軟交換技術淺析

2019-11-05 02:01:35

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網絡通信業務量的爆炸式增長已成為世界矚目的焦點和推動全球信息業發展的動力。作為下一代網絡(NGN)的核心技術--軟交換(SoftSwitch)技術，近年來得到了廣泛關注。其目的是以分組為基礎，建設下一代公眾網絡，實現從PSTN網到ip網的平滑過渡。利用IP網的優勢節約投資和運營成本，開發新業務，在繼續的基礎上實現目前各個業務網絡之間的互通。他將在業務融合、用戶終端控制、第三方應用集成中起重要作用，下一代網絡是業務驅動的網絡，通過業務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離實現相對獨立的業務體系，使業務真正獨立于網絡，靈活有效地實現業務的提供。用戶可以自行配置和定義自己的業務特征，不必關心承載業務的網絡形式及終端類型，使得業務和應用的提供有較大的靈活性，從而滿足用戶不斷發展、不斷更新的業務需求。軟交換通過優化網絡結構實現了網絡和業務的融合，采用了開放式應用編程接口(01。5)，答應在交換機制中靈活引入新業務。

1 軟交換的體系結構

軟交換也稱為呼叫代理、呼叫服務器或媒體網關控制器，是一種基于軟件實現傳統程控交換機的"呼叫控制"功能實體。具體地說，就是把"呼叫控制"功能從媒體網關中分離出來，通過服務器或網絡上的軟件來實現呼叫選路、連接控制(建立、拆除會話)、治理控制和信令互通(從7號信令到IP)。

傳統的程控交換機，根據所執行功能的不同，一般可劃分為4個功能層：呼叫控制層、媒體交換層、業務提供層、接入網關層。這4個功能層物理上合為一體，軟、硬件互相牽制，不可分割。各個功能層處在一個封閉體內，他們之間沒有開放的互連標準和接口，因此，增加新功能費用高、周期長，并且受到設備制造商的限制。

軟交換技術淺析

如圖1所示，軟交換系統同樣有4個功能層，所不同的是控制、交換、業務和接入這4個功能層完全地分離，并利用一些具有開放接口的網絡部件去構造各個功能層。因此，軟交換系統是具有開放接口協議的網絡部件的集合。

接人層提供各種用戶終端，用戶駐地網和傳統通信網接人到核心網的網關；傳輸層為各種媒體提供寬帶傳輸通道，并將信息選路至目的地；控制層主要提供呼叫控制與處理功能和協議功能，業務提供功能和互通功能；業務層利用底層的各種資源為用戶提供豐富多彩的網絡業務和資源治理。

2 軟交換的主要協議

2．1 H．323協議

H．323協議標準是ITU-T的Study Group 16在1996年提出的，并于1998年2月修訂第2版。該標準是用于包交換網的多媒體通信的標準，用于不支持QoS的網絡環境，這些網絡構成當前企業的主要計算機環境，包括高速Ethernet、FDDI、令牌環網、ATM上的TCP／IP和IPX。H．323是一個廣范的標準，包括獨立的設備、個人計算機嵌入技術以及點對點和多點會議系統。H．323還涉及呼叫控制(callcontr01)、多媒體治理、帶寬治理以及和各種網絡之間的接口。

H．323的實體包括終端、GateKeeper、GateWay、MC、MP和MCU。各種基于H．323標準的系統包括IP會議電視、IP Phone、IP Fax、協同計算、遠程教學、遠程交互式購物、技術支持等，遵循H．323標準的各種多媒體應用產品可以保證其互操作的兼容性。目前，H．323在我國應用廣泛。

H．323基于集中式對等結構，其優點是協議成熟，定義完全，設備的穩定性強，互通性較好，缺點是協議復雜，成本高，不能與No．7集成，不適用于組建大規模網絡，且沒有擁塞控制機制，服務質量不能得到保證，效率和擴展性較差。

2．2 SIP協議

SIP(session Initiation PRotoco1)是IETF提出的在IP網絡上進行多媒體通信的應用層控制協議，采用基于文本格式的C／S的工作方式，由客戶機發起請求，服務器進行響應。SIP獨立于低層協議，采用自己的應用層可靠性機制來保證消息的可靠傳送。SIP非常類似于其他的Internet協議，采用分布式的呼叫控制與治理模型。SIP協議最大的特點是僅需利用已定義的消息頭宇段，對其進行簡單必要的擴充就能很方便地支持各項新業務和智能業務，具有很強的靈活性和擴充性。此外，SIP還支持多種地址格式，包括E.164和URL等。

在軟交換系統中，SIP協議用于軟交換與SIP終端、軟交換與應用服務器或軟交換與SIP網絡的互通。

SIP協議簡單、靈活，很輕易增加新業務，擴展性強，具備終端能力檢測、在線檢測、支持移動性、組播等能力，而且采用文本格式，開發人員輕易理解，并被指定為3G的控制協議，具有很大的發展前景。其缺點是不夠成熟，需與其他協議配合使用，單獨應用的范圍窄。

2．3 MGCP協議

MGCP(Media Gateway Control Protoco1)是1998年年底SGCP與新的VoIP協議IPDC(1P DeviceContr01)合并而成，由IETF(Internet Engineering Task Force)所提出的。MGCP一被提出來就受到業界極大的關注，MGCP針對H．323在VoIP應用上的缺點進行了改良，在MGCP中擴充了原本SGCP中Call Agent的功能成為MGC(Media Gateway Controller)。MGCP具體內容可參見IETFRFC2705。在軟交換系統中，MGCP協議主要用于軟交換和媒體網關或軟交換與MGCP終端之間，軟交換通過此協議控制媒體網關／MGCP終端上的媒體／控制流的連接、建立和釋放。MGCP協議基于主從結構，因此其解決方案有利于網關的互連，適合構建大規模網絡，且可以和No．7信令網關配合工作，能與No．7信令網良好集成，協議具有很好的擴展性。此外，由于呼叫控制與媒體處理分離，使得運營商可用多個廠家的設備來構建網絡。MGCP協議的缺點是MGCP與H．248／MEGACO存在競爭關系，而后者已于2000年年初由IETF和ITU簽署認可。

2．4 H．248／MEGACO協議

在MGCP提出之后，IETF在1999年初便以現有的MGCP為基礎制定了MEGACO協議，后來被提交給ITU-TSGl6并被采納，形成了ITU-TH．248協議，因而H．248和MEGACO實質上是一樣的，是IETF和ITU-T共同認可的標準協議。在軟交換系統中，H．248協議主要用于軟交換和媒體網關或軟交換與H．248終端之間，軟交換通過此協議控制媒體網關／H．248終端上的媒體／控制流的連接、建立和釋放。

H．248和MGCP均是網關分解的產物，也是基于主從工作模式，所以具備MGCP的所有優點，且H．248獨立于承載，支持二進制和文本2種編碼格式。其缺點是目前需要完善，尚不成熟。

3 軟交換技術有待研究的問題

為真正實現電路網絡向分組網絡的無縫過渡，還有如下問題需要進一步的研究；

(1)國際上尚無大型網絡的組網和營運經驗。

(2)協議尚未做到兼容性，標準還在發展中，不同設備供給商的軟交換在技術標準的選用及協議的兼容性方面還難以做到相互兼容。 (3)業務不明朗，目前多數軟交換的試驗是提供基本的話音業務、會議業務和網上瀏覽業務，除話音業務外，提供業務的操作都較為復雜，靈活運用還需時間。

(4)網絡QoS和安全問題沒有較好的解決方案，商業模型也有待進一步研究。

4 結語

網絡技術日新月異，傳統的電路交換網無論從業務量設計、容量、組網方式還是從交換方式來講，都已無法適應可以同時提供語音、數據、視頻于一體的全開放的網絡發展趨勢的要求，傳統的交換網向基于軟交換的下一代網絡的演進已勢不可擋，軟交換仍在不斷完善、發展中。

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