電路交換、包交換與軟交換

1、 電路交換、包交換與軟交換谷祥林1、概念2、電路交換原理2.1、電路交換原理框圖2.2、電路交換的特點(diǎn)2.3、電路交換的接續(xù)流程2.4、電路交換組網(wǎng)3、包交換系統(tǒng)組成3.1、概念的引入3.2、X.25分組交換網(wǎng)3.3、幀中繼FR網(wǎng)路3.4、ATM異步轉(zhuǎn)移模式5、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)（IP網(wǎng)絡(luò)）4、軟交換系統(tǒng)簡(jiǎn)介4.1、回顧電話交換的演進(jìn)發(fā)展歷程4.2、軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述4.3、軟交換的十大系統(tǒng)功能4.4、軟交換系統(tǒng)的工作模式4.5、軟交換的業(yè)務(wù)功能5、電話交換的發(fā)展方向由電路交換過渡到包交換、軟交換51、IP電話取代PSTN,寬帶包交換替代傳統(tǒng)電路交換5.2、從當(dāng)前的電路交換向軟交換過渡的階段化建議1、

2、概述通信系統(tǒng)的基本功能層，由終端、傳輸和交換三種技術(shù)設(shè)備組成。其中交換位于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置，是電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技術(shù)，用以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)尋址以及終端、電路之間的接續(xù)（選擇性鏈接）雙重功能。當(dāng)前的交換技術(shù)包括三個(gè)范疇：其一，源于電話通信的電路交換CS（CircuitSwitching）。其二，源于數(shù)據(jù)通信的包交換PS（PacketSwitching）。其三，與信息承載平臺(tái)完全分離的接續(xù)控制中心，即軟交換中心。電路交換完成兩個(gè)終端之間、終端與中繼電路之間或中繼電路之間的物理連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電話終端（低速數(shù)據(jù)終端）之間的信息交流。包交換完成，將打包封裝的數(shù)據(jù)從源地址到目的地址的傳送，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)終端之間的信息交流

3、。軟交換，完成與承載無關(guān)的電話交換接續(xù)控制。電路交換起源于電話通信系統(tǒng)，執(zhí)行國(guó)際電聯(lián)ITU-T（原CCITT）的一系列電話交換協(xié)議。包交換起源于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信和電報(bào)報(bào)文交換，執(zhí)行ITU-T的分組交換協(xié)議和IEEE和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)作業(yè)部IETF制定的RFC協(xié)議群。軟交換隨IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電路交換與包交換、軟交換逐漸走向融合。如：電路交換機(jī)發(fā)展了與包交換鏈接的IP網(wǎng)關(guān)板卡，實(shí)現(xiàn)了電路交換與包交換系統(tǒng)的綜合組網(wǎng)。包交換設(shè)備配置了TDM（時(shí)分調(diào)制）接口，實(shí)現(xiàn)了與電路交換設(shè)備的連接。當(dāng)前，IP業(yè)務(wù)的發(fā)展、普及和包交換的寬帶、開放、綜合特性使其成了通信技術(shù)發(fā)展的主流。不久

4、的將來，包交換將取代電路交換，實(shí)現(xiàn)軟交換和下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的發(fā)展目標(biāo)。2、電路交換原理2.1、電路交換原理框圖電路交換原理框圖繪于圖2-1）。電路交換的核心是一個(gè)“開關(guān)矩陣”。用戶電話終端與交換機(jī)的用戶接口電路相連。用戶接口電路又通過交換系統(tǒng)內(nèi)部的話音數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)與交換矩陣的連接?，F(xiàn)代的電路交換設(shè)備，通常采用TDM的時(shí)分交換矩陣（T矩陣）和空分交換矩陣（S矩陣）（專網(wǎng)交換機(jī)只采用單T交換機(jī)矩陣。只有大容量的電信公網(wǎng)交換機(jī)才采用TST或TSST多級(jí)組群結(jié)構(gòu)。）來完成兩個(gè)電話終端之間的連接。T矩陣和S矩陣都是四線制式，其容量通常表示為MXM（發(fā)X收）。圖2-1）左，用戶1和用戶N通話：在矩陣中，

5、用戶1的發(fā)信與用戶N的收信連通。用戶N的發(fā)信與用戶1的收信連通。用戶接口111陣（T矩陣）丄用戶接口N!11中繼接口i圖2-1）、電路交換原理框圖圖2-1）右，用戶1接通中繼電路1：在矩陣中，用戶1的發(fā)信與中繼1的收信連通。中繼1的發(fā)信與用戶1的收信連通。2.2、電路交換的特點(diǎn)1）、電路交換是一種實(shí)時(shí)交換，當(dāng)一個(gè)用戶呼叫另一個(gè)用戶（或中繼）時(shí)，立即在其間建立起連接。2）、電路交換是一種面向連接的交換。只有完成了電路連接，用戶才能進(jìn)行信息收發(fā)。3）、用戶連接一旦建立，只受用戶摘掛機(jī)的控制。與用戶是否通話無關(guān)，即使用戶不講話，電路中無信息傳輸，只要用戶不掛機(jī)，電路一直保持連接狀態(tài)。4）、用戶連接一

6、旦建立，該電路不會(huì)再被第三者使用，具有連接的唯一特性。5）、交換機(jī)對(duì)連接雙方的信號(hào)透明傳輸，不作任何檢測(cè)和處理。6）、電路交換建立在物理層上，具備固定的連接模式和接口模式，任何硬件故障都可能造成接續(xù)失敗或通話中斷。7）、電路交換采用立即損失制。即，容許系統(tǒng)在鏈路全忙和被叫用戶占線的情況下，產(chǎn)生呼叫損失（呼損）。8）、對(duì)用戶雙方傳輸?shù)男畔ⅲㄔ捯艋虻退贁?shù)據(jù)）無差錯(cuò)控制。9）、通道帶寬固定：64KBPS。2.3、電路交換的接續(xù)流程電路交換的接續(xù)流程由呼出接續(xù)和呼入接續(xù)兩個(gè)部分組成。1）、呼出接續(xù)流程如圖2-2）所示，呼出流程是：指用戶摘機(jī)到聽到撥號(hào)音的呼叫處理過程。NN圖2-2）、用戶呼出接續(xù)流程圖

7、2）、呼入接續(xù)流程如圖2-3）所示，呼入流程是：指用戶撥完號(hào)到接通被叫用戶（被叫振鈴主叫聽回鈴音）的呼叫處理過程。圖2-3)、用戶呼入接續(xù)流程圖2.4、電路交換組網(wǎng)電路交換設(shè)備通過中繼電路組網(wǎng)，主要技術(shù)涉及中繼接口、中繼信令、匯接交換、號(hào)碼分析及路由局向控制、用戶號(hào)碼變換處理等5個(gè)方面。1)、中繼接口傳統(tǒng)電路交換常用的中繼接口有：二線環(huán)路中繼接口(FXO)二/四線E&M中繼接口2M數(shù)字中繼A接口2M數(shù)字中繼ISDN30B+DPRI(PRA)接口ISDN2B+DBRI(BRA)數(shù)字中繼接口2）、中繼信令用戶信令DTMF（用于環(huán)路中繼接口）E&M信令（BellCore1v類，用于二/四線E&M中繼

8、接口）CAS隨路信令（中國(guó)1號(hào)/R2）（用于2M數(shù)字中繼A接口）CCS7號(hào)信令（電話用戶部分TUP：用于2M數(shù)字中繼A接口；綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)部分ISUP:用于ISDN30B+DPRI（PRA）接口）CCS“Q”信令系統(tǒng)（基于ITU-T的Q.921和Q.931建議）（用于ISDN30B+DPRI（PRA）接口和ISDN2B+DBRI（BRA）數(shù)字中繼接口。其中：一號(hào)數(shù)字用戶信令DSS1:用于接入電信公網(wǎng)以及專用網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接；專用通信網(wǎng)一號(hào)信令PSS1/QSIG:用于專用通信網(wǎng)）3）、匯接交換交換機(jī)中，實(shí)現(xiàn)中繼電路至中繼電路之間接續(xù)的交換功能稱匯接交換。匯接交換功能包含：路由選擇，中繼電路之間

9、的通道連接，信令轉(zhuǎn)發(fā)，釋放控制等4個(gè)功能部分。路由選擇：通過對(duì)中繼來話信令中被叫號(hào)碼的分析，選擇接續(xù)路由（優(yōu)選直達(dá)路由，直達(dá)路由全忙或故障，自動(dòng)選擇迂回路由）。中繼電路之間的通道連接：通過本機(jī)的交換矩陣實(shí)現(xiàn)中繼電路之間的話音通道連接，將主叫用戶通過匯接交換連接到網(wǎng)絡(luò)中的下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)。信令轉(zhuǎn)發(fā)：匯接交換機(jī)在將來話端中繼接通到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的同時(shí)，將主叫來話信令轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)接續(xù)信令的網(wǎng)絡(luò)傳輸。釋放控制：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來話中繼與去話中繼雙方的線路信令狀態(tài)，完成對(duì)本機(jī)中繼電路之間的匯接連接的釋放控制。4）、號(hào)碼分析及路由局向控制網(wǎng)絡(luò)匯接交換機(jī)的基本性能之一，就是具備多路由、多局向接續(xù)控制能

10、力。局向，是指由出局引示號(hào)碼所標(biāo)志的一條連接到一個(gè)固定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的中繼電路群。局向基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，在交換機(jī)上設(shè)定。路由，是指網(wǎng)絡(luò)中從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的網(wǎng)路支路和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合。路由基于網(wǎng)絡(luò)連接，在系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)設(shè)定，由一連串的相關(guān)節(jié)點(diǎn)局向設(shè)置組成。對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)匯接交換節(jié)點(diǎn)來說，必須具備路由迂回功能。即，對(duì)于一個(gè)匯接呼叫，通常設(shè)置一個(gè)局向?yàn)橹边_(dá)路由，同時(shí)設(shè)置14個(gè)局向?yàn)橛鼗芈酚桑ǚ譃榈谝?、第二、第四迂回路由）。網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，呼叫優(yōu)先選占直達(dá)路由。當(dāng)直達(dá)路由全忙或中斷時(shí)，匯接交換機(jī)自動(dòng)依次選擇迂回路由。專用通信網(wǎng)絡(luò)必須具備路由前向預(yù)測(cè)功能。即，網(wǎng)絡(luò)中任何一條網(wǎng)絡(luò)支路全忙或故障，該支路兩端的匯接

11、交換機(jī)都要把這一消息傳遞給與這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連的所有交換節(jié)點(diǎn)，使得凡是經(jīng)過故障（全忙）支路的呼叫，都在前一個(gè)匯接交換節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向迂回路由，不再走到“絕路”上來。通常，網(wǎng)絡(luò)匯接交換機(jī)應(yīng)具備分析8位網(wǎng)絡(luò)局向號(hào)碼的能力。即，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)100個(gè)以上局向的選擇、接續(xù)控制（理論上可達(dá)108個(gè)局向）。來話中繼信令中，包含了被叫目的地局向號(hào)碼和主叫發(fā)起源的局向號(hào)碼。匯接交換機(jī)在接收到來話端的中繼信令，通過解析主、被叫號(hào)碼來確定去話中繼的出局局向，確定去話路由。5）、號(hào)碼變換處理專用通信網(wǎng)與電信公網(wǎng)在編號(hào)方案上存在根本的區(qū)別。電信公網(wǎng)先有網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，再建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。電信公網(wǎng)的號(hào)碼由國(guó)際區(qū)號(hào)、長(zhǎng)途區(qū)號(hào)、本地網(wǎng)號(hào)碼三部分組

12、成，分別由國(guó)際電聯(lián)、國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部統(tǒng)一規(guī)定。位長(zhǎng)指定，不重復(fù)，號(hào)碼與用戶在網(wǎng)絡(luò)中的位置對(duì)應(yīng)。參看GB3971.1-1983國(guó)家通信網(wǎng)自動(dòng)電話編號(hào)和GF018-1995公用電話網(wǎng)自動(dòng)電話編號(hào)。對(duì)于專用通信網(wǎng)，由于部門之間具有相對(duì)的獨(dú)立特性，通常是先有了節(jié)點(diǎn)交換機(jī)（PBX）,再來聯(lián)網(wǎng)，沒有嚴(yán)格、統(tǒng)一的系統(tǒng)編號(hào)方案。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)交換機(jī)內(nèi)部號(hào)碼不等位，號(hào)碼重疊，受電信公網(wǎng)本地網(wǎng)給定號(hào)碼群的限制等等。所以，要求專網(wǎng)交換機(jī)具備號(hào)碼變換處理能力。專用通信網(wǎng)交換機(jī)的號(hào)碼變化由出入局偏置濾波器和撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)來完成。對(duì)于用戶而言，按照規(guī)定的編號(hào)方案撥號(hào)。對(duì)于交換機(jī)而言，必須將用戶撥打的號(hào)碼按網(wǎng)絡(luò)實(shí)際設(shè)置來發(fā)送和處理。

13、&撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。先進(jìn)的專網(wǎng)交換機(jī)，具有系統(tǒng)容量?jī)杀兑陨蠑?shù)量的撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，分為專用數(shù)據(jù)庫(kù)和公用數(shù)據(jù)庫(kù)。撥號(hào)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)了將要發(fā)往電話交換網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際編號(hào)。撥號(hào)庫(kù)的號(hào)碼，是用戶呼叫時(shí)撥打的號(hào)碼，通常按系統(tǒng)組網(wǎng)要求編制。當(dāng)用戶撥發(fā)了一個(gè)撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)的號(hào)碼。交換機(jī)就將該庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的號(hào)碼發(fā)送到中繼線路上去。這是一個(gè)采用“引示號(hào)碼”來間接尋址的操作過程。比如：一個(gè)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)5位等位撥號(hào)，而系統(tǒng)中每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部編號(hào)位長(zhǎng)不等，有的4位，有的5位，有8位，。這時(shí)，撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)可按系統(tǒng)5位編制。撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的是實(shí)際接續(xù)的記發(fā)器數(shù)據(jù)。這樣，對(duì)于用戶，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一編號(hào)。對(duì)于電話交換網(wǎng)絡(luò)，保留了原有的編號(hào)設(shè)置和最佳的接續(xù)

14、規(guī)劃設(shè)計(jì)。又比如圖2-4）中，調(diào)度系統(tǒng)終端，按40004999統(tǒng)一編號(hào)，要求一鍵到位，全自動(dòng)等位撥號(hào)。調(diào)度臺(tái)號(hào)：4000調(diào)度臺(tái)A局向號(hào)：88局向號(hào)：99分機(jī)號(hào)：4002調(diào)度分機(jī)B的撥號(hào)庫(kù)號(hào)：4002調(diào)度分機(jī)圖2-4）、撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用示例圖一調(diào)度臺(tái)A一鍵到位呼叫網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度分機(jī)B（4002）。途徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)13。對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)全自動(dòng)連接的交換節(jié)點(diǎn)來說，匯接交換需撥打相應(yīng)的出中繼局向號(hào)碼。如圖2-4）中的“88”、“99”。調(diào)度臺(tái)A鍵撥打的“4002”是交換機(jī)1中的撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)號(hào)。接續(xù)中，交換機(jī)1從4002庫(kù)中調(diào)出實(shí)際撥號(hào)數(shù)據(jù)為：“88”“99”“4002”。實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一編號(hào)、等位撥號(hào)和一鍵到位

15、功能。再如：為節(jié)省長(zhǎng)途電話費(fèi)用，專用網(wǎng)行政（公務(wù)）交換機(jī)撥打電信公網(wǎng)的長(zhǎng)途電話，都要加撥“17909”，走IP通道。這時(shí)，就用到了撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)功能。通常將出局“0”設(shè)置成一個(gè)撥號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)。分機(jī)撥“0”，占用一條出中繼，并調(diào)用撥號(hào)庫(kù)中的數(shù)據(jù)“17909”將該長(zhǎng)途呼叫強(qiáng)制連接到IP通道。用戶分機(jī)后續(xù)的撥號(hào)，直接進(jìn)入電信公網(wǎng)交換機(jī)，不受插入“17909”號(hào)段的影響。&出入局號(hào)碼偏置過濾器的應(yīng)用先進(jìn)的專網(wǎng)交換機(jī)，具備出入局偏置過濾器，用于對(duì)中繼接續(xù)的電話號(hào)碼進(jìn)行變換處理，具備號(hào)碼增減、變換、重發(fā)、用戶后續(xù)再撥號(hào)發(fā)碼等功能。如：出局號(hào)碼偏置過濾器，可以添加、修改用戶的主叫號(hào)碼，用以標(biāo)志一個(gè)特定的組群或者一個(gè)

16、特定功能的呼叫。又如：入局號(hào)碼偏置過濾器，可對(duì)一組需要轉(zhuǎn)發(fā)的電話號(hào)碼進(jìn)行刪減、添加、轉(zhuǎn)換變換，以適應(yīng)下一段接續(xù)的需要。3、包交換系統(tǒng)組成3.1、概念的引入包交換起源于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)分組傳輸、交換。顧名思義，就是將要傳輸、交換的數(shù)據(jù)打成一個(gè)“包”，就像到郵政局發(fā)送一封信、一件包裹一樣。數(shù)據(jù)包由封裝標(biāo)記、報(bào)頭報(bào)尾、數(shù)據(jù)字段等部分組成。報(bào)頭部分包括該數(shù)據(jù)的源地址、目的地址、差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）。報(bào)尾部分通常用于差錯(cuò)控制校驗(yàn)。圖3-1）、包交換設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖3-1）所示，包交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。連接在包交換機(jī)一個(gè)端口上的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（源終端），將一段需要交換到另一端口（連接目的

17、終端）的數(shù)據(jù)打包后發(fā)送到數(shù)據(jù)交換機(jī)的相應(yīng)端口。數(shù)據(jù)交換機(jī)（分組交換機(jī)）分析這包數(shù)據(jù)的報(bào)頭，將其轉(zhuǎn)存到目的地址所對(duì)應(yīng)端口的數(shù)據(jù)緩沖器中。一旦該端口空閑，即將緩沖器中的數(shù)據(jù)發(fā)往與之連接的目的終端設(shè)備。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的交換。報(bào)文交換（MessageSwitching）和分組交換（PacketSwitching）是包交換的兩個(gè)技術(shù)分支。前者，將一個(gè)數(shù)據(jù)文件打成一個(gè)大包發(fā)送、傳輸、接受。后者，將一個(gè)數(shù)據(jù)文件分成若干小段，打成若干個(gè)小包，經(jīng)傳輸、交換后再整合恢復(fù)為原來的數(shù)據(jù)文件。報(bào)文交換包大，數(shù)據(jù)延時(shí)長(zhǎng)，不利于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸和交換。但包頭的附加開銷小，數(shù)據(jù)傳輸效率高，占用帶寬相對(duì)較窄。分組交換包小，傳輸時(shí)延短

18、，由于每包數(shù)據(jù)都要疊加包頭、包尾，因此，附加開銷大，數(shù)據(jù)傳輸速率低，占用較寬的帶寬。在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的OSI開放式結(jié)構(gòu)中，包交換居于第二和第三層面。如居于數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）上的幀中繼（FR）DDN網(wǎng)；居于網(wǎng)絡(luò)層（第三層）上的X.25低速數(shù)據(jù)分組交換網(wǎng)以及橫跨第二層、第三層的IP網(wǎng)絡(luò)等等。3.2、X.25分組交換網(wǎng)X.25分組交換網(wǎng)由數(shù)據(jù)分組交換機(jī)、數(shù)字用戶終端和X.25協(xié)議組成。X.25協(xié)議是國(guó)際電聯(lián)ITU-T（原CCITT）發(fā)布的全球統(tǒng)一的公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用于低速數(shù)據(jù)傳輸與交換（最高速率：19.2KBPS）。X.25協(xié)議包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分組交換機(jī)之間的傳輸、交換接口協(xié)議NNI（Node-N

19、odeInterface）和數(shù)據(jù)終端（用戶）與網(wǎng)絡(luò)之間的接口協(xié)議UNI（User-NetworkInterface）ITU-T還為異步通信終端（非分組終端）接入X.25分組交換網(wǎng)絡(luò)制定了一系列分組裝拆協(xié)議：X.28/X.29/X.3。由于X.25分組交換網(wǎng)絡(luò)的速率太低，現(xiàn)已趨于淘汰。3.3、幀中繼FR網(wǎng)路幀中繼FR（FrameRelay）是ITU-T為ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用而定義的新型分組式數(shù)據(jù)傳輸、交換協(xié)議。協(xié)議編號(hào)：I.122?？稍贗SDN基本速率接口（BRI）、一次群速率接口（PRI）以及ISDN的D、B、H任何一種信道上使用。如圖3-2）所示，幀中繼FR工作在OSI

20、的數(shù)據(jù)鏈路層（第二層），實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)終端之間，或兩個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連。具備吞吐量大、延時(shí)小、適合實(shí)時(shí)性突發(fā)業(yè)務(wù)等特性，能向用戶提供NX64KBPS（Nw30）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的業(yè)務(wù)通信能力。圖3-2）、通過幀中繼網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)A地、B地局域網(wǎng)之間的連接3.4、ATM異步轉(zhuǎn)移模式ITU-T定義的寬帶綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)B-ISDN,采用ATM（AsynchronousTimeMode）異步轉(zhuǎn)移模式。習(xí)慣上，人們將X.25網(wǎng)絡(luò)稱作第一代分組交換技術(shù)，將幀中繼FR稱作第二代分組交換技術(shù)，將ATM稱作第三代分組交換技術(shù)。ATM具有高速、寬帶、靈活的特點(diǎn)，協(xié)議簡(jiǎn)單，時(shí)延小，具備QoS質(zhì)量控制功能，特別適合語

21、音、活動(dòng)圖像、高速數(shù)據(jù)的傳輸與交換。ATM采用固定長(zhǎng)度的分組結(jié)構(gòu)。如圖3-3）所示，一個(gè)ATM包由53個(gè)字節(jié)（bytes）組成，分為兩段。第一段：信頭字段，占5個(gè)字節(jié)，組成如下：GFC：般流量控制，4比特。VPI：虛通道標(biāo)識(shí)，8比特/12比特。VCI:虛電路標(biāo)識(shí)，16比特。PT：凈負(fù)荷類型，3比特。CLP:信元丟棄級(jí)別，1比特。HEC：信頭誤碼控制，8比特。信頭字段(5字節(jié))信息字段(48字)GFCVPIVPIVPIVCIVCIVCIPTCLPHEC12345Bit87654321Byte圖3-3）、ATMUNI/NNI信元結(jié)構(gòu)ATM具備多種靈活的接口，以適應(yīng)與SDH、PDH、MSTP、以太網(wǎng)

22、交換機(jī)/路由器以及用戶終端連接。如：155MBPS(STM-1)；622MBPS(STM-4)；2M(E1)；34M(E3)；140M(E4)；10100M以太網(wǎng)接口；千兆以太網(wǎng)接口等等。由于ATM網(wǎng)絡(luò)的承載業(yè)務(wù)限于電信通信系統(tǒng)，其開放性，可擴(kuò)展性被IP網(wǎng)絡(luò)超越。未能達(dá)到預(yù)想的寬帶綜合業(yè)務(wù)(B-ISDN)主流應(yīng)用系統(tǒng)的目的。3.5、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(IP網(wǎng)絡(luò))國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)又稱IP網(wǎng)絡(luò)(InternetProtocol)，起源于計(jì)算機(jī)之間的通信。采用以太網(wǎng)(Ethernet)接口、TCP(UDP)/IP協(xié)議封裝。TCP(TramsmissionControlProtocol)為傳輸控制協(xié)議，UDP(Us

23、erDatagranProtocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。分別與IP協(xié)議共同構(gòu)成TCP/IP或UDP/IP協(xié)議組合。TCP(UDP)/IP協(xié)議，是因特網(wǎng)成功的關(guān)鍵。它所解決的是數(shù)據(jù)的分組交換和傳輸，既不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)在物理層面的硬件連接問題，也不考慮數(shù)據(jù)在應(yīng)用層面的功能問題。這就使得任何應(yīng)用層的功能，都可以通過TCP(UDP)/IP協(xié)議在任何網(wǎng)絡(luò)連接中交換、傳輸。TCP(UDP)/IP協(xié)議已經(jīng)成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主流和標(biāo)準(zhǔn)。TCP是可靠傳輸控制協(xié)議，具備流量控制，端口多重連接以及順序控制和糾錯(cuò)、重發(fā)功能。UDP/IP提供無連接數(shù)據(jù)報(bào)的通信方式，無流量、順序控制，無糾錯(cuò)、重發(fā)機(jī)制。UDP/IP將傳輸可靠性歸

24、于通信終端之間，與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。從而有效地減少了網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)，適用于IP電話、可視圖像傳輸?shù)葘?shí)時(shí)通信系統(tǒng)。IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為4層，不同于OSI的七層。然而，物理、數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)三個(gè)底層，兩者是一致的。因特網(wǎng)協(xié)議IP（InternetProtocol）,處于OSI七層結(jié)構(gòu)的第三層，（網(wǎng)絡(luò)層），是Internet網(wǎng)關(guān)之間、網(wǎng)關(guān)和主機(jī)之間的通信協(xié)議。IP網(wǎng)絡(luò)的核心部分，是由路由器互聯(lián)組成的交換網(wǎng)絡(luò)，如圖3-4）所示,由核心層、分發(fā)層、邊緣層組成。路由器是完成IP網(wǎng)絡(luò)層（第三層）交換功能的包交換設(shè)備。邊緣層路由器與IP交換機(jī)（第二層）連接，實(shí)現(xiàn)交換終端的網(wǎng)絡(luò)連接。IP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接IP終端，實(shí)現(xiàn)IP接入功

25、能。IP網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)不分級(jí)的平面型結(jié)構(gòu)。即，所有網(wǎng)絡(luò)終端的地址編號(hào)相同（IPV4：4Bytes32Bits；IPV6：16Bytes128Bits；）,無論連接在IP網(wǎng)絡(luò)的任何位置，都具備同等的功能級(jí)別。包交換將傳輸與交換融合起來，產(chǎn)生了傳輸即交換的新理念。4、軟交換系統(tǒng)簡(jiǎn)介4.1、回顧電話交換的演進(jìn)發(fā)展歷程從1920年第一臺(tái)人工交換機(jī)問世，電話交換技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了近90個(gè)年頭，走過了人工磁石、人工共電、步進(jìn)自動(dòng)、縱橫自動(dòng)、數(shù)字程控等曲折而漫長(zhǎng)的歷程。當(dāng)今，IP寬帶網(wǎng)絡(luò)已成為信息通信技術(shù)的主流，承載平臺(tái)由窄帶轉(zhuǎn)向?qū)拵?，觸發(fā)了電話交換技術(shù)新的換代演進(jìn)。2000年國(guó)際電聯(lián)（ITU-T）提出了電話

26、交換技術(shù)下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的四層結(jié)構(gòu)理念。AAA|可視電話呼叫中邊界控制統(tǒng)一信息及集中語音郵箱C-MAILJJJJJ1141傳輸層核心分組交換網(wǎng)（IP/ATM）接入網(wǎng)關(guān)AG)綜合接入設(shè)備(IAD)數(shù)字模擬電話接口接入網(wǎng)關(guān)AG）綜合接入設(shè)備（IAD）MGCP/H.248數(shù)字模擬電話接口ip可視ip電話電話IP軟件電話接入層MGCP/H.248aWi-Fi數(shù)字/模擬話機(jī)數(shù)字調(diào)度臺(tái)可視/IP電話中繼網(wǎng)關(guān)電信公網(wǎng)PSTN)ZX數(shù)字/模擬話機(jī)業(yè)務(wù)層服務(wù)器|會(huì)議MCU心CTI器SBC圖4-1）、ITU-T提出的NGN四層結(jié)構(gòu)圖圖4-1）繪出了國(guó)際電聯(lián)ITU-T提出的電話交換NGN四層結(jié)構(gòu)的模式。不難看出

27、，下一代電話交換網(wǎng)絡(luò)由接入層、傳輸層、控制層和業(yè)務(wù)層構(gòu)成。傳統(tǒng)的電路交換中心，已經(jīng)讓位于軟交換中心。在一段過渡期之內(nèi)，傳統(tǒng)電路交換設(shè)備將退居到接入層面，與軟交換并存。隨著時(shí)間的推移，傳統(tǒng)電路交換將逐漸為新型的采用包交換的接入設(shè)備（接入網(wǎng)管AG、中繼網(wǎng)關(guān)TG、信令網(wǎng)關(guān)SG）,綜合接入設(shè)備（IAD）,直接注冊(cè)到軟交換中心的IP電話、軟件電話、可視電話等設(shè)備所取代，徐徐退出歷史舞臺(tái)。包交換替代電路交換，就像當(dāng)年數(shù)字程控交換替代機(jī)電制式的模擬交換一樣，已成不爭(zhēng)的事實(shí)。包交換替代電路交換，順應(yīng)了通信技術(shù)高速（寬帶）、智能（開放）、綜合的發(fā)展方向。符合如圖4-2）所描繪的電話交換功能由中心向邊沿移動(dòng)的發(fā)展

28、趨勢(shì)。軟交換是包交換承載環(huán)境之下的接續(xù)控制中心，與包交換合起來，共同完成下一代的電話交換功能。人工交換機(jī):所有功能由話務(wù)員控制/機(jī)電式交換機(jī)摘掛機(jī)、振鈴、撥號(hào)由控制器之外的繩路、記發(fā)器控制.數(shù)字程控電話交換機(jī)編譯碼、摘掛機(jī)、振鈴、撥號(hào).轉(zhuǎn)移到交換機(jī)外圍的用戶電路軟交換系統(tǒng)將編譯碼、語音壓縮、協(xié)議轉(zhuǎn)換、摘掛機(jī)、振鈴、號(hào)、尋址、信息傳送、連接控制都轉(zhuǎn)移到用戶終圖4-2）、電話交換功能由中心向邊緣發(fā)展趨勢(shì)圖4.2、軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述根據(jù)國(guó)際Softsweitch論壇ISC的定義，軟交換是基于分組交換網(wǎng)，利用軟件提供分離的呼叫控制功能和媒體處理功能的設(shè)備和系統(tǒng)。RediusSIPi其它軟交換系統(tǒng)SIP

29、IP電話網(wǎng)BICCISIP-U；SIP-T1網(wǎng)關(guān)（智能網(wǎng)）INAP/IP接入網(wǎng)關(guān)AGSIP應(yīng)用服務(wù)器（新業(yè)務(wù)PIS）網(wǎng)管服務(wù)器_待定SNMPAAA服務(wù)器地址解析路由功能業(yè)務(wù)提供功能網(wǎng)絡(luò)管理及計(jì)費(fèi)功能信令（SSF）功能中繼網(wǎng)關(guān)TGPSTN電話網(wǎng)SIP1MGCP；呼叫控制功能CSS軟交換平臺(tái)SIPMGCPSIP終端MGCF終端圖4-3）、軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖軟交換核心是采用開放的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)呼叫控制與媒體傳輸分離。軟交換平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖4-3）虛線框內(nèi)所繪，由呼叫控制功能、地址解析/路由功能、信令功能互通功能、業(yè)務(wù)提供功能、網(wǎng)絡(luò)管理及計(jì)費(fèi)功能等六大模塊組成。外部則包含：IP電話終端接入、接入網(wǎng)關(guān)接入、中繼網(wǎng)

30、關(guān)接入、信令網(wǎng)關(guān)接入、智能網(wǎng)接入與其它軟交換系統(tǒng)互聯(lián)互通、應(yīng)用層功能擴(kuò)展等部分。軟交換平臺(tái)支持SIP、MGCP/H.248、H.323等VoIP協(xié)議；支持G.711、G.723、G.729、MPEG-4/G.264等媒體封裝協(xié)議。具備IP音頻電話（IPT）、IP可視電話、IP移動(dòng)電話、IP軟件電話等多種應(yīng)用。4.3、軟交換的十大系統(tǒng)功能概括地講，軟交換的主要功能可歸納為以下十項(xiàng)：1）、媒體網(wǎng)關(guān)接入功能媒體網(wǎng)關(guān)是用戶終端與軟交換中心連接的中間設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)PSTN和VoIP的協(xié)議轉(zhuǎn)換和功能連接，是IP網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的接口設(shè)備，提供媒體流映射或代碼轉(zhuǎn)換的功能，支持SIP協(xié)議、MGCP/H.24

31、8/MEGACO協(xié)議來實(shí)現(xiàn)資源控制、媒體處理控制、信號(hào)與事件處理、連接管理維護(hù)、傳輸和安全等多種復(fù)雜的功能。2）、呼叫控制和處理功能呼叫控制和處理功能是軟交換最基本的目的功能。它可以為基本業(yè)務(wù)/多媒體業(yè)務(wù)呼叫的建立、保持和釋放提供控制，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。3）、業(yè)務(wù)提供功能在電路交換向分組交換的演進(jìn)過程中，軟交換能夠?qū)崿F(xiàn)PSTN/ISDN交換機(jī)所提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，還能與現(xiàn)有的智能網(wǎng)配合提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，也可以與第三方合作，提供多種增值業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)。4）、互連互通功能下一代網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)孤立的網(wǎng)絡(luò)，不可避免地要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和其它軟交換系統(tǒng)

32、的協(xié)同工作、互連互通。既具有前向發(fā)展特性，又具有后向兼容特性。例如，可以通過信令網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)分組網(wǎng)與現(xiàn)有7號(hào)信令網(wǎng)、智能網(wǎng)互通；可以采用SIP或BICC協(xié)議與其他軟交換設(shè)備互聯(lián)互通；還可以提供IP網(wǎng)內(nèi)H.248終端、SIP終端和MGCP終端之間的互通。5）、協(xié)議功能軟交換是一個(gè)開放的、多協(xié)議的實(shí)體，可采用各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與各種媒體網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器、終端和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，最大限度地保護(hù)用戶投資并充分發(fā)揮現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的作用。這些協(xié)議包括SIP、H.248、MGCP、SIGTRAN、H.323、RTP/RTCP、INAP等。6）、資源管理功能軟交換系統(tǒng)具備資源管理功能，能對(duì)系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行集中管理控制，如

33、資源的分配、釋放、配置和控制，資源狀態(tài)的檢測(cè)，資源使用情況統(tǒng)計(jì)，設(shè)置資源的使用門限等。7）、計(jì)費(fèi)功能軟交換具有采集詳細(xì)話單及復(fù)式計(jì)次功能，并能夠按照用戶的需求將話單傳送到相應(yīng)的計(jì)費(fèi)中心。8）、認(rèn)證與授權(quán)功能軟交換支持合法用戶（終端）認(rèn)證功能，可以對(duì)所管轄域內(nèi)的用戶、媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，以防止非法用戶/設(shè)備的接入。同時(shí)，還能夠與認(rèn)證中心連接，可以將所管轄域內(nèi)的用戶、媒體網(wǎng)關(guān)信息送往認(rèn)證中心進(jìn)行接入認(rèn)證與授權(quán)。9）、地址解析功能軟交換設(shè)備可以完成E.164地址至IP地址、別名地址至IP地址的轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)也可以完成重定向的功能。能存儲(chǔ)主叫號(hào)碼20位，被叫號(hào)碼24位，具有分析810位號(hào)碼而選取路

34、由的能力，具有在任意位置增、刪號(hào)碼的能力。10）、話音處理功能軟交換設(shè)備可以控制媒體網(wǎng)關(guān)是否采用語音信號(hào)壓縮，并提供可供用戶選擇的話音壓縮算法，包括G.711、G.729、G.723.1等算法，可以控制媒體網(wǎng)關(guān)是否采用回聲抵消技術(shù)，并可對(duì)話音包緩存區(qū)的大小和時(shí)延進(jìn)行設(shè)置，以減少抖動(dòng)、延時(shí)、傳輸帶寬對(duì)話音質(zhì)量帶來的影響。4.4、軟交換系統(tǒng)的工作模式下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）是一個(gè)廣泛的概念，在傳輸領(lǐng)域的核心是智能光網(wǎng)絡(luò)；在IP網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域是IPV6；在移動(dòng)電話領(lǐng)域是3GPP；軟交換只是NGN在電話交換領(lǐng)域的核心。軟交換與3GPP都采用了IMS（InterNetMutimidiaSubsystem）（因特網(wǎng)

35、多媒體子系統(tǒng)）架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)承載與接續(xù)控制的分離。圖4-4）繪出了軟交換IMS架構(gòu)的通話控制與用戶媒體流傳輸分離模式的描述示意。電話終端A（模擬電話）通過綜合接入設(shè)備（IAD）注冊(cè)到軟交換中心，被確認(rèn)為合法用戶后，便具備了基本的電話功能。電話終端B（軟件電話）直接注冊(cè)到軟交換中心，成為合法用戶。A呼叫B。先由A終端（通過IAD）向軟交換中心發(fā)送會(huì)話邀請(qǐng)（INVET）。軟交換中心接收到“邀請(qǐng)”將A終端發(fā)來的以阿拉伯?dāng)?shù)字編排的電話號(hào)碼認(rèn)作域名，經(jīng)DNS域名地址解析，將B終端的網(wǎng)絡(luò)地址回發(fā)給用戶A所在的綜合接入設(shè)備IAD。用戶A（通過IAD）按軟交換中心發(fā)來的終端B的網(wǎng)絡(luò)地址，進(jìn)行重定位，在IP網(wǎng)絡(luò)

36、上找到終端B,雙方進(jìn)行語音數(shù)據(jù)交流。完成通話接續(xù)。API接口MGCPGWPBX計(jì)費(fèi)和帳務(wù)系統(tǒng)AAA服務(wù)器管理維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器API網(wǎng)關(guān)用戶專網(wǎng)PSTN/PLMNSGH.323GWTG體流AGIAD軟交換軟交換2ME1/ISD等接入MGCP終端1電話終端BIP或ATM承載網(wǎng)圖4-4）、軟交換IMS架構(gòu)的通話控制與用戶媒體流傳輸分離描述示意圖。圖4-4）中，可以清楚地看到，軟交換中心只處理用戶的接續(xù)控制，不介入用戶雙方的通話連接，兩用戶之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接數(shù)據(jù)傳輸，這就大大地減少了軟交換中心處理的數(shù)據(jù)流量，實(shí)現(xiàn)了接續(xù)控制與信息承載的分離。4.5、軟交換的業(yè)務(wù)功能表4-1列出了軟交換系統(tǒng)的常規(guī)電話

37、功能和擴(kuò)展業(yè)務(wù)功能表4-1：用戶鑒權(quán)/登錄用戶注冊(cè)/注銷用戶通話記錄網(wǎng)絡(luò)地址解析網(wǎng)絡(luò)重定向功能分布式多中心接入全網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端不變號(hào)碼會(huì)話邊界控制跨域放號(hào)呼叫接續(xù)呼叫保持呼出限制呼叫等待遇忙回叫回?fù)軜I(yè)務(wù)（CallBaike）縮位撥號(hào)三方通話熱線服務(wù)會(huì)議電話可視電話會(huì)議個(gè)人會(huì)議遇忙回叫叫醒服務(wù)用戶級(jí)別控制主管群強(qiáng)插廣播功能主叫號(hào)碼顯示尋呼強(qiáng)拆無條件呼叫前轉(zhuǎn)惡意呼叫追查預(yù)先錄音通告語音郵箱遇忙轉(zhuǎn)移久叫不應(yīng)轉(zhuǎn)移呼叫轉(zhuǎn)接呼叫排隊(duì)呼叫代答音量控制/顯示咨詢呼叫自動(dòng)應(yīng)答自動(dòng)應(yīng)答揚(yáng)聲器控制用戶編號(hào)編程可視電話呼叫日志取后號(hào)碼重?fù)墁F(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)顯示業(yè)務(wù)信息等待提示時(shí)間顯示W(wǎng)eb管理短信業(yè)務(wù)（SMS）即時(shí)消息（IMS）構(gòu)筑統(tǒng)一通信平臺(tái)SIP語音郵件IVR交互式語音業(yè)務(wù)SIP中繼組網(wǎng)XML應(yīng)用集成網(wǎng)絡(luò)錄音第三方應(yīng)用功能調(diào)用可視調(diào)度功能網(wǎng)絡(luò)管理5、電話交換的發(fā)展方向由電路交換過渡到包交換、軟交換51、IP電話取代PSTN,寬帶包交換替代傳統(tǒng)電路交換1）、在寬帶通信領(lǐng)域，傳統(tǒng)的電路交換的不足之處越來越明顯：只能完成窄帶交換，實(shí)現(xiàn)語音和低速數(shù)據(jù)通信。用戶功能由交換機(jī)軟硬件提供，不開放。增加新功能、新業(yè)務(wù)很困難。不能適應(yīng)用戶對(duì)活動(dòng)圖像通信的要求。當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，不能直接與IP網(wǎng)絡(luò)