軟交換在長途及城域網(wǎng)中的應(yīng)用
2008/10/08
一、概述
近幾年來，以軟交換和分組交換(Packet Switching)技術(shù)為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和部署成為電信業(yè)界最關(guān)注的熱點。因為它所涉及的不僅僅是哪一項單一的電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是關(guān)系到整個通信網(wǎng)絡(luò)的未來構(gòu)架和發(fā)展方向。因此，全球各大電信運營商和設(shè)備提供商、標(biāo)準(zhǔn)組織以及業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)商都積極投身于NGN技術(shù)研究和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并且達成了共識，即通過向下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展必將全面提升電信網(wǎng)絡(luò)的智能以及業(yè)務(wù)提供能力，從而形成高性能，可盈利的電信網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)，大大增強電信網(wǎng)絡(luò)作為全社會信息平臺的支撐能力。迄今為止，全球范圍內(nèi)已經(jīng)有多家電信運營商積極開展了在NGN方面的試驗和商用部署。中國聯(lián)通自2003年開始，也展開對NGN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)務(wù)能力的調(diào)研，并陸續(xù)開展了軟交換相關(guān)的試驗工作,以下分別介紹軟交換在長途及城域網(wǎng)中的應(yīng)用。
二、軟交換在長途交換中的應(yīng)用
（一）體系架構(gòu)與組網(wǎng)方案
軟交換的體系結(jié)構(gòu)是軟交換能否真正走向商用的核心所在，只有軟交換的體系結(jié)構(gòu)定義好了，談軟交換能否商用以及如何商用的問題才有意義，軟交換的體系架構(gòu)包括：軟交換在整個電信網(wǎng)絡(luò)中的定位是什么、業(yè)務(wù)需求如何、如何組織軟交換的系統(tǒng)以及軟交換系統(tǒng)之間互通如何實現(xiàn)等問題。目前由一個和幾個軟交換系統(tǒng)組成的簡單測試網(wǎng)絡(luò)和簡單商用網(wǎng)絡(luò)都未解決大規(guī)模組網(wǎng)的問題，還有諸如軟交換系統(tǒng)N2問題、信令路由、可擴展性、靈活性等問題，因此，在軟交換走向?qū)嵱貌⑴c融入電信網(wǎng)絡(luò)的過程中，軟交換網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)問題是最重要也是最急需解決的問題。
根據(jù)未來大規(guī)模商用組網(wǎng)的需求和擴展需要，中國聯(lián)通軟交換試驗采用了多域軟交換體系架構(gòu)作為試驗網(wǎng)絡(luò)的軟交換系統(tǒng)主干架構(gòu)，不同軟交換之間采用SIP/SIP-I協(xié)議進行互通。這種多域軟交換架構(gòu)為試驗網(wǎng)的組網(wǎng)帶來了許多新的特點，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能層次更加明確，能夠為用戶提供不同層次的接入方式，業(yè)務(wù)管理的層次更加細(xì)化�；谶@個架構(gòu)，可以開展軟交換單域（單個軟交換）、軟交換雙域（同廠家的兩個軟交換分級）和軟交換互聯(lián)互通（不同廠家的多個軟交換分級）的測試，積極探索多域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下軟交換網(wǎng)絡(luò)的可行性和可操作性�？傮w方案邏輯結(jié)構(gòu)見圖1。
（二）城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)功能單元描述
總體來講，基于統(tǒng)一多業(yè)務(wù)的可管理、可運營的下一代城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)及商業(yè)價值鏈中的位置和功能可以概括如下。
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)具有終端用戶提供業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行服務(wù)，完成各類多媒體業(yè)務(wù)的執(zhí)行功能；與終端用戶的信息交互功能：包括終端向平臺方向的用戶業(yè)務(wù)屬性登記、更新和通知以及平臺向終端方向的業(yè)務(wù)信息、計費信息的通知；根據(jù)業(yè)務(wù)執(zhí)行或終端用戶的需求，將終端軟件開發(fā)商提供的終端應(yīng)用軟件向各類智能終端的下載升級的功能；向第三方業(yè)務(wù)提供商提供業(yè)務(wù)開放接口，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)提供的多元化；完成城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)部自身應(yīng)用服務(wù)器的應(yīng)用開發(fā)與創(chuàng)新的接口；通過綜合業(yè)務(wù)終端軟件，開發(fā)商向終端用戶提供相應(yīng)的終端業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件的接口；通過與計費平臺的接口提供業(yè)務(wù)消費信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運營商自身提供業(yè)務(wù)的收費，并且代理第三方業(yè)務(wù)提供商或終端應(yīng)用軟件提供商向用戶收費。
1．呼叫控制系統(tǒng)功能描述
呼叫控制系統(tǒng)CCM是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中的綜合業(yè)務(wù)控制模塊，CCM提供對話音、視頻等綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制，業(yè)務(wù)接入認(rèn)證，控制SACP實現(xiàn)對于各種業(yè)務(wù)的控制和管理，生成呼叫計費話單，并與SACP和運營支撐層的用戶管理系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)各項業(yè)務(wù)。
CCM最終實現(xiàn)的總體功能為：對本地用戶的注冊控制；對本地業(yè)務(wù)的呼叫控制、呼叫連接的建立和呼叫連接帶寬控制的管理；對長途或網(wǎng)間（與其它業(yè)務(wù)網(wǎng)接入的終端或其它運營商網(wǎng)內(nèi)的話音或視頻業(yè)務(wù)終端）話音或視頻業(yè)務(wù)通信時，應(yīng)能區(qū)分不同類型的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)與不同骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)信令的互通互控。對于接入的話音業(yè)務(wù)終端，應(yīng)支持H.323終端、MGCP終端、H.248終端的呼叫信令，對上層與聯(lián)通各現(xiàn)有骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)互聯(lián)互通的信令則采用H.323呼叫信令，CCM應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)SIP、H.323、MGCP和H.248呼叫信令之間的轉(zhuǎn)換。具體說明如下。
（1）呼叫控制功能
CCM對下則通過SACP和用戶駐地網(wǎng)可以接入不同標(biāo)準(zhǔn)的媒體終端，包括H.323終端、MGCP終端和H.248終端等。對于不同標(biāo)準(zhǔn)終端進行注冊認(rèn)證和呼叫控制時，CCM的作用分別相當(dāng)于H.323系統(tǒng)中的GK、MGCP標(biāo)準(zhǔn)中的媒體網(wǎng)關(guān)控制器和H.248標(biāo)準(zhǔn)中的呼叫代理，并且執(zhí)行相應(yīng)協(xié)議。
對于本地呼叫業(yè)務(wù)，由CCM進行呼叫處理；對于跨域的長途語音和視頻業(yè)務(wù)，CCM通過與骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)中的SW互通，完成業(yè)務(wù)呼叫，在長途業(yè)務(wù)中，如果接入的是H.248終端和MGCP終端，CCM應(yīng)支持H.248協(xié)議和MGCP協(xié)議與H.323協(xié)議之間呼叫控制信令的轉(zhuǎn)換。
CCM具有監(jiān)測保持、激活呼叫狀態(tài)，主叫和被叫號碼，呼叫業(yè)務(wù)類型，占用網(wǎng)絡(luò)資源等信息的功能。CCM用這些信息結(jié)合SACP上報的計費信息形成用戶業(yè)務(wù)計費信息，上報給運營支撐系統(tǒng)中的計費系統(tǒng)；同時可以進行網(wǎng)絡(luò)資源的管理，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量。
（2）通過SACP對承載網(wǎng)進行控制
CCM通過SACP對承載網(wǎng)進行控制，從而實現(xiàn)對于用戶接入和各種業(yè)務(wù)的控制和管理。CCM和SACP通過控制協(xié)議來實現(xiàn)對于網(wǎng)絡(luò)通道和資源的控制管理�？刂茀f(xié)議至少包括如下功能：SACP接受CCM的命令，通過NAT或者PAT等方式打開或者關(guān)閉一個媒體流的通道；對一個媒體流分配的網(wǎng)絡(luò)資源進行控制，包括所占用的帶寬進行控制，進行優(yōu)先級的設(shè)置；SACP接受CCM的命令，對于允許從終端傳送到CCM的控制信令進行過濾，支持H.323、MGCP和H.248；識別多點業(yè)務(wù)管理控制信息，允許這些信息透明傳送。SACP與CCM交換注冊信息，由于用戶注冊最終由CCM來完成，但是在SACP中必須保持相應(yīng)的用戶信息，以便進行地址翻譯并且在作為被叫SACP時查找被叫用戶，因此必須在SACP與CCM之間交換注冊信息，CCM向SACP查詢用戶信息和媒體流的統(tǒng)計信息。在每次媒體連接結(jié)束后，CCM向SACP收集原始計費信息。除了上述功能以外，該控制協(xié)議還可能支持其它一些可選功能，用于增值業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)的實現(xiàn)。
（3）CCM與運營支持系統(tǒng)的接口
在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中有一個運營支撐系統(tǒng)，主要實現(xiàn)用戶和業(yè)務(wù)的管理、設(shè)備控制管理，產(chǎn)生計費帳單和計費/營帳等功能。CCM與運營支撐系統(tǒng)相連，從運營支撐系統(tǒng)獲取用戶配置信息、用戶業(yè)務(wù)授權(quán)信息和設(shè)備配置，并且上報網(wǎng)絡(luò)運行信息和計費數(shù)據(jù)。
（4）用戶注冊
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的用戶注冊到本地CCM中，
由CCM和用戶管理系統(tǒng)共同完成對用戶的接入認(rèn)證。在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，用戶在CCM上的注冊信息應(yīng)包括：末端終端號碼（包括通過用戶IAD或用戶gw接入的傳統(tǒng)電話終端和IP電話終端、可視電話終端）、用戶所歸屬的SACP編碼和IP地址以及用戶密碼、通過的用戶IAD或用戶網(wǎng)關(guān)（末端為傳統(tǒng)電話終端）的IP地址、用戶可使用的業(yè)務(wù)（即運營支撐系統(tǒng)對用戶的業(yè)務(wù)授權(quán)）等。
CCM還應(yīng)支持作為IP電話骨干網(wǎng)或公共視訊交換網(wǎng)的下級SW，將其管轄的本地用戶的號碼段分別注冊到這兩個骨干網(wǎng)的最下級SW中，用于在長途通信或與其它運營商進行業(yè)務(wù)互通時的地址解析。
（5）業(yè)務(wù)管理
除了支持基本的語音和視頻業(yè)務(wù)外，城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)可以提供各種補充和增值業(yè)務(wù)，例如來電顯示業(yè)務(wù)、呼叫前轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)、號碼連選（HuntingGroup）、呼叫轉(zhuǎn)移業(yè)務(wù)、免打擾業(yè)務(wù)、呼入呼出限制、叫醒服務(wù)、三方通話、閉合用戶群等業(yè)務(wù)。這些增值業(yè)務(wù)由CCM（也可能與相應(yīng)的功能服務(wù)器一起）提供和控制，由CCM進行業(yè)務(wù)的管理，完成最終的呼叫連接和媒體通道的建立。
（6）安全管理
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)應(yīng)是有安全保證機制的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)安全主要由CCM以及CCM控制SACP來實現(xiàn)。CCM可以實現(xiàn)的安全措施如下。
�、儆脩艚尤肟刂疲撼怯蚓C合業(yè)務(wù)網(wǎng)的用戶都需要到CCM進行注冊。在使用城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)所提供的業(yè)務(wù)之前，用戶必須首先登錄，由CCM到用戶管理系統(tǒng)完成用戶業(yè)務(wù)授權(quán)的認(rèn)證后才能使用各種業(yè)務(wù)。
�、跇I(yè)務(wù)區(qū)分和過濾：城域綜合業(yè)務(wù)可以設(shè)置各種用戶類型，不同類型用戶可以使用不同的業(yè)務(wù)，具有不同的業(yè)務(wù)優(yōu)先級和資源使用權(quán)限。對于用戶的業(yè)務(wù)呼叫進行控制，只允許用戶使用相應(yīng)的業(yè)務(wù)，并且控制用戶使用的網(wǎng)絡(luò)資源。
�、坶]合用戶群：閉合用戶群是一項補充增值業(yè)務(wù)，對于很多重要的大客戶，例如集團用戶和特殊行業(yè)的客戶，可以設(shè)置閉合用戶群來保證用戶業(yè)務(wù)的安全。原則上只允許同一閉合用戶群的客戶之間相互呼叫，對于需要出閉合用戶群和接受閉合用戶群外用戶呼叫的用戶，可以進行專門的限制和授權(quán)管理。同一閉合用戶群內(nèi)的用戶呼叫也可以按照業(yè)務(wù)和用戶級別進行各種限制。對于網(wǎng)內(nèi)關(guān)鍵信息的傳送，可以進行加密，例如采用MD5等。網(wǎng)內(nèi)傳送的關(guān)鍵信息包括用戶注冊和認(rèn)證信息、計費數(shù)據(jù)等。
（7）新業(yè)務(wù)生成和SP業(yè)務(wù)合作
及時、快捷地開展各種各樣的新業(yè)務(wù)需要運營商和SP合作，通過核心呼叫控制系統(tǒng)CCM或增加相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)器，這都需要核心呼叫控制系統(tǒng)CCM支持盡可能廣泛的開放接口，便于業(yè)務(wù)的開發(fā)。
2．業(yè)務(wù)接入控制點功能描述
（1）用戶信息流的動態(tài)控制
在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，用戶的所有業(yè)務(wù)都是可控制、可管理的，其實現(xiàn)的機制是，在CCM的控制下，由SACP來實現(xiàn)對于用戶信息流的控制管理。SACP根據(jù)媒體控制設(shè)備的指示，對于通過SACP的信息流通道進行動態(tài)控制。
用戶信息流包括控制信息流和媒體信息流，要動態(tài)控制用戶信息流，必須滿足兩個條件：一是用戶駐地網(wǎng)不能與外部之間建立網(wǎng)絡(luò)連接。對于基于IP的網(wǎng)絡(luò)而言，具體實現(xiàn)辦法是在用戶駐地網(wǎng)和特定城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)之間進行路由關(guān)聯(lián)。SACP是用戶駐地網(wǎng)接入到城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的入口設(shè)備，SACP對于合法的控制信令可以“透明”地從用戶駐地網(wǎng)傳送到CCM，對于媒體信息流，傳送通道（端口）是受限的，通道的打開和關(guān)閉受業(yè)務(wù)控制設(shè)備CCM的控制。在網(wǎng)絡(luò)層控制媒體通道的方法有很多種，主要有動態(tài)的IP地址轉(zhuǎn)換（NAT）、動態(tài)端口轉(zhuǎn)換（PAT）等。第二個條件是媒體通道的控制必須是動態(tài)的，一次業(yè)務(wù)呼叫對應(yīng)一次控制，要求在CCM和SACP之間必須執(zhí)行一種特定的控制協(xié)議，由CCM根據(jù)業(yè)務(wù)層的控制信息來動態(tài)控制SACP中的媒體通道。
（2）支持業(yè)務(wù)優(yōu)先級
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的目標(biāo)是要對各種業(yè)務(wù)提供電信級的服務(wù)質(zhì)量。不同業(yè)務(wù)對于服務(wù)質(zhì)量的要求是不一樣的，需要城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)在業(yè)務(wù)入口（SACP）進行業(yè)務(wù)的區(qū)分和服務(wù)質(zhì)量的控制（要提供端到端的服務(wù)質(zhì)量還必須得到用戶駐地網(wǎng)的有效支持）。SACP將不同的業(yè)務(wù)標(biāo)記為不同的優(yōu)先級，城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)層系統(tǒng)通過優(yōu)先級方式來實現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量控制。
根據(jù)承載網(wǎng)的不同，支持優(yōu)先級的方式是不同的：在基于ATM或者幀中繼的網(wǎng)絡(luò)中，對于每個PVC進行隊列管理和優(yōu)先級調(diào)度，不同的PVC可以定義成不同的優(yōu)先級，因此需要把不同的業(yè)務(wù)映射到不同的PVC進行傳送；對于基于IP（路由器）組建的IP承載網(wǎng)，SACP需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)設(shè)置IP包的TOS標(biāo)記，如果支持MPLS，也可以將不同的業(yè)務(wù)映射到不同優(yōu)先級的LSP。如無上述兩種承載網(wǎng)，則可使用SDH傳輸，將不同的業(yè)務(wù)類型分別送入不同的電路，對電路帶寬進行控制來達到服務(wù)質(zhì)量的控制。
（3）流過濾功能
對于不同的流，SACP必須能夠進行過濾。對于控制信息流（目前考慮支持基于H.323、MGCP、SIP和H.248的控制信令），SACP可以“透明”地傳送到CCM。對于媒體流，SACP必須能夠根據(jù)CCM的指令進行動態(tài)的過濾，只有在業(yè)務(wù)控制層面通過認(rèn)證并且通過NAT/PAT建立連接的媒體流才能在城域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)。從控制管理和計費的角度考慮，連接到同一SACP的用戶駐地網(wǎng)之間的呼叫也必須通過相應(yīng)的CCM來建立。
（4）網(wǎng)絡(luò)資源管理
為了保證不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，必須對不同業(yè)務(wù)流所占用的網(wǎng)絡(luò)資源進行動態(tài)管理，例如，統(tǒng)計每種業(yè)務(wù)同時呼叫數(shù)量，根據(jù)每種業(yè)務(wù)占用帶寬情況，確定是否接受新的呼叫。由于SACP是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的入口設(shè)備，因此應(yīng)該支持這些基本的網(wǎng)絡(luò)資源管理功能。
（5）用戶管理
用戶登錄到業(yè)務(wù)網(wǎng)中時應(yīng)該首先登記到所連接的SACP中，SACP與運營支撐層的用戶管理系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)對用戶進行必要的認(rèn)證，保持用戶的連接信息，另外也用來進行用戶的定位。
SACP還應(yīng)接收運營支撐層用戶管理系統(tǒng)對用戶終端的管理命令，并進行必要的處理后，傳遞給用戶終端，同時SACP應(yīng)能監(jiān)控用戶的狀態(tài)，并將用戶狀態(tài)的變化及時上報給用戶管理系統(tǒng)。
（6）配合產(chǎn)生計費信息
用戶的業(yè)務(wù)計費信息包括兩部分，一是與呼叫有關(guān)的信息，包括主被叫號碼、呼叫業(yè)務(wù)類型、呼叫建立時間和呼叫時長等信息；二是與業(yè)務(wù)量有關(guān)的信息，例如收發(fā)的包數(shù)、收發(fā)的字節(jié)數(shù)等與流量相關(guān)的信息。在聯(lián)通城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，呼叫連接通過CCM控制，因此與呼叫有關(guān)的信息由CCM產(chǎn)生。媒體流不通過CCM，因此與媒體傳送流量有關(guān)的計費信息只能通過SACP來進行統(tǒng)計，這就要求在CCM和SACP中對于一個呼叫連接應(yīng)有統(tǒng)一的標(biāo)識。SACP在呼叫結(jié)束后將流量信息傳送到對應(yīng)的CCM，由CCM統(tǒng)一形成一次通信的完整計費原始信息。
（7）抗攻擊的能力
SACP是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的最外圍設(shè)備，因此它的網(wǎng)絡(luò)安全，關(guān)系著整個城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的安全，因此SACP應(yīng)支持對抗來自外部或內(nèi)部進行的網(wǎng)絡(luò)攻擊。
（8）優(yōu)先處理能力
SACP優(yōu)先處理實時業(yè)務(wù)呼叫，旁路Internet業(yè)務(wù)到Internet承載VPN，在有沖突時，丟棄Internet業(yè)務(wù)包，確保實時業(yè)務(wù)質(zhì)量。
通信世界周刊
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