軟交換技術其在電力通信網中的應用

吳新玲　張偉　侯思祖 2002/09/16

　　摘要：軟交換技術的出現(xiàn)一方面造就了網絡的融合，另一方面軟交換采用了開放式應用程序接口（API），方便了第三方應用的開發(fā)和新業(yè)務的引進。論文主要從軟交換提出的必然性、軟交換的概念和主要功能、基于軟交換的增強型業(yè)務框架以及其各層間的協(xié)議等方面對軟交換技術進行了論述，并對軟交換技術在電力通信網中的應用前景作了介紹。

　　關鍵詞：軟交換；網絡融合；可編程網絡；應用程序接口；電力通信網

　　0　引言

　　在傳統(tǒng)的基于TDM的PSTN網絡中，提供給用戶的各項功能都直接與交換機有關，業(yè)務和控制都是由交換機完成的。交換機的功能與其提供的業(yè)務都需要在每個接點完成，并且采用依靠交換機和信令來提供業(yè)務，所以必須在交換機的技術標準和信令標準中對開放的每項業(yè)務進行詳細規(guī)范。如要增加新業(yè)務，首先需要修訂標準，再對交換機進行改造，每提供一項新業(yè)務都需要較長的時期。

　　為滿足用戶對新業(yè)務的需求，網絡中出現(xiàn)了公共的業(yè)務平臺－－智能網（IN）。智能網的設計思想就是把呼叫連接和業(yè)務提供分開。交換機完成呼叫連接，而智能網完成業(yè)務提供，這種方法大大提高了增強業(yè)務的能力，縮短了新業(yè)務提供的時間。而這種分離僅僅是第一步，隨著承載的多樣化，必須將呼叫控制和承載連接進一步分離，這正是軟交換引入的目的。軟交換在未來網絡中的位置將被分成接入傳送層、媒體層、控制層和業(yè)務層，即把控制和業(yè)務的提供從媒體層中分離出來。各層的功能如下：

　�。�1）接入和傳送層。將用戶連接到網絡，并將業(yè)務量集中后傳送到目的地址。

　�。�2）媒體層。將要通過網絡傳送的業(yè)務轉換成正確的格式，例如將話音業(yè)務打包成ATM信元或IP包。此外，媒體層還可將業(yè)務選路到目的地址。

　�。�3）控制層。包含呼叫智能。該層決定用戶應該接收那些業(yè)務，還控制其他的在較低層的網絡單元進行業(yè)務流的處理。

　　（4）業(yè)務應用層。在純呼叫建立之上提供附加的業(yè)務。

　　這種網絡拓撲結構與現(xiàn)有網絡相比具有如下優(yōu)點：

　　（1）可以使用基于包的承載傳送，例如IP、ATM，克服了TDM網絡中容量不足的缺點；

　�。�2）具有開放式端點的拓撲結構，既能良好的傳送話音，也能支持數(shù)據(jù)業(yè)務。

　�。�3）將網絡的承載部分與控制部分相分離，允許二者分別演進，有效地打破了單塊集成交換的結構；

　�。�4）在各單元之間使用開放的接口，允許運營者為其網絡的每一部分購買最理想的產品。

　　新的網絡結構固然有其優(yōu)勢所在，但原有網絡近期不會消失，這就產生了新、舊網絡融合、互通的問題。如何靈活、有效地使現(xiàn)有的PSTN網絡與分組網絡實現(xiàn)互通，將PSTN逐步地向IP網絡演進，其關鍵的網絡產品就是軟交換設備（Soft Switch）。

　　2　軟交換技術

　　（1）軟交換的概念

　　軟交換又稱為呼叫AGENT、呼叫服務器或媒體網關控制。其最基本的特點和最重要的貢獻就是把呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過服務器或網元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從7號信令到IP信令）等。這種分離為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業(yè)務提供者可以自由地將傳輸業(yè)務與控制協(xié)議結合起來，實現(xiàn)業(yè)務轉移。這一分離同時意味著呼叫控制和媒體網關之間的開放和標準化，為網絡走向開放和可編程創(chuàng)造了條件和基礎。

　　（2）軟交換的主要功能

　　軟交換作為新、舊網絡融合和關鍵設備，必須具有以下功能：

　　1）媒體網關接入功能

　　該功能可以認為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網關，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網關、ATM媒體網關、用戶媒體網關、無線媒體網關、數(shù)據(jù)媒體網關等，完成H.248協(xié)議功能。同時還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應業(yè)務。

　　2）呼叫控制功能

　　呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、維持和釋放，所提供的控制功能包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。

　　3）業(yè)務提供功能

　　由于軟交換在網絡從電路交換向分組交換演進的過程中起著十分重要的作用，因此軟交換應能夠支持PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務，包括基本業(yè)務和補充業(yè)務；同時還應該可以與現(xiàn)有智能網配合，提供現(xiàn)有智能網提供的業(yè)務。

　　4）互聯(lián)互通功能

　　目前，存在兩種比較流行的IP電話體系結構，一種是ITU-T制定的H.323協(xié)議，另一種是IETF制定的SIP協(xié)議標準，兩者是并列的、不可兼容的體系結構，均可以完成呼叫建立、釋放、補充業(yè)務、能力交換等功能。軟交換可以支持多種協(xié)議，當然也可以同時支持這兩種協(xié)議。

　　（3）引入軟交換的意義

　　軟交換將是下一代話音網絡交換的核心。如果說傳統(tǒng)的電信網是基于程控交換機的網絡，那么下一代分組話音網則是基于軟交換的網絡。軟交換是新、舊網絡融合的樞紐。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1）從經濟角度考慮，與電路交換機相比，軟交換成本低。軟交換由于采用了開放式平臺，易于接收革新應用，且軟交換利用的是普遍計算機器件，其性價比每年提高80％，遠高于電路交換（每年提高20%），可見軟交換在經濟方面有很大優(yōu)勢。

　　2）從用戶角度考慮，在傳統(tǒng)的交換網絡中，一個設備廠商往往供應軟件、硬件和應用等所有的東西，用戶被鎖定在供應商那里，沒有選擇的空間，實現(xiàn)和維護的費用也很高�；谲浗粨Q的新型網絡徹底打破了這種局面，因為廠商的產品都是基于開放標準的，所以用戶可以向多個廠商購買各種層次的產品，可以在每一類產品中選擇性價比最好的來構建自己的網絡。

　　3）軟交換可以提高網絡的可靠性。軟交換將以前的電路交換的核心功能進行了分類，將功能以功能軟件的形式分配到分組網絡的骨干網中。這種分門別類的分布式結構是可編程的，并對服務供應商和第三方特性開發(fā)商是開放的。由于所有的功能都以標準的計算機平臺為基礎，可以很容易地實現(xiàn)網絡的可伸縮性和可靠性。

　　3　基于軟交換的增強的業(yè)務框架及其接口協(xié)議

　�。�1）基于軟交換的增值業(yè)務框架結構

　　軟交換的引入形成了增強的業(yè)務框架，其中應用服務器完成增值業(yè)務的執(zhí)行和管理，提供增值業(yè)務的開發(fā)平臺，并處理與軟交換間的接口信令；媒體服務器（Media Server）提供特殊業(yè)務（如IVR、會議和傳真）的資源平臺，處理與媒體網關間的承載接口。

　　（2）軟交換體系結構的接口和采用的通信協(xié)議

　　軟交換作為一個開放的實體，與外部的接口必須采用開放的協(xié)議。各種接口及其使用的協(xié)議如下：

　　1）媒體網關和軟交換間的接口。用于傳遞軟交換和媒體網關間的信令信息。此接口可使用信令控制傳輸協(xié)議（SCTP）或其他類似的協(xié)議。

　　2）軟交換間的接口。實現(xiàn)不同軟交換間的交互。此接口可以使用會話發(fā)起協(xié)議SIP-T或BICC（承載無關的呼叫控制）協(xié)議。

　　3）軟交換與應用/業(yè)務之間的接口協(xié)議。提供訪問各種數(shù)據(jù)庫、三方應用平臺、各種功能服務器等的接口，實現(xiàn)對增值業(yè)務、管理業(yè)務和三方應用的支持。

　　如：1、軟交換與應用服務器間的接口，可以使用SIP協(xié)議或API（如Parlay），提供對三方應用和各種增值業(yè)務的支持功能；

　　2、軟交換與策略服務器間的接口，可使用COPS協(xié)議，實現(xiàn)對網絡設備的工作進行動態(tài)干預；

　　3、軟交換與網管中心間的接口，可使用SNMP協(xié)議，實現(xiàn)網絡管理；

　　4、軟交換與智能網SCP間的接口，可使用INAP協(xié)議，實現(xiàn)對現(xiàn)有智能網業(yè)務的支持。

　　4　軟交換技術在電力系統(tǒng)中的應用

　　電力通信網是世界上目前分布最廣的網絡之一，有光纖、微波、載波等多種傳輸介質。這就形成了光纖網、微波網等多種網絡形式，各種網絡都有自己的交換設備、復接設備等，這些網絡間的互聯(lián)互通存在較大的困難。如果信息需要在不同介質的網絡間傳輸，將需要更多的轉換環(huán)節(jié)。這不但造成了資源的浪費，而且對整個電力通信網的管理也帶來了很大的不便。軟交換技術的引入，將可以解決以下幾個方面的問題：

　�。�1）電力通信網中網絡互通

　　電力通信網中的電話網是一種交換網絡，而且擁有電力系統(tǒng)獨有的載波電話網絡；同時電力通信網中也存在計算機網絡，它們是以IP協(xié)議為基礎的分組網絡。軟交換可以提供支持多種信令協(xié)議的接口，可以很好的實現(xiàn)電話網和計算機網之間的信令互通及不同網關的互操作問題。這就是使得計算機網可以更方便地對電話網進行管理和支持，電話網也可以和計算機網絡配合，更好地提供服務。

　　（2）目前，電力通信網中傳輸?shù)男畔⒅饕钦Z音和數(shù)據(jù)，但隨著網絡的演進和計算機技術的不斷發(fā)展，對視頻業(yè)務和多媒體業(yè)務也提出了新的要求。軟交換技術不但能很好地支持語音業(yè)務，利用新的網絡設施可以提供各種增值業(yè)務和補充業(yè)務，而且軟交換提供了開放式的應用程序接口（API），非常便于提供新業(yè)務。這對目前比較流行的電力系統(tǒng)呼叫中心（也稱客戶服務中心）來說，引入軟交換技術無疑是一種明智的選擇，基于軟交換的呼叫中心可以用更低的成本、更短的周期為用戶提供更好的服務，更好地樹立電力系統(tǒng)的形象。

　　（3）統(tǒng)一不同介質的網絡

　　電力通信網中存在多種傳輸介質，且各自較獨立，都各有自己的一套設備，若引進了軟交換技術，在一臺交換服務器上可對多種介質的信息進行交換。這不但在經濟方面避免了設備的浪費，而且提高了網絡的可靠性，各種介質的網絡達到了一定的融合互通，在不同介質的網絡中傳遞信息時也省掉了復雜的轉換環(huán)節(jié)。在管理上也更方便，只需對一個設備進行維護就可實現(xiàn)整個網絡的信息交換。

　�。�4）其他方面的功能

　　軟交換具有操作維護功能（主要包括業(yè)務統(tǒng)計和告警等）。對業(yè)務繁雜的電力系統(tǒng)來說，引入軟交換可以對各種業(yè)務進行統(tǒng)一的統(tǒng)計。若出現(xiàn)故障還可以及時地發(fā)出告警信號。另外，軟交換還可以采集詳細的清單，實現(xiàn)對用電量和電話費等的計費。

　　軟交換技術是一種新的技術，其應用將不僅限于以上幾個方面。在電力通信網中引入軟交換將會產生很多方面的效果。

　　5　結束語

　　目前，軟交換的研究是通信技術的研究熱點之一。國內、外很多的科研、生產機構都在從事這方面的研究，國際上著名的設備商都提供了各自的解決方案。從事軟交換的國際組織ISC（軟交換國際論壇）正在加緊對軟交換的系統(tǒng)結構、主要功能、通信接口協(xié)議及其性能要求等作出具體的規(guī)范。軟交換技術已被列為國家863的重點研究項目之一，2000年11月底以前完成能夠提供多媒體業(yè)務和應用于無線系統(tǒng)的軟交換體系的總體技術和技術方案的研究，也包括配套網關和業(yè)務的支撐環(huán)境。

　　軟交換將是下一代網絡的關鍵性技術，可以對PSTN向分組網絡的過渡提供無縫連接。在電力通信網、電話網等多種專業(yè)網都很有應用前途，將為網絡的演進作出巨大貢獻。軟交換的出現(xiàn)，在網絡開放性和可編程方面邁出了第一步，代表了網絡發(fā)展的方向。但軟交換只是網絡革命的前奏，還有很多的問題需要進一步探討。

中國通信網(www.c114.net)

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