下一代網(wǎng)絡的核心----軟交換(上)

摘要　介紹了軟交換網(wǎng)絡的基本概念、特點和分層體系，進而引出了未來網(wǎng)絡的核心內(nèi)容----軟變換，介紹了軟交換中所用到的主要協(xié)議，軟交換論壇的組織結(jié)構(gòu)和目前軟交換存在的問題。

關(guān)鍵詞　軟交換　協(xié)議　SIP　BICC

1　軟交換網(wǎng)絡產(chǎn)生的背景

　　自上世紀90年代以來，電信業(yè)務朝著數(shù)字化和寬帶化方向發(fā)展，網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)業(yè)務增長率已遠遠大于語音業(yè)務的發(fā)展，這已是不爭的事實；語音編碼壓縮技術(shù)，如G.723.1和G.729A的推出使得語音可以壓縮在低于64 kbit/s的信道上傳送；在技術(shù)上，分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展壯大適合各種類型信息的傳送，而且網(wǎng)絡資源利用率高；在應用上，各種新業(yè)務層出不窮，而傳統(tǒng)電信網(wǎng)中交換結(jié)點將業(yè)務提供與呼叫控制緊密結(jié)合的特點決定了它對新業(yè)務適應能力不夠迅速，智能網(wǎng)的推出雖然較好地解決了這一問題，但它仍然以傳統(tǒng)電信的模式為基礎。新業(yè)務的開發(fā)仍然被設備供應商所掌握，靈活的第三方業(yè)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(wǎng)，因特網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)合一，建成一個以IP協(xié)議為平臺的軟交換網(wǎng)絡來滿足日益增長的電信業(yè)務需求。所以我們可以定義軟交換網(wǎng)絡是“能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、多媒體等各種業(yè)務的綜合、開放、分層的網(wǎng)絡構(gòu)架”。

2　軟交換網(wǎng)絡的特點

　　軟交換網(wǎng)絡體系采用開放的網(wǎng)絡構(gòu)架，將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離成獨立的網(wǎng)絡部件，即如下所示的四層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。各部件可以各自獨立發(fā)展，部件間的接口協(xié)議基于相應的標準，使得網(wǎng)絡更加開放，可以根據(jù)業(yè)務的需求自由組合各部件功能來組建網(wǎng)絡，部件間協(xié)議的標準化有利于異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)互通。

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

　　軟交換網(wǎng)絡是業(yè)務驅(qū)動的網(wǎng)絡。通過業(yè)務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載控制分離實現(xiàn)相對獨立的業(yè)務體系，使業(yè)務真正獨立于網(wǎng)絡，靈活有效地實現(xiàn)業(yè)務的提供。用戶可以自行配置和定義業(yè)務特征，而不必關(guān)心承載業(yè)務的網(wǎng)絡形式與終端類型，使業(yè)務和應用的提供有較大靈活性，從而滿足用戶不斷發(fā)展更新業(yè)務的需求，也使網(wǎng)絡具有可持續(xù)發(fā)展的能力和強大的競爭力。

　　軟交換網(wǎng)絡是基于統(tǒng)一協(xié)議的分組網(wǎng)絡。目前存在的通信網(wǎng)，無論是電信網(wǎng)，計算機網(wǎng)，還是自線電視網(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)絡都將最終匯合到IP網(wǎng)絡，各種以IP為基礎的業(yè)務能在不同的網(wǎng)絡上實現(xiàn)互通，從技術(shù)上為軟交換網(wǎng)絡奠定了堅實的基礎。以IP為基礎的互聯(lián)網(wǎng)，其規(guī)模和數(shù)量僅次于電信網(wǎng)和有線電視網(wǎng)，它強大的能力，如覆蓋全球，全方位命名，全方位服務，開放性系統(tǒng)，支持音頻、視頻多種業(yè)務等特性是電話網(wǎng)所不能比擬的，互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的趨勢必定會促使行業(yè)間的相互滲透和重組，所以語音網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)網(wǎng)的融合將是軟交換網(wǎng)絡發(fā)展的必然。

3　軟交換網(wǎng)絡的層次結(jié)構(gòu)

　　軟交換網(wǎng)絡在功能上參考以前OSI體系模型和電信網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)，提出了如圖1所示的4層體系模型。

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業(yè)務/應用層

控制層

媒體層

接入/傳輸層

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圖1　軟交換網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)圖

　　3.1　接入和傳輸層

　　采用各種接入手段將用戶連接至網(wǎng)絡；集中用戶業(yè)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(zhuǎn)換成能夠在核心網(wǎng)上傳送的形式，如將語音或數(shù)據(jù)信號打包成ATM信元(如果核心網(wǎng)是ATM網(wǎng))或IP包(如果核心網(wǎng)是IP網(wǎng))，同時將信息選路到目的地。

　　3.3　控制層

　　在傳統(tǒng)的電話交換結(jié)點中，業(yè)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(wǎng)絡就是交換”的理念，將呼叫控制從網(wǎng)關(guān)中分離出來，以分組網(wǎng)代替控制底層網(wǎng)絡元素對業(yè)務流的處理，提供呼叫控制。建立、維持和釋放呼叫，為業(yè)務層提供最基本地普通呼叫，相當于傳統(tǒng)網(wǎng)絡中提供信令和業(yè)務控制的節(jié)點。

　　3.4　業(yè)務和應用層

　　在呼叫建立的基礎上提供獨立于網(wǎng)絡的智能服務，靈活快速的業(yè)務供應以API為基礎，這一層面的提出是智能網(wǎng)思想的延伸，同時也反映了軟交換網(wǎng)絡中業(yè)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(wǎng)絡控制層的主要功能實體，為軟交換網(wǎng)絡提供具有實時性要求業(yè)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(jié)構(gòu)，利用該體系結(jié)構(gòu)可以建立軟交換網(wǎng)絡的網(wǎng)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(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、綜合接入設備等組成。與軟交換網(wǎng)絡的4層結(jié)構(gòu)有如圖2所示的對應關(guān)系。交換矩陣的功能，通過開放的業(yè)務層、控制層和接入層的協(xié)同工作，可以更方便地引入新生業(yè)務。

5　軟交換支持的協(xié)議

　　5.1　MGCP

　　MGCP是“媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議”，由IETF提出，主要應用在軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)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(gòu)件，端點發(fā)送或接收數(shù)據(jù)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(fā)的終端和媒體網(wǎng)關(guān)都支持MGCP協(xié)議。

　　5.2　H.248/MEGACO

　　H.248/MEGACO也是“媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)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(lián)絡和協(xié)商，故兩者的內(nèi)容基本相同，可以看作是MGCP的升級版本。此協(xié)議引入終結(jié)點和關(guān)聯(lián)的概念，終結(jié)點發(fā)送或接收一個或多個數(shù)據(jù)流，而關(guān)聯(lián)表明了終結(jié)點之間的連接關(guān)系。H.248/MEGACO通過8條命令完成對終結(jié)點和關(guān)聯(lián)之間的操作，從而實現(xiàn)呼叫的建立和釋放。目前此協(xié)議被設備制造商和運營商所關(guān)注。