要 本文首先分析了軟交換技術的產生原因，然后對軟交換技術做了簡要介紹，并針對目前軟交換設備所能夠提供的業務，提出了軟交換網的應用，最后，對采用軟交換技術組網中應注重的問題進行了分析。

要害詞 軟交換 TG SG AG IAD ip

軟交換技術產生的背景

人類的通信包括話音、數據、視頻與音頻組合的多媒體三大內容。一直以來，上述三類通信業務均是分別由不同的通信網來承載和疏通。電話網承載和疏通語音業務、數據網承載和疏通數據業務，多媒體網承載和疏通多媒體業務。

隨著社會信息化程度的進一步加深，通信已經成為人們生活和工作中不可缺少的工具，人們對通信要求也不再僅僅是基本的語音通信業務和簡單的WWW瀏覽和收發E-mail，人們需要的是能夠隨時、隨地、靈活地獲取所需要的信息。因此要求電信運營商能夠靈活地為用戶提供豐富的電信業務，而基于由不同通信網絡提供不同業務的運營模式難以滿足用戶“靈活地獲取所需要的信息”的需求，只有構建一個"全業務網絡——即能夠同時承載和疏通語音、數據、多媒體業務的網絡”才能滿足用戶日益增長的對通信業務的需求。

電話網的歷史最為悠久，其核心是電話交換機，電話交換機經歷了磁石式、共用電池式、步進制、縱橫制、程控制5個發展階段，其差別在于交換機的實現方式發生了改變。程控制電話交換機的出現是一個歷史性的變革，它采用了先進的體系結構，其功能可以分為呼叫業務接入、路由選擇(交換)和呼叫業務控制3部分，其中的交換和呼叫業務控制功能均主要是通過程序軟件來實現。但其采用的資源獨占的電路交換方式，以及為通信的雙方提供的對等的雙向64kbit/s固定帶寬通道不適于承載突發數據量大、上下行數據流量差異大的數據業務。

數據網的種類繁多，根據其采用的廣域網協議不同，可將其分為DDN、X.25、幀中繼和IP網，由于IP網具有協議簡單、終端設備價格低廉、以及基于IP協議的WWW業務的開展，基于IP協議的Internet呈爆炸式發展，一度成為了數據網的代名詞。IP網要求用戶終端將用戶數據信息均封裝在IP包中，IP網的核心設備——路由器僅是完成“盡力而為”的IP包轉發的簡單工作，它采用資源共享的包交換方式，根據業務量需要動態地占用上下行傳輸通道，因此IP網實際上僅是一個數據傳送網，其本身并不提供任何高層業務控制功能，若在IP網上開放語音業務，必須額外增加電話業務的控制設備。值得一提的是，IP網中傳送的IP包能夠承載任何用戶數據信息，為實現語音、數據、多媒體流等多種信息在一個承載網中傳送創造了條件。

可見，電話網和數據網均存在一定的先天缺陷、無法通過簡單地改造而成為一個“全業務網”，因此，為了能夠實現在同一個網絡上同時提供語音、數據以及多媒體業務，即通信業務的融合，產生了軟交換(softswitch)技術。

軟交換技術介紹

1. 軟交換網絡的總體結構

軟交換技術采用了電話交換機的先進體系結構，并采用IP網中的IP包來承載話音、數據以及多媒體流等多種信息。

一部程控電話交換機可以劃分為業務接入、路由選擇(交換)和業務控制3個功能模塊，各功能模塊通過交換機的內部交換網絡連接成一個整體。軟交換技術是將上述3個功能模塊獨立出來，分別由不同的物理實體實現，同時進行了一定的功能擴展，并通過統一的IP網絡將各物理實體連接起來，構成了軟交換網絡。

電話交換機的業務接入功能模塊對應于軟交換網絡的邊緣接入層；路由選擇(交換)功能模塊對應于軟交換網絡的控制層；業務控制模塊對應于軟交換網絡的業務應用層；IP網絡構成了軟交換網的核心傳送層。

2. 邊緣接入層

軟交換技術將電話交換機的業務接入模塊獨立成為一個物理實體，稱為媒體網關(MG)，MG功能是采用各種手段將各種用戶及業務接入到軟交換網絡中，MG完成數據格式和協議的轉換，將接入的所有媒體信息流均轉換為采用IP協議的數據包在軟交換網絡中傳送。

根據MG接入的用戶及業務不同，MG可以細分為以下幾類。

中繼媒體網關(TG)：用于完成與PSTN/PLMN電話交換機的中繼連接，將電話交換機PCM中繼中的64kbit/s的語音信號轉換為IP包。

信令網關(SG)：用于完成與PSTN/PLMN電話交換機的信令連接，將電話交換機采用的基于TDM電路的七號信令信息轉換為IP包。

TG和SG共同完成了軟交換網與采用TDMA電路交換的PSTN/PLMN電話網的連接，將PSTN/PLMN網中的普通電話用戶及其業務接入到了軟交換網中。接入網關(AG)：提供模擬用戶線接口，用于直接將普通電話用戶接入到軟交換網中，可為用戶提供PSTN提供的所有業務，如電話業務、撥號上網業務等，它直接將用戶數據及用戶線信令封裝在IP包中。

綜合接入設備(IAD，Integrated access Device)：一類IAD同時提供模擬用戶線和以太網接口，分別用于普通電話機的接入和計算機設備的接入，適用于分別利用電話機使用電話業務、利用計算機使用數據業務的用戶；另一類IAD僅提供以太網接口，用于計算機設備的接入，適用于利用計算機同時使用電話業務和數據業務的用戶，此時需在用戶計算機設備中安裝專用的“軟電話軟件”。

多媒體業務網關(MSAG，Media Servers Access Gateway)：用于完成各種多媒體數據源的信息，將視頻與音頻混合的多媒體流適配為IP包。 H.323網關：用于連接采用H.323協議的IP電話網網關。

無線接入媒體網關(WAG，Wireless Access Gateway)：用于將無線接入用戶連接至軟交換網。

可見，AG、TG和SG共同完成了電話交換機的業務接入功能模塊的功能，實現了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業務的接入，并將語音信息適配為適合在軟交換網內傳送的IP包。同時軟交換技術還對業務接入功能進行了擴展，體現在IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網關。通過各類MG，軟交換網實現了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網用戶、普通有線電話用戶、無線接入用戶的語音、數據、多媒體業務的綜合接入。

3. 控制層

軟交換技術將電話交換機的交換模塊獨立成為一個物理實體，稱為軟交換機(SS)，SS的主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網關的業務控制及媒體網關之間通信的控制，具體功能如下。

(1) 根據業務應用層相關服務器中登記的用戶屬性，確定用戶的業務使用權限，以確定是否接受用戶發起的業務請求。

(2) 對邊緣接入層的各種媒體網關的資源進行控制，控制各個媒體網關資源的使用，并把握各個媒體網關的資源占用情況，以確定是否有足夠的網絡通信資源以滿足用戶所申請的業務要求。

(3) 完成呼叫的路由選擇功能，根據用戶發起業務請求的相關信息，確定哪些媒體網關之間應建立通信連接關系，并通知這些媒體網關之間建立通信連接關系并進行通信，以及在通信過程中所采用的信息壓縮編碼方式、是否啟用回聲抑制等功能。

(4) 對媒體網關之間的通信連接狀態進行監視和控制，在用戶業務使用完成后，指示相應的媒體網關之間斷開通信連接關系。

(5) 計費。由于軟交換機只是控制業務的接續，而用戶之間的數據流是不經過軟交換機的，因此軟交換機只能實現按接續時長計費，而無法實現按信息量計費。若要求軟交換機具備按信息量計費的功能，則要求媒體網關具備針對每用戶的每次使用業務的信息量進行統計的功能，并能夠將統計結果傳送給軟交換機。

(6) 與H.323網的關守(GK)交互路由等消息，以實現軟交換網與H.323 IP電話網的互通。

4. 業務應用層

軟交換技術將電話交換機的業務控制模塊獨立成為一個物理實體，稱為應用服務器(AS)，AS的主要功能是完成業務的實現，具體功能如下。 (1) 存儲用戶的簽約信息，確定用戶對業務的使用權限，一般采用專用的用戶數據庫服務器+AAA服務器或智能網SCP來實現。

(2) 采用專用的應用服務器和智能網SCP(要求軟交換機具備SSP功能)來實現YDN 065-1997《郵電部電話交換設備總技術規范書》中定義的基本電話業務及其補充服務功能，以及智能網能夠提供的電話卡、被叫付費等智能網業務。

(3) 采用專用的單個應用服務器或多個應用服務器實現融合語音、數據以及多媒體的業務，靈活地為用戶提供各種增值業務和特色業務。

(4) 軟交換網控制層中的軟交換機之間是不分級的，當網絡中每增加一個軟交換機時，其它所有軟交換機必須增加相應的局數據；而這對于網絡運營來說，將是極為麻煩的，其解決辦法是在業務應用層中設置策略服務器來為軟交換機提供路由信息。當然，策略服務器的設置方案將直接影響軟交換網絡的安全可靠性。

5. 核心傳送層

核心傳送層實際上就是軟交換網的承載網絡，其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網關、控制層中的軟交換機、業務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網網元連接起來。

鑒于IP網能夠同時承載語音、數據、視頻等多種媒體信息，同時具有協議簡單、終端設備對協議的支持性好且價格低廉的優勢，因此軟交換網選擇了IP網作為承載網絡。

軟交換網中各網元之間均是將各種控制信息和業務數據信息封裝在IP數據包中，通過核心傳送層的IP網進行通信。

6. 軟交換網中的協議及標準

軟交換網絡中同層網元之間、不同層的網元之間均是通過軟交換技術定義的標準協議進行通信的。國際上從事軟交換相關標準制定的組織主要是IETF和ITU-T。它們分別從計算機界和電信界的立場出發，對軟交換網協議作出了貢獻。

6.1 媒體網關與軟交換機之間的協議

除SG外的各媒體網關與軟交換機之間的協議有MGCP協議和MEGACO/H.248協議兩種。

MGCP協議是在MEGACO/H.248之前的一個版本，它的靈活性和擴展性比不上MEGACO/H.248，同時在對多運營商的支持方面也不如MEGACO/H.248協議。

MEGACO/H.248實際上是同一個協議的名字，由IETF和ITU聯合開發，IETF稱為MEGACO，ITU-T稱為H.248。MEGACO/H.248稱為媒體網關控制協議，它具有協議簡單，功能強大，且擴展性很好的特點。

SG與軟交換機之間采用SIGTRAN協議，SIGTRAN的低層采用SCTP協議，為七號信令在TCP/IP網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，因此目前應用較為廣泛。SIGTRAN/SCTP協議的根本功能在于將PSTN中基于TDM的七號信令通過SG以IP網作為承載透傳至軟交換機，由軟交換機完成對七號信令的處理。

6.2 軟交換機之間的協議

當需要由不同的軟交換機控制的媒體網關進行通信時，相關的軟交換機之間需要通信，軟交換機與軟交換機之間的協議有BICC協議和SIP-T協議兩種。

BICC協議是ITU-T推薦的標準協議，它主要是將原七號信令中的ISUP協議進行封裝，對多媒體數據業務的支持存在一定不足。SIP-T是IETF推薦的標準協議，它主要是對原SIP協議進行擴展，屬于一種應用層協議，采用Client-Serve結構，對多媒體數據業務的支持較好、便于增加新業務，同時SIP-T具有簡單靈活、易于實現、擴展性好的特點。目前BICC和SIP協議在國際上均有較多的應用。

6.3 軟交換機與應用服務器之間的協議

軟交換機與Radius服務器之間通過標準的Radius協議通信。軟交換機與智能網SCP之間通過標準的智能網應用層協議(INAP、CAP)通信。一般情況下，軟交換機與應用服務器之間通過廠家內部協議進行通信。為了實現軟交換網業務與軟交換設備廠商的分離，即軟交換網業務的開放不依靠于軟交換設備供給商，答應第三方基于應用服務器獨立開發軟交換網業務應用軟件，因此，定義了軟交換機與應用服務器之間的開放的Parlay接口。

6.4 媒體網關之間的協議

除SG外，各媒體網關之間通過數據傳送協議傳送用戶之間的語音、數據、視頻等各種信息流。

軟交換技術采用RTP(Real-time Transport PRotocol)作為各媒體網關之間的通信協議。RTP協議是IETF提出的適用于一般多媒體通信的通用技術，目前，基于H.323和基于SIP的兩大IP電話系統均是采用RTP作為IP電話網關之間的通信協議。

6.5 小結

MGCP、MEGACO/H.248、SIGTRAN、BICC、STP-T、Parlay協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，媒體網關與連接的非軟交換網設備之間需采用相應的協議通信。值得一提的是，軟交換網與H.323網互通，H.323 GW與H.323網的IP電話網關采用RTP通信，同時軟交換機需與H.323網的GateKeeper之間采用H.323協議通信。

軟交換技術的應用

1. 目前的軟交換設備對業務的支持情況

目前，許多電話交換設備供給商和數據設備供給商均推出了自己的軟交換設備，國內廠商包括中興、華為和大唐；國外廠商包括阿爾卡特、北方電訊、西門子、朗訊、Cisco、Sonus、UT斯達康等公司。各廠商提供的軟交換設備均遵從軟交換技術的總體架構，只是在具體實現方式上存在著一些差異。

軟交換技術的產生是為了構件一個“全業務網”，即在同一個網上實現語音、數據、多媒體視頻流業務的融合；并且為了實現這個目的，將呼叫控制和業務功能在功能實體上進行了分離。但目前各廠家提供的軟交換系統在業務提供上與上述目標還存在一定的差距，還需要經歷一個不斷發展和完善的過程。

目前，語音業務仍然在通信業務中占據主導地位，也是各電信運營商盈利的主要來源，軟交換網實現多業務的融合，應首先能夠提供至少與PSTN相同的語音業務。因此，各設備廠商也將對語音業務的支持列為首要任務。

語音業務可以分為語音轉接業務和語音直接接入業務。

軟交換網的虛擬中繼業務提供語音轉接業務，實際上就是利用軟交換網轉接PSTN端局之間的語音業務，而軟交換網本身不直接接入語音終端用戶，此時軟交換網的功能類似于PSTN中的匯接局或長途局的功能。提供虛擬中繼業務，軟交換網中必須配置TG、SG和軟交換機設備，若僅提供與PSTN相同的語音轉接業務，則不需要單獨的應用服務器，此時呼叫控制和業務的實現均是由軟交換機負責完成。目前各軟交換設備供給商提供的系統均已經能夠提供虛擬中繼業務。

語音直接接入業務，要求軟交換網具備PSTN本地端局的功能，在我國信息產業部2001年5月25日發布的《電話交換設備總技術規范》以及補充件中規定了PSTN交換機應具備的各項功能，目前各軟交換設備廠家均是利用軟交換機來實現上述功能，而未采用專用的應用服務器。對于用戶信息和存儲和鑒權認證也是由軟交換機來實現，也支持由專用的應用服務器或智能網SCP來實現，因此，從某種意義上說，目前各廠商提供的軟交換系統對于基本語音業務仍未采用“呼叫控制與業務應用的分離”的概念。同時，軟交換網中為直接接入用戶還必須配置AG和/或IAD設備；與PSTN相連，則還需配置TG和SG設備。目前各軟交換設備供給商提供的系統均已經能夠提供基本的語音直接接入業務，但不同廠商提供的系統對于《電話交換設備總技術規范》以及補充件中規定了PSTN交換機應具備的各項功能的支持情況仍各不相同。同時，對于PSTN智能網實現的各種語音增值業務，各廠家提供的軟交換系統也是通過智能網方式來實現的，此時，軟交換機具備SSP功能，觸發智能網業務，訪問智能網的SCP?！　〗陙頂祿I務的增長較快，但業務應用主要集中在WWW瀏覽、E-mail、下載、網絡游戲、網絡視頻流媒體在線觀看、網上購物、ICQ及網上聊天等業務。軟交換設備供給商推出了一些數據與語音相融合的業務，例舉如下。

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上網呼叫等待業務：用戶通過電話線撥號上網，當有電話呼入時，用戶可以在PC界面上得到電話呼入的提示，并可選擇接聽、拒絕、前轉來電。

點擊撥號業務：通過點擊Web頁面上的Tel或Fax的號碼，發起電話呼叫。

Web 800業務：通過點擊Web頁面上的800號碼，通過PC發起電話呼叫，話費由被叫承擔。

短消息業務：通過PC發送、接收短消息至移動手機。

個人數據庫業務：用戶可以將自己的包括電話號碼、E-Mail地址在內的通信錄、單日或多日的個人日程安排表等重要私人信息存放在系統為用戶分配的專用數據存儲設備中，并可隨時調用查看和編輯修改，以備紙制文件或手機的遺失。

唯一信息業務：系統為用戶分配專用的存儲資源，用戶的固定電話和手機電話留言、E-mail收件、網上購物定單等所有接收信息均存儲在用戶的統一信箱中，用戶可通過PC機訪問自己的統一信箱而獲得所有與自己相關的信息。

呼叫跟隨業務：實際上是對電話業務中的呼叫前轉業務的擴展，答應用戶設定多個被叫號碼，來電在不同的時段轉接至不同的被叫號碼，且在同一時段，來電順序接至不同的被叫號碼。

網絡交流中增加語音交流的業務：目前在Internet上進行網絡游戲、網絡聊天時，用戶之間的交流只能基于PC文本的方式，此業務提供了PC-PC的語音交流功能。

其它還有會議等多方語音、數據通信業務等。

以上列舉了一些目前軟交換設備供給商通過增加應用服務器，已經能夠支持的一些主要業務，當然不同廠商對上述業務的支持情況、實現方式、業務功能不盡相同。

2. 軟交換網可行的應用

從上述業務中可以看出，目前軟交換網絡提供的業務仍主要是在語音業務方面，且提供的增值業務功能也很有限，其中部分業務功能利用智能網一樣能夠實現，目前，軟交換設備供給商、運營商尚無法提供真正吸引用戶的“Kill”級的、軟交換網特有的業務。軟交換網業務的發展和完善仍需要設備供給商、運營商、內容服務提供商的努力，仍有一段漫長的路要走。

根據軟交換技術的特點、設備的成熟性，以下提出一些目前軟交換網可行的應用。

2.1 長途語音業務

目前，大部分軟交換設備供給商均已經能夠提供成熟的虛擬中繼業務，來轉接PSTN語音業務。

對于擁有龐大的、完善的IP網絡，但無PSTN的電信運營商來說，采用軟交換網絡提供長途語音業務是一種較好的選擇，由于軟交換網是采用IP網作為承載，因此，可以節省TDM傳輸電路建設的投資。建設軟交換網的TG、SG和軟交換機，并完成與PSTN連接，同時選擇合適的用戶鑒權方式即可開放業務。

對于擁有一個已經將自己各地分支機構通過IP網連接起來的跨地域的企業來說，采用軟交換網將各分支機構的電話機連接起來，即TG、SG與各分支機構的PABX連接起來，或者通過AG、IAD直接連接各電話機，并建設軟交換機即可使用內部網絡疏通長途電話業務，節省數目可觀的電話費。

2.2 本地語音接入業務

對于擁有龐大的、完善的本地IP網絡，但無本地PSTN端局的電信運營商來說，采用軟交換網絡接入用戶也是一種較好的選擇，本地PSTN端局的覆蓋范圍有限，且用戶線布放的工程實施難度較大，因此，可以在用戶端設置IAD設備，利用已有的小區寬帶IP網絡連接至軟交換IP網絡，完成各個IAD與軟交換機、其它媒體網關設備的連接，即實現了本地電話機的接入，同時為了保證本地接入的電話能夠與其它運營商的PSTN通信，還需完成軟交換網與PSTN的連接。

同時，對接入的本地用戶還可以靈活、多樣地為用戶開放軟交換業務，并隨著軟交換業務的發展不斷豐富完善。

2.3 移動3G網絡

無論是WCDMA還是CDMA2000，其發展目標均是在核心網絡實現語音和數據業務的統一承載和交換，軟交換技術無疑將是一種較好的選擇。在3G網絡中，原MSC將裂變為MSC-GW和MSC-SERVER，MSC-GW完成媒體網關的功能，MSC-SERVER完成軟交換機的功能，IP網絡作為3G網絡的統一語音、數據媒體流的承載網絡，實現各種業務數據流的融合。

3. 軟交換網絡建設中應注重的問題

3.1 安全問題

安全問題包括網絡安全和用戶數據安全兩個方面。

網絡安全是指軟交換網絡本身的安全，即保證軟交換網絡中的媒體網關、軟交換機、應用服務器設備不會受到非法攻擊。由于軟交換技術選擇了IP網作為承載網，IP協議的簡單和通用為網絡黑客提供了便利條件。當軟交換選擇了開放的(與Internet相連的)IP網作為承載網時，網絡安全問題尤其突出，必須在IP網上采用合適的安全策略，以保證軟交換網的網絡安全。

用戶數據安全是指用戶的簽約信息和通信信息的安全，即不會被非法的第三方竊取和監聽。首先，軟交換網需采用必需的安全認證策略保證用戶簽約信息的安全，同時，無論是用戶的簽約信息還是用戶的通信信息的安全均需要IP網的安全策略作為保證。

3.2 QoS服務質量保證

目前各軟交換設備供給商均聲稱所提供軟交換系統支持對QoS服務質量的保證，即軟交換機能夠根據語音、數據、視頻的業務特性為用戶所申請使用的業務分配特定的網絡資源，以保證QoS。但軟交換網的業務是承載在IP網上的，基于“best effort”服務策略的IP網難以很好地貫徹軟交換機的QoS策略，因此，為保證軟交換網的業務服務質量，必須要求軟交換的IP承載網支持“Diff serv”等必要的服務質量保證策略。

3.3 IP地址

軟交換技術選擇了IP網作為軟交換網的承載網，因此，軟交換網中的各網元設備均需要設備IP地址；若軟交換網僅提供虛擬中繼業務，則不需為用戶分配用戶IP地址，若軟交換網提供本地直接接入用戶的業務，則需要為每一個用戶均分配一個用戶IP地址。

目前的IP地址有IPv4和IPv6兩種標準，IPv4推出較早，是目前廣泛采用的標準，但目前剩余的IP地址數量已經極為有限。為了解決IPv4地址資源緊張的問題，產生了IPv6，IPv6對IP地址資源進行了擴展，IP地址資源已經不再成為限制。但IPv4和IPv6在同一網絡中不能并存，必須在網絡中進行轉換和包封，IPv4和IPv6的大規?；旌辖M網尚無經驗可循。

IPv4將IP地址劃分為公有IP地址和私有IP地址兩大類，同時IP網絡設備支持動態IP地址和靜態IP地址的分配使用方式，公有地址和私有地址的選用既要考慮網絡訪問效率因素，又要綜合考慮網絡安全因素；動態地址和靜態地址的選用既要考慮擁有的地址資源、地址使用效率，又要考慮對開放業務的影響。

3.4 小結

如上所述，目前軟交換網絡能夠提供的極具吸引力的業務還很有限，還需要設備供給商、運營商、內容服務提供商以及用戶需求的各方努力，軟交換網的建設應結合軟交換技術的特點和自身的業務需求，避免盲目建設。

同時，軟交換網的建設還需要關注IP承載網的建設情況，只有構建在一個安全、完善的IP網上的軟交換網才具有生命力。