FA-DSM的系统模型及应用

刘功民

（柳州铁道职业技术学院 信息工程系，广西 柳州 545007）

为最大限度挖掘并利用FAP强大的通信功能和处理能力，进一步给移动核心网减负，文章提出一种基于家庭基站和Asterisk的分布式交换机制FA-DSM（Distributed Switching Mechanism based on Femtocell and Asterisk，基于家庭基站和Asterisk的分布式交换机制），使FAP成为移动通信网络中的“PBX”。

1 系统模型

FA-DSM的具体实现思路如下：通过在FAP中增加相应的功能模块，使其具备实现呼叫接续、号码翻译、路由选择以及IP交换等原属于MSC（Mobile Switching Center，移动交换中心）的功能，而MSC的鉴权和加密、移动性管理等需要HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）、VLR（Visitor Location Register，访问位置寄存器）、AUC（Authentication Centre，鉴权中心）和 EIR（Equipment Identity Register，设备识别寄存器）配合才能完成其它功能仍然依托其CN中的相应功能实体实现。据此思路构建的系统模型如图1所示。

图1 系统模型

考虑到依托VoIP（Voice over Internet Protocol，基于因特网的语音通信，俗称IP电话或因特网电话或IP语音）技术实现的IP-PBX（VoIP based PBX，基于IP语音的PBX）系统层出不穷和FA-DSM的横向兼容性，在图1所示的系统模型中加入了IP-PBX系统；图中的CM（Call Manager，呼叫管理器）是其核心部件，主要完成呼叫控制功能，而其交换功能主要依托CM所属Ethernet（以太网）中的交换机和路由器实现。另外，图 1中的 FGW-P（Femto GateWay for PSTN，PSTN中的家庭基站网关）和FGW-M（Femto GateWay for PLMN，PLMN中的家庭基站网关）分别表示PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络）和PLMN（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络）中的网关。

仔细分析图1可知，由于能无缝兼容到原有的IP-PBX系统，此时可能发生的通信情境纷繁复杂。通信业务包括语音、数据乃至视频，通信终端涉及到普通固定电话机、IP电话机、基于 PC（personal computer）的 Soft phone（软件电话）等固定终端以及PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）、手机、笔记本电脑等移动终端设备，通信发生的范围包括企业内部、企业分支机构、家居生活区、PLMN覆盖区以及PSTN等区域内部或区域之间。为方便分析，并且仅从通信过程角度考量的话，完全可以忽略业务类型和终端之间的差异，即只需考虑通信双方所处的位置即可，据此得出的通信过程详情如表1所示。

表1 可能的通信过程一览表

2FA-DSM应用场景

据统计，目前无线通信中50%的语音业务和70%的数据业务都发生在室内环境下；另据预测，在不远的将来60%的语音业务和90%的数据业务将发生在如办公室、家里、机场和学校等室内场所。因此，文章着重分析FA-DSM在家居区域中的应用。

（1）企业级应用。随着社会经济的发展，企业的信息化程度越来越高，信息化手段越来越先进，其在企业生产经营活动中所占的比重也越来越大。企业配置Ethernet、IP-PBX系统甚至IP呼叫中心等信息化设施也越来越普遍，再加上家庭基站产品的推广和应用，此时企业的综合信息平台如图2所示。在此平台上加载FA-DSM之后，相当于组建了基于移动通信终端的“PBX”系统，继而可以实现VPMN（Virtual Private Mobile Network，虚拟专用移动网，俗称集团网）、集团彩铃、手机短号等移动特色功能以及短信群发、无线传真乃至移动状态下进行的视频会议等数据业务，在提高办公效率的同时，由于其兼具“PBX”内部私有这一属性，无疑将进一步降低办公中的通信费用和信息化成本。同时，若进一步将企业职员家中的FAP也接入到该综合平台，则离UC（Unified Communications，统一通信）又近了一步。

图2 企业级规模应用

图3 家庭级应用

（2）家庭级应用。家庭级应用主要包括单位同事、学校同学、经常联系的朋友、分散在各地的亲人等常用联系人之间的互联，其系统结构和应用场景如图3所示。由图3可知，此时各加载了FA-DSM的FAP相当于一台小容量PBX，它们之间依托固定宽带和Internet互联，构成了一个虚拟PBX系统。其具体实现与图2中企业分支机构之间的互联类似，只是在企业应用中，为了保证其安全性、可靠性以及带宽保障，通常由电信运营商采用VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）技术实现；而对于普通的家庭级应用而言，可以采用开源的OpenVPN技术实现，从而避免增加额外的成本和开支。

［1］Spyros Apostolakos，Apostolos Meliones，George Lykakis,Emmanuel Touloupis and Vassilis Vlagoulis, “Design，Implementation and Validation of an Open Source IP-PBX/VoIP Gateway Multi-Core SoC”，International Journal of Parallel Programming，Vol.38，No.3-4，pp.288-302，Jun，2010.

［2］Jianfeng Zhu,Zhuang Li，Yuchun Ma，“Realization of Extended Functions of SIP-Based IP-PBX”，Proceedings Second International Workshop on Education Technology and Computer Science（ETCS 2010），pp.488-490，Jan，2010.

［3］Sonaskar S.and Giripunje S.，“Voice Over Intranet Based Private Branch Exchange System Design”，2011 3rd International Conference on Electronics Computer Technology （ICECT 2011），Vol.6，pp.287-91，Jan.2011.

［4］Johann Márquez-Barja，Carlos T.Calafate，Juan-Carlos Cano，Pietro Manzoni，“An overview ofverticalhandovertechniques：Algorithms， protocolsandtools”，COMPUTER COMMUNICATIONS，Vol.34，No.8，pp.985-997，Jun，2011.