浅析软交换技术及其应用与发展

张峰 张薇娜

(渭南供电公司,陕西渭南 714000)

浅析软交换技术及其应用与发展

张峰 张薇娜

(渭南供电公司,陕西渭南 714000)

论述了软交换的概念、主要特点和功能,阐述了软交换的相关协议、网络结构及主要设备,并对软交换的应用和发展做了初步探讨。

软交换技术 协议 网络结构 应用发展

随着数据业务的飞速发展,人们对新业务的需求不断增加,需要能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息,基于TMD的PSTN话音网及数据通信网(IP网、ATM网等)已不能满足这一需求,为了解决这一问题,研究人员提出了以软交换技术为核心的下一代网络(NGN),利用软交换技术构建一个统一的网络平台,即软交换网络,通过这个平台同时承载话音、视频和数据等各项综合业务,并提供开放式的业务层标准接口,引入新业务,以适应技术发展趋势。

1 软交换技术概述

1.1 定义

软交换是指将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫功能,包括呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)和信令互通。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,使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来,实现业务转移。它是一种功能实体,是下一代网络呼叫与控制的核心。

1.2 基本功能

(1)媒体网关接入功能。通过H.248协议将各种媒体网关接入软交换系统,同时换可以利用H.323协议和会话起始协议(SIP)将H.323终端和SIP终端接入软交换系统,并提供相应业务。(2)呼叫控制功能。它为基本呼叫的建立、维持、和释放提供控制功能,包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。(3)业务提供功能。软交换技术由主要用于处理实时业务,同时实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务;可以与现有智能网配合,提供现有智能网所提供的业务,提供开放的、标准的API接口和协议、实现第三方业务的快速接入。(4)互联互通功能。现有网络向下一代网络的演进过程中,不可避免地要实现与现有多个网络的协同工作、互联互通、平滑演进,因此需要软交换设备支持相应的信令和协议,从而完成于现有网络的互联互通。(5)资源管理功能。实现对带宽等网络资源进行分配和管理。(6)认证和计费功能。对接入软交换系统的设备进行认证、授权和地址解析,同时还向计费服务器提供呼叫详细话单。

1.3 特点

(1)高效灵活。软交换体系结构将应用层和控制层与核心网络完全分离,实现最快速度、最有效的方式引入各类新业务,缩短了新业务开发周期。(2)开放性。由于所有网络部件之间采用标准协议,所以各部件之间既能独立发展、互不干涉,又能组合成一个整体,实现互联互通。(3)多用户。ISDN用户、ADSL用户、移动用户都可以享用软交换提供的业务。(4)强大的业务功能。可利用标准的全开放应用平台为客户定制各种新业务和综合业务。

2 软交换接口及其协议

2.1 接口及其协议

(1)软交换与应用/业务层之间的协议;为了实现软交换网也不与软交换设备厂商的分离,即软交换网业务的开放不依赖于软交换供应商,允许第三方基于应用服务器独立开发软交换网业务应用软件,因此,定义了软交换机与应用/业务层之间的开放接口,为访问各种数据库、三方应用平台、各种功能服务器等提供接口,实现对各种增值业务、管理业务和三方应用的支持。

(2)软交换机之间的协议;当需要由不同的软交换机控制的媒体网关进行通信时,相关的软交换机之间需要通信,软交换机与软交换机之间的协议有BICC协议和SIP-T协议两种。SIP-T是IETF推荐的标准协议,它主要是对原SIP协议进行扩展,属于一种应用层协议,采用Client-Serve结构,对多媒体数据业务的支持较好、便于增加新业务,同时SIP-T具有简单灵活、易于实现、扩展性好的特点。BICC协议是ITU-T推荐的标准协议,它主要是将原七号信令中的ISUP协议进行封装,对多媒体数据业务的支持存在一定不足。

(3)信令网关与软交换之间的协议;SG与软交换机之间采用信令传送协议(SIGTRAN),SIGTRAN的低层采用信令控制传输协议(SCTP)。SIGTRAN/SCTP协议的根本功能在于将PSTN中基于TDM的七号信令通过SG以IP网作为承载透传至软交换机,由软交换机完成对七号信令的处理。

(4)媒体网关与软交换之间的协议;除SG外的各媒体网关与软交换机之间的协议有MGCP协议和H.248/Megaco协议两种。主要用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制机管理。MGCP协议是在H.248/Megaco之前的一个版本,它的灵活性和扩展性比不上H.248/Megaco,同时在对多运营商的支持方面也不如H.248/Megaco协议。H.248/Megaco实际上是同一个协议,由IETF和ITU联合开发,IETF称为Megaco,ITU-T称为H.248。H.248/Megaco称为媒体网关控制协议,它具有协议简单,功能强大,且扩展性强。

(5)媒体网关之间的协议;除SG外,各媒体网关之间采用数据传送协议RTP。RTP协议是IETF提出的适用于一般多媒体通信的通用技术,目前,基于H.323和基于SIP的两大IP电话系统均是采用RTP作为IP电话网关之间的通信协议。

2.2 主要协议

(1)H.323协议。用于软交换设备和H.232网关设备之间、完成软交换设备网络和H.232网络之间的信息交换。(2)H.248/MEGACO协议。用于软交换控制设备和MG之间,完成媒体网关的控制。(3)MGCP协议。用于软交换控制设备和MG之间,完成媒体网关的控制。(4)SIP协议。用于软交换控制设备和数据终端设备之间,完成对这些设备的控制。

3 软交换的网络结构

软交换的网络结构主要包括业务应用层、控制信令层、传输层和媒体接入层,其中软交换位于控制信令层。

3.1 业务应用层

主要功能是在纯呼叫建立智商为用户提供附加增值业务,同时提供业务和网络的管理功能,为VoIP网提供各种应用和业务的执行逻辑,存放业务逻辑和业务数据,包括软交换网络各类业务所需要的业务逻辑、数据资源及媒体资源等。业务应用层主要由各类业务应用平台构成,包括应用服务器、数据库、策略服务器、SCP、AAA服务器等。

3.2 控制信令层

控制信令层是网络系统控制的核心,为传输层提供控制功能。主要功能是根据从接入层接收的信令信息来完成对边缘接入层中的所有媒体网关的各种业务呼叫控制,并负责各媒体网关之间通信的控制,通过控制传输层部件完成呼叫控制、选录、认证、资源管理等功能,及完成呼叫建立和释放。主要由软交换设备构成。

3.3 传输层

传输层是软交换网的承载网络,提供了从外部网络或中断到VoIP网的信令和媒体接口,为业务媒体流和控制信息流提供统一的、具有QoS的高速分组传送平台,其作用和功能就是将边缘接入层中的各种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台等各个软交换网网元连接起来。

3.4 媒体接入层

主要包括各类媒体网关设备、综合接入设备(IAD)及各种终端设备。主要功能是采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中,完成数据格式和协议的转换,将接入的所有媒体信息流均转换为采用IP协议的数据包在软交换网络中传送。

4 软交换技术的应用与发展

4.1 软交换技术的应用

在电路领域,软交换和媒体网关及信令网关相结合,完成控制转换盒媒体介入转换,可作为汇接局和长途局的接入,提供现有的PSTN中的基本业务和补充业务。例如:软交换加上一个中继网关便是一个长途/汇接交换机(C4交换机)的替代,在骨干网中具有VoIP或VTOA功能;软交换加上一个接入网关便是一个语音虚拟专用网(VPN)/专用小交换机(PBX)中继线的替代,在骨干网中具有VoIP功能。软交换加上一个中继网关和一个本地性能服务器便是一个本地交换机(C5交换机)的替代,在骨干网中具有VoIP或VTOA功能。软交换加上一个R A S,便可利用公用承载中继来提供受管的MODEN业务。

在电路—分组领域,软交换可与分组终端进行互通,实现分组网与电路网的互通。在智能网领域,软交换和媒体网关相结合,完成业务交换点功能,与现有智能网的基本呼叫状态模型和H.323或SIP协议状态机的转换,支持多种协议,并可与应用服务器配合,提供各种新的增值业务和补充业务。

4.2 软交换发展趋势

(1)提供丰富灵活的新业务。软交换网络将使电信网和互联网不断融合,而互联网具有多种新业务的催生能力,必然为网络的经济效益提供了源泉。(2)对多媒体业务的支持。随着电信业竞争的逐步加剧、用户需求的不断提高,下一代网络需要提供丰富、多样化的多媒体业务,为了在公众电信网中提供使用的多媒体业务,软交换技术的发展需要对这些问题加以研究和解决,实现真正意义上的网络融合。(3)对移动网络和移动业务的支持。在分组交换迅速发展的趋势下,移动网络业面临着向NGN融合和演进。由于NGN是一个高度融合的网络,软交换技术发挥着重要作用,支持与移动网络的互通并提供相应的业务。(4)构建开放式的业务支撑环境。软交换设备与业务平面通过标准API接口相连,向互通的个网络提供基于网络融合的各种业务,并循序第三方的业务生产者生成业务。需要解决的是业务提供采用何种方式、业务层设备如何分工、业务的生成和管理如何向第三方开放的问题。(5)面向网络和业务的策略化管理的方向。传统的网络管理技术是基于网元管理的,已不适用于NGN和软交换系统的业务管理方向。基于策略的管理虽然是网管领域的研究重点,但仍然没有形成严格的标准和成熟产品。软交换技术应该在这方面有所突破,真正实现基于策略的网管机制,通过一定的策略完成实时、灵活的系统管理以及动态的资源管理和分配,保证网络的可靠运行。(6)解决多网并存,扭转业务依赖网络的局面。软交换实现了业务、呼叫和承载的彻底分离,把传统的PSTN、移动、数据和有线电视等各种网络统一为一个以IP为基础的综合、多业务的网络,扭转了特定业务依赖于网络的局面。

5 结语

下一代网络是业务驱动的网络,以软交换为核心的软交换体系将会提供业务开放能力,提供话音、数据、视频业务和多媒体融合业务,满足通信个性化、移动化和随时随地获取信息的发展目标。随着技术发展和市场应用的进一步拓展,基于软交换技术的下一代网络必将在固定和移动网络的融合发展过程中发挥重要的作用。

[1]罗国明,沈庆国,张曙光,编著.现代交换原理与技术.电子工业出版社,2版2010.9.

[2]姚军,李传森主编.现代交换技术.北京大学出版社,2版2013.5.

[3]张中荃主编.现代交换技术.人民邮电出版社,3版2013.8.