軟交換組網(wǎng)若干問題的探討

    
　　摘要  軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前普遍關(guān)注的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，本文就軟交換組網(wǎng)應(yīng)用中存在的若干問題，包括與現(xiàn)有SS7網(wǎng)絡(luò)的互通，大規(guī)模應(yīng)用時的呼叫路由進(jìn)行了分析與探討，并對新興的ENUM技術(shù)在軟交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提出看法。

　　1  軟交換組網(wǎng)應(yīng)用中存在的問題

軟交換技術(shù)以其開放、靈活、強大的業(yè)務(wù)提供能力等優(yōu)點備受人們的關(guān)注，國內(nèi)外運營商紛紛開展軟交換網(wǎng)絡(luò)試驗，但從其組網(wǎng)角度來看，仍然有許多問題沒有得到解決。

（1）軟交換網(wǎng)絡(luò)與SS7網(wǎng)絡(luò)的互通問題

如果用軟交換技術(shù)提供話音業(yè)務(wù)，首先需要解決與現(xiàn)有SS7網(wǎng)絡(luò)互通的問題，即需解決SS7 over IP問題。目前，IETF的Sigtran工作組定義了多個協(xié)議實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送SS7信令，其中適用于呼叫控制應(yīng)用，即軟交換和信令網(wǎng)關(guān)之間通信的協(xié)議有M2UA、M2PA、M3UA，到底選用哪種方式是組網(wǎng)時需要考慮的問題。

（2）電話號碼與軟交換IP地址的映射問題

現(xiàn)有電話網(wǎng)采用E.164編址作為路由的依據(jù)，而軟交換網(wǎng)與傳統(tǒng)電話網(wǎng)最大的不同之處在于雖然終端仍然采用E.164編址方式，但網(wǎng)絡(luò)在建立呼叫時所用到的路由地址卻為IP地址，因此網(wǎng)絡(luò)需能夠?qū)�E.164號碼轉(zhuǎn)換為IP地址，即能根據(jù)被叫的E.164號碼確定其所屬的軟交換的IP地址。目前這種功能通常在軟交換內(nèi)實現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小、軟交換數(shù)量少的情況下，這種方式尚可，可是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，軟交換數(shù)量的增多，就需要解決大規(guī)模組網(wǎng)情況下的呼叫路由問題。

此外，如果E.164編址與URI（統(tǒng)一資源標(biāo)識）地址格式統(tǒng)一起來，則可催生大量的數(shù)據(jù)與語音相結(jié)合的增值業(yè)務(wù)。

2 軟交換網(wǎng)絡(luò)與SS7網(wǎng)絡(luò)的互通

軟交換和信令網(wǎng)關(guān)之間通信的協(xié)議有M2UA、M2PA、M3UA，下面分別介紹各種協(xié)議的特點。

（1）M2UA協(xié)議

M2UA工作于客戶機/服務(wù)器模式，當(dāng)應(yīng)用在信令網(wǎng)關(guān)與媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）/軟交換之間時,協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示，它用于信令網(wǎng)關(guān)（SG）上的信令鏈路功能級（MTP2）實例和軟交換上的信令網(wǎng)功能級（MTP3）實例之間。軟交換上的MTP3實例通過M2UA調(diào)用SG的MTP2實例提供的服務(wù)，所以軟交換為客戶機端，信令網(wǎng)關(guān)為服務(wù)器端，此時SG上的MTP2和軟交換上的MTP3并不知道彼此被IP網(wǎng)絡(luò)拉遠(yuǎn)。

M2UA協(xié)議中引入了一個很重要的概念：應(yīng)用服務(wù)器(AS)，對于M2UA來說，AS為信令網(wǎng)關(guān)上所終結(jié)的SS7鏈路提供MTP3層處理以及呼叫處理的邏輯實體，一個應(yīng)用服務(wù)器可包含多個應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)程(ASP)，這些應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)程可分布在不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，并且可按多種方式配合工作，包括override、loadshare以及broadcast三種方式。如果將ASP放置在兩個軟交換上，并且采用override工作模式，可實現(xiàn)"雙歸屬"組網(wǎng)，有效防止軟交換節(jié)點的單點失效。

在M2UA方式下，軟交換由于包含MTP3功能，所以需占用信令點編碼，而信令網(wǎng)關(guān)則無需，也正因如此，如果信令鏈路少且分散，那么通過M2UA可將這些分散的信令鏈路的MTP3以上部分集中到一個軟交換上進(jìn)行處理，實現(xiàn)信令點編碼的合并，可提高信令點碼利用率，因此M2UA非常適用于SS7鏈路少且分散的場合。

在M2UA方式下，PSTN域內(nèi)的信令點到軟交換之間的信令鏈路實際上包含不同性質(zhì)的兩段：PSTN到信令網(wǎng)關(guān)的窄帶鏈路和信令網(wǎng)關(guān)到軟交換的SCTP Association（偶聯(lián)），這種"兩段式"通路的管理比傳統(tǒng)鏈路的管理要復(fù)雜，所以不能只依靠現(xiàn)有的信令網(wǎng)管理規(guī)程，還需要依靠M2UA的管理。     

（2）M2PA

M2PA非常類似M2UA，不過它不是適配協(xié)議，且不工作在客戶機/服務(wù)器模式，而是對等模式，其兩端的用戶均為MTP3，這與M2UA不同，M2UA一端的用戶為MTP3，另一端的用戶為NIF，M2PA并不將MTP2實例和MTP3實例通過IP網(wǎng)拉遠(yuǎn)，而是用IP鏈路替代MTP2鏈路，即相當(dāng)于更換了信令的承載層，因此對信令通路的管理可沿用傳統(tǒng)的窄帶鏈路的管理，對現(xiàn)有SS7網(wǎng)管的影響較小。

在M2PA方式下，信令消息離開信令網(wǎng)關(guān)后還可在MTP3層繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，所以基于M2PA的信令網(wǎng)關(guān)類似現(xiàn)有的STP設(shè)備，可用來替換現(xiàn)有的STP，實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)造SS7平臺。

當(dāng)M2PA應(yīng)用在信令網(wǎng)關(guān)與MGC/軟交換之間時，其協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖2所示，此時信令網(wǎng)關(guān)和軟交換均包含MTP3功能，所以均需占用信令點編碼，信令網(wǎng)關(guān)相當(dāng)于一個信令轉(zhuǎn)接點，因此可采用信令轉(zhuǎn)接點對應(yīng)的組網(wǎng)方式來防止信令網(wǎng)關(guān)的單點故障，并且信令網(wǎng)關(guān)可為多個軟交換服務(wù)。

（3）M3UA

M3UA工作于客戶機/服務(wù)器模式，當(dāng)應(yīng)用在信令網(wǎng)關(guān)與MGC/軟交換之間時，協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖3所示，用于SG上的MTP3實例和軟交換上的ISUP/TUP實例之間，軟交換上的ISUP/TUP實例通過M3UA調(diào)用SG上的MTP3實例提供的服務(wù)，所以軟交換為客戶機端，信令網(wǎng)關(guān)為服務(wù)器端，此時，SG上的MTP3和軟交換上的TUP/ISUP并不知道彼此被IP網(wǎng)絡(luò)拉遠(yuǎn)。M3UA與M2UA一樣也有應(yīng)用服務(wù)器的概念，并可通過override模式實現(xiàn)“雙歸屬”組網(wǎng)，防止軟交換的單點故障。在M3UA方式下，信令網(wǎng)關(guān)由于包含MTP3功能，所以需占用信令點編碼，因此M3UA適用于SS7鏈路密集的地區(qū)。

在M3UA方式下，信令網(wǎng)關(guān)與軟交換的信令點編碼可以相同，也可不同，兩者分別對應(yīng)M3UA的兩種組網(wǎng)模式：代理信令點組網(wǎng)模式和信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)模式。

在代理信令點組網(wǎng)模式下，如果信令網(wǎng)關(guān)想服務(wù)于多個信令點編碼不同的軟交換，則需支持多信令點編碼，不過此方式對現(xiàn)有的SS7網(wǎng)管有影響，因為此組網(wǎng)方式下信令網(wǎng)關(guān)和軟交換使用同一信令點編碼，但PSTN的信令點到軟交換之間信令鏈路的“兩段式”通路的管理存在著問題：如SCTP偶聯(lián)上的擁塞狀態(tài)無法通過合適的窄帶消息反饋回PSTN域，因此對現(xiàn)有網(wǎng)管造成一定影響。

信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)方式下，信令網(wǎng)關(guān)和軟交換占用不同的信令點編碼，信令網(wǎng)關(guān)可以為信令點編碼不同的多個軟交換服務(wù)，不過，雖然信令網(wǎng)關(guān)具有消息轉(zhuǎn)發(fā)功能，但由于M3UA本身是一種適配協(xié)議，因此，對TUP/ISUP等電路相關(guān)應(yīng)用部分的轉(zhuǎn)發(fā)只能是從信令網(wǎng)關(guān)到軟交換的“一步轉(zhuǎn)發(fā)”，消息還是必須在軟交換落地，這是與M2PA不同的地方。與M3UA代理信令點組網(wǎng)方式不同的是，在M3UA信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)方式下，由于信令網(wǎng)關(guān)和軟交換使用不同的信令點，所以從PSTN到信令網(wǎng)關(guān)的鏈路是兩個信令點間的鏈路，從信令網(wǎng)關(guān)到軟交換的SCTP偶聯(lián)是另兩個信令點間的鏈路，因此實現(xiàn)了“一段式”通路，管理和PSTN域信令鏈路類似，SCTP偶聯(lián)的狀態(tài)能夠準(zhǔn)確地反饋回PSTN域，如偶聯(lián)擁塞，信令網(wǎng)關(guān)可以映射成TFC消息發(fā)送到PSTN域。

由上面的分析可以看出M2PA和M3UA均適用于信令準(zhǔn)直聯(lián)方式，M2UA非常適用于SS7鏈路少且分散的場合。

當(dāng)采用信令網(wǎng)關(guān)單獨組網(wǎng)方式，從信令點編碼合并和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性角度來看，在SS7網(wǎng)絡(luò)資源豐富的地區(qū)可采用基于M3UA實現(xiàn)的代理信令點組網(wǎng)方式，對于沒有STP（信令轉(zhuǎn)接點）重疊網(wǎng)的地區(qū)，由于基于M2PA的信令網(wǎng)關(guān)可作為信令轉(zhuǎn)接點，實現(xiàn)在IP上構(gòu)造SS7網(wǎng)絡(luò)平臺，可考慮采用基于M2PA的信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)方式。

3   大規(guī)模組網(wǎng)時的呼叫路由

大規(guī)模組建軟交換網(wǎng)絡(luò)需根據(jù)被叫號碼確定管轄其的軟交換IP地址的路由功能，總體來說有三種解決方案：平面路由，分級路由和分層路由。

（1）平面路由

平面路由即每個軟交換均放置著全網(wǎng)所有的路由數(shù)據(jù)，軟交換經(jīng)過本地查詢就可定位管理被叫的軟交換，實現(xiàn)軟交換層面的一次定位。此種路由結(jié)構(gòu)的好處是節(jié)約投資，但僅適用于建設(shè)初期網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，軟交換數(shù)量少的情形。如在建網(wǎng)初期，可讓每個軟交換負(fù)責(zé)管理一定的號段，如某個局號，每個軟交換均放置著局號和管理這個局號的軟交換的別名或IP地址的對應(yīng)關(guān)系，這樣建立呼叫時只要分析被叫的局號，經(jīng)過本地查詢就可一次定位。

（2）分級路由

分級路由即用單獨的網(wǎng)絡(luò)實體－路由服務(wù)器為軟交換提供域間路由服務(wù)，此結(jié)構(gòu)對于同一軟交換內(nèi)的呼叫，不必請求路由服務(wù)器的服務(wù)，不同軟交換之間的呼叫則需請求路由服務(wù)器的服務(wù)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，路由服務(wù)器可分級，同一級的路由服務(wù)器不直接進(jìn)行地址解析，兩個路由服務(wù)器所管轄域間的呼叫需通過上一級路由服務(wù)器來進(jìn)行，但路由服務(wù)器的分級數(shù)不宜過多，否則會影響呼叫建立的時間。此方案的特點是路由服務(wù)器不進(jìn)行呼叫信令的轉(zhuǎn)接，只進(jìn)行地址查詢，所以就呼叫處理層面來講，軟交換為邏輯網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

此方案的優(yōu)點是可避免平面路由下維護(hù)全局路由的壓力，并且數(shù)據(jù)更新時只要對相應(yīng)路由服務(wù)器中的數(shù)據(jù)做更新即可，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性強，適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。不過此方案實現(xiàn)的實質(zhì)是對路由數(shù)據(jù)分級，不同級別的路由服務(wù)器維護(hù)不同級別的路由數(shù)據(jù)，缺點是由于路由數(shù)據(jù)是靜態(tài)配置的，所以不能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況做實時更新。

（3）分層路由

分層路由與分級路由的不同之處在于就呼叫處理層面來說，軟交換不為邏輯網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而是增加了代理軟交換，代理軟交換負(fù)責(zé)不同域的軟交換之間的互通，通常代理軟交換只具備呼叫控制功能，不具備承載控制功能，即代理軟交換并不控制媒體網(wǎng)關(guān)建立媒體流連接,但軟交換之間的呼叫信令需經(jīng)過代理軟交換轉(zhuǎn)接。

4  軟交換網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)編號

ENUM（電子號碼）將E.164號碼的使用范圍擴(kuò)大，使電話號碼不僅僅用于提供話音業(yè)務(wù)，還可用于其它通信服務(wù)，通過ENUM技術(shù)可實現(xiàn)用單一的號碼接入多種終端和服務(wù)，如用戶電話、傳真、電子信箱、移動電話、Web站點等。在軟交換網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用ENUM一方面可以解決SIP終端與PSTN/ISDN的互通，另一方面還可開發(fā)出基于號碼的增值業(yè)務(wù)，如號碼可攜，甚至提供集話音、數(shù)據(jù)、圖像于一體的套餐業(yè)務(wù)，比如統(tǒng)一消息業(yè)務(wù)，因此有著廣闊的發(fā)展前景。

要想在軟交換系統(tǒng)中引入ENUM，關(guān)鍵在于將ENUM客戶機端放置在何處？ENUM客戶機端主要實現(xiàn)將輸入的E.164號碼映射成全球唯一的URI的功能，我們認(rèn)為ENUM客戶機端的放置位置可以有多種選擇，如放置在軟交換上，放置在SIP智能終端上或者放置在應(yīng)用服務(wù)器甚至門戶網(wǎng)站上，這主要取決于業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式和觸發(fā)方式。

目前國際上對ENUM實驗態(tài)度積極，許多國家已經(jīng)開展相關(guān)實驗，如瑞典、法國、奧地利等，我國在ENUM方面的研究也緊隨國際步伐，開始深入研究EUNM技術(shù)。

5 結(jié)論

軟交換在理論上是一個完整的體系結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)過渡的有效解決方案，但目前仍然處于起步階段，許多問題還有待于進(jìn)一步研究。若能很好地解決以上問題，加上軟交換網(wǎng)絡(luò)的諸多優(yōu)勢，其發(fā)展前景將非常令人矚目。