1、軟交換網絡產生的背景

    自上世紀90年代以來，電信業務朝著數字化和寬帶化方向發展，網絡上數據業務增長率已遠遠大于語音業務的發展，這已是不爭的事實；語音編碼壓縮技術，如G.723.1和G.729A的推出使得語音可以壓縮在低于64kbit/s的信道上傳送；在技術上，分組交換數據網的發展壯大適合各種類型信息的傳送，而且網絡資源利用率高；在應用上，各種新業務層出不窮，而傳統電信網中交換結點將業務提供與呼叫控制緊密結合的特點決定了它對新業務適應能力不夠迅速，智能網的推出雖然較好地解決了這一問題，但它仍然以傳統電信的模式為基礎。

    新業務的開發仍然被設備供給商所把握，靈活的第三方業務提供不能有效地融入其中。

    基于以上的事實，人們考慮將目前已廣泛存在的公共電話網，因特網和有線電視網三網合一，建成一個以ip協議為平臺的軟交換網絡來滿足日益增長的電信業務需求。所以我們可以定義軟交換網絡是“能夠提供包括語音、數據、多媒體等各種業務的綜合、開放、分層的網絡構架”。

    2、軟交換網絡的特點

    軟交換網絡體系采用開放的網絡構架，將傳統交換機的功能模塊分離成獨立的網絡部件，即如下所示的四層網絡結構。各部件可以各自獨立發展，部件間的接口協議基于相應的標準，使得網絡更加開放，可以根據業務的需求自由組合各部件功能來組建網絡，部件間協議的標準化有利于異構網的互聯互通。

    軟交換網絡可以接入多種用戶。由于軟交換網絡是三網合一的網絡，它對于目前存在的各種用戶，如模擬/數字電話用戶、移動用戶、ADSL用戶、IP窄帶/寬帶網絡用戶都能有效地支持。為傳統運營商和新興運營商都開辟了有效的技術途徑。

    軟交換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控制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業務特征，而不必關心承載業務的網絡形式與終端類型，使業務和應用的提供有較大靈活性，從而滿足用戶不斷發展更新業務的需求，也使網絡具有可持續發展的能力和強大的競爭力。

    軟交換網絡是基于統一協議的分組網絡。目前存在的通信網，無論是電信網，計算機網，還是自線電視網都不可能單獨作為信息基礎設施的平臺，而IP技術的發展使人們熟悉到各種網絡都將最終匯合到IP網絡，各種以IP為基礎的業務能在不同的網絡上實現互通，從技術上為軟交換網絡奠定了堅實的基礎。以IP為基礎的互聯網，其規模和數量僅次于電信網和有線電視網，它強大的能力，如覆蓋全球，全方位命名，全方位服務，開放性系統，支持音頻、視頻多種業務等特性是電話網所不能比擬的，互聯網未來發展的趨勢必定會促使行業間的相互滲透和重組，所以語音網絡和數據網的融合將是軟交換網絡發展的必然。

    3、軟交換網絡的層次結構

    軟交換網絡在功能上參考以前OSI體系模型和電信網的層次結構，提出了如圖1所示的4層體系模型。

業務/應用層

控制層

媒體層

接入/傳輸層

    圖1  軟交換網絡分層結構圖

    3.1接入和傳輸層

    采用各種接入手段將用戶連接至網絡；集中用戶業務并將它們傳遞至目的地，并提供可靠的傳送方式。

    3.2媒體層

    將信息格式轉換成能夠在核心網上傳送的形式，如將語音或數據信號打包成ATM信元(假如核心網是ATM網)或IP包(假如核心網是IP網)，同時將信息選路到目的地。

    3.3控制層

    在傳統的電話交換結點中，業務提供、呼叫控制和交換矩陣都集中在一起，而軟交換基于“網絡就是交換”的理念，將呼叫控制從網關中分離出來，以分組網代替控制底層網絡元素對業務流的處理，提供呼叫控制。建立、維持和釋放呼叫，為業務層提供最基本地普通呼叫，相當于傳統網絡中提供信令和業務控制的節點。

    3.4業務和應用層

    在呼叫建立的基礎上提供獨立于網絡的智能服務，靈活快速的業務供給以API為基礎，這一層面的提出是智能網思想的延伸，同時也反映了軟交換網絡中業務與呼叫控制分離的精神。

    4、軟交換的概念

    軟交換是處于軟交換網絡控制層的主要功能實體，為軟交換網絡提供具有實時性要求業務的呼叫控制和連接控制功能。

    從廣義上看軟交換是一種體系結構，利用該體系結構可以建立軟交換網絡的網絡框架，其功能涵蓋了以上提到的4個層次，主要由應用服務器、軟交換設備、媒體網關、信令網關、綜合接入設備等組成。與軟交換網絡的4層結構有如圖2所示的對應關系。交換矩陣的功能，通過開放的業務層、控制層和接入層的協同工作，可以更方便地引入新生業務。

    5、軟交換支持的協議

    5.1MGCP

    MGCP是“媒體網關控制協議”，由IETF提出，主要應用在軟交換與媒體網關或軟交換與MGCP終端之間。MGCP的連接模型基于端點和連接兩個構件，端點發送或接收數據流，連接由軟交換控制的終端在呼叫涉及的端點間建立。MGCP以8條命令完成端點處理和連接處理兩種功能。由于MGCP提出的時間較早，目前許多廠家開發的終端和媒體網關都支持MGCP協議。

    5.2H.248/MEGACO

    H.248/MEGACO也是“媒體網關控制協議”，其中H.248由ITU-T第16小組提出，MEGACO由IETF提出。兩者制定時，兩個組織互相聯絡和協商，故兩者的內容基本相同，可以看作是MGCP的升級版本。此協議引入終結點和關聯的概念，終結點發送或接收一個或多個數據流，而關聯表明了終結點之間的連接關系。H.248/MEGACO通過8條命令完成對終結點和關聯之間的操作，從而實現呼叫的建立和釋放。目前此協議被設備制造商和運營商所關注。

    5.3　SIP

    SIP是“會話初始協議”，有IETF提出的在IP網上進行多媒體通信的應用層控制協議。

    其思想與上面兩者完全不同，它采用客戶機？？服務器方式，以文本的形式表示消息的語法、語義和編碼。SIP主要用于軟交換與SIP終端，軟交換與軟交換，軟交換與應用服務器之間。SIP可以充分利用消息的頭域，對其進行簡單必要的擴充，就能方便地支持各項新業務和智能業務，如SIP-T可以透明地封裝ISUP消息以促進電話網與IP網的互通。

    5.4BICC

    BICC是“與承載無關的呼叫控制協議”，由ITU-T第11小組提出，主要用于軟交換與軟交換之間的呼叫控制，可以建立、修改和結束結呼叫，它充分體現了軟交換網絡中控制與承載分離的思想。它以“應用傳送機制”在ATM或IP網上傳送BICC特定的承載控制信息。目前已推出了3個能力集。

    能力集l于1999年12月批準通過，主要體現在ITU-T的建議Q.1901。它的應用背景是ATM論壇提出的“ATM中繼”，即用ATM網取代PSTN/ISDN,承載控制的信令是B-ISUP或ATM信令；呼叫控制信令由BICC承擔。

    能力集2的目標是定義在一般寬帶數據網上傳送PSTN/ISDN業務流的通用信令協議，重點是解決TP網絡傳送窄帶ISDN業務的呼叫控制問題。主要協議有ITU-T的Q.1902，Q.1912，Q.1922等。

    能力集3是在能力集2Q.1902.4的基礎上再增加一些功能。

    5.5SCTP

    SCTP是“流控制傳送協議”，由IETF的SIGTRAN小組提出。其主要任務是在無連接方式的IP網絡上可靠地傳送PSTN公共信令消息。

    6、軟交換論壇

    成立于1999年5月的軟交換論壇是促進軟交換發展的非盈利性工業組織，目前已有180多個電信設備制造商和業務提供商加入成為成員。它的目標是幫助各成員規劃、建設和發展軟交換網絡。

    軟交換論壇有5個工作組負責網絡構架，制定協議等工作，它們是：業務應用工作組、網絡結構工作組、設備控制工作組、網絡治理工作組和SIP工作組。另外還有市場工作組、運營工作組等來維持市場和運營方面的工作。

    與軟交換網絡的分層結構類似，軟交換論壇也提出了基于軟交換的網絡參考模型。

    7、軟交換網絡存在的問題

    7.1服務質量問題

    IP網的發展趨勢優于ATM網，故以IP網作為承載將是未來的發展方向，但IP基于“盡力而為”的宗旨，如何解決實時業務所需的帶寬，如何保證服務質量是一個問題。

    7.2業務提供能力

    為了方便業務的提供，縮短開發周期，應用服務器的提出是一個好辦法，網絡運營商可以利用API接口開發新的增值業務。但目前第三方的業務供給比較匱乏，且API還沒有成熟的產品。

    7.3網絡治理

    目前以應用最廣的“簡單網絡治理協議”(SNMP)作為軟交換的網管協議，但SNMP以靜態治理為主，治理的實時性較差，并且它以UDP作為承載方式，不能保證信息的可靠傳送。所以網管系統仍需進一步拓展才能滿足要求。

    7.4網絡的組網

    軟交換層面采用不分層的網狀網，路由方面仍是圖3軟交換網絡參考模型分層的網絡模型，這是目前比較一致的熟悉，但究竟各國投有一個成功組網的經驗，所以這一問題仍在探討之中。

    7.5協議的成熟性

    上面提到的各種協議仍處于不斷的發展完善階段，大多的協議在使用過程中會不斷擴充，而且設備制造廠家對于協議的理解、支持程度各不相同，所以就目前而言，離開放的網絡構想仍有一段距離。

    8、結論

    軟交換網絡是業務驅動，以軟交換為核心的網絡由于業務與控制分離的提出，它能以最快的速度獨立于網絡提供各種新的增值業務。但軟交換網絡也不是一蹴而就的，目前它將最大限度地與No.7信令網、電話網、智能網等現有網絡互聯，它仍然處于起步階段，有許多問題有待研究解決。