2020年版軟交換關(guān)鍵技術(shù)和協(xié)議

1、2020 年版軟交換關(guān)鍵技術(shù)和協(xié)議眾望所歸 于基于 IP 軟交換的關(guān)鍵技術(shù)與協(xié)議北京郵電大學(xué)戰(zhàn)曉蘇軟交換 技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的語音網(wǎng)絡(luò)的可靠性和新興的 IP 技術(shù)的靈敏性與有效性優(yōu)點， 能使現(xiàn)有公共交換電話網(wǎng)的能力發(fā)揮得淋漓盡致，并使公共交換電話網(wǎng)穩(wěn)步地 實現(xiàn)向 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移?；?IP 軟交換的技術(shù)特點軟交換技術(shù)的產(chǎn)生主要基于以下三方面技術(shù)的發(fā)展:一是 IP技術(shù)應(yīng)用于通信領(lǐng)域，勝利地研究出基于 VoIP技術(shù)的 IP 電話。二是將電信網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)設(shè)備 網(wǎng)關(guān)功能分解為兩部分 :一部分只負責(zé)例 外網(wǎng)絡(luò)的媒體格式的適配轉(zhuǎn)換，稱之為媒體網(wǎng)關(guān)（ MGW）；另一部分是網(wǎng)關(guān)的 所有控制功能單獨設(shè)置，稱之為

2、媒體網(wǎng)關(guān)控制器（ MGC）。三是智能網(wǎng)技術(shù)。智能網(wǎng)將業(yè)務(wù)控制和呼叫控制分離，提出了獨立于交換網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)控制架 構(gòu)。上述三方面技術(shù)為軟交換技術(shù)的產(chǎn)生奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。軟交換技術(shù)的主要特點如下 : 呼叫控制與承載分離。軟交換技術(shù)的基本思想是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出 來，通過服務(wù)器上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，使得呼叫控制功能與承載網(wǎng) 絡(luò)之間無過多的依存關(guān)系，這在目前多網(wǎng)并存的情況下，為實現(xiàn)承載層網(wǎng)絡(luò)融 合提供了有利條件。軟交換實現(xiàn)的呼叫控制功能包括呼叫選路、管理控制、連 接控制（建立 / 拆除會話）和信令互通（）等。業(yè)務(wù)控制與呼叫控制分離。它使業(yè)務(wù)真正地從網(wǎng)絡(luò)中獨立出來，為縮短新業(yè)

3、務(wù)開發(fā)周期提供了優(yōu)良的 條件。業(yè)務(wù)控制與呼叫控制分離使軟交換具備了靈敏的業(yè)務(wù)提供方式，用戶可以 自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)形式以及終端類 型，真正實現(xiàn) “業(yè)務(wù)由用戶編程實現(xiàn) ”的設(shè)想。1/ 9采用開放式業(yè)務(wù)接口（ API）及標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議軟交換把網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)能力封裝起來，通過標(biāo)準(zhǔn)開放的業(yè)務(wù)接口與業(yè)務(wù) 應(yīng)用層相連。各功能實體（控制層設(shè)備和傳輸層設(shè)備）之間通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進行連接與 通信，使業(yè)務(wù)提供者解放地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議相結(jié)合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移。這樣，下一代網(wǎng)絡(luò)中的功能部件就可以獨立發(fā)展、擴容和升級，也使各運 營商可以根據(jù)自己的需要，全部或部分地利用軟交換體系的產(chǎn)品，采用適合

4、自 己的網(wǎng)絡(luò)解決方案。軟交換技術(shù)參考模型圖 1 為 ISC（國際軟交換協(xié)會）推薦的軟交換技術(shù)參考 模型，這一參考模型涉及到傳輸平面、控制平面、應(yīng)用平面、數(shù)據(jù)平面和管理 平面等五個平面。傳輸平面處于最底層，負責(zé)語音視頻等詳盡承載數(shù)據(jù)的傳 送，包括交換功能、邏輯端口功能、適配功能和物理信令功能等，與傳輸平面 相關(guān)的參考點有 A、 B、C。其中:A為信令信道，采用 IETF IPS7協(xié)議；參考點處于邏輯端口功能和設(shè) 備控制功能之間，采用 MGCP、MeGaCo、IPDC、；C 參考點采用 VSI、GSMP等 協(xié)議。傳輸平面與外部的接口 1采用 TDM話路或分組鏈路，包括帶內(nèi)信令?？刂破矫嫣幱诘诙?，

5、提供控制功能，如信令處理、承載連接控制、設(shè)備 控制、呼叫腿（ Leg）控制、網(wǎng)守（ Gatekeeper）和代理信令等功能。其中 :參考點 D位于信令處理功能和數(shù)據(jù)庫功能之間，采用 TCAP信令；參 考點在信令處理功能和會話控制功能之間，采用 TCAP信令，用于 IN 請求等 傳送，業(yè)務(wù)邏輯對呼叫的控制等消息傳送；參考點 F1、F2 分別采用呼叫控制 API和承載連接控制 API，如 TAPI、JTAPI等。（）、 SIP、TCAP（TCAP/SCCP/M3UA/SCTP/）IP等協(xié)議和信令。第三層應(yīng)用平面提供業(yè)務(wù)和應(yīng)用控制功能，包括會話控制、業(yè)務(wù)邏輯、翻 譯、路由及策略等功能。其中 :H 參

6、考點介于會話控制功能和業(yè)務(wù)邏輯功能之2/ 9 間，采用 JAIN、Parlay等公共 API；G參考點和 I 參考點采用 TCAP、LDAP等協(xié) 議； J參考點尚未定義。（）、 SIP、JCAT等協(xié)議。數(shù)據(jù)平面提供數(shù)據(jù)庫功能，如計費服務(wù)，其詳盡功能、參考點和接口另文 討論。管理平面提供管理功能，包括對網(wǎng)絡(luò)操作 / 控制、網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)、網(wǎng)絡(luò)維護和網(wǎng) 絡(luò)實體等管理，管理接口采用 SNMP v2、CMIP等協(xié)議?；谲浗粨Q技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分成媒體接入 層、傳輸服務(wù)層、控制層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，軟交換的核心位于控制層。媒體接入層 :設(shè)有各種網(wǎng)關(guān)，用于實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到核心傳輸網(wǎng)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

7、 之間的互連互通。媒體網(wǎng)關(guān)負責(zé)管理 PSTN與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的互通，以及例外媒體、信令 的相互轉(zhuǎn)換（協(xié)議分析、語音編解碼、回聲消除、數(shù)字檢測和傳真轉(zhuǎn)發(fā)等）。信令網(wǎng)關(guān)負責(zé)提供 SS7信令網(wǎng)絡(luò)（ SS7鏈路）和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的交換 （包括協(xié)議 ISUP、 TCAP等的轉(zhuǎn)換）。無線網(wǎng)關(guān)負責(zé)移動通信網(wǎng)到分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換。軟交換通過提供基本的 呼叫控制和信令處理功能，對網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和交換資源進行分配和管理，在這 些網(wǎng)關(guān)之間建立呼叫或進行已定義的其它繁復(fù)處理，并生成本次處理的詳細記 錄。傳輸服務(wù)層 : 提供各種信令和媒體流傳輸?shù)耐ǖ馈；谲浗粨Q技術(shù)的混合網(wǎng)絡(luò)的傳輸網(wǎng)可以是 IP、ATM 或其它任何類

8、型的分 組網(wǎng)絡(luò)，但是更傾向使用 IP 分組網(wǎng)。控制層:提供呼叫控制、連接控制和協(xié)議處理能力，并為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供訪 問底層各種網(wǎng)絡(luò)資源的開放式接口。3/ 9IP網(wǎng)絡(luò)用于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時沒有呼叫連接的概念，但是用于電信業(yè)務(wù) 時，通信雙方還是需要先建立某種聯(lián)系（如確定對方端口地址）。這種聯(lián)系控制機制在 IP 網(wǎng)絡(luò)中被稱為會話控制，類似于電信中的呼叫控 制?？刂茖咏M成主要是軟交換設(shè)備。軟交換通過與各種媒體網(wǎng)關(guān)的交互作用，實現(xiàn)例外網(wǎng)絡(luò)之間的業(yè)務(wù)層融合。業(yè)務(wù)應(yīng)用層 :決定提供和生成哪些業(yè)務(wù)，并通知控制層做出相應(yīng)的處理。該層有多種業(yè)務(wù)生成服務(wù)器，提供各種業(yè)務(wù)控制邏輯，完成增值業(yè)務(wù)處理。應(yīng)用服務(wù)器提供執(zhí)行、管理

9、、生成業(yè)務(wù)的平臺，負責(zé)處理與控制層中軟交 換的信令接口；駐留在應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)的應(yīng)用程序接口（ API），為下面的業(yè)務(wù)和 交換功能提供接入和生成的手段；應(yīng)用服務(wù)器也可單獨生成和提供各種各樣增 強的業(yè)務(wù)。媒體服務(wù)器用于提供專用媒體資源（ IVR、會議、傳真）的平臺，并負責(zé)處 理與媒體網(wǎng)關(guān)的承載接口?；谲浗粨Q技術(shù)的混合網(wǎng)絡(luò)采用分層、開放的體系結(jié)構(gòu)，使上層業(yè)務(wù)與底 層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，體現(xiàn)了業(yè)務(wù)驅(qū)動的理念，為實現(xiàn)多網(wǎng)融合和靈敏的業(yè)務(wù)提 供創(chuàng)造了條件。與軟交換技術(shù)密切相關(guān)的協(xié)議軟件交換技術(shù)的目標(biāo)是建設(shè)一個可以提供話 音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種業(yè)務(wù)的，集通信、信息、電子商務(wù)、娛樂于一體，滿 足解放通信的分組融合

10、網(wǎng)絡(luò)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)， IETF、ITU-T、ISC、 IPCC制定并不斷完善系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié) 議，、 SIP、BICC、SIGTRAN、。1.主要協(xié)議4/ 9（ 1）SIP協(xié)議（ Session InitiationProtocol，會話初始協(xié)議） IETF制定的多媒 體通信系統(tǒng)框架協(xié)議之一，它是一個基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議，獨立于底層 協(xié)議，用于建立、修改和終止 IP 網(wǎng)上的雙方或多方多媒體通信，即多媒體業(yè)務(wù) 域間采用 SIP協(xié)議。SIP是在 SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）和（超文本傳送協(xié)議）基礎(chǔ)之上建 立起來的。SIP用來生成、修改和終結(jié)一個或多個參與者之間的會話。 這些會話包括因特網(wǎng)多媒體會

11、議，因特網(wǎng)（或任何 IP 網(wǎng)絡(luò)）電話呼叫和多 媒體發(fā)布。為了提供電話業(yè)務(wù)， SIP還需要例外標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的配合，例如，實時 傳輸協(xié)議（ RTP）、可以確保語音質(zhì)量的 RSVP、可以提供目錄服務(wù)的 LDAP、可 以鑒權(quán)用戶的 RADIUS，并實現(xiàn)與目前電話網(wǎng)絡(luò)的信令互聯(lián)等。SIP協(xié)議借鑒了、 SMTP等協(xié)議，還與 RTCP、SDP、RTSP、 DNS等協(xié)議配 合，支持代理、重定向、登記定位用戶等功能，支持用戶移動。（ 2） BICC協(xié)議（ Bearer IndependentCall Controlprotocol,BICC協(xié)議）解決了 呼叫控制和承載控制分離的問題，使呼叫控制信令在各種網(wǎng)絡(luò)上承載

12、，包括 MTP SS7網(wǎng)絡(luò)、 ATM網(wǎng)絡(luò)、 IP網(wǎng)絡(luò)。BICC協(xié)議由 ISUP演變而來，是傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)向綜合多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)演進的 嚴重支撐工具，即電話業(yè)務(wù)域和多媒體業(yè)務(wù)域間采用 BICC協(xié)議。BICC協(xié)議由 CS1（能力集 1）逐步向 CS2、CS3發(fā)展。CS1支持呼叫控制信令在 MTP SS7、ATM上的承載， CS2增加了在 IP網(wǎng)上的承載， CS3則關(guān)注 MPLS、IP QoS 等承載應(yīng)用質(zhì)量以及與 SIP的互通問題。（ 3）（ Media GatawayControl Protocal）IETF、ITU-T制定的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié) 議，用于媒體網(wǎng)關(guān)控制器和媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信。5/ 9網(wǎng)關(guān)分離的

13、核心是業(yè)務(wù)和控制分離，控制和承載分離。這樣使業(yè)務(wù)、控制 和承載可獨立發(fā)展，運營商在充分利用新技術(shù)的同時，還可提供豐富多彩的業(yè) 務(wù)，通過不斷創(chuàng)新的業(yè)務(wù)提升網(wǎng)絡(luò)價值。（ RFC2705定義）的基礎(chǔ)上，結(jié)合其它媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議特點發(fā)展而成的 一種協(xié)議，它提供控制媒體的建立、修改和釋放機制，同時也可攜帶某些隨路 呼叫信令，支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的呼叫。該協(xié)議在構(gòu)建開放和多網(wǎng)融合的 NGN中，發(fā)揮留意要作用。（ 4）SIGTRAN IET的F 一個工作組，其任務(wù)是建立一套在 IP網(wǎng)絡(luò)上傳送 PSTN/ISDN信令的協(xié)議， SIGTRAN協(xié)議包括 SCTP、 M2UA、M3UA，提供了和 SS7MTP同樣的功能

14、， SIGTRAN協(xié)議棧如圖 2 所示。SCTP流: 控制傳送協(xié)議，用于在 IP 網(wǎng)絡(luò)上可靠地傳輸 PSTN信令，可替代 TCP、UDP協(xié)議； SCTP在實時性和信息傳輸方面更可靠、更安全； TCP為單向 流，且不提供多個 IP 連接，安全方面也受到限制； UDP不可靠，不提供順序控 制和連接確認。M2UA:MTP2用戶適配，支持 MTP3互通和鏈路狀態(tài)維護，提供與 MTP2 同 樣的功能。M3UA:MTP3用戶適配，支持 MTP3 用戶部分互通，提供信令間編碼和 IP 地址的轉(zhuǎn)換。SUA:信令用戶適配，支持 SCCP用戶互通，相當(dāng)于 TCAP OverIP。M2PA:MTP2用戶對等適配層協(xié)

15、議，支持 MTP3 互通，支持本地 MTP3 功 能，支持 M2PA SG（信令網(wǎng)關(guān)），可以作為 STP。（ 5）一套在分組網(wǎng)上提供實 時音頻、視頻和數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)，提供 VoIP和多媒體應(yīng)用，是具有電信網(wǎng)可管 理性的 IP 電話體系。總之，基于 IP 軟交換的網(wǎng)絡(luò)是一個融合網(wǎng)絡(luò)，包括 PSTN/ISDN、 ATM/IP 等各種網(wǎng)絡(luò)。6/ 9SIP協(xié)議是 NGN 多媒體通信協(xié)議，用于軟交換、 SIP服務(wù)器和 SIP終端之 間的通信控制和信息交互，擴展的 SIP-T可使 SIP消息攜帶 ISUP信令；在需要媒 體轉(zhuǎn)換的地方可設(shè)置媒體網(wǎng)關(guān)，（ MGC），用于控制媒體網(wǎng)關(guān)，完成媒體轉(zhuǎn)換 功能，它并不

16、負責(zé)呼叫控制功能；，它比 SIP、，是一項繁復(fù)的協(xié)議，升級和擴 展性不是很好， SIP+， NGN必須支持該項協(xié)議 ;SIGTRAN用于解決 IP 網(wǎng)絡(luò)承載 七號信令的問題，它允許七號信令穿過 IP 網(wǎng)絡(luò)到達目的地； BICC可使 ISUP協(xié)議 在例外承載網(wǎng)絡(luò)（ ATM、IP、 PSTN）上傳送。2協(xié)議分類上述協(xié)議包含非對等和對等兩類協(xié)議。；對等協(xié)議包括 SIP、BICC等， SIGTRAN為信令傳送協(xié)議。由于歷史原因，這些協(xié)議有些相互補充，有些則相互競爭。，與其它協(xié)議配合可完成各種 NGN 業(yè)務(wù)。SIP、，存在競爭關(guān)系，由于 SIP具有簡單、通用、易于擴展等特性，逐 漸發(fā)展成為主流協(xié)議。圖

17、3 和圖 4 分別為各協(xié)議之間的關(guān)系 / 分布與其體系結(jié)構(gòu)。 軟交換的對外接口軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間的接口用于軟交換對媒體網(wǎng)關(guān)的 承載控制、資源控制 /管理，可使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（ MGCP）、Inter 設(shè)備控 制協(xié)議（ IPDC）、 SIP協(xié)議、。軟交換與信令網(wǎng)關(guān)間的接口用于傳遞軟交換和信 令網(wǎng)關(guān)間的信令信息，可采用信令控制傳輸協(xié)議（ SCTP）或其它類似協(xié)議。軟交換之間的接口實現(xiàn)例外軟交換之間的交互，可采用SIP-T、。軟交換與應(yīng)用 / 業(yè)務(wù)層之間的接口提供訪問各種數(shù)據(jù)庫、三方應(yīng)用平臺、功 能服務(wù)器等接口，實現(xiàn)對增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應(yīng)用的支持。其中:軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間的接口可采用

18、SIP、API，如 Parlay，提供對三 方應(yīng)用和增值業(yè)務(wù)的支持；軟交換與策略服務(wù)器間的接口對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作進行 動態(tài)干預(yù)，可采用 COPS協(xié)議；軟交換與網(wǎng)關(guān)中心間的接口實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，采用 SNMP；軟交換與智能網(wǎng) SCP之間的接口實現(xiàn)對現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，采用 INAP協(xié)議。7/ 9觀點軟交換今后要重點研究與解決的問題我國從上個世紀代后期開始啟動 軟交換技術(shù)的研究，正式參加了 ITU-T SG13組的研究工作。同時，在軟交換論壇（ ISC，又稱國際軟交換協(xié)會）成立之初就參加到其中 進行工作。ISC后又改名為 IPCC（國際分組通信論壇）。在軟交換技術(shù)的研究方面，我國基本上與國際保持同步。今后幾年，軟交換技術(shù)需要從以下幾個方面進行深入研究 :（ 1）基于軟交換 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議考慮到基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中控制 功能日趨分布的特性，需要研究以下內(nèi)容 :網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)及核心網(wǎng)內(nèi)部的資源與 QoS、媒體處理、編碼轉(zhuǎn)換和信息傳送、呼叫 / 會話控制、業(yè)務(wù)控制。在這個結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該包括 :一是媒體訪問關(guān)口 （在網(wǎng)絡(luò)邊界 ）管理，具有防火 墻、 NATP、傳送策略執(zhí)行等功能；二是