首页 > 1. 软交换技术的发展是应用、结构和业务发展的过程
从广义上看，软交换是在IP基础设施上提供电信业务控制能力的体系结构和实现技术的总称。由于IP基础设施是一种结构和协议都十分简单的、非面向连接的、发展十分迅速的基于包通信的新型传输交换平台，目前全世界对它的研究、开发和应用正处于不断深入的阶段。 通过对软交换从应用模式、体系结构、业务能力等不同方面去分析，我们可以知道，软交换的应用领域是逐步扩大的，并正在向电信业务的核心领域前进。软交换的体系结构已经从对传统电信网络的仿真走向具有Internet体系结构的、以SIP协议为基础的多用户、多媒体的开放业务体系。软交换的业务能力是软交换的应用前景的基本指标，它已经从最初的简单电话业务和智能网业务扩充，发展成为具有开放多媒体业务能力的、可以依据应用需求定制的应用驱动的软交换系统。
软交换系统技术的根本出发点，并不仅仅是对传统TDM电话业务网络的取代，或是通过宽带网络提供传统的电话业务。软交换技术的引入，应该为电信运营商提供在IP基础设施上开发电信新业务的平台，开发更多的电信业务。这个平台要支持已有的PSTN应用、移动网应用、软交换应用以至未来的软交换应用模式，支持跨越不同接入网络和业务网络的业务融合，支持多种软交换业务体系结构，要提供完整的业务开发能力和管理能力。显然，这不是通过一些软交换协议、软交换机、传统的智能平台或是应用驱动的软交换可以实现的。业务驱动的软交换平台就是在这个背景下作为推动电信业务发展的基本动力提出的。它允许终端通过不同的接入网络进入软交换核心网；在呼叫处理上包含了对现有各种体系结构和协议的支持，特别是对SIP的支持；在业务结构上可以和传统的智能网互连，也支持开放的SIP应用和OSA应用；它把业务定制、投放和计费与特定的业务进行垂直绑定，同时对相关业务进行流量控制和质量控制。因此，业务驱动的软交换平台是电信运营商新业务开发、运营和管理的平台，是电信运营商在开放的电信市场上获得持续发展的重要条件之一。
1.1. 软交换应用模式的发展
从应用模式角度，我们可以看到软交换目前已经在电话业务领域获得了许多成果，在多媒体和移动业务领域也得到了许多进展。从最早期的Internet电话，到长途电话网流量的分流，即IP电话业务；从C4 PSTN交换网络的替代，到通过宽带接入实现C5电话交换，即替代传统TDM电话交换网的软交换机应用；从支持固定网络的电话业务和增强智能网(AIN)业务，到支持移动网络的电路域业务和移动智能网(CAMEL)业务，以及和Internet业务的集成，实现了对整个电话网络和智能网络业务的增强；从支持固定终端的多媒体业务，到支持第三代移动网络的多媒体业务以及开放的应用。通过ITU-T、IETF、ETSI、3GPP等国际标准化组织和国际软交换组织(ISC，现IPCC)、多业务交换组织(MSF)等产业界组织的努力，以上的应用的体系结构已经纳入了ITU-T、ETSI和3GPP的标准中。这些进展体现了软交换技术在IP基础设施上实现话音流和媒体流处理、承载控制、呼叫处理和会话处理、以及业务控制和应用控制方面都取得了重要的进展，标志着软交换作为一个新的电信技术已经基本成型。
1.2. 软交换体系结构的发展
从体系结构上看，软交换技术已经经历了三个重要的发展阶段。软交换技术的初期采用的体系结构，基本是对传统电路交换业务在包交换网络上的仿真。这个方面的典型是H.323协议。H.323的媒体处理和信令控制都是来源于ISDN的业务模式，即，由终端或代理发起呼叫，对媒体流、承载、和呼叫处理的分层控制协议、以点到点连接为基础的步进制分布式呼叫处理和控制。尽管H.323支持多媒体综合业务，但是绝大多数的应用是面向小规模网上话音业务的。在软交换技术的第二个阶段，是B-ISDN业务体系结构中呼叫处理和承载物理分离模型的仿真。这种结构实现了呼叫处理的相对集中化，对不同媒体流和不同承载的统一控制成为技术开发的关键。在这个期间，媒体网关控制协议(MGCP/H.248)得到了长足的发展。目前，这种媒体网关控制能力已经可以在TDM承载网络，ATM承载网络，POTS电话线上实现从物理层、业务层到应用层的资源管理、分配，媒体流转换和信令转换，因此可以支持各种接入网关、中继网关和互联网关的功能。同时，用于和传统信令网互连的信令网关(SG)和对传统网络信令的互连性和穿透性支持(SIP-T，BICC)也发展迅速，以支持软交换网络作为传统电路交换网和智能网的子集的应用。值得注意的是，这个阶段的体系结构是以实现IP网和传统电路交换网结合的电话应用为目标的，或者说是以支持端到端电话业务为目标的。关于这个体系结构的描述可见于3GPP R4。软交换体系结构的第三个阶段，引入了Internet的体系结构支持多端的、开放的、多媒体业务。这种结构的核心协议是业务无关的会话控制协议SIP。这个协议从根本上打破了面向连接的传统电路交换网业务提供的功能分层模式(如H.323模仿的)和物理分层模式(如H.248模仿的)，在用户、业务(媒体控制、承载控制、呼叫处理和业务控制)和应用之间加入了与业务无关的会话层，不仅使得用户/网络信令、网络/网络信令和网络/业务信令得到了统一和简化，而且为多媒体新业务的开发、投放和管理开创了全新的空间。SIP的会话建立过程是基于客户机服务器模式的访问过程，不仅用户可以发起和参与会话，服务器也可以是会话的一部分。SIP也完全改变了传统电路网络的层次组网结构，通过三种不同的Proxy(I-CSCF，P-CSCF和S-CSCF)，支持驻地网络和访问网络的移动体系结构和分域的管理结构。这种体系结构的应用已经3GPP UMTS组织确认为IP基础设施上下一代网络中多媒体业务(IMS)的基本结构，是3GPP R5和R6的重要组成部分。
1.3. 软交换业务能力的发展
从业务能力的角度看，软交换经历了电话业务、增强的智能业务和应用驱动的多媒体业务三个阶段。
软交换最初提供的业务仅仅是简单的话音业务。这主要是由于作为PSTN子集存在的(无论是IP电话或是对C4/C5交换的替代)软交换系统受到了传统网络业务能力的制约。随着软交换网络自身规模的扩大和市场竞争的激化，软交换网络必须为用户提供超越传统网络的业务能力。因此，第二阶段的软交换业务能力表现为在传统智能网IN体系下实现电话业务、智能业务增强和与Internet业务的结合上。这方面的典型方式是为软交换提供对传统智能网业务控制点(SCP)的INAP接口，同时在软交换网络中设置受智能网控制的媒体服务器，用于支持IVR功能和统一消息功能，同时通过与智能网连接的PINT服务器支持来自Internet的电话呼叫。软交换业务能力的第一个重要突破是在采用多媒体智能化终端和SIP协议后实现的。首先，在终端支持多媒体的情况下，用户可以同时得到话音、数据、实时消息、网页、白板、文件、图片和视频媒体流通信的能力，在网络采用SIP协议时，可以支持多方的话音通信、多媒体通信和信息共享。据此开发的软交换应用服务器、统一消息服务器和媒体服务器可以为用户的特定接入网络和交互媒体提供特定的应用配置，被称为应用驱动的软交换。应用驱动的软交换技术具有开放的业务能力，是对传统的电话业务和智能业务的重要发展。
1.4. 对业务驱动软交换平台的需求
对于电信运营商来说，首要的任务是为市场的通信需求提供可运营可管理的电信业务解决方案。从用户的角度看，电信运营商提供的产品是电信业务。我们注意到，目前现有的大部分软交换应用，都仅仅是为提供电话业务的各种应用服务的。可以预见，随着软交换业务能力发展，新的业务和新的应用将不断出现。
首先，软交换的应用模式是在不断发展和扩充的。软交换的不同应用模式，可以看成是通过软交换技术提供的不同的电信应用解决方案。目前，新的软交换应用模式还在不断地出现。例如，IP Centrex是采用软交换技术提供企业虚拟专用网的应用之一，IP话吧/网吧也是最近出现的基于软交换技术的一个新的应用模式。随着第三代移动通信网的发展，基于IMS的移动组群业务例如小组多媒体实时消息、Push to Talk (PTT)也已经成为软交换应用的新亮点。在宽带接入网络不断普及后，宽带多媒体网络游戏也要成为基于软交换技术的重要应用之一。
同时，软交换的功能体系结构也是在不断改进中的。前面我们已经看到，目前软交换体系结构的多样性，既是由于软交换技术从传统交换技术发展所经的必然过程，也是和应用不断提出新的需求密切相关。传统的业务信令是面向功能设计的。但是在IP基础设施上，大部分协议都是开放性的，这意味着协议的结构和实现的功能相独立，在基础架构不变的情况下可以通过新的消息定义对功能进行扩展。无论是H.323，H.248或是SIP，都处在不断的发展之中。这种新的接口协议结构是保证IP基础设施上的应用能够不断发展的基础，但是它也对业务开发和投放的管理、不同协议集合不同功能集之间的互作用带来了许多新的挑战。
目前大多数的软交换技术都是以面向应用的软交换产品形式出现的。许多设备供应商已经开发了支持电话业务和开放应用的、采用集中控制模式的软交换机，准备作为PSTN C4/C5的替代产品。支持3GPP
R4的移动软交换机(SMSC)产品也已经可以投入使用。支持PHS无线市话业务的PAS软交换产品也已经大量投入使用。现在，应用驱动的软交换业务以与业务无关的SIP会话协议为基础，通过专用的应用服务器、媒体服务器、统一消息服务器和策略控制服务器实现了开放环境下电信业务控制的按需定制也已经成为软交换技术提供多种应用的重要产品。
尽管基于软交换技术的产品可以提供创新的业务能力，但是它无法解决电信运营商运用已有的网络能力、业务能力和应用能力动态开发和管理新业务的问题，不能兼容多种接入网络共存、多种体系结构共存和网络业务随着市场需求的变化不断发展的问题。不能解决发展环境下不同体系结构之间以及和传统业务之间的互通问题。这些问题只有通过一个面向业务的平台才能解决。
业务驱动的软交换平台，正是以在IP基础设施上提供新的电信业务为目标的。它用来支持电信设备制造商和电信运营商根据市场不断增长的需求，定义、生成、运营和管理各种电信产品和电信业务，同时实现这些产品和业务之间的互联。
与IP基础设施的作用类似，基于IP的业务驱动的软交换平台是电信业务开发、运行和管理的基础设施，是下一代电信网络的重要组成部分。下图给除了软交换应用的主要阶段，指出了建设下一代电信业务基础设施的重要性。
图1：电信业务的发展需要业务驱动的软交换平台的支持
2. 业务驱动软交换平台的业务管理对象
图2：业务驱动软交换平台的业务管理对象和对业务实例的映射
2.3. 业务控制
图3:业务驱动软交换平台上的组件
3.1. 电信业务的实现是对软交换平台组件的组装
理论上一个电信业务的实现对电信业务管理对象的一个操作过程。具体来说，是对业务驱动软交换平台上的组件的组装过程。它包含了对终端和接入网协议的匹配，和其它业务网络的互联定义，对相关业务会话处理的定义，对业务服务器、应用服务器和内容服务器的功能组合(业务创建)，对用户状态和使用业务的定义，业务定制和提供的方法以及计费处理的完整的过程。这个过程中涉及到IP基础设施上的各种业务实体，还涉及到和已由网络和业务的互联，以及和第三方的应用互联。业务驱动的软交换平台必须为电信业务的实现提供组件的支持，还要支持电信业务实现的全过程，以及考虑了新的用户通信业务和相关业务的网络流量管理、质量管理的需求。因此，业务驱动的软交换平台为电信运营商提供了一个电信业务开发、投放、运营和管理的有力的工具。
3.2. 业务驱动软交换平台的组件
从结构上看，业务驱动的软交换平台是一个复杂的多域多层组件平台。一个电信业务的实现是对平台上的组件的组装过程。业务驱动的软交换平台上的组件分为用户平面、基础业务平面、接入/互连/移动控制平面、应用平面、内容平面和业务管理平面。用户平面的组件负责维护用户的注册信息、位置信息、状态信息、业务信息和业务使用信息。基础业务平面的组件分为三大类型：电路基础业务、包交换基础业务和多媒体交换基础业务。每个基础业务分成传输层、承载层、媒体层、呼叫处理层和业务层，其中的控制包括了对各层功能的控制协议和层间交互的控制协议。接入/互连/移动控制平面中包含了对各种接入网络的控制、对互联网络的控制和对移动性的控制协议，也分成传输层、承载层、媒体层、呼叫处理层和业务层的控制组件。应用平面的组件分为三种类型，基于传统智能网(IN, CAMEL)的应用，SIP应用和PARLAY应用。他们逻辑上都是可以和任何一种基础业务互联的，如果可能的话。内容平面的组件，包含存储管理、分发管理、内容处理等不同的类型。业务管理平面的组件负责业务的生成、维护、投放、使用和计费的管理。它的功能分为三个视图，基础业务视图、用户视图和网络视图，分别在不同的角度对业务进行管理。业务的开发和维护是通过平台提供的业务管理能力来实现的。它包括了对业务模块的选取，协议的组装，业务的组装和应用的组装。
依据软交换业务模块的功能划分，业务驱动的软交换平台上的组件分成专用件和通用件。面向连接的业务的通用呼叫处理(GCP)是一个典型的基础业务通用件。它可以支持TUP，ISUP，V5，H.323，SIP-T，MAP以至BICC的呼叫处理过程，具备和HSS的接口、和呼叫处理/业务处理路由服务器的接口、和智能网的接口、和开放应用的SIP、PARLAY接口以及和OSS业务提供和计费的接口，几乎涵盖了所有的电话业务呼叫处理相关的功能。另一个基础业务的通用件是基于SIP会话的IP多媒体业务通用呼叫处理功能(CSCF)。它包含了状态相关和状态无关的边缘转接，中继转接和业务转接Proxy的所有功能，也具备和HSS，位置/路由服务器、智能网和SIP/PARLAY应用服务器以及OSS的业务提供和计费的接口。软交换平台上的业务组件还可以分为运营商内网组件和第三方外网组件。运营商内网组件是电信运营商为自己用户的提供业务的专用组件，它和其他的专用组件一起运行在运营商自己的专网上，不仅可以通过标准的协议互联，还可以通过运营商自己的软交换总线和软交换操作系统紧密互联，提高信息共享能力、处理能力和安全性。外网组件是运行在公网上的第三方组件，类似于Internet 业务提供商(SP)、应用提供商(AP)和内容提供商(CP)提供的业务组件。对这些组件的集成有两种方式，一是仅仅通过标准的协议(例如SIP)与运营商内网组件互联，另外是通过运营商提供的支持开放业务存取(OSA)的业务能力服务器实现互联。
3.3. 软交换操作系统和软交换消息总线
作为一个分布式的计算环境，实际的业务使用过程是平台上多个平面多个层次各个视图动态交互的结果，这些参与交互的功能实体可能不在同一个设备中，或是不在同一个进程中。我们看到，涉及到这种交互的实体中，用户数据、用户状态、业务状态和计费控制需要同步地存储在不同的网络节点中以实现高速的访问和处理。这种交互和数据同步除了通过网络标准协议方式之外，还需要内部的消息方式、访问方式和交易方式来加快处理速度和提高性能，业务驱动的软交换平台为这些功能的交互提供软交换操作系统和软交换消息总线的支持。软交换操作系统为分布在不同网络节点中的软交换功能组件提供共享信息资源、操作资源、网络协议资源、网络通信资源、信令资源和交易资源能力。软交换总线提供分布在不同的网络节点中的软交换功能组件之间快速信令能力。
软交换操作系统和消息总线的功能是通过特定的软交换交易服务器组成的网络实现的。在业务驱动的软交换平台上，每个网络实体都包含了软交换交易服务器的代理。同时，软交换交易服务器是均匀分布在软交换网络上的。这种灵活的结构可以根据软交换业务规模的需要调整软交换操作系统和消息总线的容量和能力。
3.4. 软交换业务的管理
由于电信业务的种类、能力和处理容量都是动态变化的，用于支持软交换电信业务的网络基础设施也是在不断发展的，同时软交换和其他网络的接口也将随着业务的发展不断扩充，软交换平台上的业务、软件和硬件模块的配置和连接也需要进行管理。这种管理首先表现在提供对业务开发能力的支持上。业务驱动软交换平台要提供业务开发工具来协助业务开发者完成对业务的定义，对会话协议体系、接入/互连控制、业务控制、应用控制和内容控制中的对象选取、配置和连接。同时支持从网络角度的资源配置和控制。软交换平台管理的另一个重要任务是根据业务的需要确定平台的信息同步和缓存机制、版本加载、卸载和升级机制、设备和系统容错机制以及系统恢复机制的配置。
业务驱动的软交换平台是一个结构化的开放平台。它包含了大量的用于构建电信的组件，支持对通用组件的引入和对外网组件的引入，在软交换操作系统和消息总线的支持下，电信运营商可以通过软交换业务管理工具方便地开发新的电信业务和对自身进行管理。因此，业务驱动的软交换平台是实现电信网络和业务从传统的面向业务静态结构向下一代建造在IP基础设施上的、多业务、多接入、多媒体的网络顺利演进的重要的业务基础设施。
4. 小结
作为建立在IP基础设施上实现电信业务的基础技术，软交换技术正在不断推动电信业务的发展。软交换技术的应用也已经从在电信网络中局部的应用、对传统业务的替代，发展到对新业务的开发。将软交换作为提供特定业务或是特定应用的产品只是软交换技术发展过程中的一个阶段，作为在激烈的电信业务是厂商竞争的电信运营商，需要的是能够不断开发新业务、不断扩充业务能力和业务容量的可管理的电信业务系统。业务驱动的软交换平台是实现这个任务的重要基础。我们提出的业务驱动的软交换平台面向对电信业务整个生命周期和发展环境中的业务管理对象，采用组件化结构，通过软交换操作系统和消息总线对软交换业务的开发提供支持。在软交换业务开发和管理工具的支持下，新的电信业务，包括自身的会话协议结构、接入/互连控制、业务控制、应用控制、内容控制和相应的网络控制功能都可以在这个平台上得到实现。我们依照业务驱动软交换平台的结构开发的mSwitch产品，从采用软交换技术支持无线市话业务开始，推动电信业务的发展，支持宽带接入的话吧/网吧业务，支持虚拟组群业务、媒体流业务，以及大量的增值业务和综合业务。同时，通过基础业务的配置，mSwitch可以支持H.248/MGCP，H.323特别是SIP与业务无关的呼叫处理协议体系，支持支持多种无线/有线/窄带/宽带的接入模式。我们可以得出结论，业务驱动的软交换平台将是在IP基础设施之上实现向下一代电信业务演进的重要电信业务基础设施。
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