軟交換與下一代網(wǎng)絡(luò)的融合
呂振華 2003/02/18
摘要：本文從軟交換的產(chǎn)生和發(fā)展入手，描述了以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和當(dāng)前業(yè)界所提出的各種解決方案，并對(duì)軟交換體系和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互通進(jìn)行的分析和論述，最后提出了在軟交換的體系結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)下一代網(wǎng)絡(luò)的融合。 關(guān)鍵字：軟交換、 中繼網(wǎng)關(guān)、媒體終結(jié)網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、3G、UMTS、網(wǎng)絡(luò)融合
一 軟交換的產(chǎn)生和發(fā)展
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)通信手段和通信業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越高，用戶希望能夠擁有更大帶寬的信息接入手段、更豐富實(shí)用的業(yè)務(wù)以及更清晰的話音質(zhì)量和更便宜的通信費(fèi)用。這所有的需求都給電信運(yùn)營(yíng)商提出了一個(gè)必須面對(duì)的問(wèn)題：如何發(fā)展和演進(jìn)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，在滿足用戶基本通信需求的同時(shí)，能夠快速地提供新業(yè)務(wù)，有效地降低運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的綜合接入，最終實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一的目標(biāo)。
針對(duì)以上的問(wèn)題，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織、設(shè)備生產(chǎn)廠家、以及運(yùn)營(yíng)商就提出了改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，發(fā)展下一代網(wǎng)絡(luò)的解決思路。
就目前業(yè)界對(duì)下一帶網(wǎng)絡(luò)的研究來(lái)看，下一代網(wǎng)絡(luò)是可以提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體等各種業(yè)務(wù)的綜合開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，它將網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備按照功能進(jìn)行分層，以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)，為用戶提供各種手段的接入，所有的業(yè)務(wù)，包括實(shí)時(shí)的和非實(shí)時(shí)的，均由一個(gè)統(tǒng)一的寬帶分組網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載。
軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制核心，為那些實(shí)時(shí)的、需要服務(wù)質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)提供呼叫控制和連接控制功能。它是電信網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重點(diǎn)。
二 軟交換的體系結(jié)構(gòu)
圖1即是基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖，它將網(wǎng)絡(luò)分為四層，各層的功能如下：
(1) 接入層：利用各種接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的接入，并實(shí)現(xiàn)信息格式的轉(zhuǎn)換。主要的接入設(shè)備有：
其中IAD、AG、WAG統(tǒng)稱媒體終結(jié)網(wǎng)關(guān)。
(2) 傳輸層：用于承載媒體流的高帶寬的分組網(wǎng)絡(luò)，要求有一定的QoS保證。目前主要是指IP和ATM兩種網(wǎng)絡(luò)。
(3) 控制層：是軟交換體系的呼叫控制核心，利用呼叫服務(wù)器（或稱軟交換Softswitch、媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC），控制接入設(shè)備完成呼叫接續(xù)。主要功能包括呼叫控制、業(yè)務(wù)提供、業(yè)務(wù)交換、資源管理、用戶認(rèn)證、SIP代理等。
(4) 業(yè)務(wù)層：該層是軟交換體系最高層，主要利用各種設(shè)備為整個(gè)體系提供業(yè)務(wù)上的支持。包括：
三 軟交換對(duì)于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的解決方案
基于軟交換的體系結(jié)構(gòu)，目前不少?gòu)S家提出了下一代網(wǎng)絡(luò)的解決方案，并推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。
從目前的情況看來(lái)，基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)的解決方案主要有以下幾種。
此方案主要是利用接入層的中繼網(wǎng)關(guān)（TG）來(lái)替代現(xiàn)有的長(zhǎng)途局或匯接局，完成長(zhǎng)途傳輸及本地匯接功能。其中還要用到信令網(wǎng)關(guān)（SG）來(lái)實(shí)現(xiàn)七號(hào)信令在IP網(wǎng)絡(luò)的承載，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（PSTN、ISDN、PLMN等）與軟交換網(wǎng)絡(luò)的互通。目前幾個(gè)主要廠家基本上都有長(zhǎng)途傳輸及本地匯接解決方案的設(shè)備提供。
此方案利用媒體終結(jié)網(wǎng)關(guān)（AG、IAD等）提供窄帶和寬帶綜合接入，取代現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的C5交換局。該方案由軟交換來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)呼叫的控制。
目前設(shè)備制造商陸續(xù)推出了IAD、AG的相關(guān)產(chǎn)品，支持VOIP的基本呼叫和部分的補(bǔ)充業(yè)務(wù)；有些還支持VoDSL、2G接入用戶的基本呼叫與補(bǔ)充業(yè)務(wù)，支持PBX、光纖以太網(wǎng)、幀中繼接入。并計(jì)劃在不久后提供VPN、個(gè)人移動(dòng)性、廣義CENTRAX等業(yè)務(wù)。
此方案利用多媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的創(chuàng)建與實(shí)施，并提供公共的API接口，易于開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。目前很多設(shè)備廠商都有了相關(guān)的產(chǎn)品或?qū)嶒?yàn)室產(chǎn)品，如：西門子的MMA-2，北電的IMS等。在不久后將能夠支持的業(yè)務(wù)多種有特色的多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用和第三方通過(guò)開(kāi)放業(yè)務(wù)接口的業(yè)務(wù)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。
3G業(yè)務(wù)解決方案為移動(dòng)用戶提供各種寬帶和多媒體業(yè)務(wù)，并提供多種移動(dòng)性相關(guān)的業(yè)務(wù)。具體指3G無(wú)線用戶通過(guò)接入設(shè)備連至無(wú)線媒體網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)軟交換的核心網(wǎng)絡(luò)和3G服務(wù)器提供3G的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
3G的解決方案為固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合提供了可能。
四 下一代網(wǎng)絡(luò)的融和
從現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)并非一日之工，使用軟交換體系構(gòu)建的新網(wǎng)絡(luò)將和目前存在的電信網(wǎng)并存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，軟交換體系可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互通和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)并存，并最終取代現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供承載在分組網(wǎng)上的寬帶、多業(yè)務(wù)應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合。
1 軟交換體系與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互通
1.1 與PSTN/ISDN網(wǎng)的互通
軟交換體系與現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)的互通，可以通過(guò)中繼媒體網(wǎng)關(guān)（TG）和信令網(wǎng)關(guān)（SG）實(shí)現(xiàn)。其中由TG作為互通點(diǎn)，與PSTN網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)局完成網(wǎng)絡(luò)互通；七號(hào)信令則是通過(guò)七號(hào)信令網(wǎng)的STP與信令網(wǎng)關(guān)相連來(lái)實(shí)現(xiàn)互通。當(dāng)一個(gè)PSTN/ISDN用戶發(fā)起呼叫時(shí)，設(shè)有互通點(diǎn)的交換局將信令通過(guò)STP和信令網(wǎng)關(guān)傳遞給呼叫服務(wù)器，呼叫服務(wù)器進(jìn)行地址解析找到被叫方，然后控制中繼網(wǎng)關(guān)建立呼叫。
1.2 與現(xiàn)有IP電話網(wǎng)的互通
目前國(guó)內(nèi)的IP電話網(wǎng)多是按照H.323體系來(lái)建設(shè)的，軟交換體系與IP電話網(wǎng)的互通點(diǎn)設(shè)在軟交換體系的呼叫服務(wù)器與H.323體系最低一級(jí)的關(guān)守之間，互通采用的協(xié)議是H.323。
當(dāng)從軟交換體系發(fā)起到H323網(wǎng)絡(luò)的呼叫時(shí)，呼叫服務(wù)器通過(guò)H.323協(xié)議請(qǐng)求與其互通的關(guān)守進(jìn)行地址解析，得到被叫方的H.323網(wǎng)關(guān)地址后，呼叫服務(wù)器控制主叫方的媒體網(wǎng)關(guān)與之建立呼叫通路。反之亦然。
1.3 與現(xiàn)有智能網(wǎng)的互通
軟交換體系與現(xiàn)有智能網(wǎng)的互通指的是在軟交換體系中的用戶能夠享受到現(xiàn)有智能網(wǎng)上開(kāi)展的各種業(yè)務(wù)。此時(shí)首先要求控制層的呼叫服務(wù)器能夠支持中國(guó)的INAP信令。其互通點(diǎn)設(shè)在呼叫服務(wù)器與智能網(wǎng)的SCP之間。
當(dāng)一個(gè)用戶發(fā)起一個(gè)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)（如800）的呼叫時(shí)，呼叫服務(wù)器通過(guò)INAP信令通知SCP， SCP控制業(yè)務(wù)流程。對(duì)于SCP來(lái)說(shuō)，呼叫服務(wù)器相當(dāng)于一個(gè)SSP。
1.4 與第三方業(yè)務(wù)者之間的互通
軟交換體系的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其可利用第三方的力量，靈活、迅速的提供業(yè)務(wù)。具體實(shí)現(xiàn)方法由開(kāi)放的APIs與第三方的應(yīng)用服務(wù)器相連。目前開(kāi)放的APIs的應(yīng)用有兩種方式：1、MGC與所有應(yīng)用服務(wù)器(包括第三方)之間采用；2、MGC與主應(yīng)用服務(wù)器相連，主應(yīng)用服務(wù)器與第三方應(yīng)用服務(wù)器采用APIs，第三方應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)主應(yīng)用服務(wù)器控制MGC。
2 用軟交換體系實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合
軟交換體系可以方便的實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)在IP網(wǎng)絡(luò)上的承載，從而達(dá)到語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融和，用戶可以通過(guò)綜合接入設(shè)備，方便地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)；多媒體服務(wù)器上提供的多媒體業(yè)務(wù)和由第三方通過(guò)開(kāi)放的第三方接口（API）開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)又為用戶提供了豐富的業(yè)務(wù)選擇。同時(shí)，軟交換體系的分組網(wǎng)承載和分層的框架結(jié)構(gòu)思想與3GPP所提出的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)CS域的分組化和分層化（UMTS R4、R5版）思想相吻合，這就使得未來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)建在軟交換體系思想下，與話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共用統(tǒng)一的分組網(wǎng)絡(luò)承載，通過(guò)相應(yīng)的移動(dòng)業(yè)務(wù)服務(wù)器來(lái)提供移動(dòng)用戶的接入，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
（點(diǎn)擊看大圖）
從上圖的結(jié)構(gòu)可以看出，由于下一代網(wǎng)絡(luò)采用基于分組核心網(wǎng)的技術(shù)，通過(guò)軟交換構(gòu)造的下一代網(wǎng)絡(luò)在管理上、業(yè)務(wù)上很容易實(shí)現(xiàn)融和，各種用戶（固定的語(yǔ)音用戶、數(shù)據(jù)多媒體用戶、移動(dòng)用戶等）可以通過(guò)統(tǒng)一的核心網(wǎng)接入，并且享受到網(wǎng)絡(luò)中的各種業(yè)務(wù)（其中包括第三方通過(guò)開(kāi)放接口提供的業(yè)務(wù)），網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和管理的成本將大大下降；同時(shí)，業(yè)務(wù)的開(kāi)放性也加快了業(yè)務(wù)的提供速度，第三方的加入將改變以往設(shè)備驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的模式，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)市場(chǎng)的需求靈活地選擇第三方作為合作伙伴，快速地開(kāi)發(fā)各種用戶感興趣的業(yè)務(wù)，從而增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到運(yùn)營(yíng)商和業(yè)務(wù)提供上雙贏的目的。
結(jié)束語(yǔ)：基于軟交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)可以使運(yùn)營(yíng)商通過(guò)分組的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的提供，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的融和將可以通過(guò)下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。但是應(yīng)該看到實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合并不是一朝一夕的事情，下一代尚有許多技術(shù)問(wèn)題需要解決,在其發(fā)展過(guò)程中會(huì)受到許多不可預(yù)知因素的影響。作為核心分組網(wǎng)絡(luò)的IP網(wǎng)上的QoS保證、網(wǎng)絡(luò)安全性的進(jìn)一步解決、網(wǎng)絡(luò)用戶的鑒權(quán)、IP地址容量的解決，IPV6和IPV4的互通；業(yè)務(wù)層面的API的標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)提供的鑒權(quán)；以及3G標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程和3G設(shè)備的生產(chǎn)情況都將是我們必須關(guān)注和研究的問(wèn)題。
本文由作者向CTI論壇提供
作者簡(jiǎn)介：
呂振華
email:lvzh@gsta.com
廣東省電信科學(xué)技術(shù)研究院
中國(guó)電信廣州研發(fā)中心
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究部
電信技術(shù)研究室
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