软交换(3软交换设备)

现代通信网实验室共35页第1页中篇核心技术篇现代通信网实验室共35页第2页第3章软交换设备3.1软交换的概念从广义上讲，软交换是指以软交换设备为控制核心的软交换网络，包括4个功能层面：接入层、传送层、控制层和应用层。从狭义上讲，软交换特指位于控制层的软交换设备。为了不造成误解，本课程所提及的“软交换”及“软交换体系”均指软交换网络整个体系，包括4个功能层；对于狭义的软交换概念均以“软交换设备”表述。现代通信网实验室共35页第3页我国原信息产业部《软交换设备总体技术要求》中对软交换的设备的定义如下：软交换设备Softswitch是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是下一代电信网络的重要设备之一，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由认证和计费等主要功能……软交换设备定位于软交换网络的控制层，是软交换网络的核心控制功能实体，为软交换网络实时业务提供呼叫控制和连接功能。通过对各种媒体网关的控制，实现与其它网络业务层面的互通。现代通信网实验室共35页第4页另外，软交换设备也使得分组交换网继承了原有电路交换网的丰富的业务功能，并可提供各种新业务，又能将PSTN逐步向分组化网络演进，适应网络的发展方向。软交换设备曾被称为呼叫服务器、呼叫代理、媒体网关控制器，是VoIP体系中把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能的产物。目前，业界普遍认为以软交换设备为核心的软交换网络是网络演进的方向。现代通信网实验室共35页第5页3.2软交换的特点1、只提供基本的呼叫接续控制软交换设备是实现传统的各业务网络中呼叫控制功能的实体。传统的呼叫控制功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同。而在软交换体系中，各业务网络用户及业务特性被接入设备转换为统一的分组格式，因此，软交换设备可以只提供与用户业务无关的基本呼叫控制，而业务逻辑由另外的业务服务器或SCP提供。现代通信网实验室共35页第6页2、覆盖范围广软交换网络实际上是以分组网做为媒体交换网络，业务控制集中在软交换设备上。这也意味着软交换设备理论上可以覆盖IP网络的范围。由于全球的IP网络是互通的，在不考虑业务性能要求的前提下，一个软交换设备就可以覆盖全球的IP用户。现代通信网实验室共35页第7页3、灵活的组网能力由于软交换网络的覆盖范围广，媒体层是一个扁平的网络。所以软交换网络的组网可以十分灵活，不仅可以按地域、管辖范围组网，同时也可以按照用户的要求组织跨地域的专网。用户软交换设备也可以在分组网上进行容灾备份，备份软交换设备可以配有全网的路由数据及主用软交换设备的用户数据，在故障情况下，立刻将故障软交换设备的业务接管过来，从而提高了网络的可靠性。现代通信网实验室共35页第8页4、可扩展性软交换设备在整个通信过程中仅负责通话的建立与通话过程的控制，与接入方式和承载方式无关，这些特性决定了软交换网络可能以根据业务情况灵活配置软交换设备。同时，由于软交换设备能支持多种协议，使得软交换网络可以根据业务发展和市场的变换配置不同的网关，具有良好的可扩展性。现代通信网实验室共35页第9页5、支持各种标准协议软交换设备支持多种标准协议，能够实现与各种网络之间的互通；能够控制接入各种用户；能够与业务服务器和SCP互连，提供各种业务；能够与认证服务器、网管平台及策略服务器相连，提供务种辅助功能。6、容量大软交换设备处理能力强、容量大，对用户数据进行集中管理，使得广域业务较PSTN更易于推广。现代通信网实验室共35页第10页3.3软交换设备的主要功能软交换设备是多种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务的提供功能，是下一代网络中语音/数据/视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。软交换网络的主要设计思想是：业务/控制与传送/接入相分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。现代通信网实验室共35页第11页软交换设备业务提供功能网管功能计费功能业务交换功能呼叫控制功能互通功能各种媒体网关H.248SIP终端SIPH.248终端H.248MGCP终端MGCPAAA服务器RADIUS应用服务器RADIUS网管服务器RADIUSH.323IP电话网SIP系统SIP软交换设备SIP/BICC智能网信令网关INAP/IPNo.7网信令网关软交换设备功能及协议图现代通信网实验室共35页第12页3.3.1呼叫控制和处理功能软交换可以为基本的呼叫建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫请求的处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。软交换设备可以提供媒体网关控制功能，控制各种媒体网关及设备，包括中继媒体网关、用户接入媒体网关和提供务种无线用户接入的无线媒体网关等，还可控制IAD、H.323、SIP终端等，提供相应业务。现代通信网实验室共35页第13页软交换设备可以提供本地网端局、长途局、及网间接口局的功能。例如：（1）当用户摘机后，媒体网关检测到该事件并报告给软交换设备；（2）软交换设备查询主叫用户数据，进行身份鉴权；（3）若是有权有用户，软交换设备向媒体网关发送拨号计划，要求网关向用户送拨号音；（4）软交换设备收到网关送来的被叫号码后，进行被叫号码分析、黑白名单分析等，找到被叫所属的软交换设备地址，并将呼叫请求转发到被叫软交换设备；现代通信网实验室共35页第14页（5）软交换设备控制主、被叫网关选择空闲的媒体资源，完成编码格式及媒体连接地址等的协商；（6）呼叫中，软交换设备可以控制媒体资源服务器提供IVR（交互式语音应答）功能，以完成诸如二次拨号、通知音拨放、会议桥、监听等多种功能；（7）若呼叫过程涉及多方成员参与，软交换设备可以提供多方呼叫控制功能，包括多方呼叫的特殊逻辑关系，呼叫成员的加入、退出、隔离、旁听，以及混音过程的控制等。现代通信网实验室共35页第15页（8）呼叫过程中，软交换设备控制网关向用户发送振铃、回铃音、忙音等音频信号；（9）当用户挂机后，媒体网关检测该事件并上报给软交换设备，软交换设备控制各网关及终端设备进行资源的释放。现代通信网实验室共35页第16页3.3.2业务交换功能软交换设备的业务交换功能主要包括：（1）业务控制触发的识别及与SCF间的通信；（2）管理呼叫控制功能和SCF间的信令；（3）按要求修改呼叫/连接处理功能，在SCF的控制下处理IN业务请求；（4）业务交互作用管理。软交换设备与网关设备共同完成智能网中SSP的功能，从而使得软交换网络的用户可以享有原智能网的业务。现代通信网实验室共35页第17页当软交换设备收到用户所拨的号码后，经过号码分析识别为智能业务呼叫，则使用INAP协议通过信令网关将业务请求上报给SCP，由SCP中业务逻辑完成业务控制；软交换设备接收到SCP的指令后，控制网关设备完成媒体接续功能。现代通信网实验室共35页第18页3.3.3协议功能软交换设备是一个开放的、多协议实体，采用标准协议与各种媒体网关、终端和网络进行通信，这些协议包括：（1）媒体控制协议：H.248、MGCP、SIP等（2）呼叫控制协议：ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI、V5.2、H.323等。（3）传输控制协议：SCTP、UDP、TCP、M3UA。（4）业务应用协议：PARLAY、INAP、MAP、RADIUS等。（5）维护管理协议：SNMP、CORBA、COPS等。现代通信网实验室共35页第19页3.3.4业务提供功能（1）软交换业务能够提供PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；（2）可以与现有的智能网配合提供现有智能网提供的业务；（3）可以提供可编程的、逻辑化控制的、开放的API协议，实现与外部应用平台的互连，提供各种多媒体增值业务。现代通信网实验室共35页第20页3.3.5互通功能（1）通过信令网关及中继网关实现与PSTN和PLMN的互通；（2）采用SIP、SIP-T或BICC协议与其它软交换设备互通；（3）通过信令网关实现分组网与现有No.7信令网的互通；（4）通过信令网关与现有智能网互通；（5）通过H.323协议实现与现有H.323体系的IP电话网的互通；（6）通过网间接口软交换设备及接口网关设备实现不同运营商之间网络的互通。现代通信网实验室共35页第21页3.3.6资源管理功能软交换设备具有资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源的分配、释放和控制，接受网关的报告，掌握资源当前状态，对使用情况进行统计，以便决定此次呼叫请求是否接续等。现代通信网实验室共35页第22页3.3.7操作维护功能操作维护系统是软交换设备中负责系统的管理和操作维护的部份，是用户使用、配置、管理、监视软交换工具的集合。软交换设备支持多种配置管理方式，如SNMP配置管理、脱机/在线配置、远程配置等方式；提供数据备份功能，提供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配置，提供软件升级功能等。软交换设备具有完善的故障管理功能，并根据故障的严重程度，产生不同的告警信息。软交换设备能够提供业务统计功能，反映本设备的业务负荷和运行状况。现代通信网实验室共35页第23页软交换设备具备完善的安全管理功能，对维护人员的访问权限有严格的规定。维护人员登录时要求帐户和密码，系统对每次访问做记录。根据维护的需要，系统可以对权限进行分类，如系统管理员、配置管理员、维护管理员等。软交换设备能够提供标准的人机接口，以对设备进行操作维护。不同类型、不同权限的操作员具有不同的人机命令级权限。软交换设备应能提供本地终端、远程维护中心等多种人机接口方式，记录所有操作员的所有操作日志，具有强大的日志管理功能。现代通信网实验室共35页第24页3.3.8计费功能（略）3.3.9认证与授权功能软交换设备能够与认证中心连接，并可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息（如IP地址及MAC地址等）送往认证中心进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入。3.3.10地址解析及路由功能软交换设备可以完成E.164地址至IP地址、SIP用户的URL编码方式至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向功能。能够对号码进行路由分析，通过预设的路由原则找到被叫软交换设备，并将呼叫请求送达。现代通信网实验室共35页第25页3.3.11语音处理功能软交换设备可以控制媒体网关之间语音编码方式的协商过程，语音编码至少包括G.711、G.729、G.723。呼叫建立之前，软交换设备会分别向主、被叫网关发送可选的（按优先级由高到低的）编码方式列表，网关根据自身的情况回送（按优先级由高到低的）编码方式列表，最后双方选取都支持的最高优先级的编码方式，完成两个网关之间编码方式的协商。现代通信网实验室共35页第26页当网络发生拥塞时，软交换设备会控制网关设备切换到压缩率较高的编码方式，减少网络负荷，当网络负荷恢复正常时，软交换设备会控制网关切换至压缩率较低的编码方式，以提高语音质量。软交换设备可以控制媒体网关是否采用回声抑制功能，提供的协议至少包括G.168，软交换设备能够向媒体网关提供语音包缓冲区的最大容量，以减少抖动对语音质量带来的影响。软交换设备还可以控制媒体网关增益的大小，并控制中继网关是否执行导通检验过程。现代通信网实验室共35页第27页3.3.12网间接口局功能软交换设备可以充当网间接口局，完成多信令点编码、呼叫鉴权、呼叫拦截、黑白名单、主叫号码、被叫号码删改、拥塞话务过载保护、出入中继详细计费，针对各种话务类型和话务源做不同类型的话务疏通控制等工作。3.3.13与移动业务相关的功能软交换设备具备无线市话交换局、移动交换局提供的相关功能，包括用户鉴权、位置查询、号码解析及路由分析、呼叫控制、业务提供和计费功能。现代通信网实验室共35页第28页3.3软交换设备与PSTN交换机的区别以软交换设备为核心的软交换网络将传统的交换机的功能模块分成独立的网络部件，各部件在地理位置上分离、独立发展，实现媒体与呼叫控制的分离，构成了一个开放的网络架构体系。现代通信网实验室共35页第29页核心处理单元交换网