軟交換——IP網與PSTN網的融合

1、軟交換一一IP網與PSTN網的融合一、從PSTNW到IP網PSTN 網是一個業(yè)務層與呼叫控制層緊密結合、不可分割的網絡， 基于電路交換的程控電話交換機雖然可以為廣大用戶提供優(yōu)質的語音及增值服務， 但它仍然存在著巨大的局限性。 業(yè)務種類單一， 而且當一項新的業(yè)務需要提供時， 就需要對全網的交換機進行改造和升級，實現(xiàn)難度大，周期長，成本高?；ヂ?lián)網的出現(xiàn)，改變了單一網絡提供單一服務的局面，它給用戶提供的是一個開放的應用環(huán)境。 以開放的市場、 開放的應用為特點的 IP 業(yè)務應運而生，但產生的問題也隨之出現(xiàn)軟軟在開放的平臺，提供的服務質量無法控制，而且很難收回投資。如今在競爭的電信市場環(huán)境下，運營商要生

2、存，要收回投資，就要吸引更多的用戶，而吸引用戶的競爭手段，只有憑借價格優(yōu)勢和獨特的業(yè)務。但是在傳統(tǒng)的PSTN網絡上提供與眾不同、 同時又受用戶青睞的業(yè)務很難， 針對不同用戶提供個性化業(yè)務更難。所以目前大多數(shù)運營商只有通過降低價格，謀求生存，由此導致的問題是：運營商和服務商陷入了惡性的價格競爭。我們看到了網絡發(fā)展的軌跡：即從單一網絡提供單一業(yè)務開始， 走向開放平臺上的開放的應用， 再走向開放網絡平臺上網絡與應用密切結合的開放業(yè)務。二、軟交換一IP網與PSTNW的融合軟交換是下一代網絡的控制功能實體， 為下一代網絡（ NGN）提供具有實時性要求的業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能，是下一代網絡呼叫與控制

3、的核心。 簡單的看， 軟交換是實現(xiàn)傳統(tǒng)程控交換機的“呼叫控制”功能的實體，但傳統(tǒng)的“呼叫控制”功能是和業(yè)務結合在一起的， 不同的業(yè)務所需要的呼叫控制功能不同， 這要求軟交換提供的呼叫控制功能是各種業(yè)務的基本呼叫控制。軟交換在我國“軟交換設備總體技術要求”中規(guī)定軟交換是電路交換網向分組網演進的核心設備， 也是下一代電信網絡的重要設備之一，它獨立于底層承載協(xié)議，主要完成呼叫控制、媒體網關接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能， 并可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機所能提供的業(yè)務以及多樣化的第三方業(yè)務。下一代網絡上必須具有開放的電信業(yè)務平臺。開放性體現(xiàn)在兩點，一是業(yè)務可擴充性。傳統(tǒng)的電信

4、網絡上，接入控制、媒體傳輸控制、呼叫處理、智能業(yè)務、應用業(yè)務和業(yè)務運營是靠不同的業(yè)務平臺和協(xié)議完成的。 下一代網絡， 它們將在同一平臺上垂直地集成。這樣，電信業(yè)務就可以靈活地加以擴充；二是業(yè)務的交換性，電信業(yè)務是由模塊組成，用戶可以自由定義，任何業(yè)務可以通過增加模塊的方式實現(xiàn)新的業(yè)務。 這樣可以產生針對不同用戶的個性化業(yè)務。 將來的電信市場競爭越來越激烈， 很多運營商通過增加新業(yè)務來吸引客戶， 軟交換的特點恰能滿足這種需求，所以軟交換技術有很大的發(fā)展空間。1 . 軟交換的概念軟交換與 80 年代人們提出的先進智能網有些類似， 但它具有更新、更多的含義，它將在業(yè)務融合、終端用戶控制、第三方應用集

5、成中起重要作用。 未來新公眾網的組成元素中， 軟交換將是一個重要組件，是新老網實現(xiàn)融合的樞紐。那么什么是軟交換呢？軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過服務器或網元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，包含呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從SS7 到 IP ）。其結果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開， 為控制、 交換和軟件可編程功能建立分離的平面， 使業(yè)務提供者可以自由地將傳輸業(yè)務與控制協(xié)議結合起來，實現(xiàn)業(yè)務轉移。其中更重要的是，軟交換采用了開放式應用程序接口（ API ），允許在交換機制中靈活引入新業(yè)務，而原來老式的 4類、5類交換機仍可

6、通過SS7鏈路 保留。2 .軟交換的網絡結構圖1是Bridgewater 提供的IP與PSTNfi蟲合的結構圖， 其中的智能業(yè)務節(jié)點、各種數(shù)據(jù)庫以及信令網關所完成的功能就 是我們所說的軟交換。信令網關完成7號信令和IP信令之間的轉換。智能業(yè)務點與各種資源數(shù)據(jù)庫相連，負責業(yè)務連接的控制， 還有開放式應用接口。網絡接入設備就是在智能點指導下完成業(yè) 務的傳輸?，F(xiàn)在生產的設備中，智能業(yè)務點往往就是軟交換機， 網絡接入設備就是媒體網關。關于軟交換功能是基于服務器還是基于交換機來實現(xiàn)，其實因情況而異。以交換為中心的模式可以提高資源密集型應用 （如選路表查詢，狀態(tài)控制）的性能，而基于服務器的方式具有 編程的

7、功能，能靈活適應策略、用戶喜好、特性控制等變化，所 以兩者結合起來可能效果更好。3 .軟交換的功能根據(jù)軟交換在網絡中的不同位置， 他們具有不同的功能。（ 1） Internet 業(yè)務卸載的功能軟交換的一個重要功能就是將撥號業(yè)務從現(xiàn)有5 類交換機上卸載下來。 傳統(tǒng) 5 類交換機不適合處理大量的長時間呼叫業(yè)務， 如果能在傳統(tǒng)匯接網絡的邊緣放置較便宜的軟交換機， 把撥號業(yè)務在進入5 類交換機之前直接交換到 ISP 的網絡或 Internet 網上，而話音業(yè)務不受影響，繼續(xù)向下傳送，這樣就會極大減輕交換機的負擔。傳統(tǒng)運營者就不會抱怨Internet 業(yè)務對網絡帶來的壓力，競爭的本地運營公司（CLEC）

8、、ISP 等新興運營公司也不用抱怨向CLEC支付的昂貴交換機使用費，皆大歡喜。（ 2）代替4 類交換機隨著軟交換標準的不斷完善和協(xié)議的通過，新一代軟交換將有能力成為 4 類匯接交換機的代替產品。 4 類交換機不需要具有 5 類交換機那么多的特性， 所以只要信令網關能夠提供合適的SS7接口，下一代交換機就可以勝任其職。它們的主要應用將是長途 VoIP 業(yè)務。（ 3）代替5 類交換機5類交換機的價格往往是CLECF口業(yè)務提供者進入市場的一大障礙。他們希望有新產品，既具備5 類交換機的特性，又價格便宜， 還可以在網絡層提供增強型業(yè)務。 下一代交換機適合本地環(huán)路的VoIP方案，它即可以接收ATM或IP

9、上傳送的業(yè)務，又 可以把業(yè)務轉移到PSTN上，還能繼續(xù)把業(yè)務作為數(shù)據(jù)業(yè)務傳到 骨干網上。4. 軟交換的好處（ 1）與電路交換機相比，軟交換成本低。軟交換采用開放式平臺，易于接收革新應用，而且由于軟交換利用的是普通計算機器件，其價格性能比每年提高60%-80%，電路交換機的價格性能比每年提高大約20%，所以與電路交換機相比， 軟交換在成本方面有更大優(yōu)勢。 而且很多設備制造商歡迎第三方開發(fā)者， 在軟交換平臺上開發(fā)能夠很容易、 很迅速加入任何網絡的新業(yè)務。（ 2）軟交換配置靈活，功能塊可以分布在整個網絡中，也可集中起來，適合不同需求。網絡可以選擇不同的軟交換配置模式：可以采用多個小型軟交換機分布在網

10、絡邊緣， 或者是用一些較大的交換機分布在主要城市的網絡中心， 或者是更少的、 更大的軟交換機放于數(shù)據(jù)中心，與高速光纖骨干網相連。一般來說，大型網絡需要用多個軟交換機管理不同的區(qū)域和范圍， 業(yè)務可從本地平臺接入， 而小型網絡可能需要 2 個軟交換機（其中一個作備份）就夠了。（ 3）軟交換采用開放式標準接口，易于和不同網關、交換機、網絡節(jié)點通信，兼容性、互操作性、互操作性好。軟交換支持開放式API ，多數(shù)設備制造商會創(chuàng)造一個編程的環(huán)境， 方便用戶建立新業(yè)務， 使用戶獨立于制造商以及他們支持的技術（ATM/IP/TDM）與協(xié)、議（H.323/MGCP/SIP等）。（ 4）對于那些采用電路交換機建網不

11、合適、不經濟的運營公司來說，軟交換不失為一個好的建網策略。除成本低外，業(yè)務提供者能夠很容易地用軟交換轉移、處理那些對5類交換機來說太復雜的業(yè)務。CLEC在傳統(tǒng)交換機方面沒有什么投資基礎，他們可以通過綜合接入設備（ IAD）把業(yè)務特性控制放在網絡邊緣， 然后用軟交換來保持中心呼叫控制的功能。 對以 ISP 為服務用戶的業(yè)務提供者來說， 保持中心呼叫控制也是一個很好的選擇， 因為它可以很方便的進行大規(guī)模網絡升級， 運營者可以把新型業(yè)務下載到數(shù)據(jù)網絡上， 只把話音業(yè)務在傳統(tǒng)交換機上傳輸。對IXC （長途運營公司）來說，可能只需要高性能的軟交換用于大量用戶選路查詢和呼叫建立， 所以他們可能愿意把信令和

12、某些呼叫控制特性集中化。 傳統(tǒng)本地運營公司（ CLEC） 可能是最慢采用軟交換的， 主要是考慮到他們已對傳統(tǒng)交換機所作的巨大投資。5. 軟交換的網絡特點（ 1）開放分布式的網絡結構軟交換采用業(yè)務和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術，實現(xiàn)開發(fā)分布式網絡結構，使業(yè)務獨立于網絡。通過開放式的協(xié)議和接口，可以靈活、快速地提供個性化的服務。（ 2）高效的包交換網絡軟交換采用高效的包交換技術，同時支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務。（ 3）獨立的網絡控制層軟交換采用開放的計算機平臺將呼叫控制從媒體網關中分離出來， 通過軟件實現(xiàn)基本的呼叫控制功能， 包括呼叫選路及信令控制等，使業(yè)務提供者可方便地結合承載業(yè)務和控制

13、協(xié)議，提供開放的開發(fā)接口，靈活、快速地提供個性化的業(yè)務。（ 4）網絡互通和網絡設備網關化通過媒體網關、中繼媒體網關及信令網關等網關，可實現(xiàn)與PSTN?網絡的互通，有效地繼承原網絡的業(yè)務。三、軟交換協(xié)議的發(fā)展 軟交換的實現(xiàn)過程主要就是通過網關發(fā)出信令，控制話音/數(shù)據(jù)業(yè)務通路。網關提供IP/ATM網絡與傳統(tǒng)PSTN網絡之間的連接，軟交換確保呼叫或連接的信令信息（自動號碼識別、記費信息等） 在網關之間的溝通和交流。 所以軟交換要能夠實現(xiàn)信令轉換（即能實現(xiàn)用一種信令建立呼叫，用另一種信令結束呼叫），至少能夠支持 SS又ISUP、SIP、H.323和MGCP協(xié)議。軟交換產品要盡可能與多種設備互操作，尤其

14、是IP 網關、網絡接入服務器、綜合接入設備等，能支持4、 5 類交換機特性。有關軟交換的標準、協(xié)議是網絡融合的關鍵。現(xiàn)在包括設備制造商、業(yè)務提供者在內的業(yè)界都在為標準制定工作而努力，希望把先進業(yè)務、語音應用引入到數(shù)據(jù)網中，并能和傳統(tǒng)網絡順利融和?，F(xiàn)在的標準工作主要涉及：互操作性；媒體控制協(xié)議（如MGCPH.248）,軟交換機之間的通信（如 SIP）,擴展業(yè)務平臺的協(xié)議和 API ；符合國際電話連接標準；安全標準；利用軟交換傳送高級業(yè)務等方面。 相關的標準主要有H.323 、 MGC、PSIP 等。1.H.3231996 年 ITU 通過 H.323 規(guī)范時，是作為 H.320 的修改版（H.3

15、20是ISDN和電路交換網上的會議電視的協(xié)議），用于 LAN 上的會議電視。后來1998 年又通過 H.323 的第二版，從而該規(guī)范也可用于 IP 網上的通信，目前第三版的工作正在進行?，F(xiàn)在作為多媒體組網標準的 H.323 應用比較廣泛，它是IP 網關 /終端在 IP 網上傳送話音和多媒體業(yè)務所使用的核心協(xié)議，包括點到點、點到多點會議、呼叫控制、多媒體管理、帶寬管理、 LAN與其他網絡的接口等。H.323 協(xié)議中關于長途呼叫建立時間等問題還有待解決。H.323 沒有關于NNI 接口的定義，沒有擁塞控制機制。這在專用網內實現(xiàn)計算機- 計算機的呼叫沒有問題，但要提供全國性業(yè)務及PSTN-to-PS

16、TN連接則必須依賴 NNI接口。H.323是集中式對 等結構，多個平臺運行多個軟件，硬軟件升級不容易。2. 媒體網關控制協(xié)議（MGC）PMGC喝 SGCP（簡單網關控制協(xié)議）和 IPDC （InternetProtocol Device Control ）的結合產物。 1998 年 Level 3 提出IPDC,同時 Telcordia （原來的 Bellcore ）提出了 SGCP 當 IETF成立MeGaCoT作組后，兩者合并為MGCPI時人們希望把以軟件為中心的呼叫處理功能和以硬件為中心的媒體流處理（ med ia streaming ）功能分離開，放置在軟交換與媒體網關之間。那時 H.

17、323 和 SIP 協(xié)議不能處理這兩個分離實體之間的通信， 所以就產生了 MGCP.MGCP則重的是簡單i和可靠性，MGCP1、議本身只限于處 理媒體流控制，呼叫處理等智能工作卸載到軟交換上，使媒體網關成為一個很簡單的設備， 簡化了本地接入設備的設計， 只負擔 必要的接入硬件和 MGCPW戶側功能的成本，網管和互操作成本 轉移到網絡上。圖2是MGCP勺實施示意圖。MGCP1過軟交換實 現(xiàn)對多業(yè)務IP網邊緣上的數(shù)據(jù)通信設備（如 VoIP網關、voice -over-ATM 網關、cable modem、機頂盒、軟 PBX和電路交叉連 接）的外部控制和管理。其中的軟交換可以分布在多個計算機平 臺上

18、，從外部控制、管理多媒體網絡邊緣上的媒體網關，指導網 關在端點之間建立連接，探測摘機之類的事件，產生振鈴等信號， 以及規(guī)范端點之間如何、何時建立連接。MGC喝軟交換、媒體網關、信令網關的關鍵協(xié)議，它使IP電話網可以接入 PSTN實現(xiàn)端到端電話業(yè)務。 MGC規(guī)范的草 案已經提交給IETF和ETSI.后來Lucent又提出了媒體設備控制協(xié)議（MDCP ,于是 所有以上協(xié)議又合弁成 MeGaCo協(xié)議（又稱作 H.248） 。 MeGaCo既適應面向連接的媒體（TDM ATM ,又面向無連接媒體（IP）, 是一個全套的多種媒體網關控制標準。 其標準制定工作正在進行中，但由于它比較復雜，因此需要較長一段

19、時間才能完成。3.SIP ( Session Initiation Protocol )SIP 主要是為 Internet 網上的多媒體會議電視服務的，用于建立 Internet 主機之間的會晤( session )。它以 Interne t協(xié)議(HTTP為基礎，遵循Internet 的設計原則，所以很容 易增加新業(yè)務，擴展協(xié)議，而不會引起互操作問題。SIP 協(xié)議簡單，是模塊式，不受基礎協(xié)議與結構的限制。它可用于端點或服務器上呼叫的建立， 也可運行在媒體網關控制器、網關、數(shù)據(jù)庫等其他設備之間。1999 年 4 月哥倫比亞大學完成了第一個SIP 互操作實驗，很快又完成了 SIP 在基本呼叫建立過

20、程中穩(wěn)定性的測試， 現(xiàn)在正在進行關于安全、 認證方面的工作，預計基于SIP 的商用產品會很快推出。SIP最近剛剛成為IETF的RFC象H.323 一樣，SIP也沒 有 NNI 接口，但它也在積極解決這個問題。國際軟交換聯(lián)盟( I nternational Softswitch Consortium )和一些組織提倡 SIP ， 認為它雖說沒有H.323 那樣功能強大， 但對運營者來說， 比較容易實施，不少運營者和制造商從H.323轉移到SIP,而Vocaltec 等一些運營者還是采用了 H.323.四、軟交換的研發(fā)和應用目前，我國軟交換的應用主要集中在語音業(yè)務。許多電信設備制造商開始研究和開發(fā)

21、軟交換系統(tǒng)，其中中興和華為等公司已經提出了基于軟交換網絡的解決方案，并研究開發(fā)了提供話音業(yè)務的軟交換系統(tǒng)。就運營商而言，傳統(tǒng)運營商十分關注現(xiàn)有網絡如何進一步發(fā)展， 新興運營商關注如何迅速占領市場， 因此軟交換成為大家共同關注的焦點，并積極進行或籌備軟交換的試驗。不同廠家的軟交換在技術標準的選用及協(xié)議的兼容性方面還難以做到相互兼容。 BICC 協(xié)議、 SIP - T 協(xié)議和 H.248協(xié)議也在發(fā)展之中， 協(xié)議的選項需要運營商根據(jù)業(yè)務的需要來進一步確定。有關軟交換的標準、協(xié)議是網絡融合的關鍵。現(xiàn)在包括設備制造商、 業(yè)務提供者在內的業(yè)界都在為標準制定工作而努力，希望把先進業(yè)務、語音應用引入到數(shù)據(jù)網中

22、，并能和傳統(tǒng)網絡順利融合?，F(xiàn)在的標準工作主要涉及：互操作性；媒體控制協(xié)議（如MGCP H.248 ）,軟交換機之間的通信（如 SIP）,擴展業(yè)務平臺的協(xié)議和 API ；符合國際電話連接標準；安全標準；利用軟交換傳送高級業(yè)務等方面。相關的標準主要有 H.323 、 MGCP、 SIP 等。但相關的軟交換標準還有待完善、統(tǒng)一和被廣泛接受。 軟交換所面臨的首要的也是最主要的挑戰(zhàn)就是多協(xié)議， 即軟 交換所支持的協(xié)議很多， 而且這些協(xié)議分別來自不同的標準化組織， 這為技術研究、 設備生產通信運營等各方面都帶來了很多協(xié)調方面的困難。五、軟交換的前景分析軟交換技術起源于美國的企業(yè)網應用，即便今天，也仍然主要

23、以企業(yè)內部和長途話音網上的應用居多。 它對于運營大型網絡需要解決的IP地址規(guī)劃、QoG網絡安全等問題考慮較少，幾乎就是直接移交給寬帶 IP 網去解決。目前，國外已經有許多運營商開始NGN勺試運營，我國的主流運營商也已著手進行NGN的實驗，但NGN否如其所愿帶給運營商和普通老百姓所需要的 東西，本身并不明朗。NGNE竟有多大的前景？是否會像以前的 寬帶網絡熱一樣雷聲大，雨點?。縉GN 一個重要的特點是網絡平臺的開放性。一個完全開放的網絡平臺， 為業(yè)務運營商的發(fā)展提供了良好的基礎。 對于我國的運營商來說， 技術不是需要擔心的主要問題， 關鍵的問題是，有沒有能力將龐大的市場潛力轉變成忠實的消費群和源源不斷的業(yè)務收入， 讓現(xiàn)有的投資發(fā)揮最大的效率， 從而增加業(yè)務收入。途徑主要有兩個， 其一是開拓增值業(yè)務， 其二是通過管理提高服務能力。NGN網絡一個最大的特點是業(yè)務驅動網絡，那么