首頁 > 1. 軟交換技術的發(fā)展是應用、結構和業(yè)務發(fā)展的過程
從廣義上看，軟交換是在IP基礎設施上提供電信業(yè)務控制能力的體系結構和實現技術的總稱。由于IP基礎設施是一種結構和協(xié)議都十分簡單的、非面向連接的、發(fā)展十分迅速的基于包通信的新型傳輸交換平臺，目前全世界對它的研究、開發(fā)和應用正處于不斷深入的階段�！ ⊥ㄟ^對軟交換從應用模式、體系結構、業(yè)務能力等不同方面去分析，我們可以知道，軟交換的應用領域是逐步擴大的，并正在向電信業(yè)務的核心領域前進。軟交換的體系結構已經從對傳統(tǒng)電信網絡的仿真走向具有Internet體系結構的、以SIP協(xié)議為基礎的多用戶、多媒體的開放業(yè)務體系。軟交換的業(yè)務能力是軟交換的應用前景的基本指標，它已經從最初的簡單電話業(yè)務和智能網業(yè)務擴充，發(fā)展成為具有開放多媒體業(yè)務能力的、可以依據應用需求定制的應用驅動的軟交換系統(tǒng)。
軟交換系統(tǒng)技術的根本出發(fā)點，并不僅僅是對傳統(tǒng)TDM電話業(yè)務網絡的取代，或是通過寬帶網絡提供傳統(tǒng)的電話業(yè)務。軟交換技術的引入，應該為電信運營商提供在IP基礎設施上開發(fā)電信新業(yè)務的平臺，開發(fā)更多的電信業(yè)務。這個平臺要支持已有的PSTN應用、移動網應用、軟交換應用以至未來的軟交換應用模式，支持跨越不同接入網絡和業(yè)務網絡的業(yè)務融合，支持多種軟交換業(yè)務體系結構，要提供完整的業(yè)務開發(fā)能力和管理能力。顯然，這不是通過一些軟交換協(xié)議、軟交換機、傳統(tǒng)的智能平臺或是應用驅動的軟交換可以實現的。業(yè)務驅動的軟交換平臺就是在這個背景下作為推動電信業(yè)務發(fā)展的基本動力提出的。它允許終端通過不同的接入網絡進入軟交換核心網；在呼叫處理上包含了對現有各種體系結構和協(xié)議的支持，特別是對SIP的支持；在業(yè)務結構上可以和傳統(tǒng)的智能網互連，也支持開放的SIP應用和OSA應用；它把業(yè)務定制、投放和計費與特定的業(yè)務進行垂直綁定，同時對相關業(yè)務進行流量控制和質量控制。因此，業(yè)務驅動的軟交換平臺是電信運營商新業(yè)務開發(fā)、運營和管理的平臺，是電信運營商在開放的電信市場上獲得持續(xù)發(fā)展的重要條件之一。
1.1. 軟交換應用模式的發(fā)展
從應用模式角度，我們可以看到軟交換目前已經在電話業(yè)務領域獲得了許多成果，在多媒體和移動業(yè)務領域也得到了許多進展。從最早期的Internet電話，到長途電話網流量的分流，即IP電話業(yè)務；從C4 PSTN交換網絡的替代，到通過寬帶接入實現C5電話交換，即替代傳統(tǒng)TDM電話交換網的軟交換機應用；從支持固定網絡的電話業(yè)務和增強智能網(AIN)業(yè)務，到支持移動網絡的電路域業(yè)務和移動智能網(CAMEL)業(yè)務，以及和Internet業(yè)務的集成，實現了對整個電話網絡和智能網絡業(yè)務的增強；從支持固定終端的多媒體業(yè)務，到支持第三代移動網絡的多媒體業(yè)務以及開放的應用。通過ITU-T、IETF、ETSI、3GPP等國際標準化組織和國際軟交換組織(ISC，現IPCC)、多業(yè)務交換組織(MSF)等產業(yè)界組織的努力，以上的應用的體系結構已經納入了ITU-T、ETSI和3GPP的標準中。這些進展體現了軟交換技術在IP基礎設施上實現話音流和媒體流處理、承載控制、呼叫處理和會話處理、以及業(yè)務控制和應用控制方面都取得了重要的進展，標志著軟交換作為一個新的電信技術已經基本成型。
1.2. 軟交換體系結構的發(fā)展
從體系結構上看，軟交換技術已經經歷了三個重要的發(fā)展階段。軟交換技術的初期采用的體系結構，基本是對傳統(tǒng)電路交換業(yè)務在包交換網絡上的仿真。這個方面的典型是H.323協(xié)議。H.323的媒體處理和信令控制都是來源于ISDN的業(yè)務模式，即，由終端或代理發(fā)起呼叫，對媒體流、承載、和呼叫處理的分層控制協(xié)議、以點到點連接為基礎的步進制分布式呼叫處理和控制。盡管H.323支持多媒體綜合業(yè)務，但是絕大多數的應用是面向小規(guī)模網上話音業(yè)務的。在軟交換技術的第二個階段，是B-ISDN業(yè)務體系結構中呼叫處理和承載物理分離模型的仿真。這種結構實現了呼叫處理的相對集中化，對不同媒體流和不同承載的統(tǒng)一控制成為技術開發(fā)的關鍵。在這個期間，媒體網關控制協(xié)議(MGCP/H.248)得到了長足的發(fā)展。目前，這種媒體網關控制能力已經可以在TDM承載網絡，ATM承載網絡，POTS電話線上實現從物理層、業(yè)務層到應用層的資源管理、分配，媒體流轉換和信令轉換，因此可以支持各種接入網關、中繼網關和互聯(lián)網關的功能。同時，用于和傳統(tǒng)信令網互連的信令網關(SG)和對傳統(tǒng)網絡信令的互連性和穿透性支持(SIP-T，BICC)也發(fā)展迅速，以支持軟交換網絡作為傳統(tǒng)電路交換網和智能網的子集的應用。值得注意的是，這個階段的體系結構是以實現IP網和傳統(tǒng)電路交換網結合的電話應用為目標的，或者說是以支持端到端電話業(yè)務為目標的。關于這個體系結構的描述可見于3GPP R4。軟交換體系結構的第三個階段，引入了Internet的體系結構支持多端的、開放的、多媒體業(yè)務。這種結構的核心協(xié)議是業(yè)務無關的會話控制協(xié)議SIP。這個協(xié)議從根本上打破了面向連接的傳統(tǒng)電路交換網業(yè)務提供的功能分層模式(如H.323模仿的)和物理分層模式(如H.248模仿的)，在用戶、業(yè)務(媒體控制、承載控制、呼叫處理和業(yè)務控制)和應用之間加入了與業(yè)務無關的會話層，不僅使得用戶/網絡信令、網絡/網絡信令和網絡/業(yè)務信令得到了統(tǒng)一和簡化，而且為多媒體新業(yè)務的開發(fā)、投放和管理開創(chuàng)了全新的空間。SIP的會話建立過程是基于客戶機服務器模式的訪問過程，不僅用戶可以發(fā)起和參與會話，服務器也可以是會話的一部分。SIP也完全改變了傳統(tǒng)電路網絡的層次組網結構，通過三種不同的Proxy(I-CSCF，P-CSCF和S-CSCF)，支持駐地網絡和訪問網絡的移動體系結構和分域的管理結構。這種體系結構的應用已經3GPP UMTS組織確認為IP基礎設施上下一代網絡中多媒體業(yè)務(IMS)的基本結構，是3GPP R5和R6的重要組成部分。
1.3. 軟交換業(yè)務能力的發(fā)展
從業(yè)務能力的角度看，軟交換經歷了電話業(yè)務、增強的智能業(yè)務和應用驅動的多媒體業(yè)務三個階段。
軟交換最初提供的業(yè)務僅僅是簡單的話音業(yè)務。這主要是由于作為PSTN子集存在的(無論是IP電話或是對C4/C5交換的替代)軟交換系統(tǒng)受到了傳統(tǒng)網絡業(yè)務能力的制約。隨著軟交換網絡自身規(guī)模的擴大和市場競爭的激化，軟交換網絡必須為用戶提供超越傳統(tǒng)網絡的業(yè)務能力。因此，第二階段的軟交換業(yè)務能力表現為在傳統(tǒng)智能網IN體系下實現電話業(yè)務、智能業(yè)務增強和與Internet業(yè)務的結合上。這方面的典型方式是為軟交換提供對傳統(tǒng)智能網業(yè)務控制點(SCP)的INAP接口，同時在軟交換網絡中設置受智能網控制的媒體服務器，用于支持IVR功能和統(tǒng)一消息功能，同時通過與智能網連接的PINT服務器支持來自Internet的電話呼叫。軟交換業(yè)務能力的第一個重要突破是在采用多媒體智能化終端和SIP協(xié)議后實現的。首先，在終端支持多媒體的情況下，用戶可以同時得到話音、數據、實時消息、網頁、白板、文件、圖片和視頻媒體流通信的能力，在網絡采用SIP協(xié)議時，可以支持多方的話音通信、多媒體通信和信息共享。據此開發(fā)的軟交換應用服務器、統(tǒng)一消息服務器和媒體服務器可以為用戶的特定接入網絡和交互媒體提供特定的應用配置，被稱為應用驅動的軟交換。應用驅動的軟交換技術具有開放的業(yè)務能力，是對傳統(tǒng)的電話業(yè)務和智能業(yè)務的重要發(fā)展。
1.4. 對業(yè)務驅動軟交換平臺的需求
對于電信運營商來說，首要的任務是為市場的通信需求提供可運營可管理的電信業(yè)務解決方案。從用戶的角度看，電信運營商提供的產品是電信業(yè)務。我們注意到，目前現有的大部分軟交換應用，都僅僅是為提供電話業(yè)務的各種應用服務的�？梢灶A見，隨著軟交換業(yè)務能力發(fā)展，新的業(yè)務和新的應用將不斷出現。
首先，軟交換的應用模式是在不斷發(fā)展和擴充的。軟交換的不同應用模式，可以看成是通過軟交換技術提供的不同的電信應用解決方案。目前，新的軟交換應用模式還在不斷地出現。例如，IP Centrex是采用軟交換技術提供企業(yè)虛擬專用網的應用之一，IP話吧/網吧也是最近出現的基于軟交換技術的一個新的應用模式。隨著第三代移動通信網的發(fā)展，基于IMS的移動組群業(yè)務例如小組多媒體實時消息、Push to Talk (PTT)也已經成為軟交換應用的新亮點。在寬帶接入網絡不斷普及后，寬帶多媒體網絡游戲也要成為基于軟交換技術的重要應用之一。
同時，軟交換的功能體系結構也是在不斷改進中的。前面我們已經看到，目前軟交換體系結構的多樣性，既是由于軟交換技術從傳統(tǒng)交換技術發(fā)展所經的必然過程，也是和應用不斷提出新的需求密切相關。傳統(tǒng)的業(yè)務信令是面向功能設計的。但是在IP基礎設施上，大部分協(xié)議都是開放性的，這意味著協(xié)議的結構和實現的功能相獨立，在基礎架構不變的情況下可以通過新的消息定義對功能進行擴展。無論是H.323，H.248或是SIP，都處在不斷的發(fā)展之中。這種新的接口協(xié)議結構是保證IP基礎設施上的應用能夠不斷發(fā)展的基礎，但是它也對業(yè)務開發(fā)和投放的管理、不同協(xié)議集合不同功能集之間的互作用帶來了許多新的挑戰(zhàn)。
目前大多數的軟交換技術都是以面向應用的軟交換產品形式出現的。許多設備供應商已經開發(fā)了支持電話業(yè)務和開放應用的、采用集中控制模式的軟交換機，準備作為PSTN C4/C5的替代產品。支持3GPP
R4的移動軟交換機(SMSC)產品也已經可以投入使用。支持PHS無線市話業(yè)務的PAS軟交換產品也已經大量投入使用�，F在，應用驅動的軟交換業(yè)務以與業(yè)務無關的SIP會話協(xié)議為基礎，通過專用的應用服務器、媒體服務器、統(tǒng)一消息服務器和策略控制服務器實現了開放環(huán)境下電信業(yè)務控制的按需定制也已經成為軟交換技術提供多種應用的重要產品。
盡管基于軟交換技術的產品可以提供創(chuàng)新的業(yè)務能力，但是它無法解決電信運營商運用已有的網絡能力、業(yè)務能力和應用能力動態(tài)開發(fā)和管理新業(yè)務的問題，不能兼容多種接入網絡共存、多種體系結構共存和網絡業(yè)務隨著市場需求的變化不斷發(fā)展的問題。不能解決發(fā)展環(huán)境下不同體系結構之間以及和傳統(tǒng)業(yè)務之間的互通問題。這些問題只有通過一個面向業(yè)務的平臺才能解決。
業(yè)務驅動的軟交換平臺，正是以在IP基礎設施上提供新的電信業(yè)務為目標的。它用來支持電信設備制造商和電信運營商根據市場不斷增長的需求，定義、生成、運營和管理各種電信產品和電信業(yè)務，同時實現這些產品和業(yè)務之間的互聯(lián)。
與IP基礎設施的作用類似，基于IP的業(yè)務驅動的軟交換平臺是電信業(yè)務開發(fā)、運行和管理的基礎設施，是下一代電信網絡的重要組成部分。下圖給除了軟交換應用的主要階段，指出了建設下一代電信業(yè)務基礎設施的重要性。
圖1：電信業(yè)務的發(fā)展需要業(yè)務驅動的軟交換平臺的支持
2. 業(yè)務驅動軟交換平臺的業(yè)務管理對象
圖2：業(yè)務驅動軟交換平臺的業(yè)務管理對象和對業(yè)務實例的映射
2.3. 業(yè)務控制
圖3:業(yè)務驅動軟交換平臺上的組件
3.1. 電信業(yè)務的實現是對軟交換平臺組件的組裝
理論上一個電信業(yè)務的實現對電信業(yè)務管理對象的一個操作過程。具體來說，是對業(yè)務驅動軟交換平臺上的組件的組裝過程。它包含了對終端和接入網協(xié)議的匹配，和其它業(yè)務網絡的互聯(lián)定義，對相關業(yè)務會話處理的定義，對業(yè)務服務器、應用服務器和內容服務器的功能組合(業(yè)務創(chuàng)建)，對用戶狀態(tài)和使用業(yè)務的定義，業(yè)務定制和提供的方法以及計費處理的完整的過程。這個過程中涉及到IP基礎設施上的各種業(yè)務實體，還涉及到和已由網絡和業(yè)務的互聯(lián)，以及和第三方的應用互聯(lián)。業(yè)務驅動的軟交換平臺必須為電信業(yè)務的實現提供組件的支持，還要支持電信業(yè)務實現的全過程，以及考慮了新的用戶通信業(yè)務和相關業(yè)務的網絡流量管理、質量管理的需求。因此，業(yè)務驅動的軟交換平臺為電信運營商提供了一個電信業(yè)務開發(fā)、投放、運營和管理的有力的工具。
3.2. 業(yè)務驅動軟交換平臺的組件
從結構上看，業(yè)務驅動的軟交換平臺是一個復雜的多域多層組件平臺。一個電信業(yè)務的實現是對平臺上的組件的組裝過程。業(yè)務驅動的軟交換平臺上的組件分為用戶平面、基礎業(yè)務平面、接入/互連/移動控制平面、應用平面、內容平面和業(yè)務管理平面。用戶平面的組件負責維護用戶的注冊信息、位置信息、狀態(tài)信息、業(yè)務信息和業(yè)務使用信息�；A業(yè)務平面的組件分為三大類型：電路基礎業(yè)務、包交換基礎業(yè)務和多媒體交換基礎業(yè)務。每個基礎業(yè)務分成傳輸層、承載層、媒體層、呼叫處理層和業(yè)務層，其中的控制包括了對各層功能的控制協(xié)議和層間交互的控制協(xié)議。接入/互連/移動控制平面中包含了對各種接入網絡的控制、對互聯(lián)網絡的控制和對移動性的控制協(xié)議，也分成傳輸層、承載層、媒體層、呼叫處理層和業(yè)務層的控制組件。應用平面的組件分為三種類型，基于傳統(tǒng)智能網(IN, CAMEL)的應用，SIP應用和PARLAY應用。他們邏輯上都是可以和任何一種基礎業(yè)務互聯(lián)的，如果可能的話。內容平面的組件，包含存儲管理、分發(fā)管理、內容處理等不同的類型。業(yè)務管理平面的組件負責業(yè)務的生成、維護、投放、使用和計費的管理。它的功能分為三個視圖，基礎業(yè)務視圖、用戶視圖和網絡視圖，分別在不同的角度對業(yè)務進行管理。業(yè)務的開發(fā)和維護是通過平臺提供的業(yè)務管理能力來實現的。它包括了對業(yè)務模塊的選取，協(xié)議的組裝，業(yè)務的組裝和應用的組裝。
依據軟交換業(yè)務模塊的功能劃分，業(yè)務驅動的軟交換平臺上的組件分成專用件和通用件。面向連接的業(yè)務的通用呼叫處理(GCP)是一個典型的基礎業(yè)務通用件。它可以支持TUP，ISUP，V5，H.323，SIP-T，MAP以至BICC的呼叫處理過程，具備和HSS的接口、和呼叫處理/業(yè)務處理路由服務器的接口、和智能網的接口、和開放應用的SIP、PARLAY接口以及和OSS業(yè)務提供和計費的接口，幾乎涵蓋了所有的電話業(yè)務呼叫處理相關的功能。另一個基礎業(yè)務的通用件是基于SIP會話的IP多媒體業(yè)務通用呼叫處理功能(CSCF)。它包含了狀態(tài)相關和狀態(tài)無關的邊緣轉接，中繼轉接和業(yè)務轉接Proxy的所有功能，也具備和HSS，位置/路由服務器、智能網和SIP/PARLAY應用服務器以及OSS的業(yè)務提供和計費的接口。軟交換平臺上的業(yè)務組件還可以分為運營商內網組件和第三方外網組件。運營商內網組件是電信運營商為自己用戶的提供業(yè)務的專用組件，它和其他的專用組件一起運行在運營商自己的專網上，不僅可以通過標準的協(xié)議互聯(lián)，還可以通過運營商自己的軟交換總線和軟交換操作系統(tǒng)緊密互聯(lián)，提高信息共享能力、處理能力和安全性。外網組件是運行在公網上的第三方組件，類似于Internet 業(yè)務提供商(SP)、應用提供商(AP)和內容提供商(CP)提供的業(yè)務組件。對這些組件的集成有兩種方式，一是僅僅通過標準的協(xié)議(例如SIP)與運營商內網組件互聯(lián)，另外是通過運營商提供的支持開放業(yè)務存取(OSA)的業(yè)務能力服務器實現互聯(lián)。
3.3. 軟交換操作系統(tǒng)和軟交換消息總線
作為一個分布式的計算環(huán)境，實際的業(yè)務使用過程是平臺上多個平面多個層次各個視圖動態(tài)交互的結果，這些參與交互的功能實體可能不在同一個設備中，或是不在同一個進程中。我們看到，涉及到這種交互的實體中，用戶數據、用戶狀態(tài)、業(yè)務狀態(tài)和計費控制需要同步地存儲在不同的網絡節(jié)點中以實現高速的訪問和處理。這種交互和數據同步除了通過網絡標準協(xié)議方式之外，還需要內部的消息方式、訪問方式和交易方式來加快處理速度和提高性能，業(yè)務驅動的軟交換平臺為這些功能的交互提供軟交換操作系統(tǒng)和軟交換消息總線的支持。軟交換操作系統(tǒng)為分布在不同網絡節(jié)點中的軟交換功能組件提供共享信息資源、操作資源、網絡協(xié)議資源、網絡通信資源、信令資源和交易資源能力。軟交換總線提供分布在不同的網絡節(jié)點中的軟交換功能組件之間快速信令能力。
軟交換操作系統(tǒng)和消息總線的功能是通過特定的軟交換交易服務器組成的網絡實現的。在業(yè)務驅動的軟交換平臺上，每個網絡實體都包含了軟交換交易服務器的代理。同時，軟交換交易服務器是均勻分布在軟交換網絡上的。這種靈活的結構可以根據軟交換業(yè)務規(guī)模的需要調整軟交換操作系統(tǒng)和消息總線的容量和能力。
3.4. 軟交換業(yè)務的管理
由于電信業(yè)務的種類、能力和處理容量都是動態(tài)變化的，用于支持軟交換電信業(yè)務的網絡基礎設施也是在不斷發(fā)展的，同時軟交換和其他網絡的接口也將隨著業(yè)務的發(fā)展不斷擴充，軟交換平臺上的業(yè)務、軟件和硬件模塊的配置和連接也需要進行管理。這種管理首先表現在提供對業(yè)務開發(fā)能力的支持上。業(yè)務驅動軟交換平臺要提供業(yè)務開發(fā)工具來協(xié)助業(yè)務開發(fā)者完成對業(yè)務的定義，對會話協(xié)議體系、接入/互連控制、業(yè)務控制、應用控制和內容控制中的對象選取、配置和連接。同時支持從網絡角度的資源配置和控制。軟交換平臺管理的另一個重要任務是根據業(yè)務的需要確定平臺的信息同步和緩存機制、版本加載、卸載和升級機制、設備和系統(tǒng)容錯機制以及系統(tǒng)恢復機制的配置。
業(yè)務驅動的軟交換平臺是一個結構化的開放平臺。它包含了大量的用于構建電信的組件，支持對通用組件的引入和對外網組件的引入，在軟交換操作系統(tǒng)和消息總線的支持下，電信運營商可以通過軟交換業(yè)務管理工具方便地開發(fā)新的電信業(yè)務和對自身進行管理。因此，業(yè)務驅動的軟交換平臺是實現電信網絡和業(yè)務從傳統(tǒng)的面向業(yè)務靜態(tài)結構向下一代建造在IP基礎設施上的、多業(yè)務、多接入、多媒體的網絡順利演進的重要的業(yè)務基礎設施。
4. 小結
作為建立在IP基礎設施上實現電信業(yè)務的基礎技術，軟交換技術正在不斷推動電信業(yè)務的發(fā)展。軟交換技術的應用也已經從在電信網絡中局部的應用、對傳統(tǒng)業(yè)務的替代，發(fā)展到對新業(yè)務的開發(fā)。將軟交換作為提供特定業(yè)務或是特定應用的產品只是軟交換技術發(fā)展過程中的一個階段，作為在激烈的電信業(yè)務是廠商競爭的電信運營商，需要的是能夠不斷開發(fā)新業(yè)務、不斷擴充業(yè)務能力和業(yè)務容量的可管理的電信業(yè)務系統(tǒng)。業(yè)務驅動的軟交換平臺是實現這個任務的重要基礎。我們提出的業(yè)務驅動的軟交換平臺面向對電信業(yè)務整個生命周期和發(fā)展環(huán)境中的業(yè)務管理對象，采用組件化結構，通過軟交換操作系統(tǒng)和消息總線對軟交換業(yè)務的開發(fā)提供支持。在軟交換業(yè)務開發(fā)和管理工具的支持下，新的電信業(yè)務，包括自身的會話協(xié)議結構、接入/互連控制、業(yè)務控制、應用控制、內容控制和相應的網絡控制功能都可以在這個平臺上得到實現。我們依照業(yè)務驅動軟交換平臺的結構開發(fā)的mSwitch產品，從采用軟交換技術支持無線市話業(yè)務開始，推動電信業(yè)務的發(fā)展，支持寬帶接入的話吧/網吧業(yè)務，支持虛擬組群業(yè)務、媒體流業(yè)務，以及大量的增值業(yè)務和綜合業(yè)務。同時，通過基礎業(yè)務的配置，mSwitch可以支持H.248/MGCP，H.323特別是SIP與業(yè)務無關的呼叫處理協(xié)議體系，支持支持多種無線/有線/窄帶/寬帶的接入模式。我們可以得出結論，業(yè)務驅動的軟交換平臺將是在IP基礎設施之上實現向下一代電信業(yè)務演進的重要電信業(yè)務基礎設施。
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