设为首页 | 加入收藏 | 返回主站
首页  系部概况  新闻中心  教育科研  师资队伍  校企合作  实习实训   招生就业   学生工作   在线互动
首页 > 教育科研 > 技术前沿
软交换技术概述
作者:张璐璐 点击数:  日期:2016/4/21 15:32:25 责任编辑:刘子祥

  自从第一款产品在电信市场上成功推出以来,“软交换”这个概念已经成为电信行业中倍受青睐的时髦用语。由于既能执行与基于硬件的传统电话交换机相同的功能,又能同时处理IP通信,软交换技术承诺可提供许多优势,如轻松整合电路交换和分组交换、降低网络成本以及使运营商更快获得收入。
  
  软交换概念的提出及定义
 
  软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下,用户采用基于以太网的电话,通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件(CallManager、Call Server),实现PBX功能(IP PBX)。对于这样一套设备,系统不需单独铺设网络,而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。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高,主要用于满足通信需求,设备门槛低,许多设备商都可提供此类解决方案,因此IP PBX应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发,为了提高网络综合运营效益,网络的发展更加趋于合理、开放,更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想:将传统的交换设备部件化,分为呼叫控制与媒体处理,二者之间采用标准协议(MGCP、H248)且主要使用纯软件进行处理,于是,SoftSwitch(软交换)技术应运而生。

  软交换概念一经提出,很快便得到了业界的广泛认同和重视,ISC(Inrerntional SoftSwich Consortium)的成立更加快了软交换技术的发展步伐,软交换相关标准和协议得到了IEIF、ITU-T等国际标准化组织的重视。

  根据国际SoftSwich论坛ISC的定义,SoftSwich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。

  软交换体系架构的主要组成

  目前比较普遍的看法认为,软交换系统主要应由下列设备组成:

  1)软交换控制设备(Softswitch Control Device)这是网络中的核心控制设备(也就是我们通常所说的软交换)。它完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互连互通功能、应用支持系统功能等。

  2)业务平台(Service Platform)完成新业务生成和提供功能,主要包括SCP和应用服务器。

  3)信令网关(Signaling Gateway)目前主要指七号信令网关设备。传统的七号信令系统是基于电路交换的,所有应用部分都是由MTP承载的,在软交换体系中则需要由IP来承载。

  4)媒体网关(Media Gateway)完成媒体流的转换处理功能。按照其所在位置和所处理媒体流的不同可分为:中继网关(Trunking Gateway)、接入网关(Access Gateway)、多媒体网关(Multimedia Service Access Gateway)、无线网关(Wireless Access Gateway)等。
  5)IP终端(IP Terminal)目前主要指H.323终端和SIP终端两种,如IP PBX、IP Phone、PC等。
  6)其它支撑设备。如AAA服务器、大容量分布式数据库、策略服务器(Policy Server)等,它们为软交换系统的运行提供必要的支持。
  
  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.48、STCP、ISUP、TUP、INAP、H.323DIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRC、BRI等。国际上,IETF、ITU-T、SotxSwitch Org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。在软交换的研究进展方面,我国处于世界同步水平。信息产业部“网络与交换标准研究组”在1999年下半年就启动了软交换项目的研究,目前已完成了《软交换设备总体技术要求》。此外,“IP标准研究组”正在研制有关中继媒体网关(TG)、信令网关(SG)接入网关(AG)、综合接入设备(AD)雪等设备技术规范。

  下面对几个主要协议做一简单介绍。

    1、H.248/MEGACO

  H.248和MEGACO协议均称为媒体网关控制协议,应用在媒体网关和H.248/MEGACO与软交换设备之间。两个协议的内容基本相同,只是H.248是由ITU提出来的,而MEGACO是由IEFT提出来的,且是双方共同推荐的协议。它们引入了Termination(终端)和Context(关联)两个抽象概念。在Termination(终端)中,封装了媒体流的参数、MODEM和承载能力参数,而Context(关联)则表明了在一些Termination(终端)之间的相互连接关系。H.248/MEGACO通过ADD、MODIFY、SUBTRATC、MOVE等8个命令完成对Termination(终端)和Context(关联)之间的操作,从而完成了呼叫的建立和释放。

    2、媒体网关控制协议(MGCP)

  媒体网关控制协议(MGCP)是由IEFT提出来的,是简单网关控制协议(SGCP)和IP设备控制协议(IPDC)相结合的产物。MEGACO协议是对MGCP协议的进一步改进、完善和提高,MGCP协议可以说是一个比较成熟的协议,协议的内容与MEGACO协议比较相似。目前软交换系统设备大都支持该协议,其不足也慢慢表现出来,将来可能要被H.248/MEGACO协议所取代。

  在软交换系统中,MGCP协议与H.248/MEGACO协议一样,应用在媒体网关和MGCP终端与软交换设备之间,通过此协议来控制媒体网关和MGCP终端上的媒体/控制流的连接、建立和释放。

    3、会话初始协议(SIP)
 
  会话初始协议(SIP)是IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。以Internet协议(HTTP)为基础,遵循Internet的设计原则,基于对等工作模式。利用SIP可实现会话的连接、建立和释放,并支持单播、组播和可移动性。此外,SIP如果与SDP配合使用,可以动态地调整和修改会话属性,如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。

  在软交换系统中,SIP协议主要应用于软交换与SIP终端之间,也有的厂家将SIP协议应用于软交换与应用服务器之间,提供基于SIP协议实现的增值业务。总的来说,SIP协议主要应用于语音和数据相结合的业务,以及多媒体业务之间的呼叫建立与释放。特别是SIP协议以其简单、灵活的特点,使作为移动通信标准化组织的3GPP已经决定在其基础上建立第三代移动通信的全IP网络,并要求未来的3G终端必须支持SIP协议。

    4、SCTP协议

  SCTP协议是由IETF提出的一种关于流控制传送协议。主要是在无连接的网络上传送PSTN信令信息,该协议可以在IP网上提供可靠的数据传输。SCTP可以在确认方式下,无差错、无重复地传送用户数据,并根据通路的MTU的限制,进行用户数据的分段;在多个流上保证用户消息的顺序递交,把多个用户的消息复制到SCTP的数据块中。利用SCTP偶连的机制来保证网络级的部分故障自处理。SCTP还具有避免拥塞和避免遭受泛播及匿名攻击的特点。 SCTP协议在软交换中起着控制协议的主要承载者的作用。

  软交换技术的主要特点和功能

    1、软交换技术的主要特点表现在以下几个方面:
 
    1)支持各种不同的PSTN、ATM和IP协议等各种网络的可编程呼叫处理系统。2)可方便地运行在各种商用计算机和操作系统上。3)高效灵活性。4)开放性 通过一个开放的和灵活的号码簿接口便可以再利用IN(智能网)业务。例如,它提供一个具有接入到关系数据库管理系统、轻量级号码簿访问协议和事务能力应用部分号簿的号码簿嵌入机制。5)为第三方开发者创建下一代业务提供开放的应用编程接口(API)。6)具有可编程的后营业室特性。例如:可编程的事件详细记录、详细呼叫事件写到一个业务提供者的收集事件装置中。7)具有先进的基于策略服务器的管理所有软件组件的特性。包括展露给所有组件的简单网络管理协议接口、策略描述语言和一个编写及执行客户策略的系统。
    2、软交换是多种逻辑功能实体的集合,它提供综合业务的呼叫控制、连接和部分业务功能,是下一代电信网语音/数据/视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。主要功能表现在以下几个方面:
 
    1)呼叫控制和处理 为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能。2)协议功能 支持相应标准协议。3)业务提供功能 可提供各种通用的或个性化的业务。 4)业务交换功能。5)互通功能 可通过各种网关实现与响应设备的互通。6)资源管理功能 对系统中的各种资源进行集中管理,如资源的分配、释放和控制。7)计费功能 根据运营需求将话单传送至计费中心。8)认证/授权功能 可进行认证与授权,防止非法用户或设备接入。
9)地址解析功能和语音处理功能。
  
  软交换的应用
 
  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。这里简要介绍一下软交换在VOUP中的应用。

  软交换技术作为呼叫处理的组成部分,其标识要被用来终结该呼叫的最有可能的出口网关,并利用这个信息来命令中继网关执行所指定的功能,亦即软交换技术能够通过选择一个最小代价的路由来完成每次呼叫,以使所选择的出口网关最接近目的电话。于是,就完成了原有通过电路交换网执行的呼叫操作功能。

  接入网关既可以终结ISDN的PRI,也可以终结来自企业PBX的CAS信令。这种接入网关能够被软交换以基于分组电话协议的多种方式进行控制;对于基于H.323协议的网关,软交换能够像一个H.323网关那样动作;如果接入网关隧道PRI(Q.931)或CAS信令返回到软交换,那么软交换还能够使用像MGCP/IPDC协议以更好的方式控制接入网关。这也体现了软交换技术处理接入网关的能力。

  软交换技术通过SIP协议接到电缆网络上,以支持企业的 IP PBX及IP电话。它还能够通过TCP/IP协议接入SCP,也可通过TCP/SCCP协议接入到SS7网络上,使无缝互连成为可能。

  软交换的驱动优势

  降低成本:今天的大多数网络运营商最为关注的是保证其现有业务的安全。在近期内,话音和拨号业务仍是他们的主要收入来源,且流量还会继续增长。虽然宽带接入正在增长,但在大多数市场中仍然非常有限。与此同时,解除管制和竞争导致价格下降并侵蚀了运营商的利润。这些因素,再加上资金有限,迫使运营商不得不降低运营和资本开支(OPEX和CAPEX)。然而在实现这些节约的过程中,运营商投资于未来技术显然比利用现有技术优化网络更好一些,虽然许多情况下后者也能够实现类似的节约。这一决策主要是从商业而非技术方面考虑的。

  新的收入:只降低成本还远远不够。虽然通过提供传统业务来降低成本可以带来保护运营商的利润,但是创造和部署能够产生收入的新业务才是固定电话业务提供商得以生存的关键。基本业务(如添加/取消媒体、演示、消息传递、以及媒体组合等)将被整合,从而为最终用户提供可以任何接入形式访问的会话式多媒体业务。这些业务可能包括视频会议、可视电话、话音增强式游戏以及由用户控制的呼叫处理等。

  一种改良方法

  目前的普遍观点认为:网络运营商的发展方向将是基于分组交换的多业务网络环境,由软交换提供呼叫和会话控制。然而,在目前的商业形势下,向软交换环境融合存在着巨大的挑战。如果现有基础设施不能有效满足其目标应用和客户的需求,它根本不可能存在。任何替代技术都必须能够与现有解决方案一样、或更出色地处理某一应用--在功能和/或价格方面更具优势。另外,新的业务模式必须证明能够满足对现有技术所支持业务的需求。但是,由于电话仍然是运营商的主要收入来源,所以不能提供全套PSTN业务和电信级服务质量(QoS)的PSTN替代解决方案不能获得采用。运营商们不能拿自己的电话客户和收入去冒险。通信服务提供商需要采取渐进式发展方法,把软交换技术作为经济高效的宽带多业务网络的一部分进行部署。
  
  国际软交换技术的发展状况

  软交换又称为呼叫AGENT、呼叫服务器或媒体网关控制。其最基本的特点和最重要的贡献就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能,包括呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)、信令互通(如从7号信令到IP信令)等。这种分离为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面,使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来,实现业务转移。这一分离同时意味着呼叫控制和媒体网关之间的开放和标准化,为网络走向开放和可编程创造了条件和基础。

    下一代网络(NGN)是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络,它将话音、数据、视频等多种业务集于一体。建设下一代网络是电信竞争的需要。随着通信技术的飞速发展和电信市场的逐步开放,电信业的一个最重要的发展趋势就是业务运营和网络运营的分离,由网络运营商提供可靠、高效的基础承载平台,由业务提供商提供各种应用,他们与设备制造商三足鼎立,共同推动了电信业的繁荣和进步。

  软交换技术是下一代网络的核心技术,软交换思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等众家之长,形成分层、全开放的体系架构,作为下一代网络的发展方向,软交换不但实现了网络的融合,更重要的是实现了业务的融合。

  目前,欧洲电信运营商对于软交换(下一代网络)的发展和应用大体上采用比较务实和谨慎的态度,运营商都是根据自身网络的实际情况和业务的发展来采取对策。德国电信聚焦海外市场,积极开拓国际IP网的话音业务,并在新技术投入使用之前,注重新技术和新设备的试验和评估。2001年开始在国际网络进行软交换的试验,放置了一台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和VPN业务的试验,其软交换的标准采用SIP-T协议。英国电信则逐步地在长途网和本地网实现分组话音,本地网有5个节点开展了软交换实验,部分已经商用,并且试验规模在逐步扩展。在提供话音质量的保证方面,英国电信已在其承载网络内全面采用ATM技术。比利时电信认为2004年以后引入NGN比较适当,但目前需注意跟踪技术和设备的发展,比利时电信的技术部门在NGN方面重点研究未来分组话音网络的体系架构和需求、开展NGN技术培训、建立NGN实验室,为开展现场试验进行技术准备。一些北美电信运营商也正在积极开展有利于软交换提供话音业务的试验,有些运营商已经开始提供商用业务。

相关附件下载:
上一篇:人机交互 | 下一篇: WEB挖掘
版权所有:安徽粮食工程职业学院-信息技术系
地址:安徽省合肥市 Email:ahlsxy@ahlsxy.com 建议使用IE6.0以上浏览器1024×768分辨率浏览
皖ICP备09023276号