1 軟交換網(wǎng)絡產(chǎn)生的背景

自上世紀90年代以來，電信業(yè)務朝著數(shù)字化和寬帶化方向發(fā)展，網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)業(yè)務增長率已遠遠大于語音業(yè)務的發(fā)展，這已是不爭的事實；語音編碼壓縮技術，如G.723.1和G.729A的推出使得語音可以壓縮在低于64kbit/s的信道上傳送；在技術上，分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展壯大適合各種類型信息的傳送，而且網(wǎng)絡資源利用率高；在應用上，各種新業(yè)務層出不窮，而傳統(tǒng)電信網(wǎng)中交換結點將業(yè)務提供與呼叫控制緊密結合的特點決定了它對新業(yè)務適應能力不夠迅速，智能網(wǎng)的推出雖然較好地解決了這一問題，但它仍然以傳統(tǒng)電信的模式為基礎。新業(yè)務的開發(fā)仍然被設備供應商所掌握，靈活的第三方業(yè)務提供不能有效地融入其中。

基于以上的事實，人們考慮將目前已廣泛存在的公共電話網(wǎng)，因特網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)合一，建成一個以IP協(xié)議為平臺的軟交換網(wǎng)絡來滿足日益增長的電信業(yè)務需求。所以我們可以定義軟交換網(wǎng)絡是“能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、多媒體等各種業(yè)務的綜合、開放、分層的網(wǎng)絡構架”。

2 軟交換網(wǎng)絡的特點

軟交換網(wǎng)絡體系采用開放的網(wǎng)絡構架，將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離成獨立的網(wǎng)絡部件，即如下所示的四層網(wǎng)絡結構。各部件可以各自獨立發(fā)展，部件間的接口協(xié)議基于相應的標準，使得網(wǎng)絡更加開放，可以根據(jù)業(yè)務的需求自由組合各部件功能來組建網(wǎng)絡，部件間協(xié)議的標準化有利于異構網(wǎng)的互聯(lián)互通。

軟交換網(wǎng)絡可以接入多種用戶。由于軟交換網(wǎng)絡是三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡，它對于目前存在的各種用戶，如模擬/數(shù)字電話用戶、移動用戶、ADSL用戶、IP窄帶/寬帶網(wǎng)絡用戶都能有效地支持。為傳統(tǒng)運營商和新興運營商都開辟了有效的技術途徑。

軟交換網(wǎng)絡是業(yè)務驅(qū)動的網(wǎng)絡。通過業(yè)務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載控制分離實現(xiàn)相對獨立的業(yè)務體系，使業(yè)務真正獨立于網(wǎng)絡，靈活有效地實現(xiàn)業(yè)務的提供。用戶可以自行配置和定義業(yè)務特征，而不必關心承載業(yè)務的網(wǎng)絡形式與終端類型，使業(yè)務和應用的提供有較大靈活性，從而滿足用戶不斷發(fā)展更新業(yè)務的需求，也使網(wǎng)絡具有可持續(xù)發(fā)展的能力和強大的競爭力。

軟交換網(wǎng)絡是基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網(wǎng)絡。目前存在的通信網(wǎng)，無論是電信網(wǎng)，計算機網(wǎng)，還是自線電視網(wǎng)都不可能單獨作為信息基礎設施的平臺，而IP技術的發(fā)展使人們認識到各種網(wǎng)絡都將最終匯合到IP網(wǎng)絡，各種以IP為基礎的業(yè)務能在不同的網(wǎng)絡上實現(xiàn)互通，從技術上為軟交換網(wǎng)絡奠定了堅實的基礎。以IP為基礎的互聯(lián)網(wǎng)，其規(guī)模和數(shù)量僅次于電信網(wǎng)和有線電視網(wǎng)，它強大的能力，如覆蓋全球，全方位命名，全方位服務，開放性系統(tǒng)，支持音頻、視頻多種業(yè)務等特性是電話網(wǎng)所不能比擬的，互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的趨勢必定會促使行業(yè)間的相互滲透和重組，所以語音網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)網(wǎng)的融合將是軟交換網(wǎng)絡發(fā)展的必然。

3 軟交換網(wǎng)絡的層次結構

軟交換網(wǎng)絡在功能上參考以前OSI體系模型和電信網(wǎng)的層次結構，提出了如圖1所示的4層體系模型。

        圖1 軟交換網(wǎng)絡分層結構圖

3.1接入和傳輸層

采用各種接入手段將用戶連接至網(wǎng)絡；集中用戶業(yè)務并將它們傳遞至目的地，并提供可靠的傳送方式。

3.2媒體層

將信息格式轉(zhuǎn)換成能夠在核心網(wǎng)上傳送的形式，如將語音或數(shù)據(jù)信號打包成ATM信元(如果核心網(wǎng)是ATM網(wǎng))或IP包(如果核心網(wǎng)是IP網(wǎng))，同時將信息選路到目的地。

3.3控制層

在傳統(tǒng)的電話交換結點中，業(yè)務提供、呼叫控制和交換矩陣都集中在一起，而軟交換基于“網(wǎng)絡就是交換”的理念，將呼叫控制從網(wǎng)關中分離出來，以分組網(wǎng)代替控制底層網(wǎng)絡元素對業(yè)務流的處理，提供呼叫控制。建立、維持和釋放呼叫，為業(yè)務層提供最基本地普通呼叫，相當于傳統(tǒng)網(wǎng)絡中提供信令和業(yè)務控制的節(jié)點。

3.4業(yè)務和應用層

在呼叫建立的基礎上提供獨立于網(wǎng)絡的智能服務，靈活快速的業(yè)務供應以API為基礎，這一層面的提出是智能網(wǎng)思想的延伸，同時也反映了軟交換網(wǎng)絡中業(yè)務與呼叫控制分離的精神。

4 軟交換的概念

軟交換是處于軟交換網(wǎng)絡控制層的主要功能實體，為軟交換網(wǎng)絡提供具有實時性要求業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能。

從廣義上看軟交換是一種體系結構，利用該體系結構可以建立軟交換網(wǎng)絡的網(wǎng)絡框架，其功能涵蓋了以上提到的4個層次，主要由應用服務器、軟交換設備、媒體網(wǎng)關、信令網(wǎng)關、綜合接入設備等組成。與軟交換網(wǎng)絡的4層結構有如圖2所示的對應關系。交換矩陣的功能，通過開放的業(yè)務層、控制層和接入層的協(xié)同工作，可以更方便地引入新生業(yè)務。

5 軟交換支持的協(xié)議

5.1MGCP

MGCP是“媒體網(wǎng)關控制協(xié)議”，由IETF提出，主要應用在軟交換與媒體網(wǎng)關或軟交換與MGCP終端之間。MGCP的連接模型基于端點和連接兩個構件，端點發(fā)送或接收數(shù)據(jù)流，連接由軟交換控制的終端在呼叫涉及的端點間建立。MGCP以8條命令完成端點處理和連接處理兩種功能。由于MGCP提出的時間較早，目前許多廠家開發(fā)的終端和媒體網(wǎng)關都支持MGCP協(xié)議。

5.2H.248/MEGACO

H.248/MEGACO也是“媒體網(wǎng)關控制協(xié)議”，其中H.248由ITU-T第16小組提出，MEGACO由IETF提出。兩者制定時，兩個組織互相聯(lián)絡和協(xié)商，故兩者的內(nèi)容基本相同，可以看作是MGCP的升級版本。此協(xié)議引入終結點和關聯(lián)的概念，終結點發(fā)送或接收一個或多個數(shù)據(jù)流，而關聯(lián)表明了終結點之間的連接關系。H.248/MEGACO通過8條命令完成對終結點和關聯(lián)之間的操作，從而實現(xiàn)呼叫的建立和釋放。目前此協(xié)議被設備制造商和運營商所關注。

5.3SIP

SIP是“會話初始協(xié)議”，有IETF提出的在IP網(wǎng)上進行多媒體通信的應用層控制協(xié)議。

其思想與上面兩者完全不同，它采用客戶機？？服務器方式，以文本的形式表示消息的語法、語義和編碼。SIP主要用于軟交換與SIP終端，軟交換與軟交換，軟交換與應用服務器之間。SIP可以充分利用消息的頭域，對其進行簡單必要的擴充，就能方便地支持各項新業(yè)務和智能業(yè)務，如SIP-T可以透明地封裝ISUP消息以促進電話網(wǎng)與IP網(wǎng)的互通。

5.4BICC

BICC是“與承載無關的呼叫控制協(xié)議”，由ITU-T第11小組提出，主要用于軟交換與軟交換之間的呼叫控制，可以建立、修改和結束結呼叫，它充分體現(xiàn)了軟交換網(wǎng)絡中控制與承載分離的思想。它以“應用傳送機制”在ATM或IP網(wǎng)上傳送BICC特定的承載控制信息。目前已推出了3個能力集。

能力集l于1999年12月批準通過，主要體現(xiàn)在ITU-T的建議Q.1901。它的應用背景是ATM論壇提出的“ATM中繼”，即用ATM網(wǎng)取代PSTN/ISDN,承載控制的信令是B-ISUP或ATM信令；呼叫控制信令由BICC承擔。

能力集2的目標是定義在一般寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳送PSTN/ISDN業(yè)務流的通用信令協(xié)議，重點是解決TP網(wǎng)絡傳送窄帶ISDN業(yè)務的呼叫控制問題。主要協(xié)議有ITU-T的Q.1902，Q.1912，Q.1922等。

能力集3是在能力集2Q.1902.4的基礎上再增加一些功能。

5.5SCTP

SCTP是“流控制傳送協(xié)議”，由IETF的SIGTRAN小組提出。其主要任務是在無連接方式的IP網(wǎng)絡上可靠地傳送PSTN公共信令消息。

6  軟交換論壇

成立于1999年5月的軟交換論壇是促進軟交換發(fā)展的非盈利性工業(yè)組織，目前已有180多個電信設備制造商和業(yè)務提供商加入成為成員。它的目標是幫助各成員規(guī)劃、建設和發(fā)展軟交換網(wǎng)絡。

軟交換論壇有5個工作組負責網(wǎng)絡構架，制定協(xié)議等工作，它們是：業(yè)務應用工作組、網(wǎng)絡結構工作組、設備控制工作組、網(wǎng)絡管理工作組和SIP工作組。另外還有市場工作組、運營工作組等來維持市場和運營方面的工作。

與軟交換網(wǎng)絡的分層結構類似，軟交換論壇也提出了基于軟交換的網(wǎng)絡參考模型。

7  軟交換網(wǎng)絡存在的問題

7.1服務質(zhì)量問題

IP網(wǎng)的發(fā)展趨勢優(yōu)于ATM網(wǎng)，故以IP網(wǎng)作為承載將是未來的發(fā)展方向，但IP基于“盡力而為”的宗旨，如何解決實時業(yè)務所需的帶寬，如何保證服務質(zhì)量是一個問題。

7.2業(yè)務提供能力

為了方便業(yè)務的提供，縮短開發(fā)周期，應用服務器的提出是一個好辦法，網(wǎng)絡運營商可以利用API接口開發(fā)新的增值業(yè)務。但目前第三方的業(yè)務供應比較匱乏，且API還沒有成熟的產(chǎn)品。

7.3網(wǎng)絡管理

目前以應用最廣的“簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議”(SNMP)作為軟交換的網(wǎng)管協(xié)議，但SNMP以靜態(tài)管理為主，管理的實時性較差，并且它以UDP作為承載方式，不能保證信息的可靠傳送。所以網(wǎng)管系統(tǒng)仍需進一步拓展才能滿足要求。

7.4網(wǎng)絡的組網(wǎng)

軟交換層面采用不分層的網(wǎng)狀網(wǎng)，路由方面仍是圖3軟交換網(wǎng)絡參考模型分層的網(wǎng)絡模型，這是目前比較一致的認識，但畢竟各國投有一個成功組網(wǎng)的經(jīng)驗，所以這一問題仍在探討之中。

7.5協(xié)議的成熟性

上面提到的各種協(xié)議仍處于不斷的發(fā)展完善階段，大多的協(xié)議在使用過程中會不斷擴充，而且設備制造廠家對于協(xié)議的理解、支持程度各不相同，所以就目前而言，離開放的網(wǎng)絡構想仍有一段距離。

8  結論

軟交換網(wǎng)絡是業(yè)務驅(qū)動，以軟交換為核心的網(wǎng)絡由于業(yè)務與控制分離的提出，它能以最快的速度獨立于網(wǎng)絡提供各種新的增值業(yè)務。但軟交換網(wǎng)絡也不是一蹴而就的，目前它將最大限度地與No.7信令網(wǎng)、電話網(wǎng)、智能網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡互聯(lián)，它仍然處于起步階段，有許多問題有待研究解決。

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