新興運營(yíng)商運營(yíng)指南之概念篇--軟交換
思巴得信息淺析未來(lái)運營(yíng)市場(chǎng)
2007/09/06
一、軟交換產(chǎn)生背景
自1876年美國貝爾發(fā)明電話(huà)以來(lái)，解決了人們異地通信的問(wèn)題，早期主要應用于政府、軍事等重要機構，隨著(zhù)科技水平的不斷提高和社會(huì )的不斷進(jìn)步，電話(huà)交換技術(shù)一直處于迅速的變革和發(fā)展之中，電話(huà)的普及范圍越來(lái)越廣泛，應用到各行各業(yè)并深入千家萬(wàn)戶(hù)，成為人們進(jìn)行溝通最主要的通信方式，是人們生活、工作中必不可少的組成部分。
電話(huà)網(wǎng)的核心為電話(huà)交換機，其從交換機實(shí)現方式上看，經(jīng)歷了磁石式、供電制式、步進(jìn)制、縱橫制、程控制5個(gè)發(fā)展階段，交換技術(shù)從人工交換時(shí)代邁入機電交換時(shí)代再到電子交換時(shí)代三個(gè)時(shí)代發(fā)展歷程。由于程控數字交換技術(shù)的先進(jìn)性和設備的經(jīng)濟性，使電話(huà)交換跨上了一個(gè)新的臺階，程控制電話(huà)交換機采用資源獨占的電路交換方式，采用了先進(jìn)的體系結構，是一個(gè)歷史性的變革。但業(yè)務(wù)控制與呼叫控制以及傳輸承載都集中在交換機里，ＰＳＴＮ的各項業(yè)務(wù)必須通過(guò)ＴＤＭ交換機進(jìn)行實(shí)現，新業(yè)務(wù)拓展周期長(cháng)。
隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，又相繼出現了數據網(wǎng)、多媒體網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò )，但一直以來(lái)，電話(huà)網(wǎng)絡(luò )、數據網(wǎng)絡(luò )、多媒體網(wǎng)都各自獨立為陣，分別提供語(yǔ)音、數據、視頻等業(yè)務(wù)。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步、需求的日益提高，通信也已從原來(lái)的電話(huà)進(jìn)入了信息化通信時(shí)代，各種花樣繁多的通信方式和日益高漲的通信需求，使得傳統的語(yǔ)音通信已遠遠不能滿(mǎn)足各行業(yè)企業(yè)的需求。另外隨著(zhù)電信行業(yè)管制政策的放松，電信運營(yíng)商之間競爭加劇，誰(shuí)能夠提供個(gè)性化的業(yè)務(wù)，誰(shuí)能在第一時(shí)間滿(mǎn)足用戶(hù)需求，誰(shuí)就能獲取競爭優(yōu)勢，立于不敗之地。而PSTN由于固有的局限性，無(wú)法快速靈活地拓展新業(yè)務(wù)，且部署成本高。為滿(mǎn)足用戶(hù)對新業(yè)務(wù)的需求，人們在PSTN/ISDN的基礎上提出了智能網(wǎng)的概念。PSTN智能網(wǎng)首次提出并實(shí)現了將呼叫控制和接續功能與業(yè)務(wù)提供相分離，交換機只完成基本的呼叫控制和接續功能，而業(yè)務(wù)則由疊加在PSTN/ISDN上的智能網(wǎng)來(lái)提供。這種呼叫控制與業(yè)務(wù)的分離大大提高了網(wǎng)絡(luò )集中提供業(yè)務(wù)的能力和速度，不過(guò)這種分離還較為初步。而隨著(zhù)IP技術(shù)的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上部署業(yè)務(wù)相對容易，IP網(wǎng)中傳送的IP包能夠承載任何用戶(hù)數據信息，人們想能否通過(guò)現有的互聯(lián)網(wǎng)便宜的承載語(yǔ)音，節省組網(wǎng)成本，降低用戶(hù)資費呢？能否充分利用IP網(wǎng)的優(yōu)勢，將語(yǔ)音、數據、多媒體流等多種信息均在一個(gè)統一的IP網(wǎng)上承載，提供比傳統業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)呢？因此更進(jìn)一步期待實(shí)現將呼叫控制與承載做進(jìn)一步的分離，從而更加靈活有效地實(shí)現IP電話(huà)及其相關(guān)業(yè)務(wù)和多媒體應用的融合，對所有的媒體流提供統一承載平臺。在這一背景下，人們期待一種新的網(wǎng)絡(luò )來(lái)解決目前網(wǎng)絡(luò )面臨的諸多問(wèn)題，進(jìn)而NGN、軟交換概念應運而生，誕生了NGN下一代網(wǎng)絡(luò )模型。
2004年2月的ITU-TSG13會(huì )議給出了NGN（下一代網(wǎng)絡(luò )）的基本定義，即NGN是基于分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )；能夠提供包括電信業(yè)務(wù)在內的多種業(yè)務(wù)；能夠利用多種寬帶和具有QoS支持能力的傳送技術(shù)；業(yè)務(wù)功能與底層傳送相關(guān)技術(shù)相互獨立；能夠使用戶(hù)自由接入不同的業(yè)務(wù)提供商；能夠支持通用移動(dòng)性，從而向用戶(hù)提供一致的和無(wú)處不在的業(yè)務(wù)。ＮＧＮ下一代網(wǎng)絡(luò )將具有提供話(huà)音、數據、視頻和多媒體等各種業(yè)務(wù)的綜合性質(zhì)網(wǎng)絡(luò )體系的結構，將傳統的交換機功能模塊分離為獨立的網(wǎng)絡(luò )部件，軟交換技術(shù)將廣泛應用其中，并成為下一代網(wǎng)絡(luò )的核心。
二、軟交換概念
軟交換技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò )的核心，軟交換基本概念是將呼叫控制從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，通過(guò)軟件實(shí)現基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立/拆除會(huì )話(huà)）和信令互通，從而實(shí)現呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。作為NGN網(wǎng)絡(luò )的核心技術(shù)，軟交換的發(fā)展因而受到越來(lái)越多的關(guān)注，作為下一代網(wǎng)絡(luò )的控制功能模塊，軟交換為下一代網(wǎng)絡(luò )(NGN)具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)提供呼叫控制和連接控制功能。我國信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所對軟交換的定義是：“軟交換是網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò )的核心設備之一，它獨立于傳送網(wǎng)絡(luò )，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能，同時(shí)可以向用戶(hù)提供現有電路交換機所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力。”
軟交換將網(wǎng)絡(luò )資源、網(wǎng)絡(luò )能力封裝起來(lái)，通過(guò)標準開(kāi)放的業(yè)務(wù)接口和業(yè)務(wù)應用層相連，從而可方便地在網(wǎng)絡(luò )上快速提供新業(yè)務(wù)。在分組交換日益普及的情況下，軟交換技術(shù)無(wú)論在固網(wǎng)還是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和融合當中，作為網(wǎng)絡(luò )的核心技術(shù)，發(fā)揮著(zhù)重要的粘合作用。
三、軟交換網(wǎng)絡(luò )體系結構
軟交換網(wǎng)絡(luò )是業(yè)務(wù)驅動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)業(yè)務(wù)與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載控制分離實(shí)現相對獨立的業(yè)務(wù)體系，使業(yè)務(wù)真正獨立于網(wǎng)絡(luò )，靈活有效地實(shí)現業(yè)務(wù)的提供。用戶(hù)可以自行配置和定義業(yè)務(wù)特征，而不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )形式與終端類(lèi)型，使業(yè)務(wù)和應用的提供有較大靈活性，從而滿(mǎn)足用戶(hù)不斷發(fā)展更新的業(yè)務(wù)需求，也使網(wǎng)絡(luò )具有可持續發(fā)展的能力和強大的競爭力。
語(yǔ)音、數據、視頻等異構網(wǎng)絡(luò )并存是目前網(wǎng)絡(luò )的現狀，多種異構網(wǎng)絡(luò )融合則是大勢所趨。 隨著(zhù)IP網(wǎng)的迅速發(fā)展，軟交換將以IP網(wǎng)為骨干，在各種網(wǎng)絡(luò )相互融合的基礎上，以一種統一的方式靈活地提供業(yè)務(wù)。軟交換網(wǎng)絡(luò )體系結構采用開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )構架，將傳統交換機的功能模塊分離成獨立的網(wǎng)絡(luò )部件，分別由不同的物理實(shí)體實(shí)現，各部件各自獨立發(fā)展，均提供標準的接口協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò )更加開(kāi)放，可依業(yè)務(wù)需求自由組合各部件來(lái)組建網(wǎng)絡(luò )，部件間協(xié)議的標準化有利于異構網(wǎng)的互聯(lián)互通。因此通過(guò)一個(gè)統一的IP網(wǎng)絡(luò )將各物理實(shí)體連接起來(lái)，構成了軟交換網(wǎng)絡(luò )，是一個(gè)統一、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )系統結構。軟交換網(wǎng)絡(luò )從功能上分接入層、傳輸層、控制層、業(yè)務(wù)層四層網(wǎng)絡(luò )結構
。可見(jiàn)，要想設計一個(gè)好的軟交換系統并非一件易事，必須有一個(gè)好的系統結構，首先必須滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，確定基本功能；二是采用標準全開(kāi)放的業(yè)務(wù)接口，業(yè)務(wù)拓展要靈活；三是要支持多種協(xié)議，保證互聯(lián)互通性好；四是必須具備穩定性強的特點(diǎn)，如基于穩定性好的sun服務(wù)器上開(kāi)發(fā)，因為window和Linux系統不穩定易受攻擊；五是有強大的管理能力，不可管理的軟交換系統，不能稱(chēng)之為好的系統；六是應采用的先進(jìn)的技術(shù)和很好的算法提高系統的處理能力。下面簡(jiǎn)單介紹軟交換網(wǎng)絡(luò )結構各層的含義。
接入層
采用各種接入手段通過(guò)各種接入設備將用戶(hù)連接至網(wǎng)絡(luò )，為用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò )中的各種業(yè)務(wù)。軟交換網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)綜合接入平臺，可以接入多種用戶(hù)。模擬/數字電話(huà)PSTN用戶(hù)、移動(dòng)用戶(hù)、無(wú)線(xiàn)用戶(hù)、寬帶網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)都能有效地支持。實(shí)現了各種網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)的各種業(yè)務(wù)的接入，并將信息適配為適合在軟交換網(wǎng)內傳送的IP包。為傳統運營(yíng)商和新興運營(yíng)商都開(kāi)辟了有效的業(yè)務(wù)發(fā)展途徑。
軟交換技術(shù)將電話(huà)交換機的業(yè)務(wù)接入模塊獨立成為一個(gè)物理實(shí)體，完成數據格式和協(xié)議的轉換，將接入的所有媒體信息流均轉換為采用IP協(xié)議的數據包在軟交換網(wǎng)絡(luò )中傳送，稱(chēng)為媒體網(wǎng)關(guān)(MG)。MG分為多種接入設備，如：用于完成與PSTN交換機的中繼連接，將電話(huà)交換機PCM中繼中的64kbit/s的語(yǔ)音信號轉換為IP包的中繼網(wǎng)關(guān)(TG)；主要完成PSTN/ISDN側基于TDM電路的七號信令與IP網(wǎng)側信令的轉換功能，用于連接7號信令網(wǎng)與IP網(wǎng)的設備為信令網(wǎng)關(guān)（SG）,
TG和SG共同完成了軟交換網(wǎng)與PSTN電話(huà)網(wǎng)的連接，將PSTN中的普通電話(huà)用戶(hù)及其業(yè)務(wù)接入到了軟交換網(wǎng)中。提供模擬用戶(hù)線(xiàn)接口的接入網(wǎng)關(guān)（AG），用于直接將普通電話(huà)用戶(hù)接入到軟交換網(wǎng)中；
綜合接入設備(IAD，IntegratedAccessDevice)將用戶(hù)的語(yǔ)音、數據及視頻等應用接入到分組交換網(wǎng)絡(luò )中，在分組交換網(wǎng)絡(luò )中完成相應的功能；無(wú)線(xiàn)接入媒體網(wǎng)關(guān)(WAG，WirelessAccessGateway)完成無(wú)線(xiàn)用戶(hù)接入至軟交換網(wǎng)；還有各種智能IP電話(huà)終端或軟終端為用戶(hù)終端設備，直接接入軟交換網(wǎng)絡(luò )。
通過(guò)各類(lèi)MG，軟交換網(wǎng)實(shí)現了將PSTN用戶(hù)、IP電話(huà)用戶(hù)、普通有線(xiàn)電話(huà)用戶(hù)、無(wú)線(xiàn)接入用戶(hù)的語(yǔ)音、數據、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入。
傳輸層
傳送層即承載語(yǔ)音、數據、視頻等多媒體信息的IP網(wǎng)絡(luò )，此承載網(wǎng)絡(luò )無(wú)需重新組網(wǎng)，價(jià)格低廉，協(xié)議簡(jiǎn)單。此層的作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機、業(yè)務(wù)應用層中的各種服務(wù)器平臺等各個(gè)軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來(lái)。
軟交換網(wǎng)中各網(wǎng)元之間均是將各種控制信息和業(yè)務(wù)數據信息封裝在IP數據包中，通過(guò)核心傳送層的IP網(wǎng)進(jìn)行通信。
控制層
控制層是完成對接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)控制及媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制，即軟交換機。在傳統的電話(huà)交換結點(diǎn)中，業(yè)務(wù)提供、呼叫控制和交換矩陣都集中在一起，而軟交換將呼叫控制從網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，以分組網(wǎng)代替控制底層網(wǎng)絡(luò )元素對業(yè)務(wù)流的處理，提供呼叫連接的建立和釋放，以及媒體網(wǎng)關(guān)接入功能、媒體網(wǎng)關(guān)資源管理、信令互通、安全管理、用戶(hù)管理、號碼管理、呼叫路由和產(chǎn)生CDR信息等功能，并為業(yè)務(wù)平面提供訪(fǎng)問(wèn)底層各種網(wǎng)絡(luò )資源的開(kāi)放接口。相當于傳統網(wǎng)絡(luò )中提供信令和業(yè)務(wù)控制的節點(diǎn)。
業(yè)務(wù)和應用層
業(yè)務(wù)層主要包括應用服務(wù)器、第三方應用接口和傳統智能網(wǎng)功能。軟交換與業(yè)務(wù)/應用層之間的接口提供訪(fǎng)問(wèn)各種數據庫、三方應用平臺、功能服務(wù)器等接口，實(shí)現對增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應用的支持。該業(yè)務(wù)層通過(guò)開(kāi)放的業(yè)務(wù)層接口提供業(yè)務(wù)執行環(huán)境，負責為接入軟交換網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)提供傳統智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、個(gè)性化的第三方業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)。
四、軟交換支持的協(xié)議
軟交換技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò )的核心技術(shù)，軟交換網(wǎng)絡(luò )體系結構采用開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )構架，將傳統交換機的功能模塊分離成獨立的網(wǎng)絡(luò )部件，軟交換網(wǎng)絡(luò )中同層網(wǎng)元之間、不同層的網(wǎng)元之間均是通過(guò)軟交換技術(shù)定義的標準協(xié)議進(jìn)行通信的。國際上從事軟交換相關(guān)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(chǎng)出發(fā)，對軟交換網(wǎng)協(xié)議作出了貢獻。軟交換技術(shù)主流通信協(xié)議分為三種，即：H.323協(xié)議、SIP協(xié)議、MGCP協(xié)議。
H.323協(xié)議標準是ITU-T的study group16在1996年提出來(lái)的，并于1998年2月修訂第二版，該標準是用于包交換網(wǎng)的多媒體通信的標準。H.323是一個(gè)廣范的標準，包括獨立的設備、個(gè)人計算機嵌入技術(shù)以及點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)會(huì )議系統。H.323還涉及呼叫控制、多媒體管理、帶寬管理以及和各種網(wǎng)絡(luò )之間的接口。H.323基于集中式對等結構，其優(yōu)點(diǎn)是協(xié)議成熟，定義完全，設備的穩定性強，互通性較好，缺點(diǎn)是協(xié)議復雜，成本高，不能與No.7集成，不適用于組建大規模網(wǎng)絡(luò )，且沒(méi)有擁塞控制機制，服務(wù)質(zhì)量不能得到保證，效率和擴展性較差。
SIP(Session Initiation Protoco1)是“會(huì )話(huà)初始協(xié)議”，是IETF(Internet Engineering
Task Force)提出的在IP網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行多媒體通信的應用層控制協(xié)議，采用基于文本格式的C／S的工作方式，由客戶(hù)機發(fā)起請求，服務(wù)器進(jìn)行響應。SIP獨立于低層協(xié)議，采用自己的應用層可靠性機制來(lái)保證消息的可靠傳送。SIP非常類(lèi)似于其他的Internet協(xié)議，采用分布式的呼叫控制與管理模型。SIP協(xié)議特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、靈活，很容易增加新業(yè)務(wù)，擴展性強，具備終端能力檢測、在線(xiàn)檢測、支持移動(dòng)性、組播等能力，而且采用文本格式，開(kāi)發(fā)人員容易理解，并被指定為3G的控制協(xié)議，具有很大的發(fā)展前景。
MGCP(Media Gateway Control Protoco1)是1998年年底SGCP與新的VoIP協(xié)議IPDC(1P DeviceContr01)合并而成，由IETF所提出的。MGCP一被提出來(lái)就受到業(yè)界極大的關(guān)注，MGCP針對H．323在VoIP應用上的缺點(diǎn)進(jìn)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)。在軟交換系統中，MGCP協(xié)議主要用于軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)或軟交換與MGCP終端之間，軟交換通過(guò)此協(xié)議控制媒體網(wǎng)關(guān)／MGCP終端上的媒體／控制流的連接、建立和釋放。MGCP協(xié)議基于主從結構，因此其解決方案有利于網(wǎng)關(guān)的互連，適合構建大規模網(wǎng)絡(luò )，且可以和No．7信令網(wǎng)關(guān)配合工作，能與No．7信令網(wǎng)良好集成，協(xié)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(yíng)商可用多個(gè)廠(chǎng)家的設備來(lái)構建網(wǎng)絡(luò )。
軟交換網(wǎng)絡(luò )是基于統一協(xié)議的分組網(wǎng)絡(luò )。目前存在的通信網(wǎng)，無(wú)論是電信網(wǎng)，計算機網(wǎng)，還是有線(xiàn)電視網(wǎng)都不可能單獨作為信息基礎設施的平臺，而IP技術(shù)的發(fā)展使人們認識到各種網(wǎng)絡(luò )都將最終匯合到IP網(wǎng)絡(luò )，各種以IP為基礎的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現互通，從技術(shù)上為軟交換網(wǎng)絡(luò )奠定了堅實(shí)的基礎。以IP為基礎的互聯(lián)網(wǎng)，其規模和數量?jì)H次于電信網(wǎng)和有線(xiàn)電視網(wǎng)，它強大的能力，如覆蓋全球，全方位命名，全方位服務(wù)，開(kāi)放性系統，支持音頻、視頻多種業(yè)務(wù)等特性是電話(huà)網(wǎng)所不能比擬的，互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的趨勢必定會(huì )促使行業(yè)間的相互滲透和重組，所以語(yǔ)音網(wǎng)、數據網(wǎng)、多媒體網(wǎng)的融合將是軟交換網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的必然。
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