軟交換在長(cháng)途及城域網(wǎng)中的應用
2008/10/08
一、概述
近幾年來(lái)，以軟交換和分組交換(Packet Switching)技術(shù)為核心的下一代網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和部署成為電信業(yè)界最關(guān)注的熱點(diǎn)。因為它所涉及的不僅僅是哪一項單一的電信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，而是關(guān)系到整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)構架和發(fā)展方向。因此，全球各大電信運營(yíng)商和設備提供商、標準組織以及業(yè)務(wù)應用開(kāi)發(fā)商都積極投身于NGN技術(shù)研究和網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，并且達成了共識，即通過(guò)向下一代網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展必將全面提升電信網(wǎng)絡(luò )的智能以及業(yè)務(wù)提供能力，從而形成高性能，可盈利的電信網(wǎng)絡(luò )新架構，大大增強電信網(wǎng)絡(luò )作為全社會(huì )信息平臺的支撐能力。迄今為止，全球范圍內已經(jīng)有多家電信運營(yíng)商積極開(kāi)展了在NGN方面的試驗和商用部署。中國聯(lián)通自2003年開(kāi)始，也展開(kāi)對NGN網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和業(yè)務(wù)能力的調研，并陸續開(kāi)展了軟交換相關(guān)的試驗工作,以下分別介紹軟交換在長(cháng)途及城域網(wǎng)中的應用。
二、軟交換在長(cháng)途交換中的應用
（一）體系架構與組網(wǎng)方案
軟交換的體系結構是軟交換能否真正走向商用的核心所在，只有軟交換的體系結構定義好了，談軟交換能否商用以及如何商用的問(wèn)題才有意義，軟交換的體系架構包括：軟交換在整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò )中的定位是什么、業(yè)務(wù)需求如何、如何組織軟交換的系統以及軟交換系統之間互通如何實(shí)現等問(wèn)題。目前由一個(gè)和幾個(gè)軟交換系統組成的簡(jiǎn)單測試網(wǎng)絡(luò )和簡(jiǎn)單商用網(wǎng)絡(luò )都未解決大規模組網(wǎng)的問(wèn)題，還有諸如軟交換系統N2問(wèn)題、信令路由、可擴展性、靈活性等問(wèn)題，因此，在軟交換走向實(shí)用并與融入電信網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程中，軟交換網(wǎng)絡(luò )的體系結構問(wèn)題是最重要也是最急需解決的問(wèn)題。
根據未來(lái)大規模商用組網(wǎng)的需求和擴展需要，中國聯(lián)通軟交換試驗采用了多域軟交換體系架構作為試驗網(wǎng)絡(luò )的軟交換系統主干架構，不同軟交換之間采用SIP/SIP-I協(xié)議進(jìn)行互通。這種多域軟交換架構為試驗網(wǎng)的組網(wǎng)帶來(lái)了許多新的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )設備功能層次更加明確，能夠為用戶(hù)提供不同層次的接入方式，業(yè)務(wù)管理的層次更加細化。基于這個(gè)架構，可以開(kāi)展軟交換單域（單個(gè)軟交換）、軟交換雙域（同廠(chǎng)家的兩個(gè)軟交換分級）和軟交換互聯(lián)互通（不同廠(chǎng)家的多個(gè)軟交換分級）的測試，積極探索多域網(wǎng)絡(luò )架構下軟交換網(wǎng)絡(luò )的可行性和可操作性。總體方案邏輯結構見(jiàn)圖1。
（二）城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)功能單元描述
總體來(lái)講，基于統一多業(yè)務(wù)的可管理、可運營(yíng)的下一代城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò )及商業(yè)價(jià)值鏈中的位置和功能可以概括如下。
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)具有終端用戶(hù)提供業(yè)務(wù)邏輯執行服務(wù)，完成各類(lèi)多媒體業(yè)務(wù)的執行功能；與終端用戶(hù)的信息交互功能：包括終端向平臺方向的用戶(hù)業(yè)務(wù)屬性登記、更新和通知以及平臺向終端方向的業(yè)務(wù)信息、計費信息的通知；根據業(yè)務(wù)執行或終端用戶(hù)的需求，將終端軟件開(kāi)發(fā)商提供的終端應用軟件向各類(lèi)智能終端的下載升級的功能；向第三方業(yè)務(wù)提供商提供業(yè)務(wù)開(kāi)放接口，從而實(shí)現業(yè)務(wù)提供的多元化；完成城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)內部自身應用服務(wù)器的應用開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新的接口；通過(guò)綜合業(yè)務(wù)終端軟件，開(kāi)發(fā)商向終端用戶(hù)提供相應的終端業(yè)務(wù)應用軟件的接口；通過(guò)與計費平臺的接口提供業(yè)務(wù)消費信息，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商自身提供業(yè)務(wù)的收費，并且代理第三方業(yè)務(wù)提供商或終端應用軟件提供商向用戶(hù)收費。
1．呼叫控制系統功能描述
呼叫控制系統CCM是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中的綜合業(yè)務(wù)控制模塊，CCM提供對話(huà)音、視頻等綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制，業(yè)務(wù)接入認證，控制SACP實(shí)現對于各種業(yè)務(wù)的控制和管理，生成呼叫計費話(huà)單，并與SACP和運營(yíng)支撐層的用戶(hù)管理系統協(xié)作，實(shí)現各項業(yè)務(wù)。
CCM最終實(shí)現的總體功能為：對本地用戶(hù)的注冊控制；對本地業(yè)務(wù)的呼叫控制、呼叫連接的建立和呼叫連接帶寬控制的管理；對長(cháng)途或網(wǎng)間（與其它業(yè)務(wù)網(wǎng)接入的終端或其它運營(yíng)商網(wǎng)內的話(huà)音或視頻業(yè)務(wù)終端）話(huà)音或視頻業(yè)務(wù)通信時(shí)，應能區分不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)，實(shí)現與不同骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)信令的互通互控。對于接入的話(huà)音業(yè)務(wù)終端，應支持H.323終端、MGCP終端、H.248終端的呼叫信令，對上層與聯(lián)通各現有骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)互聯(lián)互通的信令則采用H.323呼叫信令，CCM應能夠實(shí)現SIP、H.323、MGCP和H.248呼叫信令之間的轉換。具體說(shuō)明如下。
（1）呼叫控制功能
CCM對下則通過(guò)SACP和用戶(hù)駐地網(wǎng)可以接入不同標準的媒體終端，包括H.323終端、MGCP終端和H.248終端等。對于不同標準終端進(jìn)行注冊認證和呼叫控制時(shí)，CCM的作用分別相當于H.323系統中的GK、MGCP標準中的媒體網(wǎng)關(guān)控制器和H.248標準中的呼叫代理，并且執行相應協(xié)議。
對于本地呼叫業(yè)務(wù)，由CCM進(jìn)行呼叫處理；對于跨域的長(cháng)途語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)，CCM通過(guò)與骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)中的SW互通，完成業(yè)務(wù)呼叫，在長(cháng)途業(yè)務(wù)中，如果接入的是H.248終端和MGCP終端，CCM應支持H.248協(xié)議和MGCP協(xié)議與H.323協(xié)議之間呼叫控制信令的轉換。
CCM具有監測保持、激活呼叫狀態(tài)，主叫和被叫號碼，呼叫業(yè)務(wù)類(lèi)型，占用網(wǎng)絡(luò )資源等信息的功能。CCM用這些信息結合SACP上報的計費信息形成用戶(hù)業(yè)務(wù)計費信息，上報給運營(yíng)支撐系統中的計費系統；同時(shí)可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )資源的管理，確保業(yè)務(wù)質(zhì)量。
（2）通過(guò)SACP對承載網(wǎng)進(jìn)行控制
CCM通過(guò)SACP對承載網(wǎng)進(jìn)行控制，從而實(shí)現對于用戶(hù)接入和各種業(yè)務(wù)的控制和管理。CCM和SACP通過(guò)控制協(xié)議來(lái)實(shí)現對于網(wǎng)絡(luò )通道和資源的控制管理。控制協(xié)議至少包括如下功能：SACP接受CCM的命令，通過(guò)NAT或者PAT等方式打開(kāi)或者關(guān)閉一個(gè)媒體流的通道；對一個(gè)媒體流分配的網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行控制，包括所占用的帶寬進(jìn)行控制，進(jìn)行優(yōu)先級的設置；SACP接受CCM的命令，對于允許從終端傳送到CCM的控制信令進(jìn)行過(guò)濾，支持H.323、MGCP和H.248；識別多點(diǎn)業(yè)務(wù)管理控制信息，允許這些信息透明傳送。SACP與CCM交換注冊信息，由于用戶(hù)注冊最終由CCM來(lái)完成，但是在SACP中必須保持相應的用戶(hù)信息，以便進(jìn)行地址翻譯并且在作為被叫SACP時(shí)查找被叫用戶(hù)，因此必須在SACP與CCM之間交換注冊信息，CCM向SACP查詢(xún)用戶(hù)信息和媒體流的統計信息。在每次媒體連接結束后，CCM向SACP收集原始計費信息。除了上述功能以外，該控制協(xié)議還可能支持其它一些可選功能，用于增值業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)的實(shí)現。
（3）CCM與運營(yíng)支持系統的接口
在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中有一個(gè)運營(yíng)支撐系統，主要實(shí)現用戶(hù)和業(yè)務(wù)的管理、設備控制管理，產(chǎn)生計費帳單和計費/營(yíng)帳等功能。CCM與運營(yíng)支撐系統相連，從運營(yíng)支撐系統獲取用戶(hù)配置信息、用戶(hù)業(yè)務(wù)授權信息和設備配置，并且上報網(wǎng)絡(luò )運行信息和計費數據。
（4）用戶(hù)注冊
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的用戶(hù)注冊到本地CCM中，
由CCM和用戶(hù)管理系統共同完成對用戶(hù)的接入認證。在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，用戶(hù)在CCM上的注冊信息應包括：末端終端號碼（包括通過(guò)用戶(hù)IAD或用戶(hù)gw接入的傳統電話(huà)終端和IP電話(huà)終端、可視電話(huà)終端）、用戶(hù)所歸屬的SACP編碼和IP地址以及用戶(hù)密碼、通過(guò)的用戶(hù)IAD或用戶(hù)網(wǎng)關(guān)（末端為傳統電話(huà)終端）的IP地址、用戶(hù)可使用的業(yè)務(wù)（即運營(yíng)支撐系統對用戶(hù)的業(yè)務(wù)授權）等。
CCM還應支持作為IP電話(huà)骨干網(wǎng)或公共視訊交換網(wǎng)的下級SW，將其管轄的本地用戶(hù)的號碼段分別注冊到這兩個(gè)骨干網(wǎng)的最下級SW中，用于在長(cháng)途通信或與其它運營(yíng)商進(jìn)行業(yè)務(wù)互通時(shí)的地址解析。
（5）業(yè)務(wù)管理
除了支持基本的語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)外，城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)可以提供各種補充和增值業(yè)務(wù)，例如來(lái)電顯示業(yè)務(wù)、呼叫前轉業(yè)務(wù)、號碼連選（HuntingGroup）、呼叫轉移業(yè)務(wù)、免打擾業(yè)務(wù)、呼入呼出限制、叫醒服務(wù)、三方通話(huà)、閉合用戶(hù)群等業(yè)務(wù)。這些增值業(yè)務(wù)由CCM（也可能與相應的功能服務(wù)器一起）提供和控制，由CCM進(jìn)行業(yè)務(wù)的管理，完成最終的呼叫連接和媒體通道的建立。
（6）安全管理
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)應是有安全保證機制的網(wǎng)絡(luò )，業(yè)務(wù)安全主要由CCM以及CCM控制SACP來(lái)實(shí)現。CCM可以實(shí)現的安全措施如下。
①用戶(hù)接入控制：城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的用戶(hù)都需要到CCM進(jìn)行注冊。在使用城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)所提供的業(yè)務(wù)之前，用戶(hù)必須首先登錄，由CCM到用戶(hù)管理系統完成用戶(hù)業(yè)務(wù)授權的認證后才能使用各種業(yè)務(wù)。
②業(yè)務(wù)區分和過(guò)濾：城域綜合業(yè)務(wù)可以設置各種用戶(hù)類(lèi)型，不同類(lèi)型用戶(hù)可以使用不同的業(yè)務(wù)，具有不同的業(yè)務(wù)優(yōu)先級和資源使用權限。對于用戶(hù)的業(yè)務(wù)呼叫進(jìn)行控制，只允許用戶(hù)使用相應的業(yè)務(wù)，并且控制用戶(hù)使用的網(wǎng)絡(luò )資源。
③閉合用戶(hù)群：閉合用戶(hù)群是一項補充增值業(yè)務(wù)，對于很多重要的大客戶(hù)，例如集團用戶(hù)和特殊行業(yè)的客戶(hù)，可以設置閉合用戶(hù)群來(lái)保證用戶(hù)業(yè)務(wù)的安全。原則上只允許同一閉合用戶(hù)群的客戶(hù)之間相互呼叫，對于需要出閉合用戶(hù)群和接受閉合用戶(hù)群外用戶(hù)呼叫的用戶(hù)，可以進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的限制和授權管理。同一閉合用戶(hù)群內的用戶(hù)呼叫也可以按照業(yè)務(wù)和用戶(hù)級別進(jìn)行各種限制。對于網(wǎng)內關(guān)鍵信息的傳送，可以進(jìn)行加密，例如采用MD5等。網(wǎng)內傳送的關(guān)鍵信息包括用戶(hù)注冊和認證信息、計費數據等。
（7）新業(yè)務(wù)生成和SP業(yè)務(wù)合作
及時(shí)、快捷地開(kāi)展各種各樣的新業(yè)務(wù)需要運營(yíng)商和SP合作，通過(guò)核心呼叫控制系統CCM或增加相應的業(yè)務(wù)服務(wù)器，這都需要核心呼叫控制系統CCM支持盡可能廣泛的開(kāi)放接口，便于業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)。
2．業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)功能描述
（1）用戶(hù)信息流的動(dòng)態(tài)控制
在城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，用戶(hù)的所有業(yè)務(wù)都是可控制、可管理的，其實(shí)現的機制是，在CCM的控制下，由SACP來(lái)實(shí)現對于用戶(hù)信息流的控制管理。SACP根據媒體控制設備的指示，對于通過(guò)SACP的信息流通道進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。
用戶(hù)信息流包括控制信息流和媒體信息流，要動(dòng)態(tài)控制用戶(hù)信息流，必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是用戶(hù)駐地網(wǎng)不能與外部之間建立網(wǎng)絡(luò )連接。對于基于IP的網(wǎng)絡(luò )而言，具體實(shí)現辦法是在用戶(hù)駐地網(wǎng)和特定城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)之間進(jìn)行路由關(guān)聯(lián)。SACP是用戶(hù)駐地網(wǎng)接入到城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的入口設備，SACP對于合法的控制信令可以“透明”地從用戶(hù)駐地網(wǎng)傳送到CCM，對于媒體信息流，傳送通道（端口）是受限的，通道的打開(kāi)和關(guān)閉受業(yè)務(wù)控制設備CCM的控制。在網(wǎng)絡(luò )層控制媒體通道的方法有很多種，主要有動(dòng)態(tài)的IP地址轉換（NAT）、動(dòng)態(tài)端口轉換（PAT）等。第二個(gè)條件是媒體通道的控制必須是動(dòng)態(tài)的，一次業(yè)務(wù)呼叫對應一次控制，要求在CCM和SACP之間必須執行一種特定的控制協(xié)議，由CCM根據業(yè)務(wù)層的控制信息來(lái)動(dòng)態(tài)控制SACP中的媒體通道。
（2）支持業(yè)務(wù)優(yōu)先級
城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的目標是要對各種業(yè)務(wù)提供電信級的服務(wù)質(zhì)量。不同業(yè)務(wù)對于服務(wù)質(zhì)量的要求是不一樣的，需要城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)在業(yè)務(wù)入口（SACP）進(jìn)行業(yè)務(wù)的區分和服務(wù)質(zhì)量的控制（要提供端到端的服務(wù)質(zhì)量還必須得到用戶(hù)駐地網(wǎng)的有效支持）。SACP將不同的業(yè)務(wù)標記為不同的優(yōu)先級，城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)層系統通過(guò)優(yōu)先級方式來(lái)實(shí)現服務(wù)質(zhì)量控制。
根據承載網(wǎng)的不同，支持優(yōu)先級的方式是不同的：在基于A(yíng)TM或者幀中繼的網(wǎng)絡(luò )中，對于每個(gè)PVC進(jìn)行隊列管理和優(yōu)先級調度，不同的PVC可以定義成不同的優(yōu)先級，因此需要把不同的業(yè)務(wù)映射到不同的PVC進(jìn)行傳送；對于基于IP（路由器）組建的IP承載網(wǎng)，SACP需要根據不同的業(yè)務(wù)設置IP包的TOS標記，如果支持MPLS，也可以將不同的業(yè)務(wù)映射到不同優(yōu)先級的LSP。如無(wú)上述兩種承載網(wǎng)，則可使用SDH傳輸，將不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型分別送入不同的電路，對電路帶寬進(jìn)行控制來(lái)達到服務(wù)質(zhì)量的控制。
（3）流過(guò)濾功能
對于不同的流，SACP必須能夠進(jìn)行過(guò)濾。對于控制信息流（目前考慮支持基于H.323、MGCP、SIP和H.248的控制信令），SACP可以“透明”地傳送到CCM。對于媒體流，SACP必須能夠根據CCM的指令進(jìn)行動(dòng)態(tài)的過(guò)濾，只有在業(yè)務(wù)控制層面通過(guò)認證并且通過(guò)NAT/PAT建立連接的媒體流才能在城域網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)之間轉發(fā)。從控制管理和計費的角度考慮，連接到同一SACP的用戶(hù)駐地網(wǎng)之間的呼叫也必須通過(guò)相應的CCM來(lái)建立。
（4）網(wǎng)絡(luò )資源管理
為了保證不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，必須對不同業(yè)務(wù)流所占用的網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，例如，統計每種業(yè)務(wù)同時(shí)呼叫數量，根據每種業(yè)務(wù)占用帶寬情況，確定是否接受新的呼叫。由于SACP是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的入口設備，因此應該支持這些基本的網(wǎng)絡(luò )資源管理功能。
（5）用戶(hù)管理
用戶(hù)登錄到業(yè)務(wù)網(wǎng)中時(shí)應該首先登記到所連接的SACP中，SACP與運營(yíng)支撐層的用戶(hù)管理系統協(xié)作，實(shí)現對用戶(hù)進(jìn)行必要的認證，保持用戶(hù)的連接信息，另外也用來(lái)進(jìn)行用戶(hù)的定位。
SACP還應接收運營(yíng)支撐層用戶(hù)管理系統對用戶(hù)終端的管理命令，并進(jìn)行必要的處理后，傳遞給用戶(hù)終端，同時(shí)SACP應能監控用戶(hù)的狀態(tài)，并將用戶(hù)狀態(tài)的變化及時(shí)上報給用戶(hù)管理系統。
（6）配合產(chǎn)生計費信息
用戶(hù)的業(yè)務(wù)計費信息包括兩部分，一是與呼叫有關(guān)的信息，包括主被叫號碼、呼叫業(yè)務(wù)類(lèi)型、呼叫建立時(shí)間和呼叫時(shí)長(cháng)等信息；二是與業(yè)務(wù)量有關(guān)的信息，例如收發(fā)的包數、收發(fā)的字節數等與流量相關(guān)的信息。在聯(lián)通城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)中，呼叫連接通過(guò)CCM控制，因此與呼叫有關(guān)的信息由CCM產(chǎn)生。媒體流不通過(guò)CCM，因此與媒體傳送流量有關(guān)的計費信息只能通過(guò)SACP來(lái)進(jìn)行統計，這就要求在CCM和SACP中對于一個(gè)呼叫連接應有統一的標識。SACP在呼叫結束后將流量信息傳送到對應的CCM，由CCM統一形成一次通信的完整計費原始信息。
（7）抗攻擊的能力
SACP是城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的最外圍設備，因此它的網(wǎng)絡(luò )安全，關(guān)系著(zhù)整個(gè)城域綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的安全，因此SACP應支持對抗來(lái)自外部或內部進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )攻擊。
（8）優(yōu)先處理能力
SACP優(yōu)先處理實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)呼叫，旁路Internet業(yè)務(wù)到Internet承載VPN，在有沖突時(shí)，丟棄Internet業(yè)務(wù)包，確保實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)質(zhì)量。
通信世界周刊
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