軟交換技術其在電力通信網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)中的應用前景作了介紹。
關鍵詞：軟交換；網(wǎng)絡融合；可編程網(wǎng)絡；應用程序接口；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(wǎng)絡中出現(xiàn)了公共的業(yè)務平臺－－智能網(wǎng)（IN）。智能網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡拓撲結構與現(xiàn)有網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡的每一部分購買最理想的產(chǎn)品。
新的網(wǎng)絡結構固然有其優(yōu)勢所在，但原有網(wǎng)絡近期不會消失，這就產(chǎn)生了新、舊網(wǎng)絡融合、互通的問題。如何靈活、有效地使現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡與分組網(wǎng)絡實現(xiàn)互通，將PSTN逐步地向IP網(wǎng)絡演進，其關鍵的網(wǎng)絡產(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)關中分離出來，通過服務器或網(wǎng)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(wǎng)關之間的開放和標準化，為網(wǎng)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(wǎng)絡融合和關鍵設備，必須具有以下功能：
1）媒體網(wǎng)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(wǎng)關，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網(wǎng)關、ATM媒體網(wǎng)關、用戶媒體網(wǎng)關、無線媒體網(wǎng)關、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)配合，提供現(xiàn)有智能網(wǎng)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(wǎng)絡交換的核心。如果說傳統(tǒng)的電信網(wǎng)是基于程控交換機的網(wǎng)絡，那么下一代分組話音網(wǎng)則是基于軟交換的網(wǎng)絡。軟交換是新、舊網(wǎng)絡融合的樞紐。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）從經(jīng)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(jīng)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(wǎng)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(wǎng)絡徹底打破了這種局面，因為廠商的產(chǎn)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(chǎn)品，可以在每一類產(chǎn)品中選擇性價比最好的來構建自己的網(wǎng)絡。
3）軟交換可以提高網(wǎng)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(wǎng)絡的骨干網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)關和軟交換間的接口。用于傳遞軟交換和媒體網(wǎng)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(wǎng)絡設備的工作進行動態(tài)干預；
3、軟交換與網(wǎng)管中心間的接口，可使用SNMP協(xié)議，實現(xiàn)網(wǎng)絡管理；
4、軟交換與智能網(wǎng)SCP間的接口，可使用INAP協(xié)議，實現(xiàn)對現(xiàn)有智能網(wǎng)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(wǎng)是世界上目前分布最廣的網(wǎng)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(wǎng)、微波網(wǎng)等多種網(wǎng)絡形式，各種網(wǎng)絡都有自己的交換設備、復接設備等，這些網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)中網(wǎng)絡互通
電力通信網(wǎng)中的電話網(wǎng)是一種交換網(wǎng)絡，而且擁有電力系統(tǒng)獨有的載波電話網(wǎng)絡；同時電力通信網(wǎng)中也存在計算機網(wǎng)絡，它們是以IP協(xié)議為基礎的分組網(wǎng)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(wǎng)和計算機網(wǎng)之間的信令互通及不同網(wǎng)關的互操作問題。這就是使得計算機網(wǎng)可以更方便地對電話網(wǎng)進行管理和支持，電話網(wǎng)也可以和計算機網(wǎng)絡配合，更好地提供服務。
�。�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(wǎng)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(wǎng)絡
電力通信網(wǎng)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(jīng)濟方面避免了設備的浪費，而且提高了網(wǎng)絡的可靠性，各種介質的網(wǎng)絡達到了一定的融合互通，在不同介質的網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)中引入軟交換將會產(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)關和業(yè)務的支撐環(huán)境。
軟交換將是下一代網(wǎng)絡的關鍵性技術，可以對PSTN向分組網(wǎng)絡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)都很有應用前途，將為網(wǎng)絡的演進作出巨大貢獻。軟交換的出現(xiàn)，在網(wǎng)絡開放性和可編程方面邁出了第一步，代表了網(wǎng)絡發(fā)展的方向。但軟交換只是網(wǎng)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(wǎng)(www.c114.net)
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