核心技術(shù)篇之軟交換設(shè)備

核心技術(shù)篇之軟交換設(shè)備共35頁第2頁中篇核心技術(shù)篇共35頁第3頁第3章軟交換設(shè)備3.1軟交換的概念從廣義上講，軟交換是指以軟交換設(shè)備為控制核心的軟交換網(wǎng)絡(luò)，包括4個功能層面：接入層、傳送層、控制層和應(yīng)用層。從狹義上講，軟交換特指位于控制層的軟交換設(shè)備。為了不造成誤解，本課程所提及的“軟交換”及“軟交換體系”均指軟交換網(wǎng)絡(luò)整個體系，包括4個功能層；對于狹義的軟交換概念均以“軟交換設(shè)備”表述。共35頁第4頁

我國原信息產(chǎn)業(yè)部《軟交換設(shè)備總體技術(shù)要求》中對軟交換的設(shè)備的定義如下：軟交換設(shè)備Softswitch是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的核心設(shè)備，也是下一代電信網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)備之一，它獨(dú)立于底層承載協(xié)議，主要完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由認(rèn)證和計(jì)費(fèi)等主要功能……

軟交換設(shè)備定位于軟交換網(wǎng)絡(luò)的控制層，是軟交換網(wǎng)絡(luò)的核心控制功能實(shí)體，為軟交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)時業(yè)務(wù)提供呼叫控制和連接功能。通過對各種媒體網(wǎng)關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層面的互通。共35頁第5頁

另外，軟交換設(shè)備也使得分組交換網(wǎng)繼承了原有電路交換網(wǎng)的豐富的業(yè)務(wù)功能，并可提供各種新業(yè)務(wù)，又能將PSTN逐步向分組化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。軟交換設(shè)備曾被稱為呼叫服務(wù)器、呼叫代理、媒體網(wǎng)關(guān)控制器，是VoIP體系中把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來，通過服務(wù)器上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能的產(chǎn)物。目前，業(yè)界普遍認(rèn)為以軟交換設(shè)備為核心的軟交換網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向。共35頁第6頁3.2軟交換的特點(diǎn)

1、只提供基本的呼叫接續(xù)控制軟交換設(shè)備是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的各業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中呼叫控制功能的實(shí)體。傳統(tǒng)的呼叫控制功能是和業(yè)務(wù)結(jié)合在一起的，不同的業(yè)務(wù)所需要的呼叫控制功能不同。而在軟交換體系中，各業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)用戶及業(yè)務(wù)特性被接入設(shè)備轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的分組格式，因此，軟交換設(shè)備可以只提供與用戶業(yè)務(wù)無關(guān)的基本呼叫控制，而業(yè)務(wù)邏輯由另外的業(yè)務(wù)服務(wù)器或SCP提供。共35頁第7頁2、覆蓋范圍廣軟交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是以分組網(wǎng)做為媒體交換網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)控制集中在軟交換設(shè)備上。這也意味著軟交換設(shè)備理論上可以覆蓋IP網(wǎng)絡(luò)的范圍。由于全球的IP網(wǎng)絡(luò)是互通的，在不考慮業(yè)務(wù)性能要求的前提下，一個軟交換設(shè)備就可以覆蓋全球的IP用戶。共35頁第8頁3、靈活的組網(wǎng)能力由于軟交換網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍廣，媒體層是一個扁平的網(wǎng)絡(luò)。所以軟交換網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)可以十分靈活，不僅可以按地域、管轄范圍組網(wǎng)，同時也可以按照用戶的要求組織跨地域的專網(wǎng)。用戶軟交換設(shè)備也可以在分組網(wǎng)上進(jìn)行容災(zāi)備份，備份軟交換設(shè)備可以配有全網(wǎng)的路由數(shù)據(jù)及主用軟交換設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)，在故障情況下，立刻將故障軟交換設(shè)備的業(yè)務(wù)接管過來，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。共35頁第9頁4、可擴(kuò)展性軟交換設(shè)備在整個通信過程中僅負(fù)責(zé)通話的建立與通話過程的控制，與接入方式和承載方式無關(guān)，這些特性決定了軟交換網(wǎng)絡(luò)可能以根據(jù)業(yè)務(wù)情況靈活配置軟交換設(shè)備。同時，由于軟交換設(shè)備能支持多種協(xié)議，使得軟交換網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和市場的變換配置不同的網(wǎng)關(guān)，具有良好的可擴(kuò)展性。共35頁第10頁5、支持各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議軟交換設(shè)備支持多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)與各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通；能夠控制接入各種用戶；能夠與業(yè)務(wù)服務(wù)器和SCP互連，提供各種業(yè)務(wù)；能夠與認(rèn)證服務(wù)器、網(wǎng)管平臺及策略服務(wù)器相連，提供務(wù)種輔助功能。

6、容量大軟交換設(shè)備處理能力強(qiáng)、容量大，對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，使得廣域業(yè)務(wù)較PSTN更易于推廣。共35頁第11頁3.3軟交換設(shè)備的主要功能軟交換設(shè)備是多種邏輯功能實(shí)體的集合，提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務(wù)的提供功能，是下一代網(wǎng)絡(luò)中語音/數(shù)據(jù)/視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備，也是目前電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的主要設(shè)備之一。軟交換網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)計(jì)思想是：業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入相分離，各實(shí)體之間通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信。共35頁第12頁軟交換設(shè)備業(yè)務(wù)提供功能網(wǎng)管功能計(jì)費(fèi)功能業(yè)務(wù)交換功能呼叫控制功能互通功能各種媒體網(wǎng)關(guān)H.248SIP終端SIPH.248終端H.248MGCP終端MGCPAAA服務(wù)器RADIUS應(yīng)用服務(wù)器RADIUS網(wǎng)管服務(wù)器RADIUSH.323IP電話網(wǎng)H.323SIP系統(tǒng)SIP軟交換設(shè)備SIP/BICC智能網(wǎng)信令網(wǎng)關(guān)INAP/IPNo.7網(wǎng)信令網(wǎng)關(guān)No.7/IP軟交換設(shè)備功能及協(xié)議圖共35頁第13頁3.3.1呼叫控制和處理功能軟交換可以為基本的呼叫建立、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫請求的處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。軟交換設(shè)備可以提供媒體網(wǎng)關(guān)控制功能，控制各種媒體網(wǎng)關(guān)及設(shè)備，包括中繼媒體網(wǎng)關(guān)、用戶接入媒體網(wǎng)關(guān)和提供務(wù)種無線用戶接入的無線媒體網(wǎng)關(guān)等，還可控制IAD、H.323、SIP終端等，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。共35頁第14頁

軟交換設(shè)備可以提供本地網(wǎng)端局、長途局、及網(wǎng)間接口局的功能。例如：（1）當(dāng)用戶摘機(jī)后，媒體網(wǎng)關(guān)檢測到該事件并報(bào)告給軟交換設(shè)備；（2）軟交換設(shè)備查詢主叫用戶數(shù)據(jù)，進(jìn)行身份鑒權(quán)；（3）若是有權(quán)有用戶，軟交換設(shè)備向媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送撥號計(jì)劃，要求網(wǎng)關(guān)向用戶送撥號音；（4）軟交換設(shè)備收到網(wǎng)關(guān)送來的被叫號碼后，進(jìn)行被叫號碼分析、黑白名單分析等，找到被叫所屬的軟交換設(shè)備地址，并將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)到被叫軟交換設(shè)備；共35頁第15頁

（5）軟交換設(shè)備控制主、被叫網(wǎng)關(guān)選擇空閑的媒體資源，完成編碼格式及媒體連接地址等的協(xié)商；（6）呼叫中，軟交換設(shè)備可以控制媒體資源服務(wù)器提供IVR（交互式語音應(yīng)答）功能，以完成諸如二次撥號、通知音撥放、會議橋、監(jiān)聽等多種功能；（7）若呼叫過程涉及多方成員參與，軟交換設(shè)備可以提供多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊邏輯關(guān)系，呼叫成員的加入、退出、隔離、旁聽，以及混音過程的控制等。共35頁第16頁

（8）呼叫過程中，軟交換設(shè)備控制網(wǎng)關(guān)向用戶發(fā)送振鈴、回鈴音、忙音等音頻信號；（9）當(dāng)用戶掛機(jī)后，媒體網(wǎng)關(guān)檢測該事件并上報(bào)給軟交換設(shè)備，軟交換設(shè)備控制各網(wǎng)關(guān)及終端設(shè)備進(jìn)行資源的釋放。共35頁第17頁3.3.2業(yè)務(wù)交換功能軟交換設(shè)備的業(yè)務(wù)交換功能主要包括：（1）業(yè)務(wù)控制觸發(fā)的識別及與SCF間的通信；（2）管理呼叫控制功能和SCF間的信令；（3）按要求修改呼叫/連接處理功能，在SCF的控制下處理IN業(yè)務(wù)請求；（4）業(yè)務(wù)交互作用管理。軟交換設(shè)備與網(wǎng)關(guān)設(shè)備共同完成智能網(wǎng)中SSP的功能，從而使得軟交換網(wǎng)絡(luò)的用戶可以享有原智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)。共35頁第18頁

當(dāng)軟交換設(shè)備收到用戶所撥的號碼后，經(jīng)過號碼分析識別為智能業(yè)務(wù)呼叫，則使用INAP協(xié)議通過信令網(wǎng)關(guān)將業(yè)務(wù)請求上報(bào)給SCP，由SCP中業(yè)務(wù)邏輯完成業(yè)務(wù)控制；軟交換設(shè)備接收到SCP的指令后，控制網(wǎng)關(guān)設(shè)備完成媒體接續(xù)功能。共35頁第19頁3.3.3協(xié)議功能軟交換設(shè)備是一個開放的、多協(xié)議實(shí)體，采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這些協(xié)議包括：（1）媒體控制協(xié)議：H.248、MGCP、SIP等（2）呼叫控制協(xié)議：ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI、V5.2、H.323等。（3）傳輸控制協(xié)議：SCTP、UDP、TCP、M3UA。（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議：PARLAY、INAP、MAP、RADIUS等。（5）維護(hù)管理協(xié)議：SNMP、CORBA、COPS等。共35頁第20頁3.3.4業(yè)務(wù)提供功能（1）軟交換業(yè)務(wù)能夠提供PSTN/ISDN交換機(jī)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)；（2）可以與現(xiàn)有的智能網(wǎng)配合提供現(xiàn)有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)；（3）可以提供可編程的、邏輯化控制的、開放的API協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺的互連，提供各種多媒體增值業(yè)務(wù)。共35頁第21頁3.3.5互通功能（1）通過信令網(wǎng)關(guān)及中繼網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與PSTN和PLMN的互通；（2）采用SIP、SIP-T或BICC協(xié)議與其它軟交換設(shè)備互通；（3）通過信令網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)分組網(wǎng)與現(xiàn)有No.7信令網(wǎng)的互通；（4）通過信令網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有智能網(wǎng)互通；（5）通過H.323協(xié)議實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有H.323體系的IP網(wǎng)的互通；（6）通過網(wǎng)間接口軟交換設(shè)備及接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)營商之間網(wǎng)絡(luò)的互通。共35頁第22頁3.3.6資源管理功能軟交換設(shè)備具有資源管理功能，對系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行集中的管理，如資源的分配、釋放和控制，接受網(wǎng)關(guān)的報(bào)告，掌握資源當(dāng)前狀態(tài)，對使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便決定此次呼叫請求是否接續(xù)等。共35頁第23頁3.3.7操作維護(hù)功能操作維護(hù)系統(tǒng)是軟交換設(shè)備中負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理和操作維護(hù)的部份，是用戶使用、配置、管理、監(jiān)視軟交換工具的集合。軟交換設(shè)備支持多種配置管理方式，如SNMP配置管理、脫機(jī)/在線配置、遠(yuǎn)程配置等方式；提供數(shù)據(jù)備份功能，提供命令行和圖形界面兩種方式對整機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，提供軟件升級功能等。軟交換設(shè)備具有完善的故障管理功能，并根據(jù)故障的嚴(yán)重程度，產(chǎn)生不同的告警信息。軟交換設(shè)備能夠提供業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)功能，反映本設(shè)備的業(yè)務(wù)負(fù)荷和運(yùn)行狀況。共35頁第24頁

軟交換設(shè)備具備完善的安全管理功能，對維護(hù)人員的訪問權(quán)限有嚴(yán)格的規(guī)定。維護(hù)人員登錄時要求帳戶和密碼，系統(tǒng)對每次訪問做記錄。根據(jù)維護(hù)的需要，系統(tǒng)可以對權(quán)限進(jìn)行分類，如系統(tǒng)管理員、配置管理員、維護(hù)管理員等。軟交換設(shè)備能夠提供標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口，以對設(shè)備進(jìn)行操作維護(hù)。不同類型、不同權(quán)限的操作員具有不同的人機(jī)命令級權(quán)限。軟交換設(shè)備應(yīng)能提供本地終端、遠(yuǎn)程維護(hù)中心等多種人機(jī)接口方式，記錄所有操作員的所有操作日志，具有強(qiáng)大的日志管理功能。共35頁第25頁3.3.8計(jì)費(fèi)功能（略）3.3.9認(rèn)證與授權(quán)功能軟交換設(shè)備能夠與認(rèn)證中心連接，并可以將所管轄區(qū)域內(nèi)的用戶、媒體網(wǎng)關(guān)信息（如IP地址及MAC地址等）送往認(rèn)證中心進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，以防止非法用戶/設(shè)備的接入。3.3.10地址解析及路由功能軟交換設(shè)備可以完成E.164地址至IP地址、SIP用戶的URL編碼方式至IP地址的轉(zhuǎn)換功能，同時也可完成重定向功能。能夠?qū)μ柎a進(jìn)行路由分析，通過預(yù)設(shè)的路由原則找到被叫軟交換設(shè)備，并將呼叫請求送達(dá)。共35頁第26頁3.3.11語音處理功能軟交換設(shè)備可以控制媒體網(wǎng)關(guān)之間語音編碼方式的協(xié)商過程，語音編碼至少包括G.711、G.729、G.723。呼叫建立之前，軟交換設(shè)備會分別向主、被叫網(wǎng)關(guān)發(fā)送可選的（按優(yōu)先級由高到低的）編碼方式列表，網(wǎng)關(guān)根據(jù)自身的情況回送（按優(yōu)先級由高到低的）編碼方式列表，最后雙方選取都支持的最高優(yōu)先級的編碼方式，完成兩個網(wǎng)關(guān)之間編碼方式的協(xié)商。共35頁第27頁

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，軟交換設(shè)備會控制網(wǎng)關(guān)設(shè)備切換到壓縮率較高的編碼方式，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷恢復(fù)正常時，軟交換設(shè)備會控制網(wǎng)關(guān)切換至壓縮率較低的編碼方式，以提高語音質(zhì)量。軟交換設(shè)備可以控制媒體網(wǎng)關(guān)是否采用回聲抑制功能，提供的協(xié)議至少包括G.168，軟交換設(shè)備能夠向媒體網(wǎng)關(guān)提供語音包緩沖區(qū)的最大容量，以減少抖動對語音質(zhì)量帶來的影響。軟交換設(shè)備還可以控制媒體網(wǎng)關(guān)增益的大小，并控制中繼網(wǎng)關(guān)是否執(zhí)行導(dǎo)通檢驗(yàn)過程。共35頁第28頁3.3.12網(wǎng)間接口局功能軟交換設(shè)備可以充當(dāng)網(wǎng)間接口局，完成多信令點(diǎn)編碼、呼叫鑒權(quán)、呼叫攔截、黑白名單、主叫號碼、被叫號碼刪改、擁塞話務(wù)過載保護(hù)、出入中繼詳細(xì)計(jì)費(fèi)，針對各種話務(wù)類型和話務(wù)源做不同類型的話務(wù)疏通控制等工作。3.3.13與移動業(yè)務(wù)相關(guān)的功能軟交換設(shè)備具備無線市話交換局、移動交換局提供的相關(guān)功能，包括用戶鑒權(quán)、位置查詢、號碼解析及路由分析、呼叫控制、業(yè)務(wù)提供和計(jì)費(fèi)功能。共35頁第29頁3.3軟交換設(shè)備與PSTN交換機(jī)的區(qū)別以軟交換設(shè)備為核心的軟交換網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)的交換機(jī)的功能模塊分成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件，各部件在地理位置上分離、獨(dú)立發(fā)展，實(shí)現(xiàn)媒體與呼叫控制的分離，構(gòu)成了一個開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系。共35頁第30頁核心處理單元交換網(wǎng)絡(luò)中繼模塊用戶接入模塊信令處理模塊智能網(wǎng)PSTN交換機(jī)

PSTN交換機(jī)中的核心控制模塊獨(dú)立出來，逐漸演變?yōu)檐浗粨Q網(wǎng)絡(luò)中的軟交換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制、資源管理、業(yè)務(wù)提供、SSP等功能。軟交換設(shè)備軟交換設(shè)備共35頁第31頁核心處理單元交換網(wǎng)絡(luò)中繼模塊用戶接入模塊信令處理模塊智能網(wǎng)PSTN交換機(jī)軟交換設(shè)備

PSTN交換機(jī)的信令處理模塊則演變?yōu)檐浗粨Q網(wǎng)絡(luò)中的信令網(wǎng)關(guān)，不僅實(shí)現(xiàn)了No.7信令TDM與IP承載方式的轉(zhuǎn)換，而且處理能力更強(qiáng)、容量更大。信令網(wǎng)關(guān)信令網(wǎng)關(guān)共35頁第32頁核心處理單元交換網(wǎng)絡(luò)中繼模塊用戶接入模塊信令處理模塊智能網(wǎng)PSTN交換機(jī)軟交換設(shè)備信令網(wǎng)關(guān)

PSTN交換機(jī)的中繼模塊和用戶接入模塊逐步演變?yōu)檐浗粨Q網(wǎng)絡(luò)中的中繼媒體網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)。中繼媒體網(wǎng)關(guān)用戶接入媒體網(wǎng)關(guān)中繼媒體網(wǎng)關(guān)用戶接入媒體網(wǎng)關(guān)