浅谈软交换技术

技术职称论文浅谈软交换技术摘要：下一代网络（NGN）是可以在电信网、计算机网和有线电视网3种互联互通的网络上提供语音、数据、视频的新一代网络，它实现了业务与网络的分离，并采用开放的体系结构，使NGN能够提供丰富的多媒体业务，软交换技术是NGN的核心技术之一，随着NGN应用规模的扩大，软交换设备的数量也逐步增加。关键词：下一代网络（NGN）；软交换1．软交换技术的起源及定义人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。一直以来，上述三类通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。电话网承载和疏通语音业务、数据网承载和疏通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。传统的电话网其核心是电话交换机，目前的交换机主要是程控制，它的体系结构按功能可以分为呼叫业务接入、路由选择(交换)和呼叫业务控制3部分，其中的交换和呼叫业务控制功能均主要是通过程序软件来实现。但其采用的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等的双向64kbit/s固定带宽通道不适于承载突发数据量大、上下行数据流量差异大的数据业务。数据网的种类繁多，根据其采用的广域网协议不同，可将其分为DDN、X.25、帧中继和IP网，由于IP网具有协议简单、终端设备价格低廉、以及基于IP协议的业务的开展，IP网络的覆盖范围较广。IP网要求用户终端将用户数据信息均封装在IP包中，它采用资源共享的包交换方式，根据业务量需要动态地占用上下行传输通道。但是IP网实际上仅是一个数据传送网，其本身并不提供任何高层业务控制功能。可见，电话网和数据网均存在一定的先天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“全业务网”，因此，为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务，产生了软交换(softswitch)技术。最初的软交换只是在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一技术职称论文套基于PC服务器的呼叫控制软件来实现PBX（用户小交换机）功能，满足自己的通信需求，它不需要单独铺设网络，只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX，这就是IPPBX。在此基础上，人们开始构思建设这样的网络，把传统的交换设备部件化，分为呼叫控制和媒体处理，二者之间采用标准协议且主要使用纯软件进行处理，并通过统一的IP网络将各物理实体连接起来，构成了软交换网络。也就是说软交换是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。2．基于软交换的网络结构软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。基于软交换技术的网络结构如下图１所示。技术职称论文由图中可以看出，软交换位于网络控制层，较好地实现了基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的功能。软交换与应用／业务层之间的接口提供访问各种数据库、三方应用平台、功能服务器等接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。其中：软交换与应用服务器间的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供对三方应用和增值业务的支持；软交换与策略服务器间的接口对网络设备工作进行动态干预，可采用COPS协议；软交换与网关中心间的接口实现网络管理，采用SNMP；软交换与智能网SCP之间的接口实现对现有智能网业务的支持，采用INAP协议。通过核心分组网与媒体层网关的交互，接收处理中的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。软交换技术主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、多媒体业务等。软交换之间的接口实现不同与软交换之间的交互，可采用SIP－T、H.323或BICC协议3软交换所使用的主要协议软交换体系涉及协议非常众多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。国际上，IETF、ITU-T、SoftSwitchOrg等组织对软交换及协议的研究工作一直起着积极的主导作用，许多关键协议都已制定完成，或趋于完成。这些协议将规范整个软交换的研发工作，使产品从使用各厂家私有协议阶段进入使用业界共同标准协议阶段，各家之间产品互通成为可能，真正实现软交换产生的初衷——提供一个标准、开放的系统结构，各网络部件可独立发展。下面对几个主要协议做一简单介绍。（1）H．248／MeGoCo协议。H．248和MeGoCo协议均称为媒体网关控制协议，应用在媒体网关和软交换设备之间，用于媒体网关控制器和媒体网关之间的通信。它提供控制媒体的建立、修改和释放机制，同时可携带某些随路呼叫信令，支持传统网络终端的呼叫。H．248／MeGoCo协议实现了在NGN中业务与控制分离，业务与承载分离的关键部分，在构建开放的多网融合的NGN中发挥着重要作技术职称论文用，得到了厂商的广泛支持，成为NGN关键的媒体网关控制协议。（2）SIP（sessioninitiationprotocol）协议。按照IETFRFC2543的定义，SIP是一种基于文本的应用层控制协议，独立于底层协议，用于创建、修改和终结IP网上的多媒体会话或呼叫。这些多媒体会话包括Internet多媒体会议、远程教育、Internet电话等应用。SIP协议借鉴了HTTP协议和SMTP协议，具有支持代理、重定向、登记定位用户等功能，并支持用户移动，可在TCP或UDP之上传送，由于SIP本身具有握手机制，可首选UDP。从目前情况来看，因为应用SIP协议的下一代IP网络倍受关注，支持SIP协议的厂商正大幅度增加。SIP协议已被广泛接受，包括3G移动多媒体在内的多媒体业务与应用的核心协议。NGN中基于SIP的号码移动性的研究也成为了目前关于NGN的一大热点。（3）SigTran协议。SigTran是在IP网络中传递电路交换信令（主要是七号信令）的协议，通过信令网关实现。它是强调NGN与PSTN结合时应用在IP网络上传递PSTN信令的协议，包括SCTP（流控制·001·传递协议）、M2UA（MTP2用户适配）、M3UA（MTP3用户适配）、SUA（信令用户适配）、M2PA（MTP2用户对等适配层协议）。在我国的规范中，信令网关用于七号信令网与IP网的互通边缘，对信令信息进行中继、翻译或终结处理。（4）BICC协议。BICC协议是ITU－T制定的与承载无关的呼叫控制协议，解决了呼叫控制与承载控制分离的问题，使呼叫控制信令可在各种网络上承载，包括MTPSS7网络、ATM网络、IP网络。（5）H．323协议。该协议是ITU－T制定的IP电话和多媒体通信协议，在分组网上提供实时音频，视频和数据通信标准，即提供VoIP和多媒体应用。4基于软交换的应用实例随着通信网络技术的不断发展和软交换各种标准的制定与补充，不少厂家都推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关实验。目前，国内外许多电信设备制造商，如诺基亚、华为、西门子、阿尔卡特、爱立信、北电、中兴等都在积极发展新的交换机过渡平台，提出了软交换在下一代网络中的解决方案。2004年11月27日凌晨，随着中国移动通信软交换网以及IP专网工程割接顺利技术职称论文完成，中国移动通信集团公司宣告全面建成以IP承载的软交换汇接网。该网络是全球迄今最大的软交换网络。它采用华为的移动软交换设备和高端路由器来建设中国移动GSM网络的第二汇接平面，用于承载全网17951的IP长途业务(占总长途话务的30%左右)。在目前最引人关注的是第三代移动通信领域，软交换也是一个热点，在国际电信联盟所定义的WCDMAR4版本中，其核心网络就是完全建立与软交换技术基础之上的，中国移动福建省于2005年上半年交换扩容工程就在福建和泉州各新建一套基于移动软交换技术的移动端局，本人负责了泉州站MSC5E的工程施工任务，下面图2和图3就分别是WCDMAR4版本网络结构图和泉州站MSC5E网络结构示意图。对图3分析我们不难发现其实图3就是图2的一部分。并且是图2的核心部分。就是说泉州MSC5E是采用的WCDMAR4版本标准技术的软交换设备组网的。该设备于2005年9月12日顺利割接入网运行，目前对用户主要提供话音业务。它的成功进一步证实了软交换技术的可行性。技术职称论文5基于软交换的下一代网络中需要继续关注的主要问题虽然基于软交换的下一代网络是一个比较完整的网络解决方案，可以应用在各种通信领域，但由于其技术新，许多问题仍需要继续关注，如QOS、网关、安全性、业务提供方式、与现有网络的有机结合等问题。1）．QOS问题对任何网络来说，QOS的保证都是一个非常重要的问题。从根本上说，软交换本身并不能解决QOS问题，而是靠其承载网络来保证服务质量的。承载网络目前有两种方式：ATM和IP。对于ATM的承载网络来说，其本身就有很强的QOS机制。但是，对于IP的承载网络来说，如何解决好QOS问题。在基于软交换的下一代网络中是一个非常关键的问题，因为从目前厂家的设备开发情况和网络发展的总的趋势来看，以IP为承载网络应该是大势所趋。2)．软交换网络的管理从软交换目前的实现情况来看，大部分都采用SNMP协议作为软交换系统技术职称论文的网管协议，但SNMP网管系统具有一定的局限性，SNMP网管以静态管理方式为主，无法针对各种不同业务的需求变化进行综合管理。由于SNMP采用的是基于UDP的承载方式，因此不能很好的保证网管信息的可靠传输。同时，基于软交换的下一代网络提供的是实时业务，而要求网管系统必须具有一定的QOS管理能力。但目前基于软交换的网管系统处理这方面的能力比较差，还需进一步的改进、完善，才能满足用户对服务质量的要求3)．软交换涉及的协议尚需继续完善软交换网络的各个网络接口之间采用开放的协议进行通讯。但是，目前不论是从协议的制定情况，还是各个厂家的开发情况来看，接口的标准化还不完善，大多数协议还处于扩充完善阶段。因此，离最终的开放网络还需要有一段时间。综上所述，软交换虽然具有很大的发展潜力，但目前仍处于发展的起步阶段。还需要相当长的时间来发展完善，但各运营商软交换技术的商用化看到了软交换技术应用的美好前景。