软交换技术的发展

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一、起源

　　软交换的概念最早起源于美国企业网应用。在企业网络环境下，用户可采用基于以太网的电话，再通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（Call Manager、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，而通过与局域网共享来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。
　　传统的电路交换设备主要由少数几家设备供应商提供，价格一般都在几十万美元到数百万美元，且版本升级可能会花几个月时间和数十万美元，网络综合运营成本很高。运营商非常希望能够寻求到一种替代产品与技术。
　　受到IP PBX成功的启发，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），呼叫控制实际上是运行于通用硬件平台上的纯软件，媒体处理将TDM转换为基于IP的媒体流。于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生，由于这一体系具有伸缩性强、接口标准、业务开放等特点，发展极为迅速。

二、什么是软交换

　　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，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立/拆除会话）和信令互通，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，从而可方便地在网络上快速提供新业务。

　　软交换位于网络控制层，通过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，此外还提供一些基本补充业务，与传统交换呼叫控制和基本业务的提供非常类似。

　　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（International SoftSwitch 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IETF、ITU-T等国际标准化组织的重视。经过几年发展，软交换技术在标准化和产业化方面均取得了长足进展，一些协议如H.323、MGCP等不断完善，BICC、SIP／SIP-T等新协议不断推出，一些基于软交换技术的产品逐步走向实用化阶段，使软交换成为NGN最为活跃和热门的话题。

三、引入软交换的意义

　1、软交换给用户带来什么？
　　软交换可以实现跨域控制，可以对接入层面丰富多样的设备进行控制和管理，为用户提供话音、数据和视频业务，以及其它融合业务。
　　随着通信网络的发展趋势从技术驱动向业务驱动的转变，业务发展逐渐成为关注焦点。软交换向ISV（独立软件开发商）、ISP、ICP、ASP（应用业务提供商）提供开放的业务接口Open API，而ISV/ISP/ICP/ASP往往比软交换提供商更熟悉最终用户的业务需求，因此ASP/ISP/ICP提供的业务更贴近用户、贴近生活。此外，大量ASP/ISP/ICP参与竞争的结果，可加快推出多样、先进、经济和实用的业务的节奏。

2、软交换给营商带来什么？
　　作为NGN核心部件，软交换可独立开发、生产和采购，其开发成本、生产成本和采购成本相对较低，从而使运营设备的投资相应降低。
　　软交换的出现，可使三网在网络层面实现网间互联互通，在业务层面实现业务的渗透和交叉，使基于统一分组网络承载多种业务成为可能。运营商可终结三网分别投资的局面，通过一个融合的网络为用户同时提供话音、数据和多媒体业务，实现国际电联提出的“通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效率网路，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用和质量，安全的享受多种方式的信息应用”的目标。
　　对于数据网络，几年前的网络泡沫导致投资过度、带宽冗余，而软交换技术则可利用这些冗余带宽迅速部署NGN业务，同时软交换Open API还可为运营商提供强大的业务生成能力。

四、软交换技术参考模型

　　图1为ISC推荐的软交换参考模型，这一参考模型涉及到传输平面、控制平面、应用平面、数据平面和管理平面等五个平面。
　　传输平面处于最底层，负责语音视频等具体承载数据的传送，包括交换功能、逻辑端口功能、适配功能和物理信令功能等，与传输平面相关的参考点有A、B、C。其中：A为信令信道，采用IETF IPS7协议；Ｂ参考点处于逻辑端口功能和设备控制功能之间，采用MGCP、MeGaCo、IPDC、Q.931等协议；C参考点采用VSI、GSMP等协议。传输平面与外部的接口1采用TDM话路或分组链路，包括带内信令。



图1 软交换参考模型（点击放大）

　　控制平面处于第二层，提供控制功能，如信令处理、承载连接控制、设备控制、呼叫腿（Leg）控制、网守（Gatekeeper）和代理信令等功能。其中：参考点D位于信令处理功能和数据库功能之间，采用TCAP信令；参考点Ｅ在信令处理功能和会话控制功能之间，采用TCAP信令，用于IN请求等传送，业务逻辑对呼叫的控制等消息传送；参考点F1、F2分别采用呼叫控制API和承载连接控制API，如TAPI、JTAPI等。控制平面与外界的接口2采用H.323（H.225/H.245）、SIP、TCAP（TCAP/SCCP/M3UA/SCTP/IP）等协议和信令。
　　上层应用平面提供业务和应用控制功能，包括会话控制、业务逻辑、翻译、路由及策略等功能。其中：H参考点介于会话控制功能和业务逻辑功能之间，采用JAIN、Parlay等公共API；G参考点和I参考点采用TCAP、LDAP等协议；J参考点尚未定义。应用平面与外界的接口3采用H.323（H.225）、SIP、JCAT等协议。
　　数据平面提供数据库功能，如计费服务，其具体功能、参考点和接口仍待研究。
　　管理平面提供管理功能，包括对网络操作/控制、网络鉴权、网络维护和网络实体等管理，管理接口采用SNMPv2、CMIP等协议。

五、软交换的功能描述

　　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。
　　软交换技术的主要设计思想为业务、控制、传送、接入分离，实体之间通过标准协议进行连接和通信，下面重点介绍软交换的功能：

　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，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等；
接收来自业务交换功能的监视请求，并对与呼叫相关的事件进行处理，接收来自业务交换的呼叫控制相关信息，支持呼叫的建立和监视；
支持两方或多方呼叫控制功能，提供多方呼叫控制功能，包括多方呼叫特殊逻辑关系、呼叫成员的加入、退出、隔离、旁听和混音控制等；
识别媒体网关报告的用户摘机、拨号和挂机等事件，控制媒体网关向用户发送音信号，如拨号音、振铃音、回铃音等，满足运营商的拨号计划。
　2、协议功能
　　软交换是一种开放和多协议实体，采用标准协议与各种媒体网关、终端和网络进行通信，包括H.248、SCTP 、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。

　3、业务提供

提供PSTN/ISDN交换机业务，包括基本业务和补充业务；
可与现有智能网配合，提供现有智能网所能提供的业务；
可与第三方合作，提供多种增值业务和智能业务。
　4、业务交换
　　业务交换与呼叫控制功能结合，可提供在呼叫控制功能和业务控制功能（SCF）之间进行通信所要求的一组功能。

　5、互通功能

可通过信令网关实现分组网与现有七号信令网的互通；
可通过信令网关与现有智能网互通，提供多种智能业务；
允许SCF控制VoIP呼叫，并对呼叫信息进行操作（号码显示等）；
可通过互通模块，实现与现有H.323体系的IP电话网的互通；
可通过互通模块，采用SIP协议实现与SIP网络体系的互通；
可实现与其他软交换的互通互连，采用SIP、BICC协议；
可提供IP网内H.248终端、SIP终端和MGCP终端之间的互通。
　6、资源管理
　　提供资源管理功能，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
　　具有采集详细话单和复式计次的功能，可根据运营需求将话单传送至计费中心。对于记帐卡计费业务，具备实时断线功能。
　8、认证/授权
　　软交换与认证中心连接，可将辖区内的用户、媒体网关信息送往认证中心，进行认证与授权，防止非法用户或设备接入。
　9、地址解析
　　完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换，同时可完成重定向功能。
　10、语音处理
　　软交换控制媒体网关可选择语音压缩算法，包括G.729、G.723等；
　　软交换向媒体网关提供语音包缓存区，减少抖动对语音质量的影响。

六、软交换的对外接口

　　软交换与媒体网关之间的接口用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制/管理，可使用媒体网关控制协议（MGCP）、Internet设备控制协议（IPDC）、SIP协议、H.323和H.248协议。
　　软交换与信令网关间的接口用于传递软交换和信令网关间的信令信息，可采用信令控制传输协议（SCTP）或其他类似协议。
　　软交换之间的接口实现不同软交换之间的交互，可采用SIP-T、H.323或BICC协议。
　　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。

七、结束语

　　下一带网络是业务驱动网络，以SoftSwitch为核心的软交换体系提供业务开放能力，符合固定网络和移动网络融合的趋势，提供话音、数据、视频业务和多媒体融合业务，满足通信个性化、移动化和随时随地获取信息的发展目标。