软交换技术

提出及意义

　　软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（CallManager、CallServer），实现PBX功能（IPPBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。

　　软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（InternationalSoftSwitchConsortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU－T等国际标准化组织的重视。

　　根据国际Softswitch论坛ISC的定义，Softswitch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

特点

　　软交换技术的主要特点表现在以下几个方面：

　　（１）支持各种不同的ＰＳＴＮ、ＡＴＭ和ＩＰ协议等各种网络的可编程呼叫处理系统。

　　（２）可方便地运行在各种商用计算机和操作系统上。

　　（３）高效灵活性。例如：

　　·软交换加上一个中继网关便是一个长途／汇接交换机（Ｃ４交换机）的替代，在骨干网中具有ＶｏＩＰ或ＶＴＯＡ功能。

　　·软交换加上一个接入网关便是一个语音虚拟专用网（ＶＰＮ）／专用小交换机（ＰＢＸ）中继线的替代，在骨干网中具有ＶｏＩＰ功能。

　　·软交换加上一个ＲＡＳ，便可利用公用承载中继来提供受管的ＭＯＤＥＭ业务。

　　·软交换加上一个中继网关和一个本地性能服务器便是一个本地交换机（Ｃ５交换机）的替代，在骨干网中具有ＶｏＩＰ或ＶＴＯＡ功能。

　　（４）开放性 通过一个开放的和灵活的号码簿接口便可以再利用ＩＮ（智能网）业务。例如，它提供一个具有接入到关系数据库管理系统、轻量级号码簿访问协议和事务能力应用部分号簿的号码簿嵌入机制。

　　（５）为第三方开发者创建下一代业务提供开放的应用编程接口（ＡＰＩ）。

　　（６）具有可编程的后营业室特性。例如：可编程的事件详细记录、详细呼叫事件写到一个业务提供者的收集事件装置中。

　　（７）具有先进的基于策略服务器的管理所有软件组件的特性。包括展露给所有组件的简单网络管理协议接口、策略描述语言和一个编写及执行客户策略的系统。

功能

　　软交换是多种逻辑功能实体的集合，它提供综合业务的呼叫控制、连接和部分业务功能，是下一代电信网语音／数据／视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。主要功能表现在以下几个方面：

　　（１）呼叫控制和处理 为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能。

　　（２）协议功能 支持相应标准协议，包括Ｈ．２４８、ＳＣＴＰ、Ｈ．３２３、ＳＮＭＰ、ＳＩＰ等。

　　（３）业务提供功能 可提供各种通用的或个性化的业务。

　　（４）业务交换功能

　　（５）互通功能 可通过各种网关实现与响应设备的互通。

　　（６）资源管理功能 对系统中的各种资源进行集中管理，如资源的分配、释放和控制。

　　（７）计费功能 根据运营需求将话单传送至计费中心。

　　（８）认证／授权功能 可进行认证与授权，防止非法用户或设备接入。

　　（９）地址解析功能和语音处理功能。

设计原理及实现目标

　　软交换技术是一个分布式的软件系统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统，它独立于特定的底层硬件／操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。并且它应该有能力支持下列基本要求：

　　（1）独立于协议和设备的呼叫设备的呼叫处理和／同步会晤管理应用的开发。

　　（2）在其软交换网络中能够安全地执行多个第三方应用而不存在由恶意或错误行为的应用所引起的任何有害影响。

　　（3）第三方硬件销售商能增加支持新设备和协议的能力。

　　（4）业务和应用提供者能增加支持全系统范围的策略能力而不会危害其性能和安全。

　　（5）有能力进行同步通信控制，以支持包括帐单、网络管理和其他运行支持系统的各种各样的后营业室系统。

　　（6）支持运行时间捆绑或有助于结构改善的同步通信控制网络的动态拓扑。

　　（7）从小到大的网络可伸缩性和支持彻底的故障恢复能力。

　　软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络（IP／ATM）的架构实现IP网、ATM网、PSTN网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。

系统架构

　　目前比较普遍的看法认为，软交换系统主要应由下列设备组成：

　　1）软交换控制设备（Softswitch Control Device）这是网络中的核心控制设备（也就是我们通常所说的软交换）。它完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互连互通功能、应用支持系统功能等。

　　2）业务平台（Service Platform）完成新业务生成和提供功能，主要包括SCP和应用服务器。

　　3）信令网关（Signaling Gateway）目前主要指七号信令网关设备。传统的七号信令系统是基于电路交换的，所有应用部分都是由MTP承载的，在软交换体系中则需要由IP来承载。

　　4）媒体网关（Media Gateway）完成媒体流的转换处理功能。按照其所在位置和所处理媒体流的不同可分为：中继网关（Trunking Gateway）、接入网关（Access Gateway）、多媒体网关（Multimedia Service Access Gateway）、无线网关（Wireless Access Gateway）等。

　　5）IP终端（IP Terminal）目前主要指H.323终端和SIP终端两种，如IP PBX、IP Phone、PC等。

　　6）其它支撑设备。如AAA服务器、大容量分布式数据库、策略服务器（Policy Server）等，它们为软交换系统的运行提供必要的支持。

应用

　　随着通信网络技术的不断发展和软交换各种标准的制定与补充，不少厂家都推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关实验。目前，国内外许多电信设备制造商，如西门子、阿尔卡特、爱立信、北电、中兴等都在积极发展新的交换机过渡平台，提出了软交换在下一代网络中的解决方案。这里简要介绍一下软交换在ＶｏＩＰ中的应用，图３为基于软交换技术的ＶｏＩＰ网络结构。

　　从图中可以看出，它的功能非常类似于现行电路交换传送系统间的交换／长途网，Ｃ４交换机用软交换系统和一组中继网关的组合体所取代。中继网关自身是由软交换技术利用主／被叫协议控制，这个协议就是与来自某个具有指定源／目的的ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ流的电路交换机的一个指定时隙相关的ＭＧＣＰ／ＩＰＤＣ协议。

　　软交换技术作为呼叫处理的组成部分，其标识要被用来终结该呼叫的最有可能的出口网关，并利用这个信息来命令中继网关执行所指定的功能，亦即软交换技术能够通过选择一个最小代价的路由来完成每次呼叫，以使所选择的出口网关最接近目的电话。于是，就完成了原有通过电路交换网执行的呼叫操作功能。

　　接入网关既可以终结ＩＳＤＮ的ＰＲＩ，也可以终结来自企业ＰＢＸ的ＣＡＳ信令。这种接入网关能够被软交换以基于分组电话协议的多种方式进行控制；对于基于Ｈ．３２３协议的网关，软交换能够像一个Ｈ．３２３网关那样动作；如果接入网关隧道ＰＲＩ（Ｑ．９３１）或ＣＡＳ信令返回到软交换，那么软交换还能够使用像ＭＧＣＰ／ＩＰＤＣ协议以更好的方式控制接入网关。这也体现了软交换技术处理接入网关的能力。

　　软交换技术通过ＳＩＰ协议接到电缆网络上，以支持企业的 ＩＰ ＰＢＸ及ＩＰ电话。它还能够通过ＴＣＰ／ＩＰ协议接入ＳＣＰ，也可通过ＴＣＰ／ＳＣＣＰ协议接入到ＳＳ７网络上，使无缝互连成为可能。