隨著通信技術的不斷發展,通過在一個公共的分組網絡" title="網絡">網絡中承載話音,數據,圖像已經被越來越多的運營商和設備制造商所認同。在這樣的業務驅動和網絡融合的趨勢下,誕生了NGN" title="NGN">NGN下一代網絡模型,實現在分組網絡中,采用分布式網絡結構,有效承載話音、數據和多媒體業務。NGN建立在業務與下層傳送功能分離的基礎上,業務獨立于網絡,有效地克服了傳統電信網在提供新業務方面的弱點,迎合了面向業務未來發展網絡的思想。軟交換技術又是下一代通信網絡解決方案中的焦點之一,軟交換概念一經提出,很快便得到業界的廣泛認同和重視,經過今近年的發展,軟交換技術在標準化和產業化方面均取得了長足進展,使軟交換成為下一代網絡NGN最為活躍和熱門的話題。
一、軟交換的概念
軟交換技術是一個能夠提供下一代分組通信——包括語音、寬帶和無線網絡的平臺。利用軟交換技術,全球服務提供商和運營商能夠優化他們的網絡,并且能夠提供新的業務和應用來獲取新的利潤。軟交換是網絡演進以及下一代分組網絡的核心設備之一,它獨立于傳送網絡,主要完成呼叫控制、資源分配、協議處理、路由、認證、計費等主要功能,同時可以向用戶提供現有電路交換機所能提供的所有業務,并向第三方提供可編程能力。軟交換技術就是將呼叫控制功能從媒體網關(傳輸層)中分離出來,通過軟件實現基本呼叫控制功能,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,從而實現呼叫傳輸與呼叫控制的分離,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網關管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時,軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝起來,通過標準開放的業務接口和業務應用層相連,從而可方便地在網絡上快速提供新業務。
二、基于軟交換技術的網絡結構
軟交換的主要設計思想是業務與控制分離、承載與接入分離的思想,把傳統交換機功能實體離散分布在網絡之中(如圖1)。軟交換技術是一種功能實體,為軟交換網絡提供具有實時性要求的業務的呼叫控制和連接控制功能。
軟交換網絡是基于分組交換的網絡,在原有電路交換機的基礎上,將業務功能(業務提供)、控制功能(呼叫和信令控制)和接入功能(中繼和用戶接入)相分離,形成軟交換網絡的應用服務器、控制設備、信令網關和各種接入媒體網關。
軟交換網絡是一個可以同時向用戶提供語音、數據、視頻等業務的開放網絡。它采用一種分層的網絡結構,使得組網更加靈活和方便。整個網絡被分成接入層、傳送層、控制層和業務層(如圖2),即把控制和業務的提供從媒體層中分離出來。
1. 業務應用層:主要由各類業務應用平臺構成,包括應用服務器、數據庫、策略服務器、SCP、AAA服務器等。軟交換技術將電話交換機的業務控制模塊獨立成為一個物理實體,稱為應用服務器(AS),主要功能是完成業務的實現,向用戶提供各種增值業務。存放業務邏輯和業務數據,并可以通過應用服務器提供API接口。
2. 控制層:主要由軟交換機設備構成。軟交換技術將電話交換機的交換模塊獨立成為一個物理實體,稱為軟交換機(SS:SoftSwitch),SS主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網關的各種業務呼叫控制,并負責各媒體網關之間通信的控制。
3. 核心傳送層:核心傳送層實際上就是軟交換網的承載網絡,為業務媒體流和控制信息流提供統一的、保證QoS的高速分組傳送平臺,其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網關、控制層中的軟交換機、業務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網網元連接起來。軟交換網中各網元之間均是將各種控制信息和業務數據信息封裝在IP數據包中,通過核心傳送層的IP網進行通信。鑒于IP網能夠同時承載語音、數據、視頻等多種媒體信息,同時具有協議簡單、終端設備對協議的支持性好且價格低廉的優勢,因此軟交換網選擇了IP網作為承載網絡。目前主要包括IP網和ATM網。
4. 邊緣接入層:主要包括各類媒體網關設備、綜合接入設備(IAD)及各種終端設備。軟交換技術將電話交換機的業務接入模塊獨立成為一個物理實體,稱為媒體網關(MG),MG功能是采用各種手段將各種用戶及業務接入到軟交換網絡中,MG完成數據格式和協議的轉換,將接入的所有媒體信息流均轉換為采用IP協議的數據包在軟交換網絡中傳送。
中繼媒體網關(TG)和信令網關(SG)共同完成了電話交換機的業務接入功能模塊的功能,實現了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業務的接入,并將語音信息適配為適合在軟交換網內傳送的IP包。同時軟交換技術還對業務接入功能進行了擴展,體現在AG、IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網關。通過各類MG,軟交換網實現了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網用戶、無線接入用戶的語音、數據、多媒體業務的綜合接入。
軟交換網絡各層之間采用標準的協議和接口。各層之間相互獨立,獨自發展,每層之內的技術革新不影響其他層,并且軟交換網絡能夠提供靈活多樣的接入方式。通過開放的API接口可以支持運營商、第三方業務提供商開發新業務。
三、軟交換的功能和特點
1. 軟交換的功能
(1)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一,它為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發檢出和資源控制等,可以說是整個網絡的靈魂。
(2)互連互通功能。軟交換是一種開放和多協議實體,采用標準協議與各種媒體網關、終端和網絡進行通信,包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。通過各種網關協議實現各種網絡互通。
(3)業務提供和交換功能。 軟交換控制媒體網關可以選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網絡上傳輸。
(4)計費功能。具有采集詳細話單和計次表話單的功能,可根據運營要求將話單傳送至計費中心。對于計賬卡計費業務,具備實時斷線功能。
(5)媒體網關功能。軟交換控制媒體網關可選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網絡上傳輸。
(6)資源管理功能。對系統中的各種資源進行集中管理,如資源的分配、釋放和控制。
2. 軟交換的特點
(1)支持各種不同的PSTN、ATM和IP協議等各種網絡的可編程呼叫處理系統;
(2)可方便地運行在各種商用計算機和操作系統上;
(3)高效靈活性;
(4)開放性;
(5)具有可編程的后營業務特性;
(6)具有先進的基于策略服務器的管理所有軟件組件的特性。包括展露給所有組件的簡單網絡管理協議接口、策略描述語言和一個編寫及執行客戶策略的系統。
四、軟交換的主要應用
針對不同的網絡狀況和業務需求,目前軟交換主要應用在以下幾個方面:
分組中繼(PACHET TRUNKING):針對用戶數增加對匯接局容量需求激增以及傳輸帶寬增加的情況,通過采用軟交換技術構建分組中繼疊加網絡,利用媒體網關直接提供高速的分組數據接口大大減少傳輸網絡中低速交叉連接設備的數量,對語音進行靜音抑制和話音壓縮,以及AAL2/ATM的可變速率適配,降低了網絡傳輸成本和帶寬需求(可以節省近60%的傳輸資源),從而滿足對現有的匯接局的擴容要求。
虛擬中繼(VIRTUAL TRUNTING)電信級、7號信令端到端的大規模VOIP/ATM呼叫。軟交換與媒體網關之間通過MGCP/H.248通信,軟交換可面向其他網絡提供SS7,INAP,H。323,SIP等多種協議,實現NGN和PSTN,IN,H。323,SIP等網絡之間的通信。
多媒體業務(MULTIMEDIA SERVICES):針對用戶多媒體業務的需求,利用軟交換技術,將各種應用服務器上的新業務,在軟交換設備的集中控制下,通過各種網關設備最終提供給廣大終端用戶,其中軟交換直接控制著各種新業務的發放與實施,保證了業務在全網開展的及時性。另外,支持開放的API接口,通過與第三方應用服務提供商合作,開發并引入新的業務和應用。
電信級撥號接入(CARRIER CLASS DIALIN)其媒體網關同時具備VOIP網關和關守2種功能,在軟交換的控制下,使全網媒體網關能統一管理,并能進行撥號上網用戶數據旁路,且支持多ISP方案。
下一代本地交換系統(NEXT GENERATION LOCAL SWITCH)提供數據終端與PSTN網電信級互聯互通。支持對個人用戶(IP PHONE/PC)、企業用戶(IP PBX)及不同網絡(H。323/SIP)的接入。
3G的發展趨勢是最終與IP網融合形成統一的IP網,IP網通過軟交換的控制,及無線網關向3G用戶提供寬帶數據業務,同時也可以通過VOIP的方式提供語音業務。
五、結束語
NGN是傳統電信技術發展和演進的一個重要里程碑,是一種網絡體系的革命,NGN經過幾年的研究發展,在協議、體系結構、參考模型、網絡QOS業務的開發、安全性等方面取得了較大的發展,國內外一些運營商也開始進行NGN的小規模商用,基于分層體系結構的軟交換作為NGN的核心技術" title="核心技術">核心技術,能夠充分利用現有的傳輸網絡(IP、ATM)的靈活性,采用開放的網絡架構體系,方便的開發各種適合客戶需求的話音、數據、視頻等業務,充分克服了傳統電信網絡的弱點,電信網絡的融合與發展是歷史的必然。隨著軟交換在全球范圍內研究和應用的深入,相信以開放、分步、靈活提供業務為基礎特征的軟交換,在不久的將來一定能夠得到長足的發展。