软交换及其业务（一）_pbx_NGN及软交换

软交换及其业务

赵慧玲单秀云 2001/02/08

摘要：本文概要介绍了下一代网络的核心功能实体软交换以及基于软交换的业务提供架构。软交换的出现是话音网络走向开放的新型体系架构，与信令网关和媒体网关一起，使提供业务的控制层面与媒体的承载层面相分离，以有效灵活地提供业务，是新兴运营者进入话音市场的新的技术手段，也是传统话音网络向分组话音演进的方式，具有广阔的发展前景。

1.新一代话音网产生的背景：

目前电信业务发展迅猛,其特点是(1)：新业务层出不穷，数据业务快速发展，数据业务量迅速膨胀。在一些经济发达国家，数据业务量已经超过话音业务量。(2)新的语音压缩技术已经可将话音信号压缩在低于64kbit/s的信道上传递。这种技术已经在IP电话,第二代GSM和第三代CDMA移动通信系统广泛应用。未来网络的带宽资源将主要用于数据业务，而话音业务则可用固定不变的甚至更少的带宽。现代数据业务的特点主要是：突发性,速率可变和传输速率要求越来越高。

传统的基于TDM的PSTN话音网，虽然可以提供64kbit/s的业务，但业务和控制都是有交换机来完成的。这种技术虽然保证语音有优良的品质，但对新业务的提供需要较长的周期，面对日益竞争的市场显得力不从心。与此同时，计算机技术的发展和计算机互连需求的增加，使得基于IP或ATM的分组交换数据网日益发展壮大，且这种分组交换网适合各种类型信息的传输，而且网络资源利用率高。

综上可见，基于TDM的PSTN话音网必将和分组交换数据网融合，形成可以传递话音和数据等综合业务的新一代网络。

如何灵活，有效地实现现有的PSTN网与分组交换网的互通，将PSTN逐步地向IP网络演进，其关键的网络产品就是呼叫服务器（Call Server，或称为SOFT SWITCH。Call Server是下一代话音网络交换的核心，如果说传统电信网络是基于程控交换机的网络，而下一代分组话音网络则是基于Call Server（SOFT SWITCH）的网络。

2.下一代网络的特点：

下一代网络是可以提供包括话音，数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，有三大特征。

首先,下一代网络体系采用开放的网络构架体系，其特点如下：

将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展。
部件间的协议接口基于相应的标准。

部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。

第二，下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是：

业务与呼叫控制分离。
呼叫与承载分离。

分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效的实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型。使得业务和应用的提供有较大的灵活性。

第三．下一代网络是基于统一协议的基于分组的网络。

现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网不可能以其中某一网络为基础平台来生长信息基础设施，但近几年随着IP的发展，才使人们真正认识到电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络，即人们通常所说的"三网"融合大趋势，IP协议使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通，人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议,从技术上为NII奠定了最坚实的基础。IP协议已经成为世界，乃至中国信息产业界的最热门话题，它几乎成为信息网络的代名词，它将最终演化成为当今世界各国极力推行的NII和GII的核心。

目前互联网已发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于电话网（PSTN）和有线电视网，互联网的快速发展极大地改变了人们的社会、政治、经济和文化生活。从其发展的过程来看，互联网有许多方面与构想中的GII有着惊人的相似之处，如覆盖全球、全方位命名、全方位服务、开放型系统，可支持视频、音频多种业务等。而这些方面恰恰是PSTN所固有的缺陷（除了覆盖全球之外），因此互联网的快速发展既给我们带来了机遇，又使我们面临严重的挑战，专家预测互联网的未来发展必然会促使行业之间的互相渗透、重组和新生，通信、广播、计算机和数字技术等会如同凤凰涅磐，互联网在下一世纪的社会经济发展中将起到越来越重要的作用。所以无论在技术上和业务上，话音与数据的融合成为网络趋势发展的必然。

3．网络分层下一代网络在功能上可分为如下四层，见图1：

接入和传输层(Access and transport layer)：将用户连接至网络，集中用户业务将它们传递至目的地，包括各种接入手段。
媒体层(Media layer)：将信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格式。
例如：将话音信号分割成ATM信元或IP包。此外，媒体层可以将信息选路至目的地。
控制层(Control layer)：包含呼叫智能。此层决定用户收到的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。
网络服务层(Network Service layer)：在呼叫建立的基础上提供额外的服务。

但将现有网络演变成下一代网络并非一日之工，而原有的网络与新网络将并存相当长的时间，所以新网络还需能够和原有网络互通，这要求新的网络体系能够完成以下功能：

采用TDM传输网和SS7信令网互通。
与现有的业务如智能网提供的业务互通
与现有的PSTN网络体系融合。

图1下一代网络的分层结构图

4．什么是软交换?

软交换是一种功能实体，为下一代网络(NGN)提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。

简单的看，软交换是实现传统程控交换机的"呼叫控制"功能的实体，但传统的"呼叫控制"功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换则是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。相信未来的软交换应该是尽可能简单的，智能则尽可能地移至外部的业务和/或业务层。基于软交换的网络系统结构如图2所示。从图中可看出，软交换位于控制层。

图2 软交换系统结构示意图

5．软交换的对外接口

软交换作为一个开放的实体，与外部的接口必需采用开放的协议。图3举例示出软交换与外部的接口，实际的接口可能与此不同。

媒体网关与软交换间的接口-用于软交换对媒体网关的承载控制﹑资源控制及管理。此接口可使用媒体网关控制协议（MGCP），Internet设备控制协议（IPDC）或H.248(MeGaCo)协议。
信令网关与软交换间的接口-用于传递软交换和信令网关间的信令信息。此接口可使用信令控制传输协议（SCTP）或其它类似协议。
软交换间的接口-实现不同软交换间的交互。此接口可使用SIP-T，或H.323协议。
软交换与应用/业务层之间的接口-提供访问各种数据库，三方应用平台，各种功能服务器等的接口，实现对各种增值业务，管理业务和三方应用的支持。如：
- 软交换与应用服务器间的接口-此接口可使用SIP协议或API如Parlay，提供对三方应用和各种增值业务的支持功能。
- 软交换与策略服务器间的接口-实现对网络设备的工作进行动态干预，此接口可使用COPS协议。
- 软交换与网关中心间的接口-实现网络管理，此接口可使用SNMP协议。
- 软交换与智能网的SCP之间的接口-实现对现有智能网业务的支持，此接口可使用INAP协议。

图3 软交换的对外接口

6．主要功能

Softswitch /Call Server的主要功能有：

提供支持多种信令协议(包括 H.248，H.323，SIP* ,SCTP 、ISUP+、INAP+、 RADIUS、SNMP)的接口，实现PSTN网和IP网网/ATM网间的信令互通和不同网关的互操作。
Softswitch /Call Server主要处理实时业务：第一阶段是话音，以后也将处理视频和多媒体业务。虽然数据业务量增长很快，但目前话音业务的收益仍是数据业务的好几倍，所以，从经济角度来看，Softswitch /Call Server首先应能支持话音业务。但在网络融合的过程中势必会出现新的应用，所以Softswitch /Call Server还应该具有利用新的网络服务设施提供各种增值业务和补充业务的能力。
提供可编程的，逻辑化控制的开放的API协议，实现与外部应用平台的互通。
通过不同的逻辑与媒体层的网关交互，对网关设备或IP/ATM网的核心设备进行控制，完成融合网络中的呼叫控制，会话的建立，修改和拆除过程以及媒体流的连接控制。
提供网守功能 , 即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。
操作维护功能,主要包括业务统计和告警等
计费功能,应具有采集详细话单的功能。