軟交換技術產生的背景
人類的通信包括話音、數據、視頻與音頻組合的多媒體三大內容。
一直以來，上述三類通信業務均是分別由不同的通信網來承載和疏通。電話網承載和疏通語音業務、數據網承載和疏通數據業務，多媒體網承載和疏通多媒體業務。
隨著社會信息化程度的進一步加深，通信已經成為人們生活和工作中不可缺少的工具，人們對通信要求也不再僅僅是基本的語音通信業務和簡單的WWW瀏覽和收發E-mail，人們需要的是能夠隨時、隨地、靈活地獲取所需要的信息。因此要求電信運營商能夠靈活地為用戶提供豐富的電信業務，而基于由不同通信網絡提供不同業務的運營模式難以滿足用戶“靈活地獲取所需要的信息”的需求，只有構建一個"全業務網絡——即能夠同時承載和疏通語音、數據、多媒體業務的網絡”才能滿足用戶日益增長的對通信業務的需求。
電話網的歷史最為悠久，其核心是電話交換機，電話交換機經歷了磁石式、共用電池式、步進制、縱橫制、程控制5個發展階段，其差別在于交換機的實現方式發生了改變。程控制電話交換機的出現是一個歷史性的變革，它采用了先進的體系結構，其功能可以分為呼叫業務接入、路由選擇(交換)和呼叫業務控制3部分，其中的交換和呼叫業務控制功能均主要是通過程序軟件來實現。但其采用的資源獨占的電路交換方式，以及為通信的雙方提供的對等的雙向64kbit/s固定帶寬通道不適于承載突發數據量大、上下行數據流量差異大的數據業務。
數據網的種類繁多，根據其采用的廣域網協議不同，可將其分為DDN、X.25、幀中繼和IP網，由于IP網具有協議簡單、終端設備價格低廉、以及基于IP協議的WWW業務的開展，基于IP協議的Internet呈爆炸式發展，一度成為了數據網的代名詞。IP網要求用戶終端將用戶數據信息均封裝在IP包中，IP網的核心設備——路由器僅是完成“盡力而為”的IP包轉發的簡單工作，它采用資源共享的包交換方式，根據業務量需要動態地占用上下行傳輸通道，因此IP網實際上僅是一個數據傳送網，其本身并不提供任何高層業務控制功能，若在IP網上開放語音業務，必須額外增加電話業務的控制設備。值得一提的是，IP網中傳送的IP包能夠承載任何用戶數據信息，為實現語音、數據、多媒體流等多種信息在一個承載網中傳送創造了條件。
可見，電話網和數據網均存在一定的先天缺陷、無法通過簡單地改造而成為一個“全業務網”，因此，為了能夠實現在同一個網絡上同時提供語音、數據以及多媒體業務，即通信業務的融合，產生了軟交換(softswitch)技術。
軟交換網絡的總體結構
軟交換技術采用了電話交換機的先進體系結構，并采用IP網中的IP包來承載話音、數據以及多媒體流等多種信息。
一部程控電話交換機可以劃分為業務接入、路由選擇(交換)和業務控制3個功能模塊，各功能模塊通過交換機的內部交換網絡連接成一個整體。軟交換技術是將上述3個功能模塊獨立出來，分別由不同的物理實體實現，同時進行了一定的功能擴展，并通過統一的IP網絡將各物理實體連接起來，構成了軟交換網絡。
電話交換機的業務接入功能模塊對應于軟交換網絡的邊緣接入層；路由選擇(交換)功能模塊對應于軟交換網絡的控制層；業務控制模塊對應于軟交換網絡的業務應用層；IP網絡構成了軟交換網的核心傳送層。
邊緣接入層
軟交換技術將電話交換機的業務接入模塊獨立成為一個物理實體，稱為媒體網關(MG)，MG功能是采用各種手段將各種用戶及業務接入到軟交換網絡中，MG完成數據格式和協議的轉換，將接入的所有媒體信息流均轉換為采用IP協議的數據包在軟交換網絡中傳送。
根據MG接入的用戶及業務不同，MG可以細分為以下幾類。
中繼媒體網關(TG)：用于完成與PSTN/PLMN電話交換機的中繼連接，將電話交換機PCM中繼中的64kbit/s的語音信號轉換為IP包。
信令網關(SG)：用于完成與PSTN/PLMN電話交換機的信令連接，將電話交換機采用的基于TDM電路的七號信令信息轉換為IP包。
G和SG共同完成了軟交換網與采用TDMA電路交換的PSTN/PLMN電話網的連接，將PSTN/PLMN網中的普通電話用戶及其業務接入到了軟交換網中。接入網關(AG)：提供模擬用戶線接口，用于直接將普通電話用戶接入到軟交換網中，可為用戶提供PSTN提供的所有業務，如電話業務、撥號上網業務等，它直接將用戶數據及用戶線信令封裝在IP包中。
綜合接入設備(IAD，Integrated Access Device)：一類IAD同時提供模擬用戶線和以太網接口，分別用于普通電話機的接入和計算機設備的接入，適用于分別利用電話機使用電話業務、利用計算機使用數據業務的用戶；另一類IAD僅提供以太網接口，用于計算機設備的接入，適用于利用計算機同時使用電話業務和數據業務的用戶，此時需在用戶計算機設備中安裝專用的“軟電話軟件”。
多媒體業務網關(MSAG，Media Servers Access Gateway)：用于完成各種多媒體數據源的信息，將視頻與音頻混合的多媒體流適配為IP包。 H.323網關：用于連接采用H.323協議的IP電話網網關。
無線接入媒體網關(WAG，Wireless Access Gateway)：用于將無線接入用戶連接至軟交換網。
可見，AG、TG和SG共同完成了電話交換機的業務接入功能模塊的功能，實現了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業務的接入，并將語音信息適配為適合在軟交換網內傳送的IP包。同時軟交換技術還對業務接入功能進行了擴展，體現在IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網關。通過各類MG，軟交換網實現了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網用戶、普通有線電話用戶、無線接入用戶的語音、數據、多媒體業務的綜合接入。
控制層
軟交換技術將電話交換機的交換模塊獨立成為一個物理實體，稱為軟交換機(SS)，SS的主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網關的業務控制及媒體網關之間通信的控制，具體功能如下。
(1) 根據業務應用層相關服務器中登記的用戶屬性，確定用戶的業務使用權限，以確定是否接受用戶發起的業務請求。
(2) 對邊緣接入層的各種媒體網關的資源進行控制，控制各個媒體網關資源的使用，并掌握各個媒體網關的資源占用情況，以確定是否有足夠的網絡通信資源以滿足用戶所申請的業務要求。
(3) 完成呼叫的路由選擇功能，根據用戶發起業務請求的相關信息，確定哪些媒體網關之間應建立通信連接關系，并通知這些媒體網關之間建立通信連接關系并進行通信，以及在通信過程中所采用的信息壓縮編碼方式、是否啟用回聲抑制等功能。
(4) 對媒體網關之間的通信連接狀態進行監視和控制，在用戶業務使用完成后，指示相應的媒體網關之間斷開通信連接關系。
(5) 計費。由于軟交換機只是控制業務的接續，而用戶之間的數據流是不經過軟交換機的，因此軟交換機只能實現按接續時長計費，而無法實現按信息量計費。若要求軟交換機具備按信息量計費的功能，則要求媒體網關具備針對每用戶的每次使用業務的信息量進行統計的功能，并能夠將統計結果傳送給軟交換機。
(6) 與H.323網的關守(GK)交互路由等消息，以實現軟交換網與H.323 IP電話網的互通。
業務應用層
軟交換技術將電話交換機的業務控制模塊獨立成為一個物理實體，稱為應用服務器(AS)，AS的主要功能是完成業務的實現，具體功能如下。
(1) 存儲用戶的簽約信息，確定用戶對業務的使用權限，一般采用專用的用戶數據庫服務器+AAA服務器或智能網SCP來實現。
(2) 采用專用的應用服務器和智能網SCP(要求軟交換機具備SSP功能)來實現YDN 065-1997《郵電部電話交換設備總技術規范書》中定義的基本電話業務及其補充服務功能，以及智能網能夠提供的電話卡、被叫付費等智能網業務。
(3) 采用專用的單個應用服務器或多個應用服務器實現融合語音、數據以及多媒體的業務，靈活地為用戶提供各種增值業務和特色業務。
(4) 軟交換網控制層中的軟交換機之間是不分級的，當網絡中每增加一個軟交換機時，其它所有軟交換機必須增加相應的局數據；而這對于網絡運營來說，將是極為麻煩的，其解決辦法是在業務應用層中設置策略服務器來為軟交換機提供路由信息。當然，策略服務器的設置方案將直接影響軟交換網絡的安全可靠性。
核心傳送層
核心傳送層實際上就是軟交換網的承載網絡，其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網關、控制層中的軟交換機、業務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網網元連接起來。
鑒于IP網能夠同時承載語音、數據、視頻等多種媒體信息，同時具有協議簡單、終端設備對協議的支持性好且價格低廉的優勢，因此軟交換網選擇了IP網作為承載網絡。
軟交換網中各網元之間均是將各種控制信息和業務數據信息封裝在IP數據包中，通過核心傳送層的IP網進行通信。
軟交換網中的協議及標準
軟交換網絡中同層網元之間、不同層的網元之間均是通過軟交換技術定義的標準協議進行通信的。國際上從事軟交換相關標準制定的組織主要是IETF和ITU-T。它們分別從計算機界和電信界的立場出發，對軟交換網協議作出了貢獻。
1 媒體網關與軟交換機之間的協議
除SG外的各媒體網關與軟交換機之間的協議有MGCP協議和MEGACO/H.248協議兩種。
MGCP協議是在MEGACO/H.248之前的一個版本，它的靈活性和擴展性比不上MEGACO/H.248，同時在對多運營商的支持方面也不如MEGACO/H.248協議。
MEGACO/H.248實際上是同一個協議的名字，由IETF和ITU聯合開發，IETF稱為MEGACO，ITU-T稱為H.248。MEGACO/H.248稱為媒體網關控制協議，它具有協議簡單，功能強大，且擴展性很好的特點。
