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基于软交换的下一代电信网的研究‖
| 市场需求和技术进步共 构。未来的趋势表明以IP为 的发展会出现许多新的应用 广使用将大大增加网上流量 网的融合将越来越深入，而 的电信网演进为以IP分组为 战。发展统一的IP核心网不 动电话领域，还可以进行以 媒体业务。 | 同推动着网络的发展，IP技术大 代表的数据业务将持续快速增长 ，传统电信业务从电路交换网向 。为了适应用户多媒体通信的需 作为一个公共的通信平台，互联 基础、以互联网为核心的公用通 仅能使新型电信运营商从互联网 电子商务为代表的、基于Web的 | 大改变了传统电信网络的概念和结 ，因为诸如Internet之类的先导网 IP网的转移将加欤泶尤氲耐?br>要，电话网、互联网以及有线电视 网将处于核心的地位。如何将目前 信网络，是电信网发展所面临的挑 综合业务的角度进入固定电话和移 互联网新业务，以及宽带交换式多 |
| 2 下一代网络NGN体系结构 |
| 所谓下一代网NGN，是 的融合网络。从网络特性看 ，利用IP承载话音、数据和 务质量的网络；一个在与网 向用户提供宽带接入，能充 络设施潜力和保护以有投资 | 一个及其松散的概念，泛指一个 ，下一代网络应该是：一个通过 视像等所有比特流的多业务网； 络传送层及接入层分开的服务平 分发挥容量潜力的网络；一个具 ，允许平滑演进的网络。 | 不同于目前一代的、以数据为中心 高速公共传输链路和路由器等节点 一个能为各种业务提供有保证的服 台上提供服务与应用的网络；一个 有后向兼容性，能充分挖掘现有网 |
| 基于IP技术的下一代电 理在同一个基础设施上（即 移动终端提供仿真的传统电 | 信网是一种以分组为单位的网络 IP之上），客户机／服务器的电 信业务的能力。其大致网络体系 | 交换和传输机制，承载、信令和管 信业务体系，具有向传统的固定和 结构如图1所示。 |
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| 其中，IP宽带交换传输网组成核心网 速分类多业务网络软交换汇接技术：接入 光纤接入网软交换和传浼际酢P无线接 软基站技术、Ethernet／Cable和光纤有 独立的多功能个人化终端；接入网关完成 能；业务服务器向终端、网关和各类网络 NGN是业务驱动的网络，通过业务与呼叫 于网络，灵活有效地实现新业务，在功能 | ，其关键技术包括宽带光纤波分复用传输技术和IP高 间具有IP宽带多业务有线和无线的接入方式，包括IP 入网软交换和传输技术、W-CDMA无线接入技术、SBS 线接入技术的应用；用户终端是智能的、与网络结构 传统终端的匹配、认证、授权、接入许可和记账等功 节点提供网络知识，提供各种电信业务。下一代网络 控制分离实现相对独立的业务体系，使业务真正独立 上分为四层（如图2所示）： |
| 1） 接入和传输层(Access and tran 它们传递至目的地，包括各种接入手段。 | sport layer)：将用户连接至网络，集中用户业务将 |
| 2） 媒体层(Media lay ：将话音信号分割成ATM信 | er)：将信息格式转换成为能够 元或IP包。此外，媒体层可以将 | 在网络上传递的信息格式。、例如 信息选路至目的地。 |
| 3） 控制层(Control layer)：包含 网络元素对业务流的处理。 | 呼叫智能。此层决定用户收到的业务，并能控制低层 |
| 4） 网络服务层(Netwo | rk Service layer)：在呼叫建 | 立的基础上提供额外的服务。 |
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| 3 基于软交换技术的下一代电信网的分析 |
| 在下一代网络体系中， 功能从媒体网关(传输层)中 选路、管理控制(建立会话 呼叫控制分离开，为控制、 将传输业务与控制协议结合 程序接口(API)，允许在交 、网关管理、呼叫控制、带 将电信业务分离到业务服务 中，使交换控制与交换网络 路由；最终实现通信应用与 节点的交换功能的彻底分离 下。业务由服务器向客户机 和应用业务及注册、认证、 以设置在网关中向传统用户 ；每一种业务由专业的业务 | 软交换技术无疑是其核心技术。 分离出来，通过服务器上的软件 、拆除会话)、信令互通(如从SS 交换和软件可编程功能建立分离 起来，实现业务转移。其中更重 换机制中灵活引入新业务。软交 宽管理、信令、安全性和呼叫详 器中，使电信服务与网络知识独 无关；将网络知识转移到网络知 电信业务、交换机制与交换控制 ，核心网络的汇接转发功能和接 提供，建立在服务器开放的平台 授权和记账业务：同一客户机可 提供业务接口，也可以设置在用 供应商创建、经营并且维护相关 | 软交换的基本含义就是把呼叫控制 实现基本呼叫控制功能，包含呼叫 7到IP)。其结果就是把呼叫传输与 的平面，使业务提供者可以自由地 要的是，软交换采用了开放式应用 换主要提供连接控制、翻译和选路 细记录的生成等功能。从功能上， 立；将交换控制分离到控制服务器 识服务器中，使控制功能动态学习 、网络和终端及业务的知识与网络 入网络的接入功能隐藏在第三层以 上，服务器提供网络基本电信业务 以接受多种不同的业务，客户机可 户终端里接受各种网络和应用业务 的业务。 |
| 3.1软交换在下一代电信网中的位置 |
| 在传统交换网络中，给 要的功能或交换机需要提供 号、呼叫前转、呼叫等待、 换机还多，如主叫号码显示 显示限制业务和UUS业务等 定交换机规范的时候要确定 机或信令作相应的改造，因 的业务平台，即智能网。智 连接，而智能网完成业务提 ，缩短了业务提供的时间。 和承载连接进一步分离。如 把控制和业务的提供从媒体 的网关交互作用，接收正在 各点之间建立关系，这些关 要处理实时业务，首先是语 也提供一些基本的补充业务 络拓扑结构有以下特点：可 地传送话音和数据业务；将 破了单块集成交换的结构； 买性价比最好的产品。 | 用户提供的功能或提供的业务都 新的服务都需要在每个节点来完 三方通话等14种补充业务。ISDN 业务、主叫号码显示限制业务、 。传统交换网络采用依靠交换机 该交换机应提供什么业务，在增 此提供业务的时间较长。为了满 能网的设计思想就是把呼叫连接 供。将呼叫连接和业务提供分开 但是这种分离仅仅是第一步，随 图3所示，网络将分成接入传送 层中分离出来。软交换就是位于 处理的呼叫的相关信息，指示网 系可能是一个简单的呼叫，也可 音业务，也可以包括视频业务和 ，相当于传统交换机的呼叫控制 以使用基于包的承载传送，是一 网络的承载部分与控制部分相分 在各单元之间使用开放的接口， | 直接与交换机有关，因此交换机需 成，如PSTN交换机能提供如缩位拨 交换机能提供的补充业务比PSTN交 被连接号码显示业务、被连接号码 和信令提供业务的方式，通常在制 加新的业务时必须要对每一个交换 足业务的需要，网络中出现了公共 和业务提供分开。交换机完成呼叫 的方法大大增强了业务提供的能力 着承载的多样化还必须将呼叫控制 层、媒体层、控制层和业务层，即 网络分层中的控制层，它与媒体层 关完成呼叫。它的主要任务是：在 以是一个较复杂的处理。软交换主 其他多媒体业务。在软交换中通常 部分和基本业务提供部分。这种网 个开放端点的拓扑结构，能同样好 离，允许它们分别演进，有效地打 允许运营商为其网络的每一部分购 |
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| 图3 软交换在NGN分层网络中的位置 |
| 3.2 软交换在网络中的功能 |
| 软交换是多种逻辑功能实体的集合 , 是下一代电信网中语音/数据/视频业务呼 网向分组网演进的主要设备之一。软交换 标准的协议进行连接和通信。软交换的功 | 提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能 , 叫、控制、业务提供的核心设备 ,也是目前电路交换 的主要设计思想是业务/控制分离 ,各实体之间通过 能结构如图4所示主要有： |
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| ① 呼叫控制功能：软交换设备可以 呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测 功能的监视请求，并对其中与呼叫相关的 关信息，支持呼叫的建立和监视。软交换 功能，提供对多方呼叫控制功能，包括多 旁听以及混音过程的控制等。软交换设备 事件；控制媒体网关向用户发送各种信号 需求的拨号计划。当软交换设备内不包含 信令网关互通，完成整个呼叫的建立与释 (SCTP)。软交换设备可以控制媒体网关发 种业务。软交换可以同时直接与H.248终 (SIP)客户端终端进行连接，提供相应业 电话交换设备的呼叫处理功能。当软交换 的呼叫处理功能。 | 为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括 和资源控制等。软交换设备应可以接收来自业务交换 事件进行处理。接收来自业务交换功能的呼叫控制相 设备应支持基本的两方呼叫控制功能和多方呼叫控制 方呼叫的特殊逻辑关系、呼叫成员的加入/退出/隔离 应能够识别媒体网关报告的用户摘机、拨号和挂机等 音，如拨号音、振铃音、回铃音等；提供满足运营商 信令网关时，软交换应能够采用SS7/IP协议与外设的 放功能，其主要承载协议采用信令控制传输协议 送交互接镆粲Υ?IVR)，以完成诸如二次拨号等多 端、媒体网关控制协议(MGCP)终端和会话启动协议 务。当软交换位于PSTN/ISDN本地网时，应具有本地 位于PSTN/ISDN长途网时，应具有长途电话交换设备 |
| ② 业务提供功能：软 充业务和多媒体业务等基本 务；可以与第三方合作，提 | 交换应能够提供PSTN/ISDN交换 业务和补充业务，可以与现有智 供多种增值业务和智能业务。 | 机提供的业务，包括话音业务、补 能网配合提供现有智能网提供的业 |
| ③ 业务交换功能：业 功能(SCF)之间通信所要求 SCF间的通信；管理呼叫控 下处理IN业务请求；业务交 | 务交换功能与呼叫控制功能相结 的一切功能。业务交换功能主要 制和SCF之间的信令；按要求修 互作用管理等。 | 合提供了呼叫控制功能和业务控制 包括：业务控制触发的识别以及与 改呼叫/连接处理功能，在SCF控制 |
| ④ 协议功能：软交换是一个开放的 网关、终端和网络进行通信，这些协议包 Radius、SNMP、SIP、MTP3用户配置协议( 、V5协议等。 | 、多协议的实体，因此必须采用标准协议与各种媒体 括：H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、 M3UA)、MGCP、与承载无关的呼叫控制(BICC)、ISDN |
| ⑤ 互联互通功能：软 交换可以通过信令网关与现 且对呼叫信息进行操作(如 H.323协议实现与现有H.323 互通；软交换可以与其他软 提供IP网内H.248终端、SIP | 交换应可以通过信令网关实现分 有智能网互通，为用户提供多种 ：号码显示等)；软交换可以通 体系的IP 电话网的互通；采用S 交换设备互通互连，它们之间的 终端和MGCP终端之间的互通?br> | 组网与现有七号信令网的互通；软 智能业务；允许SCF控制VoIP呼叫 过软交换中的互通模块，采用 IP协议实现与未来SIP网络体系的 协议可以采用SIP或BICC；软交换 |
| ⑥ 资源管理功能：软 如资源的分配、释放和控制 | 交换应提供资源管理功能，对系 等。 | 统中的各种资源进行集中的管理， |
| ⑦ 计费功能：软交换应具有采集详 话单传送到相应的计费中心。当使用计帐 | 细话单及复式计次功能，并能够按照运营商的需求将 卡等业务时，软交换应具备实时断线功能。 |
| ⑧ 认证与授权功能： 体网关信息送往认证中心进 | 软交换应能够与认证中心连接， 行认证与授权，以防止非法用户 | 并可以将所管辖区域内的用户、媒 /设备的接入。 |
| ⑨ 地址解析功能：软交换设备可以 功能，同时也可以完成重定向功能。 | 完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换 |
| ⑩ 语音处理功能：软 法，算法至少应包括G.729 应可以向媒体网关提供包缓 | 交换可以控制媒体网关采用语音 、G.723等。软交换可以控制媒 存区的大小，以减少抖动对语音 | 压缩，并提供可选择的语音压缩算 体网关采用回波抵消技术。软交换 质量的影响。 |
| 4 现代电信网向下一代电信网过渡方秆芯?/b> |
| 从理论上讲，软交换可 是非常自然的，因为IP网络 替代传统的交换机意味着把 统的电路交换机只完成承载 有的技术成熟、价格便宜、 是不合理的。目前一些网络 网络向IP网过渡，例如当用 来看，软交换主要是应用在 图5所示。 | 用于IP网、ATM网，当然也可以 所需的呼叫控制与承载连接是分 传统的交换机的控制部分和补充 连接，这种想法在综合交换机中 国内有雄厚的生产能力的电路交 上用软交换去替代现有的电路交 软交换来替代汇接局时相当于从 IP网上的。引入软交换和应用服 | 用于PSTN/ISDN网络。用在IP网络 开的。用在纯PSTN/ISDN网络中来 业务的提供部分拿到外面去，而传 有过考虑，但目前并未实施，把现 换机都改造成为软交换的方式显然 换机应该是基于将现有的电路交换 该汇接局进入IP网。从应用的角度 务器后，他们与传统网络的关系如 |
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| 电信网的交换技术包含了交换矩阵技 技术已经经历了电路交换(TDM)、信元交 看，电路交换仅仅支持面向连接的语音通 的多媒体业务，交换功能在链路层；而包 层。在电路交换网上建立话音通信链路和 ，由于需要通过信令实现网络层的功能， 令系统的支持，如SS7和PNNI。在IP包交 层功能的一种应用。因为这种IP网络层之 ，不需要考虑对沿途的交换矩阵进行控制 | 术、用于建立通信链路和建立呼叫的信令技术。交换 换(ATM)和包交换(IP)三个阶段。从OSI的分层概念来 信业务，交换功能在物理层；信元交换支持面向连接 交换支持无连接的多媒体通信业务，交换功能在网络 呼叫，以及在信元交换网上建立多媒体的链路秃艚?br>涉及网络中所有的交换节点，因此需要十分复杂的信 换网上的多媒体通信链路和呼叫的建立，是基于网络 上的链路和呼叫建立过程，是由独立的软件系统完成 ，被称为软交换信令。 |
| 软交换之所以区别于传 接网络，并支持端到端的透 分段的信令系统和独立的信 IP的，它们具有一切基于IP 提供普通电话网目前不具有 及许多基于Internet的开放 | 统电话网和ATM网络的硬交换， 明访问，不再需要任何电路交换 令网控制呼叫、接续和智能业务 的协议的开放性和灵活性。除了 的许多新特性，如开放的电信业 的高级智能业务和OSS业务。 | 是由于IP网络是基于包交换的非连 单元建立端到端的连接，也不需要 。另外，软交换的所有协议是基于 低成本的优势之外，软交换还具有 务平台和支持多样的接入技术，以 |
| 根据我国的国情，谙质档目悸牵?br>进现代电信网络向下一代电信网络平滑过 交换技术，使用软交换产品，可以方便地 的互通。图6描绘出了现阶段可行的一种 | 利用软交换技术，可以保护现有电信网络的投资，促 渡。在毫不影响现有网络所有业务的基础上，利用软 完成传统的PSTN网络（包括IN网络）与Internet网络 过渡方案：（下面是面结构而不是分层结构） |
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| 在这个过渡方案里，对比传统的电信 备正好完成了业务控制的功能。对于现有 个相对独立的信令网，传统的电路交换网 ，必须有一个语音帧与数据包的转换过程 根据目前大多数IP电话系统的设计，媒体 翻译与转接，这」苁迪至薖STN网与 性，PSTN网上与IP数据网之间的很多智能 ，软交换技术将媒体承载与信令分离开来 样就大大增强网络的灵活性与智能性。在 IP网络通信、通过H.248协议与媒体网关 网关（主要是连接H.323终端的接入网关 SS7心令网以及相关接入网关的信令连接 的编程接口，从而，基于软交换技术的电 方便、迅速地生成智能新业务。 | 网，显然分离出来了一个业务控制平面，而软交换设 的IN网，它还是建立在SS7网上，而SS7网仍然还是一 依然可以正常运行。传统的PSTN网要与IP数据网互通 ，所以在IP数据网与PSTN之间必须有一个媒体网关。 网关不仅承载了媒体的转换与传送，还承载了信令的 IP数据网的语音互通（即IP电话），但是缺少了灵活 业务不能快速生成，甚至有些根本就无法实现。现在 ，软交换设备根据软交换信令完成业务控制功能，只 此方案里，软交换设备通过SIP、XML或H.323协议与 通信、通过SS7与SS7网通信、通过H.225协议与接入 ）通信，这样，就建立了IP数据网、电路交换网、 。又由于软交换设备的应用服务模块提供了开放灵活 信网，不仅无缝融合了电路交换网与IP数据网，还能 |
| 5 结束语 |
| 软交换可以说是下一代 络，而下一代电信网则是基 实现融合的枢纽，将电话网 到三网融合。 | 分组网络交换的核心，如果说传 于软交换的网络。未来新公众网 、计算机网以及有线电视网连接 | 统电信网络是基于程控交换机的网 的组成元素中，软交换将是新老网 在一个统一的IP网上，从而真正做 |