要害詞：軟交換；寬帶網關；互通

Abstract:To realize network interOperability is a PRessing problem, but limitations and unfeasibility exist in the interoperability of telecom services between broadband heterogeneous networks while using existing techniques. In the paper, a model is presented for the interoperability between broadband heterogeneous networks, along with the implementation methods and demonstration of two real cases. The concrete merits and realistic feasibility are also analyzed finally.

Key Words:Softswitch; Broadband Gateway; Interoperability

　　自90年代軟交換技術問世以來，由于它結合了傳統話音網絡的可靠性和ip網絡的靈活性和開放性，可以很好地解決從傳統的電話交換網向下一代包交換網過渡的問題，為新興運營商進入話音市場提供了有力的技術手段，也為傳統運營商保持競爭優勢開辟了有效的技術途徑，因此在短短幾年內就獲得了迅速的發展，初步顯示出其廣泛的應用前景。非凡是最近兩年來，軟交換已逐步進入商用階段。作為下一代網絡的解決方案，必須考慮到商業運營的技術要求和可行性。

　　隨著數據網在全球范圍內的大規模建設，現有的網絡結構和存在形式也越來越復雜。這些不同形態、不同結構的網絡，存在著業務互通的問題。非凡是在軟交換體系下，數據網不再是簡單地提供數據和承載業務，越來越多的電信業務(包括多媒體業務、多業務融合型業務)將應用到數據網上，因此對網絡間的互通要求越來越高。如何解決電信業務在寬帶異構網絡間的互通，已成為非常突出的現實問題，這也是基于軟交換的下一代網絡最終走向大規模組網和全面商用必然要解決的要害問題。

　　1 異構網絡的互通問題

　　1.1 網絡互通要求

　　異構網絡的范圍較廣，如窄帶PSTN和IP網就是一種異構網絡。本文中所討論的異構網絡，主要是指各種不同網絡規劃、不同地址劃分以及不同承載方式的寬帶網絡。電信網絡是業務網，異構網絡間的互通不同于一般數據網絡之間的互通。異構業務網絡間的互通涉及兩個方面：一是信令的互通，一是媒體的互通。

　　1.2 現有技術的局限性

　　目前各種IP電話協議本身只是描述了呼叫控制和媒體網關控制的方法，以及對資源的治理、業務的實現等，明確定義了窄帶和寬帶電話網絡的互通模型和方法，如采用媒體網關(MG)來實現PCM(脈沖編碼調制)碼流和RTP(實時傳輸協議)流的轉換，由網關或由軟交換控制網關實現窄帶側和寬帶側媒體端點的綁定，但對寬帶異構網絡間的互通沒有現成的解決方法和描述，最典型的就是網絡地址規劃問題造成的互通障礙。
NAT(網絡地址轉換)技術被用于網絡地址的變換。通過地址翻譯，可使內部網絡的主機透明地訪問外部網絡，由處于網絡邊緣的路由器或防火墻根據地址映射表，將數據包的IP報頭進行轉換，地址映射表可靜態配置，也可動態生成(分配)。顯然該技術可用于兩個寬帶異構網絡，如兩個不同規劃的IP網間的互通。但NAT技術有很大的局限性，對于一般的數據業務，NAT可以實現業務的互通；對于端到端應用，需要保留映射關系的應用，對最典型的電信業務而言，NAT設備則無法保證業務互通的透明性而實現此類業務的互通。

　　2 軟交換體系下異構網絡的互通模型

　　2.1 軟交換的體系結構

　　軟交換系統是基于分層網絡結構模型的，這種結構的設計思想就是按照統一的網絡結構向用戶提供不同的業務應用，分為邊緣層、核心傳送層、控制層、業務層。整個系統基于控制與承載相分離的思想，將MGC和MG從邏輯和物理上均徹底分離。通過不同的MG接入各種設備(包括PSTN、ISDN、PLMN等傳統電話設備)，再使用軟交換來統一對這些MG進行控制，從而便于引入各類新的業務，真正實現業務和網絡分離。
在軟交換體系下，位于邊緣層的各個網關的功能變得更純粹，如媒體網關只是在軟交換的控制下實現媒體的連接控制和轉換。網絡的智能集中在軟交換上，軟交換作為核心控制設備，完成各種呼叫控制、信令處理、協議適配和媒體網關的控制，以及網內各種媒體資源的治理，同時向業務層提供開放的業務平臺。軟交換體系既滿足了在下一代以包交換為核心的網絡上的電信級運營治理的要求，又保證了業務的開放性和靈活性。

　　2.2 寬帶網關

　　寬帶網關(BGW)是一種非凡的媒體網關(MG)設備，是用于異構網絡間媒體互通的要害設備。通常意義上的電話網關被放置在PSTN和數據網間，完成窄帶側媒體端口和寬帶側媒體端口的綁定、PCM碼流和RTP流(或ATM信元)的轉換。在軟交換體系下，MG完全受到軟交換的控制，實現上述純媒體的連接轉換。

　　BGW放置在異構網絡間，兩側均為寬帶網絡。BGW接受軟交換的控制命令，在其內部建立兩個媒體端口的連接，這兩個媒體端口分別對應于兩側不同網絡的兩個終端的媒體端口。因此，來自一個網絡的媒體流匯聚到BGW，經過BGW內部的連接轉換，將媒體流轉發到另一個網絡，這一點和NAT的功能相似。但BGW上的端口映射表是完全根據軟交換的指令動態生成的，即建立了互通設備和業務控制設備之間的關聯，使得BGW能夠滿足電信業務的互通要求，而不像NAT設備一樣簡單地轉換地址和轉發數據報。

　　BGW可以采用標準的協議進行控制，如H.248、MGCP等。BGW從邏輯上劃分有兩種接口通道：一個是信令控制接口，接受軟交換的控制命令；另一個是媒體接口，完成網絡間媒體的接入。除了在異構網絡間進行媒體端口的映射和轉發外，BGW還能夠支持媒體格式的轉換，以及支持媒體流不同承載方式的變換。BGW轉發媒體流可分為以下3種情況：

　　(1)媒體端口的映射和媒體流轉發。在寬帶網關內部，不需要媒體格式的變換，主被叫媒體能力是互相匹配的，通過BGW的兩段媒體流算法格式是完全相同的。

　　(2)不僅需要在BGW內部建立媒體端口的映射和連接，還需要對進入BGW的媒體流格式采用相關算法作變換，以解決主被叫媒體能力不匹配的問題，此時通過BGW的兩段媒體流算法格式是不同的。

　　(3)業務承載方式的變換。如對實時業務，一側為VoIP，媒體為RTP流；另一側為VoATM，媒體為ATM AAL2適配承載，此時BGW需要處理承載層信令，進行媒體的轉換與轉發。

　　2.3 互通模型

　　如前所述，針對寬帶異構業務網絡的互通，涉及到兩個方面：一是信令的互通，即呼叫信令能夠跨越異構網絡，完成跨網的呼叫控制和路由等功能；另一個是媒體的互通，即當跨越異構網絡的呼叫已經建立起來的基礎上，實現分屬不同網絡的終端用戶的媒體互通，使得不同網絡間的媒體流互相穿透異構網絡的邊界。媒體互通是和呼叫控制相關聯的，因此模型主要涉及兩個設備：軟交換和寬帶網關。

　　此模型的核心思想是將一個完整的呼叫分解為多個呼叫，將一個呼叫的媒體連接分為多個媒體連接來實現網間互通。軟交換完成信令互通和跨網的呼叫控制。在軟交換的控制下，BGW完成跨網媒體端口的映射和媒體流的轉發。該模型符合業務與網絡分離、控制與承載分離的架構。

　　軟交換可以和某一個終端用戶處于同一個網絡內，也可以獨立于所有終端用戶，單獨放置于一個網絡內。軟交換能夠提供多個邏輯上獨立的網絡接口，分別連接到需要互通的多個異構網絡中。軟交換完成呼叫控制、所屬媒體網關的控制和其他呼叫控制設備信令互通等，實現跨越異構網絡的呼叫建立、呼叫監視、呼叫釋放等。為處理來自不同網絡的呼叫信令，需要對進入軟交換內部的呼叫信令進行標識區分。當一個兩方呼叫發生在兩個網絡間，通過一個BGW實現互通，則整個呼叫由兩個呼叫組成：第1個呼叫建立在主叫終端用戶和BGW間，第2個呼叫建立在BGW和最終被叫用戶間。從網絡上看，媒體連接也分為兩段：一段為主叫終端到BGW上對應于主叫用戶的媒體端口的連接，另一段為BGW上對應于被叫用戶的媒體端口到被叫終端的連接。假如呼叫跨越多個異構網絡，則就會有兩個以上的呼叫和媒體連接，則可能需要多個BGW來實現媒體的互通，涉及的軟交換也可能有兩個以上來協同完成呼叫控制。

　　此模型的BGW實際上仍然是純粹的媒體網關，只負責異構網間純媒體的連接，并不關心整個呼叫的建立，也不關心媒體由幾段組成，所有的多個呼叫建立、維護、釋放、媒體端口的指派等均由軟交換完成。因此從呼叫層面上看，跨越異構網絡的一個呼叫，實際上被分解為多個呼叫而實現；從媒體連接來看，一個呼叫的媒體連接由多個媒體連接組成。其具體實現方法如下(如圖1所示)：

圖1 軟交換體系下應用BGW的互通模型原理圖

　　(1)軟交換收到主叫用戶的呼叫請求，分析若為跨異構網絡的呼叫，則進入特定呼叫處理流程。

　　(2)軟交換控制在BGW內部，創建兩個媒體端口，一個對應于主叫用戶，另一個對應于被叫用戶，BGW對應于主叫終端一側的端口媒體能力滿足主叫終端要求。

　　(3)軟交換控制被叫終端，在被叫終端內部創建一個媒體端口，并完成被叫終端BGW被叫一側端口的對應，完成主叫用戶和被叫用戶媒體能力的協商。

　　(4)若主被叫用戶的媒體能力匹配成功，則完成呼叫建立以及被叫用戶響應，媒體流通過BGW轉發，媒體互通；若主被叫用戶的媒體能力不能匹配，則由BGW對應于主被叫側的端口，分別滿足主被叫終端的媒體能力、被叫用戶響應，不同格式的媒體流在BGW內部進行轉換后再轉發，媒體互通。

　　(5)呼叫結束，釋放所有媒體連接，軟交換生成具體記錄存儲并送往相關處理設備，BGW上報統計數據。

　　3 應用實例

　　(1)實例1??兩個軟交換分別控制不同規劃的IP異構網絡

　　如圖2所示，軟交換之間采用SIP-T進行呼叫信令的互通，BGW為H.248網關，由其中一個軟交換控制。軟交換通過物理網口同時接入本端和對端網絡，即在軟交換內部實現信令的處理和互通。軟交換通過H.248控制寬帶網關，在BGW內部建立兩個RTP端口的連接：一個是本端網的，對應于本端網內一用戶的RTP端口；另一個是對端網絡的，對應于對端網絡由對端軟交換指派的一個RTP端口。BGW將IP地址、端口進行替換處理，將RTP流重新定向，這樣就可將兩個不同網絡、不同IP地址和RTP端口的媒體流在該網關內轉化互通。在整個處理過程中，寬帶網關BGW只負責純媒體的互通，不涉及到呼叫信令的處理，和對端網絡的物理節點之間只有純媒體的連接。

圖2 兩個軟交換分別控制的不同規劃的IP異構網絡互通圖

　　(2)實例2??軟交換控制的網絡和現有H.323網絡的互通

　　現在網絡上有很多H.323網關，主要構成傳統的IP電話長途網。在建設新一代基于軟交換的寬帶電話網時，兩個網絡的互通成為必須解決的問題，因為這些網絡都不是統一規劃的。與上例不同的是，其信令處理方式和協議實體的關系發生了變化。

　　為實現兩者互通，支持H.323協議，軟交換以及它所控制的媒體互通節點(寬帶網關)邏輯上合在一起，構成一個虛擬的H.323網關，即一個在網絡上對等的H.323協議實體。軟交換還要實現與H.323網絡的信令互通，負責向對端網守(GK)發起注冊、許可和狀態協議(RAS)請求，與對端GK或GW交互Q.931信令，進行呼叫控制，建立H.245通道，協商媒體能力與媒體通道。軟交換支持GK路由信令和網關直接路由信令，當GK路由信令時，軟交換與對端的信令交互都是軟交換通過GK直接完成的；當網關直接路由信令時，除RAS由軟交換向GK發起外，其它H.323信令都是軟交換與對端H.323GW直接交互完成的。同樣，軟交換通過物理網口，同時連接到H.323網絡和本端下一代網絡(NGN)，在設備內部做信令的區分、處理和互通。

　　寬帶網關仍然單純地實現兩個網絡的媒體互通。軟交換通過H.248控制寬帶網關，在該網關內部建立兩個RTP端口的連接：一個是本端NGN網的，對應于本網內一用戶的RTP端口；另一個是H.323網絡的，對應于H.323網關的一個RTP端口，將兩個不同網絡、不同IP地址和RTP端口的媒體流在網關內轉化互通。

　　4 結束語

　　綜上所述，本文提出的軟交換體系下寬帶異構網絡間的互通模型具有以下優點：

　　(1)整個模型完全符合業務與網絡分離，控制與承載分離的下一代網絡的架構和思想。

　　(2)其組網方式靈活。由于將媒體和控制分離，因此軟交換和BGW可靈活組網，使得一個軟交換可以實現多個網絡的呼叫控制。BGW也可實現兩個網絡以上的媒體互通。

　　(3)其適用范圍廣。該模型適用于電信業務在公網和專網之間，不同專網之間的互通；不僅適用于業務在IP網絡之間，也適用于IP網和ATM網之間的互通。

　　(4)該模型滿足和傳統IP電話網絡設備、基于會話啟動協議(SIP)網絡的互通和組網的要求。

　　(5)該模型滿足多媒體業務的要求，實現多媒體業務在異構網絡間的互通。

　　參考文獻

1 洪鈞,李愛軍,徐勇積.軟交換技術的應用及面臨的主要問題.電信技術,2002,(1)
2 趙慧玲,單秀云.下一代網絡的研究.中興通訊技術,2001,7(S0):28?34

　　李明，深圳市中興通訊股份有限公司網絡事業部軟交換系統部主任工程師，博士。目前主要從事軟交換系統的方案設計、基礎研究和網絡規劃工作。

　　李愛軍，深圳市中興通訊股份有限公司網絡事業部軟交換系統部部長，碩士。一直從事七號信令系統的產品設計和研究開發工作，目前主要從事軟交換系統的設計和網絡規劃方面的工作。

　　洪鈞，深圳市中興通訊股份有限公司網絡事業部軟交換產品總工程師，碩士。先后從事過智能網、程控交換機、七號信令等產品的設計和研究開發工作，目前主要從事軟交換系統的基礎研究、網絡規劃和系統設計工作。