軟交換技術(shù)產(chǎn)生的背景
人類的通信包括話音、數(shù)據(jù)、視頻與音頻組合的多媒體三大內(nèi)容。一直以來(lái)，上述三類通信業(yè)務(wù)均是分別由不同的通信網(wǎng)來(lái)承載和疏通。電話網(wǎng)承載和疏通語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)承載和疏通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，多媒體網(wǎng)承載和疏通多媒體業(yè)務(wù)。
隨著社會(huì)信息化程度的進(jìn)一步加深，通信已經(jīng)成為人們生活和工作中不可缺少的工具，人們對(duì)通信要求也不再僅僅是基本的語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)和簡(jiǎn)單的WWW瀏覽和收發(fā)E-mail，人們需要的是能夠隨時(shí)、隨地、靈活地獲取所需要的信息。因此要求電信運(yùn)營(yíng)商能夠靈活地為用戶提供豐富的電信業(yè)務(wù)，而基于由不同通信網(wǎng)絡(luò)提供不同業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)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(gòu)建一個(gè)"全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)——即能夠同時(shí)承載和疏通語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)”才能滿足用戶日益增長(zhǎng)的對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求。
電話網(wǎng)的歷史最為悠久，其核心是電話交換機(jī)，電話交換機(jī)經(jīng)歷了磁石式、共用電池式、步進(jìn)制、縱橫制、程控制5個(gè)發(fā)展階段，其差別在于交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式發(fā)生了改變。程控制電話交換機(jī)的出現(xiàn)是一個(gè)歷史性的變革，它采用了先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，其功能可以分為呼叫業(yè)務(wù)接入、路由選擇(交換)和呼叫業(yè)務(wù)控制3部分，其中的交換和呼叫業(yè)務(wù)控制功能均主要是通過(guò)程序軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但其采用的資源獨(dú)占的電路交換方式，以及為通信的雙方提供的對(duì)等的雙向64kbit/s固定帶寬通道不適于承載突發(fā)數(shù)據(jù)量大、上下行數(shù)據(jù)流量差異大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
數(shù)據(jù)網(wǎng)的種類繁多，根據(jù)其采用的廣域網(wǎng)協(xié)議不同，可將其分為DDN、X.25、幀中繼和IP網(wǎng)，由于IP網(wǎng)具有協(xié)議簡(jiǎn)單、終端設(shè)備價(jià)格低廉、以及基于IP協(xié)議的WWW業(yè)務(wù)的開(kāi)展，基于IP協(xié)議的Internet呈爆炸式發(fā)展，一度成為了數(shù)據(jù)網(wǎng)的代名詞。IP網(wǎng)要求用戶終端將用戶數(shù)據(jù)信息均封裝在IP包中，IP網(wǎng)的核心設(shè)備——路由器僅是完成“盡力而為”的IP包轉(zhuǎn)發(fā)的簡(jiǎn)單工作，它采用資源共享的包交換方式，根據(jù)業(yè)務(wù)量需要?jiǎng)討B(tài)地占用上下行傳輸通道，因此IP網(wǎng)實(shí)際上僅是一個(gè)數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)，其本身并不提供任何高層業(yè)務(wù)控制功能，若在IP網(wǎng)上開(kāi)放語(yǔ)音業(yè)務(wù)，必須額外增加電話業(yè)務(wù)的控制設(shè)備。值得一提的是，IP網(wǎng)中傳送的IP包能夠承載任何用戶數(shù)據(jù)信息，為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體流等多種信息在一個(gè)承載網(wǎng)中傳送創(chuàng)造了條件。
可見(jiàn)，電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)均存在一定的先天缺陷、無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單地改造而成為一個(gè)“全業(yè)務(wù)網(wǎng)”，因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及多媒體業(yè)務(wù)，即通信業(yè)務(wù)的融合，產(chǎn)生了軟交換(softswitch)技術(shù)。
本文首先分析了軟交換技術(shù)的產(chǎn)生原因，然后對(duì)軟交換技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹，并針對(duì)目前軟交換設(shè)備所能夠提供的業(yè)務(wù)，提出了軟交換網(wǎng)的應(yīng)用，最后，對(duì)采用軟交換技術(shù)組網(wǎng)中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析。
軟交換技術(shù)產(chǎn)生的背景
人類的通信包括話音、數(shù)據(jù)、視頻與音頻組合的多媒體三大內(nèi)容。一直以來(lái)，上述三類通信業(yè)務(wù)均是分別由不同的通信網(wǎng)來(lái)承載和疏通。電話網(wǎng)承載和疏通語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)承載和疏通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，多媒體網(wǎng)承載和疏通多媒體業(yè)務(wù)。
隨著社會(huì)信息化程度的進(jìn)一步加深，通信已經(jīng)成為人們生活和工作中不可缺少的工具，人們對(duì)通信要求也不再僅僅是基本的語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)和簡(jiǎn)單的WWW瀏覽和收發(fā)E-mail，人們需要的是能夠隨時(shí)、隨地、靈活地獲取所需要的信息。因此要求電信運(yùn)營(yíng)商能夠靈活地為用戶提供豐富的電信業(yè)務(wù)，而基于由不同通信網(wǎng)絡(luò)提供不同業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)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(gòu)建一個(gè)"全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)——即能夠同時(shí)承載和疏通語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)”才能滿足用戶日益增長(zhǎng)的對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求。
電話網(wǎng)的歷史最為悠久，其核心是電話交換機(jī)，電話交換機(jī)經(jīng)歷了磁石式、共用電池式、步進(jìn)制、縱橫制、程控制5個(gè)發(fā)展階段，其差別在于交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式發(fā)生了改變。程控制電話交換機(jī)的出現(xiàn)是一個(gè)歷史性的變革，它采用了先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，其功能可以分為呼叫業(yè)務(wù)接入、路由選擇(交換)和呼叫業(yè)務(wù)控制3部分，其中的交換和呼叫業(yè)務(wù)控制功能均主要是通過(guò)程序軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但其采用的資源獨(dú)占的電路交換方式，以及為通信的雙方提供的對(duì)等的雙向64kbit/s固定帶寬通道不適于承載突發(fā)數(shù)據(jù)量大、上下行數(shù)據(jù)流量差異大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
數(shù)據(jù)網(wǎng)的種類繁多，根據(jù)其采用的廣域網(wǎng)協(xié)議不同，可將其分為DDN、X.25、幀中繼和IP網(wǎng)，由于IP網(wǎng)具有協(xié)議簡(jiǎn)單、終端設(shè)備價(jià)格低廉、以及基于IP協(xié)議的WWW業(yè)務(wù)的開(kāi)展，基于IP協(xié)議的Internet呈爆炸式發(fā)展，一度成為了數(shù)據(jù)網(wǎng)的代名詞。IP網(wǎng)要求用戶終端將用戶數(shù)據(jù)信息均封裝在IP包中，IP網(wǎng)的核心設(shè)備——路由器僅是完成“盡力而為”的IP包轉(zhuǎn)發(fā)的簡(jiǎn)單工作，它采用資源共享的包交換方式，根據(jù)業(yè)務(wù)量需要?jiǎng)討B(tài)地占用上下行傳輸通道，因此IP網(wǎng)實(shí)際上僅是一個(gè)數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)，其本身并不提供任何高層業(yè)務(wù)控制功能，若在IP網(wǎng)上開(kāi)放語(yǔ)音業(yè)務(wù)，必須額外增加電話業(yè)務(wù)的控制設(shè)備。值得一提的是，IP網(wǎng)中傳送的IP包能夠承載任何用戶數(shù)據(jù)信息，為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體流等多種信息在一個(gè)承載網(wǎng)中傳送創(chuàng)造了條件。
可見(jiàn)，電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)均存在一定的先天缺陷、無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單地改造而成為一個(gè)“全業(yè)務(wù)網(wǎng)”，因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及多媒體業(yè)務(wù)，即通信業(yè)務(wù)的融合，產(chǎn)生了軟交換(softswitch)技術(shù)。
5. 核心傳送層
核心傳送層實(shí)際上就是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)，其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機(jī)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺(tái)等各個(gè)軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來(lái)。
鑒于IP網(wǎng)能夠同時(shí)承載語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種媒體信息，同時(shí)具有協(xié)議簡(jiǎn)單、終端設(shè)備對(duì)協(xié)議的支持性好且價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，因此軟交換網(wǎng)選擇了IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)絡(luò)。
軟交換網(wǎng)中各網(wǎng)元之間均是將各種控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息封裝在IP數(shù)據(jù)包中，通過(guò)核心傳送層的IP網(wǎng)進(jìn)行通信。
6. 軟交換網(wǎng)中的協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)
軟交換網(wǎng)絡(luò)中同層網(wǎng)元之間、不同層的網(wǎng)元之間均是通過(guò)軟交換技術(shù)定義的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信的。國(guó)際上從事軟交換相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的組織主要是IETF和ITU-T。它們分別從計(jì)算機(jī)界和電信界的立場(chǎng)出發(fā)，對(duì)軟交換網(wǎng)協(xié)議作出了貢獻(xiàn)。
6.1 媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換機(jī)之間的協(xié)議
除SG外的各媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換機(jī)之間的協(xié)議有MGCP協(xié)議和MEGACO/H.248協(xié)議兩種。
MGCP協(xié)議是在MEGACO/H.248之前的一個(gè)版本，它的靈活性和擴(kuò)展性比不上MEGACO/H.248，同時(shí)在對(duì)多運(yùn)營(yíng)商的支持方面也不如MEGACO/H.248協(xié)議。
MEGACO/H.248實(shí)際上是同一個(gè)協(xié)議的名字，由IETF和ITU聯(lián)合開(kāi)發(fā)，IETF稱為MEGACO，ITU-T稱為H.248。MEGACO/H.248稱為媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議，它具有協(xié)議簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，且擴(kuò)展性很好的特點(diǎn)。
SG與軟交換機(jī)之間采用SIGTRAN協(xié)議，SIGTRAN的低層采用SCTP協(xié)議，為七號(hào)信令在TCP/IP網(wǎng)上傳送提供可靠的連接；高層分為M2PA、M2UA、M3UA。由于M3UA具有較大的靈活性，因此目前應(yīng)用較為廣泛。SIGTRAN/SCTP協(xié)議的根本功能在于將PSTN中基于TDM的七號(hào)信令通過(guò)SG以IP網(wǎng)作為承載透?jìng)髦淋浗粨Q機(jī)，由軟交換機(jī)完成對(duì)七號(hào)信令的處理。
6.2 軟交換機(jī)之間的協(xié)議
當(dāng)需要由不同的軟交換機(jī)控制的媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信時(shí)，相關(guān)的軟交換機(jī)之間需要通信，軟交換機(jī)與軟交換機(jī)之間的協(xié)議有BICC協(xié)議和SIP-T協(xié)議兩種。
BICC協(xié)議是ITU-T推薦的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它主要是將原七號(hào)信令中的ISUP協(xié)議進(jìn)行封裝，對(duì)多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持存在一定不足。SIP-T是IETF推薦的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它主要是對(duì)原SIP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，屬于一種應(yīng)用層協(xié)議，采用Client-Serve結(jié)構(gòu)，對(duì)多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持較好、便于增加新業(yè)務(wù)，同時(shí)SIP-T具有簡(jiǎn)單靈活、易于實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。目前BICC和SIP協(xié)議在國(guó)際上均有較多的應(yīng)用。
6.3 軟交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器之間的協(xié)議
軟交換機(jī)與Radius服務(wù)器之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Radius協(xié)議通信。軟交換機(jī)與智能網(wǎng)SCP之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的智能網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議(INAP、CAP)通信。一般情況下，軟交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器之間通過(guò)廠家內(nèi)部協(xié)議進(jìn)行通信。為了實(shí)現(xiàn)軟交換網(wǎng)業(yè)務(wù)與軟交換設(shè)備廠商的分離，即軟交換網(wǎng)業(yè)務(wù)的開(kāi)放不依賴于軟交換設(shè)備供應(yīng)商，允許第三方基于應(yīng)用服務(wù)器獨(dú)立開(kāi)發(fā)軟交換網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，因此，定義了軟交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器之間的開(kāi)放的Parlay接口。
6.4 媒體網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)議
除SG外，各媒體網(wǎng)關(guān)之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳送協(xié)議傳送用戶之間的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等各種信息流。
軟交換技術(shù)采用RTP(Real-time Transport Protocol)作為各媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議。RTP協(xié)議是IETF提出的適用于一般多媒體通信的通用技術(shù)，目前，基于H.323和基于SIP的兩大IP電話系統(tǒng)均是采用RTP作為IP電話網(wǎng)關(guān)之間的通信協(xié)議。
6.5 小結(jié)
MGCP、MEGACO/H.248、SIGTRAN、BICC、STP-T、Parlay協(xié)議傳送的均是控制類信息，不包含任何用戶之間的有用通信信息。RTP傳送的是用戶之間的有用通信信息。同時(shí)，媒體網(wǎng)關(guān)與連接的非軟交換網(wǎng)設(shè)備之間需采用相應(yīng)的協(xié)議通信。值得一提的是，軟交換網(wǎng)與H.323網(wǎng)互通，H.323 GW與H.323網(wǎng)的IP電話網(wǎng)關(guān)采用RTP通信，同時(shí)軟交換機(jī)需與H.323網(wǎng)的GateKeeper之間采用H.323協(xié)議通信。
軟交換技術(shù)的應(yīng)用
1. 目前的軟交換設(shè)備對(duì)業(yè)務(wù)的支持情況
目前，許多電話交換設(shè)備供應(yīng)商和數(shù)據(jù)設(shè)備供應(yīng)商均推出了自己的軟交換設(shè)備，國(guó)內(nèi)廠商包括中興、華為和大唐；國(guó)外廠商包括阿爾卡特、北方電訊、西門(mén)子、朗訊、Cisco、Sonus、UT斯達(dá)康等公司。各廠商提供的軟交換設(shè)備均遵從軟交換技術(shù)的總體架構(gòu)，只是在具體實(shí)現(xiàn)方式上存在著一些差異。
軟交換技術(shù)的產(chǎn)生是為了構(gòu)件一個(gè)“全業(yè)務(wù)網(wǎng)”，即在同一個(gè)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體視頻流業(yè)務(wù)的融合；并且為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，將呼叫控制和業(yè)務(wù)功能在功能實(shí)體上進(jìn)行了分離。但目前各廠家提供的軟交換系統(tǒng)在業(yè)務(wù)提供上與上述目標(biāo)還存在一定的差距，還需要經(jīng)歷一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過(guò)程。
目前，語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍舊在通信業(yè)務(wù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，也是各電信運(yùn)營(yíng)商盈利的主要來(lái)源，軟交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的融合，應(yīng)首先能夠提供至少與PSTN相同的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。因此，各設(shè)備廠商也將對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的支持列為首要任務(wù)。
語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以分為語(yǔ)音轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)和語(yǔ)音直接接入業(yè)務(wù)。
軟交換網(wǎng)的虛擬中繼業(yè)務(wù)提供語(yǔ)音轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)，實(shí)際上就是利用軟交換網(wǎng)轉(zhuǎn)接PSTN端局之間的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而軟交換網(wǎng)本身不直接接入語(yǔ)音終端用戶，此時(shí)軟交換網(wǎng)的功能類似于PSTN中的匯接局或長(zhǎng)途局的功能。提供虛擬中繼業(yè)務(wù)，軟交換網(wǎng)中必須配置TG、SG和軟交換機(jī)設(shè)備，若僅提供與PSTN相同的語(yǔ)音轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)，則不需要單獨(dú)的應(yīng)用服務(wù)器，此時(shí)呼叫控制和業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)均是由軟交換機(jī)負(fù)責(zé)完成。目前各軟交換設(shè)備供應(yīng)商提供的系統(tǒng)均已經(jīng)能夠提供虛擬中繼業(yè)務(wù)。
