軟交換與下一代網(wǎng)絡的融合

呂振華 2003/02/18

　　關鍵字：軟交換、 中繼網(wǎng)關、媒體終結網(wǎng)關、信令網(wǎng)關、3G、UMTS、網(wǎng)絡融合

一 軟交換的產(chǎn)生和發(fā)展

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和信息技術的飛速發(fā)展，人們對通信手段和通信業(yè)務的需求越來越高，用戶希望能夠擁有更大帶寬的信息接入手段、更豐富實用的業(yè)務以及更清晰的話音質量和更便宜的通信費用。這所有的需求都給電信運營商提出了一個必須面對的問題：如何發(fā)展和演進現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡，在滿足用戶基本通信需求的同時，能夠快速地提供新業(yè)務，有效地降低運營商的網(wǎng)絡建設和維護成本，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)的綜合接入，最終實現(xiàn)三網(wǎng)合一的目標。

　　針對以上的問題，一些國際標準組織、設備生產(chǎn)廠家、以及運營商就提出了改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡體系結構，發(fā)展下一代網(wǎng)絡的解決思路。

　　就目前業(yè)界對下一帶網(wǎng)絡的研究來看，下一代網(wǎng)絡是可以提供語音、數(shù)據(jù)和多媒體等各種業(yè)務的綜合開放的網(wǎng)絡構架，它將網(wǎng)絡中的各種設備按照功能進行分層，以業(yè)務為驅動，為用戶提供各種手段的接入，所有的業(yè)務，包括實時的和非實時的，均由一個統(tǒng)一的寬帶分組網(wǎng)絡來承載。

　　軟交換是下一代網(wǎng)絡的呼叫控制核心，為那些實時的、需要服務質量保證的業(yè)務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)絡演進的重點。

二 軟交換的體系結構

　　圖1即是基于軟交換的下一代網(wǎng)絡體系結構圖，它將網(wǎng)絡分為四層，各層的功能如下：

(1) 接入層：利用各種接入設備實現(xiàn)不同業(yè)務的接入，并實現(xiàn)信息格式的轉換。主要的接入設備有：

• SG：信令網(wǎng)關，與七號信令網(wǎng)相連，完成七號信令的轉換，實現(xiàn)將七號信令承載于數(shù)據(jù)網(wǎng)上的功能。
• TG：中繼網(wǎng)關，位于電路交換網(wǎng)和分組網(wǎng)之間，與呼叫服務器配合，實現(xiàn)話音業(yè)務的匯接/長途中繼功能。
• AG：接入網(wǎng)關，連接不同的模擬電話用戶，實現(xiàn)銅線方式的綜合接入功能。
• IP PBX、IAD：綜合接入設備，向用戶同時提供模擬端口和數(shù)據(jù)端口，實現(xiàn)用戶的綜合接入。
• WAG：無線接入網(wǎng)關，實現(xiàn)無線用戶的接入。

　　其中IAD、AG、WAG統(tǒng)稱媒體終結網(wǎng)關。

(2) 傳輸層：用于承載媒體流的高帶寬的分組網(wǎng)絡，要求有一定的QoS保證。目前主要是指IP和ATM兩種網(wǎng)絡。

(3) 控制層：是軟交換體系的呼叫控制核心，利用呼叫服務器（或稱軟交換Softswitch、媒體網(wǎng)關控制器MGC），控制接入設備完成呼叫接續(xù)。主要功能包括呼叫控制、業(yè)務提供、業(yè)務交換、資源管理、用戶認證、SIP代理等。

(4) 業(yè)務層：該層是軟交換體系最高層，主要利用各種設備為整個體系提供業(yè)務上的支持。包括：

• SCP：包括傳統(tǒng)智能網(wǎng)和新的IP網(wǎng)上的SCP，主要實現(xiàn)軟交換與智能網(wǎng)業(yè)務的融合。
• 數(shù)據(jù)庫：用于存儲網(wǎng)絡配置和用戶數(shù)據(jù)。
• AAA服務器：用于用戶認證、管理、授權。
• 應用服務器：提供開放的應用程序開發(fā)接口（API），方便業(yè)務的開發(fā)和提供。該部分的功能有的廠家在實現(xiàn)上是綜合到控制層的呼叫服務器上，由呼叫服務器提供API接口。

三 軟交換對于網(wǎng)絡發(fā)展的解決方案

　　基于軟交換的體系結構，目前不少廠家提出了下一代網(wǎng)絡的解決方案，并推出了相應的產(chǎn)品。

　　從目前的情況看來，基于軟交換的下一代網(wǎng)絡的解決方案主要有以下幾種。

• 長途傳輸及本地匯接解決方案

　　此方案主要是利用接入層的中繼網(wǎng)關（TG）來替代現(xiàn)有的長途局或匯接局，完成長途傳輸及本地匯接功能。其中還要用到信令網(wǎng)關（SG）來實現(xiàn)七號信令在IP網(wǎng)絡的承載，以實現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡（PSTN、ISDN、PLMN等）與軟交換網(wǎng)絡的互通。目前幾個主要廠家基本上都有長途傳輸及本地匯接解決方案的設備提供。

• 用戶接入解決方案

　　此方案利用媒體終結網(wǎng)關（AG、IAD等）提供窄帶和寬帶綜合接入，取代現(xiàn)有網(wǎng)絡中的C5交換局。該方案由軟交換來實現(xiàn)傳統(tǒng)語音業(yè)務呼叫的控制。

目前設備制造商陸續(xù)推出了IAD、AG的相關產(chǎn)品，支持VOIP的基本呼叫和部分的補充業(yè)務；有些還支持VoDSL、2G接入用戶的基本呼叫與補充業(yè)務，支持PBX、光纖以太網(wǎng)、幀中繼接入。并計劃在不久后提供VPN、個人移動性、廣義CENTRAX等業(yè)務。

• 多業(yè)務應用（Multimedia Application）解決方案

　　此方案利用多媒體服務器實現(xiàn)新業(yè)務的創(chuàng)建與實施，并提供公共的API接口，易于開發(fā)新的業(yè)務和應用。目前很多設備廠商都有了相關的產(chǎn)品或實驗室產(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)務多種有特色的多媒體業(yè)務應用和第三方通過開放業(yè)務接口的業(yè)務應用和開發(fā)。

• 3G業(yè)務解決方案

　　3G業(yè)務解決方案為移動用戶提供各種寬帶和多媒體業(yè)務，并提供多種移動性相關的業(yè)務。具體指3G無線用戶通過接入設備連至無線媒體網(wǎng)關，并通過軟交換的核心網(wǎng)絡和3G服務器提供3G的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　3G的解決方案為固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合提供了可能。

四 下一代網(wǎng)絡的融和

　　從現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡的演進并非一日之工，使用軟交換體系構建的新網(wǎng)絡將和目前存在的電信網(wǎng)并存相當長的時間，軟交換體系可以通過網(wǎng)絡互通和現(xiàn)有網(wǎng)絡并存，并最終取代現(xiàn)有的網(wǎng)絡，向用戶提供承載在分組網(wǎng)上的寬帶、多業(yè)務應用，最終實現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)、語音和移動網(wǎng)絡的融合。

1 軟交換體系與現(xiàn)有網(wǎng)絡的互通

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，可以通過中繼媒體網(wǎng)關（TG）和信令網(wǎng)關（SG）實現(xiàn)。其中由TG作為互通點，與PSTN網(wǎng)絡中的網(wǎng)關局完成網(wǎng)絡互通；七號信令則是通過七號信令網(wǎng)的STP與信令網(wǎng)關相連來實現(xiàn)互通。當一個PSTN/ISDN用戶發(fā)起呼叫時，設有互通點的交換局將信令通過STP和信令網(wǎng)關傳遞給呼叫服務器，呼叫服務器進行地址解析找到被叫方，然后控制中繼網(wǎng)關建立呼叫。

1.2 與現(xiàn)有IP電話網(wǎng)的互通

　　目前國內(nèi)的IP電話網(wǎng)多是按照H.323體系來建設的，軟交換體系與IP電話網(wǎng)的互通點設在軟交換體系的呼叫服務器與H.323體系最低一級的關守之間，互通采用的協(xié)議是H.323。

　　當從軟交換體系發(fā)起到H323網(wǎng)絡的呼叫時，呼叫服務器通過H.323協(xié)議請求與其互通的關守進行地址解析，得到被叫方的H.323網(wǎng)關地址后，呼叫服務器控制主叫方的媒體網(wǎng)關與之建立呼叫通路。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)上開展的各種業(yè)務。此時首先要求控制層的呼叫服務器能夠支持中國的INAP信令。其互通點設在呼叫服務器與智能網(wǎng)的SCP之間。

　　當一個用戶發(fā)起一個智能網(wǎng)業(yè)務（如800）的呼叫時，呼叫服務器通過INAP信令通知SCP， SCP控制業(yè)務流程。對于SCP來說，呼叫服務器相當于一個SSP。

1.4 與第三方業(yè)務者之間的互通

　　軟交換體系的一個優(yōu)勢在于其可利用第三方的力量，靈活、迅速的提供業(yè)務。具體實現(xiàn)方法由開放的APIs與第三方的應用服務器相連。目前開放的APIs的應用有兩種方式：1、MGC與所有應用服務器(包括第三方)之間采用；2、MGC與主應用服務器相連，主應用服務器與第三方應用服務器采用APIs，第三方應用服務器通過主應用服務器控制MGC。

2 用軟交換體系實現(xiàn)網(wǎng)絡融合

　　軟交換體系可以方便的實現(xiàn)話音業(yè)務在IP網(wǎng)絡上的承載，從而達到語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的融和，用戶可以通過綜合接入設備，方便地實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的業(yè)務；多媒體服務器上提供的多媒體業(yè)務和由第三方通過開放的第三方接口（API）開發(fā)的業(yè)務又為用戶提供了豐富的業(yè)務選擇。同時，軟交換體系的分組網(wǎng)承載和分層的框架結構思想與3GPP所提出的移動網(wǎng)絡CS域的分組化和分層化（UMTS R4、R5版）思想相吻合，這就使得未來的移動網(wǎng)絡可以構建在軟交換體系思想下，與話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共用統(tǒng)一的分組網(wǎng)絡承載，通過相應的移動業(yè)務服務器來提供移動用戶的接入，從而實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和移動網(wǎng)絡的融合。具體結構如下圖所示：

（點擊看大圖）

　　從上圖的結構可以看出，由于下一代網(wǎng)絡采用基于分組核心網(wǎng)的技術，通過軟交換構造的下一代網(wǎng)絡在管理上、業(yè)務上很容易實現(xiàn)融和，各種用戶（固定的語音用戶、數(shù)據(jù)多媒體用戶、移動用戶等）可以通過統(tǒng)一的核心網(wǎng)接入，并且享受到網(wǎng)絡中的各種業(yè)務（其中包括第三方通過開放接口提供的業(yè)務），網(wǎng)絡運營和管理的成本將大大下降；同時，業(yè)務的開放性也加快了業(yè)務的提供速度，第三方的加入將改變以往設備驅動市場的模式，運營商可以根據(jù)市場的需求靈活地選擇第三方作為合作伙伴，快速地開發(fā)各種用戶感興趣的業(yè)務，從而增強競爭力，達到運營商和業(yè)務提供上雙贏的目的。

　　結束語：基于軟交換技術的下一代網(wǎng)絡可以使運營商通過分組的網(wǎng)絡實現(xiàn)全業(yè)務的提供，未來網(wǎng)絡的融和將可以通過下一代網(wǎng)絡技術實現(xiàn)。但是應該看到實現(xiàn)網(wǎng)絡的融合并不是一朝一夕的事情，下一代尚有許多技術問題需要解決,在其發(fā)展過程中會受到許多不可預知因素的影響。作為核心分組網(wǎng)絡的IP網(wǎng)上的QoS保證、網(wǎng)絡安全性的進一步解決、網(wǎng)絡用戶的鑒權、IP地址容量的解決，IPV6和IPV4的互通；業(yè)務層面的API的標準化、業(yè)務提供的鑒權；以及3G標準化的進程和3G設備的生產(chǎn)情況都將是我們必須關注和研究的問題。

本文由作者向CTI論壇提供

作者簡介：

呂振華

email:lvzh@gsta.com

廣東省電信科學技術研究院
中國電信廣州研發(fā)中心
網(wǎng)絡技術研究部
電信技術研究室