軟交換技術(shù)其在電力通信網(wǎng)中的應用
吳新玲 張偉 侯思祖
2002/09/16
摘要：軟交換技術(shù)的出現一方面造就了網(wǎng)絡(luò )的融合，另一方面軟交換采用了開(kāi)放式應用程序接口（API），方便了第三方應用的開(kāi)發(fā)和新業(yè)務(wù)的引進(jìn)。論文主要從軟交換提出的必然性、軟交換的概念和主要功能、基于軟交換的增強型業(yè)務(wù)框架以及其各層間的協(xié)議等方面對軟交換技術(shù)進(jìn)行了論述，并對軟交換技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應用前景作了介紹。
關(guān)鍵詞：軟交換；網(wǎng)絡(luò )融合；可編程網(wǎng)絡(luò )；應用程序接口；電力通信網(wǎng)
0 引言
在傳統的基于TDM的PSTN網(wǎng)絡(luò )中，提供給用戶(hù)的各項功能都直接與交換機有關(guān)，業(yè)務(wù)和控制都是由交換機完成的。交換機的功能與其提供的業(yè)務(wù)都需要在每個(gè)接點(diǎn)完成，并且采用依靠交換機和信令來(lái)提供業(yè)務(wù)，所以必須在交換機的技術(shù)標準和信令標準中對開(kāi)放的每項業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細規范。如要增加新業(yè)務(wù)，首先需要修訂標準，再對交換機進(jìn)行改造，每提供一項新業(yè)務(wù)都需要較長(cháng)的時(shí)期。
為滿(mǎn)足用戶(hù)對新業(yè)務(wù)的需求，網(wǎng)絡(luò )中出現了公共的業(yè)務(wù)平臺－－智能網(wǎng)（IN）。智能網(wǎng)的設計思想就是把呼叫連接和業(yè)務(wù)提供分開(kāi)。交換機完成呼叫連接，而智能網(wǎng)完成業(yè)務(wù)提供，這種方法大大提高了增強業(yè)務(wù)的能力，縮短了新業(yè)務(wù)提供的時(shí)間。而這種分離僅僅是第一步，隨著(zhù)承載的多樣化，必須將呼叫控制和承載連接進(jìn)一步分離，這正是軟交換引入的目的。軟交換在未來(lái)網(wǎng)絡(luò )中的位置將被分成接入傳送層、媒體層、控制層和業(yè)務(wù)層，即把控制和業(yè)務(wù)的提供從媒體層中分離出來(lái)。各層的功能如下：
（1）接入和傳送層。將用戶(hù)連接到網(wǎng)絡(luò )，并將業(yè)務(wù)量集中后傳送到目的地址。
（2）媒體層。將要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送的業(yè)務(wù)轉換成正確的格式，例如將話(huà)音業(yè)務(wù)打包成ATM信元或IP包。此外，媒體層還可將業(yè)務(wù)選路到目的地址。
（3）控制層。包含呼叫智能。該層決定用戶(hù)應該接收那些業(yè)務(wù)，還控制其他的在較低層的網(wǎng)絡(luò )單元進(jìn)行業(yè)務(wù)流的處理。
（4）業(yè)務(wù)應用層。在純呼叫建立之上提供附加的業(yè)務(wù)。
這種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構與現有網(wǎng)絡(luò )相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）可以使用基于包的承載傳送，例如IP、ATM，克服了TDM網(wǎng)絡(luò )中容量不足的缺點(diǎn)；
（2）具有開(kāi)放式端點(diǎn)的拓撲結構，既能良好的傳送話(huà)音，也能支持數據業(yè)務(wù)。
（3）將網(wǎng)絡(luò )的承載部分與控制部分相分離，允許二者分別演進(jìn)，有效地打破了單塊集成交換的結構；
（4）在各單元之間使用開(kāi)放的接口，允許運營(yíng)者為其網(wǎng)絡(luò )的每一部分購買(mǎi)最理想的產(chǎn)品。
新的網(wǎng)絡(luò )結構固然有其優(yōu)勢所在，但原有網(wǎng)絡(luò )近期不會(huì )消失，這就產(chǎn)生了新、舊網(wǎng)絡(luò )融合、互通的問(wèn)題。如何靈活、有效地使現有的PSTN網(wǎng)絡(luò )與分組網(wǎng)絡(luò )實(shí)現互通，將PSTN逐步地向IP網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)，其關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品就是軟交換設備（Soft Switch）。
2 軟交換技術(shù)
（1）軟交換的概念
軟交換又稱(chēng)為呼叫AGENT、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制。其最基本的特點(diǎn)和最重要的貢獻就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，通過(guò)服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實(shí)現基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會(huì )話(huà)、拆除會(huì )話(huà)）、信令互通（如從7號信令到IP信令）等。這種分離為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業(yè)務(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結合起來(lái)，實(shí)現業(yè)務(wù)轉移。這一分離同時(shí)意味著(zhù)呼叫控制和媒體網(wǎng)關(guān)之間的開(kāi)放和標準化，為網(wǎng)絡(luò )走向開(kāi)放和可編程創(chuàng )造了條件和基礎。
（2）軟交換的主要功能
軟交換作為新、舊網(wǎng)絡(luò )融合和關(guān)鍵設備，必須具有以下功能：
1）媒體網(wǎng)關(guān)接入功能
該功能可以認為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM媒體網(wǎng)關(guān)、用戶(hù)媒體網(wǎng)關(guān)、無(wú)線(xiàn)媒體網(wǎng)關(guān)、數據媒體網(wǎng)關(guān)等，完成H.248協(xié)議功能。同時(shí)還可以直接與H.323終端和SIP客戶(hù)端終端進(jìn)行連接，提供相應業(yè)務(wù)。
2）呼叫控制功能
呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、維持和釋放，所提供的控制功能包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。
3）業(yè)務(wù)提供功能
由于軟交換在網(wǎng)絡(luò )從電路交換向分組交換演進(jìn)的過(guò)程中起著(zhù)十分重要的作用，因此軟交換應能夠支持PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)；同時(shí)還應該可以與現有智能網(wǎng)配合，提供現有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)。
4）互聯(lián)互通功能
目前，存在兩種比較流行的IP電話(huà)體系結構，一種是ITU-T制定的H.323協(xié)議，另一種是IETF制定的SIP協(xié)議標準，兩者是并列的、不可兼容的體系結構，均可以完成呼叫建立、釋放、補充業(yè)務(wù)、能力交換等功能。軟交換可以支持多種協(xié)議，當然也可以同時(shí)支持這兩種協(xié)議。
（3）引入軟交換的意義
軟交換將是下一代話(huà)音網(wǎng)絡(luò )交換的核心。如果說(shuō)傳統的電信網(wǎng)是基于程控交換機的網(wǎng)絡(luò )，那么下一代分組話(huà)音網(wǎng)則是基于軟交換的網(wǎng)絡(luò )。軟交換是新、舊網(wǎng)絡(luò )融合的樞紐。這主要表現在以下幾個(gè)方面：
1）從經(jīng)濟角度考慮，與電路交換機相比，軟交換成本低。軟交換由于采用了開(kāi)放式平臺，易于接收革新應用，且軟交換利用的是普遍計算機器件，其性?xún)r(jià)比每年提高80％，遠高于電路交換（每年提高20%），可見(jiàn)軟交換在經(jīng)濟方面有很大優(yōu)勢。
2）從用戶(hù)角度考慮，在傳統的交換網(wǎng)絡(luò )中，一個(gè)設備廠(chǎng)商往往供應軟件、硬件和應用等所有的東西，用戶(hù)被鎖定在供應商那里，沒(méi)有選擇的空間，實(shí)現和維護的費用也很高。基于軟交換的新型網(wǎng)絡(luò )徹底打破了這種局面，因為廠(chǎng)商的產(chǎn)品都是基于開(kāi)放標準的，所以用戶(hù)可以向多個(gè)廠(chǎng)商購買(mǎi)各種層次的產(chǎn)品，可以在每一類(lèi)產(chǎn)品中選擇性?xún)r(jià)比最好的來(lái)構建自己的網(wǎng)絡(luò )。
3）軟交換可以提高網(wǎng)絡(luò )的可靠性。軟交換將以前的電路交換的核心功能進(jìn)行了分類(lèi)，將功能以功能軟件的形式分配到分組網(wǎng)絡(luò )的骨干網(wǎng)中。這種分門(mén)別類(lèi)的分布式結構是可編程的，并對服務(wù)供應商和第三方特性開(kāi)發(fā)商是開(kāi)放的。由于所有的功能都以標準的計算機平臺為基礎，可以很容易地實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的可伸縮性和可靠性。
3 基于軟交換的增強的業(yè)務(wù)框架及其接口協(xié)議
（1）基于軟交換的增值業(yè)務(wù)框架結構
軟交換的引入形成了增強的業(yè)務(wù)框架，其中應用服務(wù)器完成增值業(yè)務(wù)的執行和管理，提供增值業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)平臺，并處理與軟交換間的接口信令；媒體服務(wù)器（Media Server）提供特殊業(yè)務(wù)（如IVR、會(huì )議和傳真）的資源平臺，處理與媒體網(wǎng)關(guān)間的承載接口。
（2）軟交換體系結構的接口和采用的通信協(xié)議
軟交換作為一個(gè)開(kāi)放的實(shí)體，與外部的接口必須采用開(kāi)放的協(xié)議。各種接口及其使用的協(xié)議如下：
1）媒體網(wǎng)關(guān)和軟交換間的接口。用于傳遞軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)間的信令信息。此接口可使用信令控制傳輸協(xié)議（SCTP）或其他類(lèi)似的協(xié)議。
2）軟交換間的接口。實(shí)現不同軟交換間的交互。此接口可以使用會(huì )話(huà)發(fā)起協(xié)議SIP-T或BICC（承載無(wú)關(guān)的呼叫控制）協(xié)議。
3）軟交換與應用/業(yè)務(wù)之間的接口協(xié)議。提供訪(fǎng)問(wèn)各種數據庫、三方應用平臺、各種功能服務(wù)器等的接口，實(shí)現對增值業(yè)務(wù)、管理業(yè)務(wù)和三方應用的支持。
如：1、軟交換與應用服務(wù)器間的接口，可以使用SIP協(xié)議或API（如Parlay），提供對三方應用和各種增值業(yè)務(wù)的支持功能；
2、軟交換與策略服務(wù)器間的接口，可使用COPS協(xié)議，實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )設備的工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)干預；
3、軟交換與網(wǎng)管中心間的接口，可使用SNMP協(xié)議，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )管理；
4、軟交換與智能網(wǎng)SCP間的接口，可使用INAP協(xié)議，實(shí)現對現有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持。
4 軟交換技術(shù)在電力系統中的應用
電力通信網(wǎng)是世界上目前分布最廣的網(wǎng)絡(luò )之一，有光纖、微波、載波等多種傳輸介質(zhì)。這就形成了光纖網(wǎng)、微波網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò )形式，各種網(wǎng)絡(luò )都有自己的交換設備、復接設備等，這些網(wǎng)絡(luò )間的互聯(lián)互通存在較大的困難。如果信息需要在不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )間傳輸，將需要更多的轉換環(huán)節。這不但造成了資源的浪費，而且對整個(gè)電力通信網(wǎng)的管理也帶來(lái)了很大的不便。軟交換技術(shù)的引入，將可以解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
（1）電力通信網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò )互通
電力通信網(wǎng)中的電話(huà)網(wǎng)是一種交換網(wǎng)絡(luò )，而且擁有電力系統獨有的載波電話(huà)網(wǎng)絡(luò )；同時(shí)電力通信網(wǎng)中也存在計算機網(wǎng)絡(luò )，它們是以IP協(xié)議為基礎的分組網(wǎng)絡(luò )。軟交換可以提供支持多種信令協(xié)議的接口，可以很好的實(shí)現電話(huà)網(wǎng)和計算機網(wǎng)之間的信令互通及不同網(wǎng)關(guān)的互操作問(wèn)題。這就是使得計算機網(wǎng)可以更方便地對電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行管理和支持，電話(huà)網(wǎng)也可以和計算機網(wǎng)絡(luò )配合，更好地提供服務(wù)。
（2）目前，電力通信網(wǎng)中傳輸的信息主要是語(yǔ)音和數據，但隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，對視頻業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)也提出了新的要求。軟交換技術(shù)不但能很好地支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)，利用新的網(wǎng)絡(luò )設施可以提供各種增值業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)，而且軟交換提供了開(kāi)放式的應用程序接口（API），非常便于提供新業(yè)務(wù)。這對目前比較流行的電力系統呼叫中心（也稱(chēng)客戶(hù)服務(wù)中心）來(lái)說(shuō)，引入軟交換技術(shù)無(wú)疑是一種明智的選擇，基于軟交換的呼叫中心可以用更低的成本、更短的周期為用戶(hù)提供更好的服務(wù)，更好地樹(shù)立電力系統的形象。
（3）統一不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )
電力通信網(wǎng)中存在多種傳輸介質(zhì)，且各自較獨立，都各有自己的一套設備，若引進(jìn)了軟交換技術(shù)，在一臺交換服務(wù)器上可對多種介質(zhì)的信息進(jìn)行交換。這不但在經(jīng)濟方面避免了設備的浪費，而且提高了網(wǎng)絡(luò )的可靠性，各種介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )達到了一定的融合互通，在不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )中傳遞信息時(shí)也省掉了復雜的轉換環(huán)節。在管理上也更方便，只需對一個(gè)設備進(jìn)行維護就可實(shí)現整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的信息交換。
（4）其他方面的功能
軟交換具有操作維護功能（主要包括業(yè)務(wù)統計和告警等）。對業(yè)務(wù)繁雜的電力系統來(lái)說(shuō)，引入軟交換可以對各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統一的統計。若出現故障還可以及時(shí)地發(fā)出告警信號。另外，軟交換還可以采集詳細的清單，實(shí)現對用電量和電話(huà)費等的計費。
軟交換技術(shù)是一種新的技術(shù)，其應用將不僅限于以上幾個(gè)方面。在電力通信網(wǎng)中引入軟交換將會(huì )產(chǎn)生很多方面的效果。
5 結束語(yǔ)
目前，軟交換的研究是通信技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。國內、外很多的科研、生產(chǎn)機構都在從事這方面的研究，國際上著(zhù)名的設備商都提供了各自的解決方案。從事軟交換的國際組織ISC（軟交換國際論壇）正在加緊對軟交換的系統結構、主要功能、通信接口協(xié)議及其性能要求等作出具體的規范。軟交換技術(shù)已被列為國家863的重點(diǎn)研究項目之一，2000年11月底以前完成能夠提供多媒體業(yè)務(wù)和應用于無(wú)線(xiàn)系統的軟交換體系的總體技術(shù)和技術(shù)方案的研究，也包括配套網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)的支撐環(huán)境。
軟交換將是下一代網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵性技術(shù)，可以對PSTN向分組網(wǎng)絡(luò )的過(guò)渡提供無(wú)縫連接。在電力通信網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)等多種專(zhuān)業(yè)網(wǎng)都很有應用前途，將為網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)作出巨大貢獻。軟交換的出現，在網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放性和可編程方面邁出了第一步，代表了網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的方向。但軟交換只是網(wǎng)絡(luò )革命的前奏，還有很多的問(wèn)題需要進(jìn)一步探討。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)
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