPv4，因此，日后向IPv6的迁移，是NGN承载网建设中的一个重要的问题。

长江通信NGN专网规划与建设

网络建设目标是迎合通信技术发展潮流，以IP技术为基础，应用软交换技术建设长江通信NGN网络核心平台，为长江通信向下一代网络的过渡打下基础，满足长江通信生产生活通信业务的新需求。

软交换系统的标准体系架构，在功能上分为四个平面：接入平面、传送平面、控制平面和业务/应用平面。长江通信NGN建设，采用两套软交换控制设备，分别放置在武汉和万州的中心机房。软交换控制设备为NGN全网提供呼叫控制与业务受理，为NGN全网用户提供放音收号、录音通知等媒体资源。武汉、万州的两套软交换控制设备互为容灾备份，实现网元的双归属。

在各站点配置一套中继媒体网关设备(含信令网关功能)，完成程控交换机与IP承载网、公网的通信。在多点配置三层交换机，分别完成该点的汇聚及数据业务的接入功能。

在各接入点配置综合接入设备IAD，完成该点的语音、数据等业务接入。配置两套公私网互通网关作为软交换网络的边缘汇聚设备，用于接入软交换网络中的不可信任设备，对通过不可信任设备接入到软交换网络中的用户进行接入和业务控制，并具有安全防护、媒体管理、地址转换、私网穿越等功能，配合软交换核心设备实现用户管理、业务管理、配合承载网实现QOS管理。

数据网络，目前已经不仅仅是完成INTERNET接入，并提供MPLS VPN、VoIP和各种多媒体应用。而随着网络融合的发展，也开始大量承载3G网络和NGN网络。对NGN网络，由于它融合了现有网络，以及便于开展新的网络业务，目前已经形成了庞大的市场。

就数据网络而言，之前建设的现有网络尚不足以满足NGN承载网的要求，当然这也是数据网络继续发展的一个动力。对电信级NGN业务的承载需求，急切需要我们对承载网络进行优化设计或全新设计。

从承载网角度看，我们可以将数据网络分成如下几个阶段：

（1）已有网络：Best effort服务，主要满足INTERNET服务，以及MPLS VPN和VoIP业务。网络的发展，一方面是扩大网络的覆盖，同时也将在适当的条件下引入新的技术和业务功能。IP网络方面已经发展了许多技术，但目前的运营网络，还不能很好地进行支持，或者引入有关技术，比较困难。例如QoS技术、组播应用，等等。

（2）现阶段：融合现有技术，例如MPLS、QoS等技术，对网络进行统一的规划，提供实时业务的开展支持。

（3）远期目标：电信级网络，在IP技术的基础上，提供有服务质量保证的、电信级的数据、语音以及视频等多媒体综合业务的应用。

为了确保NGN汇接局可靠性、安全性，降低单汇接局运行的风险，将NGN汇接局成对建立，不同的TG又归属于不同的软交换设备，不同的软交换设备间采用异地容灾，而TG/SG设备均支持双归属，当一个软交换设备出现故障时，其下属的TG/SG可以切换到另外一个地方的软交换设备继续为用户提供正常的业务，更好的提高了网络的安全性和容灾性。