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基于軟交換技術(shù)的PSTN網(wǎng)演進策略

2007/06/14

  摘要 軟交換技術(shù)利用軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能,將呼叫控制和呼叫傳輸分離開,并提供開發(fā)的API業(yè)務(wù)接口,靈活實現(xiàn)各種新的業(yè)務(wù)需求。傳統(tǒng)PSTN單純的語音業(yè)務(wù)已經(jīng)無法滿足客戶的業(yè)務(wù)要求,引入新技術(shù)進行改革成為必然。本文介紹了軟交換技術(shù)的概念及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上提出了傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)引入軟交換技術(shù)向NGN網(wǎng)絡(luò)的融合演進策略方案,為實現(xiàn)PSTN向NGN的平滑過渡提供了可行的解決方案。

一、前言

  近年來,移動通信和Internet高速發(fā)展,移動話音、IP話音、即時通信等現(xiàn)代通信方式對傳統(tǒng)PSTN語音產(chǎn)生了巨大的沖擊,單純的語音業(yè)務(wù)已不能滿足用戶的業(yè)務(wù)要求,普通用戶對數(shù)據(jù)、視頻等傳統(tǒng)PSTN無法提供的業(yè)務(wù)需求量越來越大。而在此同時,由于軟交換技術(shù)的興起,在分組交換網(wǎng)絡(luò)上統(tǒng)一提供的語音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)的下一代(NGN)網(wǎng)絡(luò)也在全世界范圍內(nèi)商用成功。

  在當(dāng)今電信行業(yè)內(nèi)競爭愈演愈烈的情況下,面對以豐富多彩的話音和數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)爭搶客戶的新興運營商,全球傳統(tǒng)固網(wǎng)運營商如何尋求網(wǎng)絡(luò)整體轉(zhuǎn)型,在激烈的競爭中留住已有客戶并獲得新的業(yè)務(wù)增長點,引進新技術(shù)實現(xiàn)PSTN的網(wǎng)絡(luò)演進成為了必然。軟交換技術(shù)吸取現(xiàn)有PSTN、Internet、智能網(wǎng)等眾家之長,以其開放的架構(gòu)、強大的業(yè)務(wù)能力,對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以及未來技術(shù)的良好適應(yīng)性得到業(yè)界的極大關(guān)注,成為解決網(wǎng)絡(luò)平滑演進問題的主流技術(shù)方案。

二、軟交換技術(shù)

  軟交換的基本含義[1]就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來,通過服務(wù)器上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能,包含呼叫選路、管理控制、連接控制(建立會話、拆除會話)、信令互通(如從SS7到IP的Sigtran協(xié)議族)。其結(jié)果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面,支持標準的API接口,使業(yè)務(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結(jié)合起來,為不同的用戶群提供量身定做的個性化業(yè)務(wù)。

  1.軟交換的基本概念

  軟交換設(shè)備是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進的核心設(shè)備,也是下一代電信網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)備之一。它獨立于底層承載協(xié)議,主要完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能。并可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機所能提供的所有業(yè)務(wù)和多樣化的第三方業(yè)務(wù)[2]。

  2.軟交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

  軟交換網(wǎng)絡(luò)體系采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),采用標準的協(xié)議接口使其具有完全的開發(fā)性?煞譃檫吘壗尤雽印⒑诵膫魉蛯、控制層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層[3]。

 。1)邊緣層 邊緣層負責(zé)將各種不同的網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備接入軟交換體系結(jié)構(gòu),將各種業(yè)務(wù)量進行集中,并利用公共的傳送平臺傳送到目的地。接入層的設(shè)備包括各種不同的網(wǎng)絡(luò)、終端設(shè)備,以及各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)或終端設(shè)備可以是公眾交換電話網(wǎng)、ATM網(wǎng)絡(luò)、幀中繼網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、各種IP電話終端及模擬終端等,它們通過不同的網(wǎng)關(guān)或接入設(shè)備接入核心網(wǎng)絡(luò)。

  (2)核心層 核心層對各種不同的業(yè)務(wù)和媒體流提供公共的傳送平臺。多采用基于分組的傳送方式,目前比較公認的核心傳送網(wǎng)為IP網(wǎng)或ATM骨干網(wǎng)。

  (3)控制層 控制層完成呼叫控制、路由、認證、資源管理等功能。其主要實體為軟交換設(shè)備。

  (4)業(yè)務(wù)層 業(yè)務(wù)層在呼叫控制的基礎(chǔ)上向最終用戶提供各種增值業(yè)務(wù),同時提供業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的管理功能。該層的主要功能實體包括應(yīng)用服務(wù)器、特征服務(wù)器、策略服務(wù)器、AAA服務(wù)器、目錄服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、SCP、網(wǎng)管及安全保障系統(tǒng)。

  3.軟交換的主要功能[4]

  軟交換的主要功能包括以下6個方面:

 。1)呼叫控制和處理功能 為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢測和資源控制等。

 。2)業(yè)務(wù)提供和交換功能 軟交換應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務(wù),包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù);同時,還應(yīng)該可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合提供現(xiàn)有智能網(wǎng)的業(yè)務(wù);更為重要的是,軟交換還應(yīng)該能夠提供開放的、標準的API或協(xié)議,以實現(xiàn)第3方業(yè)務(wù)的快速接入。

 。3)互通功能 通過信令網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)分組網(wǎng)與現(xiàn)有七號信令網(wǎng)的互通;通過信令網(wǎng)關(guān)與智能網(wǎng)互通,提供多種智能業(yè)務(wù);采用RAS協(xié)議實現(xiàn)與H.323網(wǎng)絡(luò)的互通;采用SIP協(xié)議實現(xiàn)與SIP網(wǎng)絡(luò)的互通;通過SIP或BICC實現(xiàn)軟交換設(shè)備之間的互通;提供網(wǎng)內(nèi)H.248終端,SIP終端與MGCP終端之間的互通。

 。4)資源管理功能 對系統(tǒng)中的各種資源進行集中的管理,如資源的分配、釋放和控制等。

 。5)計費功能具有采集詳細話單的功能,送給計費服務(wù)器。

 。6)地址解析、路由和鑒權(quán)認證功能將管轄區(qū)域內(nèi)的用戶、媒體網(wǎng)關(guān)信息送給認證中心進行認證與授權(quán),以防止非法用戶/設(shè)備的接入,并完成E.164地址至IP地址、別名地址至IP地址的轉(zhuǎn)換功能,同時也可完成重定向的功能。

三、PSTN的演進策略

  PSTN的演進應(yīng)該以市場為導(dǎo)向,以提高收益為目的。引入軟交換的PSTN演進組網(wǎng)策略原則建議如下:(1)盡量保護已有的網(wǎng)絡(luò)資源,減少重復(fù)投資,提高收益率;(2)有利于本地網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展,提高本地網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)能力;(3)確保本地網(wǎng)絡(luò)安全,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)過渡。

  1.PSTN端局優(yōu)化改造

  傳統(tǒng)PSTN端局存在很多的弊端:(1)用戶數(shù)據(jù)封閉在端局設(shè)備中,使得被叫類業(yè)務(wù)很難開展;(2)業(yè)務(wù)提供受制于端局設(shè)備的能力,新業(yè)務(wù)很難大規(guī)模推廣;(3)大多數(shù)端局不具備SSP功能,只能采用疊加SSP來觸發(fā)智能業(yè)務(wù),電路迂回嚴重;(4)端局數(shù)量過多,機型龐雜,業(yè)務(wù)提供差異大,所以,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,資源利用率及網(wǎng)絡(luò)運行效率低,管理困難。

  為此,可建立基于軟交換的業(yè)務(wù)中心,采用軟交換網(wǎng)關(guān)設(shè)備替代C5端局,軟交換網(wǎng)絡(luò)與PSTN形成疊加網(wǎng)絡(luò)。利用接入網(wǎng)關(guān),下行支持雙絞線、V5、遠端模塊等現(xiàn)有PSTN網(wǎng)的接入手段,為用戶提供數(shù)據(jù)/語音綜合接入應(yīng)用。組網(wǎng)方案示于圖1[4]。


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圖1 PSTN端局優(yōu)化改造方案

  該方案改造后的端局上行鏈路通過接入網(wǎng)關(guān)AG接入到軟交換網(wǎng)絡(luò),下行鏈路利用原有端局已有的接入資源,支持雙絞線、V5、E1或MSTP等多種接入方式,實現(xiàn)語音、ISDN、DDN、DSL等業(yè)務(wù)的綜合接入。改造后端局的長途業(yè)務(wù)通過中繼網(wǎng)關(guān)TG和信令網(wǎng)關(guān)SG的方式與長途局或匯接局互通,信令網(wǎng)關(guān)完成電路交換網(wǎng)與IP網(wǎng)之間的SS7信令轉(zhuǎn)換功能,中繼網(wǎng)關(guān)在軟交換的控制下完成語音的媒體流轉(zhuǎn)換功能。

  改造后,原有端局的用戶數(shù)據(jù)集中到軟交換平臺進行集中管理或?qū)⒂脩魯?shù)據(jù)歸入iHLR(集中的用戶屬性數(shù)據(jù)庫)進行統(tǒng)一管理。用戶將可直接獲得由軟交換綜合業(yè)務(wù)平臺統(tǒng)一提供的增值業(yè)務(wù)。

  該方案可解決端局數(shù)量多,機型雜,業(yè)務(wù)提供差異大,智能業(yè)務(wù)開展困難等問題。但是,由于端局數(shù)量龐大,所以,這種策略的工作量大,只適合新建局的情況。

  2.PSTN匯接局優(yōu)化改造

  為了減少改造的工作量,將尚未改造的端局用戶無縫轉(zhuǎn)至NGN網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)開放業(yè)務(wù),可以采用匯接局的演進優(yōu)化改造方案,如圖2[4]所示,用中繼媒體網(wǎng)關(guān)TG和信令網(wǎng)關(guān)SG替換現(xiàn)有的匯接局,實現(xiàn)話音和信令由傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)接入到軟交換網(wǎng)絡(luò),由軟交換實現(xiàn)呼叫控制功能。

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圖2 PSTN匯接局優(yōu)化改造方案

  改造后的匯接局和端局之間通過ISUP中繼方式連接,接入網(wǎng)絡(luò)通過V5中繼接入。如果原有匯接局直接下掛部分用戶,這部分用戶可以采用中繼媒體網(wǎng)關(guān)下掛接入單元的方式接入。原有端局用戶的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一由軟交換支持,端局用戶的業(yè)務(wù)觸發(fā)提升到匯接局,避免對端局的改造,同時,用戶可以使用軟交換業(yè)務(wù)平臺提供的各類智能業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)。匯接局網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后,原有端局無法提供的業(yè)務(wù)均可以由軟交換業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供。

  該方案實現(xiàn)老機型端局用戶的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一由軟交換支持,在對端局改造的同時,用戶可用軟交換業(yè)務(wù)平臺提供的各類智能業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù),降低了改造成本和工作量。

  3.PSTN長途分流

  PSTN長途分流組網(wǎng)方案示于圖3[4]。

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圖3 PSTN長途分流

  隨著PSTN固網(wǎng)省內(nèi)/省際長途業(yè)務(wù)的增加和長途交換局設(shè)備的老化,PSTN長途局需要擴容和改建。利用豐富的寬帶骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)資源,采用軟交換設(shè)備分流長途業(yè)務(wù),對現(xiàn)有PSTN長途網(wǎng)實施優(yōu)化改造。如圖3所示,PSTN長途TDM媒體流經(jīng)過中繼網(wǎng)關(guān)TG全部轉(zhuǎn)化為IP媒體流,通過IP寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到軟交換核心設(shè)備指定的對端中繼網(wǎng)關(guān),對端的中繼網(wǎng)關(guān)再把IP長途媒體流轉(zhuǎn)換為電路側(cè)的中繼媒體流。

  全國網(wǎng)絡(luò)以省或大區(qū)為單位,組建多個軟交換域,軟交換域間長途通過兩個軟交換系統(tǒng)的互通實現(xiàn);省或大區(qū)內(nèi)長途業(yè)務(wù)由各域內(nèi)的軟交換單獨實現(xiàn)控制。

  這種方式保持PSTN網(wǎng)C5端局不變,在業(yè)務(wù)流程中,來自A城市的C5端局匯接上來的長途語音,由本地中繼網(wǎng)關(guān)和系統(tǒng)內(nèi)的信令網(wǎng)關(guān),將PSTN話音轉(zhuǎn)至IP骨干網(wǎng),在經(jīng)過B城市電信中繼網(wǎng)關(guān),信令網(wǎng)關(guān)落地,最終將呼叫路由至被叫方。B至A的長途來話按同樣的方法處理。

  采用軟交換技術(shù)實現(xiàn)長話業(yè)務(wù),不僅能緩解PSTN長途中繼的壓力,而且可以通過提供有吸引力的增值業(yè)務(wù)吸引諸如商業(yè)和集團用戶一類的高端長話用戶,贏得高額利潤。

  該方案已在中興通訊公司承建的哥倫比亞Emcali NGN綜合軟交換項目中得到了應(yīng)用。

四、結(jié)論

  PSTN網(wǎng)仍然是現(xiàn)在擁有用戶數(shù)量最大的網(wǎng)絡(luò),但其業(yè)務(wù)開發(fā)性差、成本高等缺點,已經(jīng)嚴重制約了新業(yè)務(wù)的發(fā)展,對PSTN的優(yōu)化改造勢在必行。軟交換網(wǎng)絡(luò)是可以提供包括話音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種業(yè)務(wù)的綜合開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。將軟交換引入PSTN中,可大幅度地降低運營商的成本,并能實現(xiàn)許多以前無法實現(xiàn)的新業(yè)務(wù),提高運營利潤,適應(yīng)未來的市場競爭。然而,PSTN的演進過程必定是個漸進的過程,本文提出了分別從端局和匯接局層面上進行的演進策略。當(dāng)然策略可以是靈活多變的,但是如何在兼顧網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時,充分利用原有網(wǎng)絡(luò)資源,保護運營商已有投資,完成傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)演進,仍然是一個需要進行深入研究的問題。

參考文獻

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  [5] 倪明,朱越,雷海強.軟交換在PSTN網(wǎng)絡(luò)演進中的應(yīng)用策略.中興通訊技術(shù).2002年,第5期:27-29

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