軟交換技術(shù)其在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用
吳新玲 張偉 侯思祖
2002/09/16
摘要：軟交換技術(shù)的出現(xiàn)一方面造就了網(wǎng)絡(luò)的融合，另一方面軟交換采用了開放式應(yīng)用程序接口（API），方便了第三方應(yīng)用的開發(fā)和新業(yè)務(wù)的引進(jìn)。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(qiáng)型業(yè)務(wù)框架以及其各層間的協(xié)議等方面對(duì)軟交換技術(shù)進(jìn)行了論述，并對(duì)軟交換技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用前景作了介紹。
關(guān)鍵詞：軟交換；網(wǎng)絡(luò)融合；可編程網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用程序接口；電力通信網(wǎng)
0 引言
在傳統(tǒng)的基于TDM的PSTN網(wǎng)絡(luò)中，提供給用戶的各項(xiàng)功能都直接與交換機(jī)有關(guān)，業(yè)務(wù)和控制都是由交換機(jī)完成的。交換機(jī)的功能與其提供的業(yè)務(wù)都需要在每個(gè)接點(diǎn)完成，并且采用依靠交換機(jī)和信令來提供業(yè)務(wù)，所以必須在交換機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信令標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)開放的每項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范。如要增加新業(yè)務(wù)，首先需要修訂標(biāo)準(zhǔn)，再對(duì)交換機(jī)進(jìn)行改造，每提供一項(xiàng)新業(yè)務(wù)都需要較長的時(shí)期。
為滿足用戶對(duì)新業(yè)務(wù)的需求，網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了公共的業(yè)務(wù)平臺(tái)－－智能網(wǎng)（IN）。智能網(wǎng)的設(shè)計(jì)思想就是把呼叫連接和業(yè)務(wù)提供分開。交換機(jī)完成呼叫連接，而智能網(wǎng)完成業(yè)務(wù)提供，這種方法大大提高了增強(qiáng)業(yè)務(wù)的能力，縮短了新業(yè)務(wù)提供的時(shí)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(jìn)一步分離，這正是軟交換引入的目的。軟交換在未來網(wǎng)絡(luò)中的位置將被分成接入傳送層、媒體層、控制層和業(yè)務(wù)層，即把控制和業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)，并將業(yè)務(wù)量集中后傳送到目的地址。
�。�2）媒體層。將要通過網(wǎng)絡(luò)傳送的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成正確的格式，例如將話音業(yè)務(wù)打包成ATM信元或IP包。此外，媒體層還可將業(yè)務(wù)選路到目的地址。
�。�3）控制層。包含呼叫智能。該層決定用戶應(yīng)該接收那些業(yè)務(wù)，還控制其他的在較低層的網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行業(yè)務(wù)流的處理。
�。�4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。在純呼叫建立之上提供附加的業(yè)務(wù)。
這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
�。�1）可以使用基于包的承載傳送，例如IP、ATM，克服了TDM網(wǎng)絡(luò)中容量不足的缺點(diǎn)；
�。�2）具有開放式端點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，既能良好的傳送話音，也能支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
�。�3）將網(wǎng)絡(luò)的承載部分與控制部分相分離，允許二者分別演進(jìn)，有效地打破了單塊集成交換的結(jié)構(gòu)；
（4）在各單元之間使用開放的接口，允許運(yùn)營者為其網(wǎng)絡(luò)的每一部分購買最理想的產(chǎn)品。
新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固然有其優(yōu)勢(shì)所在，但原有網(wǎng)絡(luò)近期不會(huì)消失，這就產(chǎn)生了新、舊網(wǎng)絡(luò)融合、互通的問題。如何靈活、有效地使現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡(luò)與分組網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通，將PSTN逐步地向IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，其關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品就是軟交換設(shè)備（Soft Switch）。
2 軟交換技術(shù)
�。�1）軟交換的概念
軟交換又稱為呼叫AGENT、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制。其最基本的特點(diǎn)和最重要的貢獻(xiàn)就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來，通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實(shí)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(huì)話、拆除會(huì)話）、信令互通（如從7號(hào)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(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移。這一分離同時(shí)意味著呼叫控制和媒體網(wǎng)關(guān)之間的開放和標(biāo)準(zhǔn)化，為網(wǎng)絡(luò)走向開放和可編程創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ)。
�。�2）軟交換的主要功能
軟交換作為新、舊網(wǎng)絡(luò)融合和關(guān)鍵設(shè)備，必須具有以下功能：
1）媒體網(wǎng)關(guān)接入功能
該功能可以認(rèn)為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、無線媒體網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關(guān)等，完成H.248協(xié)議功能。同時(shí)還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進(jìn)行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。
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(wù)提供功能
由于軟交換在網(wǎng)絡(luò)從電路交換向分組交換演進(jìn)的過程中起著十分重要的作用，因此軟交換應(yīng)能夠支持PSTN/ISDN交換機(jī)提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)；同時(shí)還應(yīng)該可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合，提供現(xiàn)有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)。
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(jié)構(gòu)，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(biāo)準(zhǔn)，兩者是并列的、不可兼容的體系結(jié)構(gòu)，均可以完成呼叫建立、釋放、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、能力交換等功能。軟交換可以支持多種協(xié)議，當(dāng)然也可以同時(shí)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(wǎng)絡(luò)交換的核心。如果說傳統(tǒng)的電信網(wǎng)是基于程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，那么下一代分組話音網(wǎng)則是基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)。軟交換是新、舊網(wǎng)絡(luò)融合的樞紐。這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1）從經(jīng)濟(jì)角度考慮，與電路交換機(jī)相比，軟交換成本低。軟交換由于采用了開放式平臺(tái)，易于接收革新應(yīng)用，且軟交換利用的是普遍計(jì)算機(jī)器件，其性價(jià)比每年提高80％，遠(yuǎn)高于電路交換（每年提高20%），可見軟交換在經(jīng)濟(jì)方面有很大優(yōu)勢(shì)。
2）從用戶角度考慮，在傳統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)設(shè)備廠商往往供應(yīng)軟件、硬件和應(yīng)用等所有的東西，用戶被鎖定在供應(yīng)商那里，沒有選擇的空間，實(shí)現(xiàn)和維護(hù)的費(fèi)用也很高。基于軟交換的新型網(wǎng)絡(luò)徹底打破了這種局面，因?yàn)閺S商的產(chǎn)品都是基于開放標(biāo)準(zhǔn)的，所以用戶可以向多個(gè)廠商購買各種層次的產(chǎn)品，可以在每一類產(chǎn)品中選擇性價(jià)比最好的來構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)。
3）軟交換可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。軟交換將以前的電路交換的核心功能進(jìn)行了分類，將功能以功能軟件的形式分配到分組網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)中。這種分門別類的分布式結(jié)構(gòu)是可編程的，并對(duì)服務(wù)供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性和可靠性。
3 基于軟交換的增強(qiáng)的業(yè)務(wù)框架及其接口協(xié)議
�。�1）基于軟交換的增值業(yè)務(wù)框架結(jié)構(gòu)
軟交換的引入形成了增強(qiáng)的業(yè)務(wù)框架，其中應(yīng)用服務(wù)器完成增值業(yè)務(wù)的執(zhí)行和管理，提供增值業(yè)務(wù)的開發(fā)平臺(tái)，并處理與軟交換間的接口信令；媒體服務(wù)器（Media Server）提供特殊業(yè)務(wù)（如IVR、會(huì)議和傳真）的資源平臺(tái)，處理與媒體網(wǎng)關(guān)間的承載接口。
�。�2）軟交換體系結(jié)構(gòu)的接口和采用的通信協(xié)議
軟交換作為一個(gè)開放的實(shí)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(wǎng)關(guān)和軟交換間的接口。用于傳遞軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)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(shí)現(xiàn)不同軟交換間的交互。此接口可以使用會(huì)話發(fā)起協(xié)議SIP-T或BICC（承載無關(guān)的呼叫控制）協(xié)議。
3）軟交換與應(yīng)用/業(yè)務(wù)之間的接口協(xié)議。提供訪問各種數(shù)據(jù)庫、三方應(yīng)用平臺(tái)、各種功能服務(wù)器等的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應(yīng)用的支持。
如：1、軟交換與應(yīng)用服務(wù)器間的接口，可以使用SIP協(xié)議或API（如Parlay），提供對(duì)三方應(yīng)用和各種增值業(yè)務(wù)的支持功能；
2、軟交換與策略服務(wù)器間的接口，可使用COPS協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)干預(yù)；
3、軟交換與網(wǎng)管中心間的接口，可使用SNMP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理；
4、軟交換與智能網(wǎng)SCP間的接口，可使用INAP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持。
4 軟交換技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
電力通信網(wǎng)是世界上目前分布最廣的網(wǎng)絡(luò)之一，有光纖、微波、載波等多種傳輸介質(zhì)。這就形成了光纖網(wǎng)、微波網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式，各種網(wǎng)絡(luò)都有自己的交換設(shè)備、復(fù)接設(shè)備等，這些網(wǎng)絡(luò)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(zhì)的網(wǎng)絡(luò)間傳輸，將需要更多的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。這不但造成了資源的浪費(fèi)，而且對(duì)整個(gè)電力通信網(wǎng)的管理也帶來了很大的不便。軟交換技術(shù)的引入，將可以解決以下幾個(gè)方面的問題：
（1）電力通信網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)互通
電力通信網(wǎng)中的電話網(wǎng)是一種交換網(wǎng)絡(luò)，而且擁有電力系統(tǒng)獨(dú)有的載波電話網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)電力通信網(wǎng)中也存在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它們是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的分組網(wǎng)絡(luò)。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(shí)現(xiàn)電話網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)之間的信令互通及不同網(wǎng)關(guān)的互操作問題。這就是使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)可以更方便地對(duì)電話網(wǎng)進(jìn)行管理和支持，電話網(wǎng)也可以和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配合，更好地提供服務(wù)。
�。�2）目前，電力通信網(wǎng)中傳輸?shù)男畔⒅饕钦Z音和數(shù)據(jù)，但隨著網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)視頻業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)也提出了新的要求。軟交換技術(shù)不但能很好地支持語音業(yè)務(wù)，利用新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施可以提供各種增值業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，而且軟交換提供了開放式的應(yīng)用程序接口（API），非常便于提供新業(yè)務(wù)。這對(duì)目前比較流行的電力系統(tǒng)呼叫中心（也稱客戶服務(wù)中心）來說，引入軟交換技術(shù)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(wù)，更好地樹立電力系統(tǒng)的形象。
�。�3）統(tǒng)一不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)
電力通信網(wǎng)中存在多種傳輸介質(zhì)，且各自較獨(dú)立，都各有自己的一套設(shè)備，若引進(jìn)了軟交換技術(shù)，在一臺(tái)交換服務(wù)器上可對(duì)多種介質(zhì)的信息進(jìn)行交換。這不但在經(jīng)濟(jì)方面避免了設(shè)備的浪費(fèi)，而且提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，各種介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了一定的融合互通，在不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)中傳遞信息時(shí)也省掉了復(fù)雜的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。在管理上也更方便，只需對(duì)一個(gè)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息交換。
（4）其他方面的功能
軟交換具有操作維護(hù)功能（主要包括業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)和告警等）。對(duì)業(yè)務(wù)繁雜的電力系統(tǒng)來說，引入軟交換可以對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)。若出現(xiàn)故障還可以及時(shí)地發(fā)出告警信號(hào)。另外，軟交換還可以采集詳細(xì)的清單，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電量和電話費(fèi)等的計(jì)費(fèi)。
軟交換技術(shù)是一種新的技術(shù)，其應(yīng)用將不僅限于以上幾個(gè)方面。在電力通信網(wǎng)中引入軟交換將會(huì)產(chǎn)生很多方面的效果。
5 結(jié)束語
目前，軟交換的研究是通信技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。國內(nèi)、外很多的科研、生產(chǎn)機(jī)構(gòu)都在從事這方面的研究，國際上著名的設(shè)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(duì)軟交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、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(shù)已被列為國家863的重點(diǎn)研究項(xiàng)目之一，2000年11月底以前完成能夠提供多媒體業(yè)務(wù)和應(yīng)用于無線系統(tǒng)的軟交換體系的總體技術(shù)和技術(shù)方案的研究，也包括配套網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)的支撐環(huán)境。
軟交換將是下一代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性技術(shù)，可以對(duì)PSTN向分組網(wǎng)絡(luò)的過渡提供無縫連接。在電力通信網(wǎng)、電話網(wǎng)等多種專業(yè)網(wǎng)都很有應(yīng)用前途，將為網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)作出巨大貢獻(xiàn)。軟交換的出現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)開放性和可編程方面邁出了第一步，代表了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。但軟交換只是網(wǎng)絡(luò)革命的前奏，還有很多的問題需要進(jìn)一步探討。
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