軟交換相關技術的研究

趙慧玲 葉華 2002/05/27

　　摘要 概述了目前有關軟交換技術的研究進展，并介紹了軟交換的功能和目前軟交換應用所面臨的問題。

　　關鍵詞 軟交換 H.248協(xié)議 發(fā)展策略

一、引言

　　有關軟交換技術將是下一代網(wǎng)絡話音解決方案的焦點。我國各運營商正在積極進行試驗，設備供應商的設備也正在陸續(xù)推出。但如何將軟交換技術應用于網(wǎng)絡中，其主要的切入點在哪里等這些都是目前國內(nèi)外關注的熱點問題。本文將概述目前有關軟交換技術的研究進展，介紹軟交換的功能和目前軟交換應用所面臨的問題。

二、軟交換相關標準的進展

　　我國網(wǎng)絡與交換標準研究組早在1999年下半年就開始對軟交換技術進行跟蹤和研究，并啟動了《軟交換設備總體技術要求》規(guī)范的編制工作。《軟交換設備總體技術要求》規(guī)定了軟交換在網(wǎng)絡中的位置，明確了其功能要求、業(yè)務要求、操作維護和網(wǎng)管要求、協(xié)議和接口要求、計費要求和性能指標，以及基于軟交換的網(wǎng)絡分別與基于H.323的IP電話、智能網(wǎng)的互通要求等。該標準是運營企業(yè)、制造企業(yè)和科研機構共同協(xié)作取得的成果，應該說該標準的研究處于世界同步水平，它的形成對指導廠商的設備研發(fā)和網(wǎng)絡應用將起到積極作用。當然，由于軟交換標準的研發(fā)早于市場的應用，其多項指標仍有待驗證，其技術也需要在實踐中不斷加以完善。此外，網(wǎng)絡與交換研究組和其他相關標準研究組也在積極進行軟交換系列標準的研究工作，如信令網(wǎng)關設備規(guī)范、ATM中繼媒體網(wǎng)關設備規(guī)范、IP中繼媒體網(wǎng)關、媒體網(wǎng)關控制協(xié)議、BICC協(xié)議、SCTP協(xié)議、M3UA、M2PA等。與此同時，也開始研究網(wǎng)絡開放式體系架構、相關設備單元的測試規(guī)范。

三、我國軟交換技術研究的進展情況

　　我國高科技"八六三"計劃列項了有關軟交換系統(tǒng)在移動和多媒體應用的研究，該課題以軟交換技術為核心，重點研究能夠支持多媒體業(yè)務和應用于無線系統(tǒng)的軟交換體系，采用開放式API的業(yè)務及應用支撐環(huán)境，以及軟交換系統(tǒng)的組網(wǎng)技術，其主要包括：

　�。�1）多媒體業(yè)務一般由基于包交換的寬帶多媒體通信網(wǎng)所承載。由于涉及到圖像等因素，在終端、業(yè)務、資源等主要方面都比單純的語音業(yè)務要苛刻得多。為了達到在公眾電信網(wǎng)中提供實用的多媒體業(yè)務，需要對這些問題認真地加以研究和解決，以實現(xiàn)真正意義上的融合網(wǎng)絡。

　�。�2）在包交換迅速發(fā)展的大趨勢下，移動網(wǎng)絡也同樣面臨著向NGN融合和演進的問題。就移動網(wǎng)絡而言，其發(fā)展方向是分組化、智能化和寬帶化的第三代通信網(wǎng)絡（3G）。但從更廣泛的意義上說，3G也是NGN的一個組成部分，而且它和其它組成部分間的聯(lián)系比現(xiàn)在GSM網(wǎng)絡與其它網(wǎng)絡間的聯(lián)系要密切得多，軟交換技術在其中發(fā)揮了重要的粘合作用。

　�。�3）下一代業(yè)務及應用支撐環(huán)境主要包括應用服務器、業(yè)務能力服務器、業(yè)務生成環(huán)境工具和業(yè)務管理服務器。應用服務器向用戶提供增值業(yè)務，業(yè)務能力服務器向應用服務器提供網(wǎng)絡基本能力，業(yè)務生成環(huán)境工具用于業(yè)務的自動生成以及業(yè)務的仿真和測試，業(yè)務管理服務器對業(yè)務和用戶數(shù)據(jù)進行集中式管理。

　�。�4）研究軟交換環(huán)境下的網(wǎng)絡融合技術、分層的全開放的網(wǎng)絡體系架構以及基于軟交換的組網(wǎng)技術。

四、軟交換的主要特點

　　軟交換的主要特點是具有靈活、分布式的交換功能，各功能單元之間具有互操作性，可以快速引入新業(yè)務，優(yōu)化網(wǎng)絡結構。

1．獨立的呼叫控制功能

　　軟交換呼叫控制功能獨立于底層承載協(xié)議，完成基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，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，可以說是整個網(wǎng)絡的靈魂。

2．媒體接入功能

　　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，如PSTN/ISDN IP中繼媒體網(wǎng)關、ATM媒體網(wǎng)關、用戶媒體網(wǎng)關、無線媒體網(wǎng)關、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關等，完成H.248協(xié)議功能。同時，還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應業(yè)務。

3．業(yè)務提供功能

　　軟交換最大的特色是可以提供可編程的、邏輯化控制的開放API協(xié)議，向用戶提供第三方業(yè)務，同時還可以提供多媒體和移動業(yè)務以及傳統(tǒng)電話網(wǎng)所不能提供的業(yè)務。

4．H.248協(xié)議

　　H.248協(xié)議稱為媒體網(wǎng)關控制協(xié)議，是由ITU-T第16組提出來的。它應用在媒體網(wǎng)關和軟交換之間、軟交換與H.248/MEGACO終端之間，是軟交換應支持的重要協(xié)議。

　　目前ITU-TSG16已經(jīng)推出了H.248v2，并對在實施過程中發(fā)現(xiàn)的在H.248存在的技術問題、編輯錯誤和含糊之處提出了H.248實施細則，從而進一步推動H.248的應用及其兼容性。

　　“包”（Package）是H.248中另一個重要概念，它通過“包”可以對H.248進行擴展，從而大大加強了H.248的靈活性。包的定義中包含6個部分：包、特性、事件、信號、統(tǒng)計和與包相關的使用程序，目前H.248的附錄中已經(jīng)定義或正在研究的“包”包括：

（1）H.248附件E：基本包

　　主要包括通用包、基本根包、音信號發(fā)生包、基本DTMF產(chǎn)生包、DTMF檢測包、呼叫進展音信號發(fā)生包、呼叫進展音信號檢測包、模擬線監(jiān)視包、基本導通包、網(wǎng)絡包、RTP包、TDM電路包。

（2）H.248附件F：傳真、文本轉換和呼叫識別包

　　該附件描述了傳真、文本電話、呼叫類型識別和數(shù)據(jù)呼叫檢測所需要的包。

（3）H.248附件G：IP電話包

（4）H.248附件J：動態(tài)音信號定義包

　　本附錄定義了重新現(xiàn)有音信號和創(chuàng)建新音信號的機理。

（5）H.248附件K：通用錄音通知包

　　該包可以支持在媒體網(wǎng)關上實現(xiàn)錄音通知功能，錄音通知可以用多種方式實現(xiàn)，如語音方式、文本方式等。

（6）H.248附件M.1：高級錄音通知服務器包

　　基本的語音包支持標準IVR操作，高級語音包是對基本語音包的擴展，例如用戶可以定義語言、方言、語音文件格式、性別、說話人、消費者等等。

（7）H.248附件M.2：擁塞包

　　該包可以控制MG的負載。

（8）H.248附件M.4：H.323與H.324附件C互通的H.248包

（9）H.248附件M.lt：線路測試包

（10）H.248附件M.5：質量告警停止包

　　該包允許MG指示線路已經(jīng)恢復正常。

（11）H.248附件M.mcu：媒體網(wǎng)關控制單元包

（12）H.248附件M.6：非活通知包

　　該包可以使MG推測MGC是否仍在激活狀態(tài)。

（13）H.248附M.rch：資源擁塞處理包

　　該包是H.248附件M.2的進一步深化。

（14）H.248附件M.profile：輪廓處理包

　　該包使MGC可以確定MG擁有哪些包。

　　除了上述"包"外，IETF、ETSI TIPHON ITU-T SG11、ATM論壇等也在研究并推出各種包，旨在推出更多的性能。

五、軟交換的應用

　　目前，歐洲運營商對于軟交換的發(fā)展和應用采用比較務實和謹慎的態(tài)度。

　　英國BT：話音網(wǎng)絡在長途網(wǎng)層面正在進行網(wǎng)絡優(yōu)化，1998年開始將原有的近200個長途/匯接交換機優(yōu)化為67個大容量的基于ATM的交換機NGS，NGS處理能力達5M BHCA，具有155Mbit/s中繼接口和256K交換模塊。在本地網(wǎng)層面，準備開展有關軟交換的試驗，計劃利用5年的時間替換65％的TDM交換機。

　　德國電信：1997年開始了國內(nèi)電話網(wǎng)絡優(yōu)化的工作，目前網(wǎng)絡仍有充足的容量，近期內(nèi)沒有開展軟交換試驗的計劃。但在國際網(wǎng)絡方面，正在積極進行技術準備，目前正在準備技術投標、實驗室設備測試等，計劃在2002年開始在國際網(wǎng)絡進行軟交換的試驗，放置1臺軟交換機和4個媒體網(wǎng)關開展IP網(wǎng)絡提供語音業(yè)務、呼叫中心業(yè)務和VPN業(yè)務的試驗。

　　比利時電信（Belgacom）：其策略是積極發(fā)展ADSL，充分利用傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的優(yōu)勢，及時地為用戶提供IP接入。比利時電信認為近期網(wǎng)絡增容不大，在網(wǎng)絡發(fā)展趨于平穩(wěn)的條件下發(fā)展軟交換不是有利的戰(zhàn)略，因此在2004年左右引入NGN比較適當，但目前需注意跟蹤技術和設備的發(fā)展。

　　針對不同的網(wǎng)絡狀況和業(yè)務需求，目前軟交換主要應用在以下4個方面：

　�。�1）虛擬中繼（Virtual Trunking）：提供電信級、7號信令端到端的大規(guī)模VoIP/ATM呼叫。實現(xiàn)NGN與PSTN、IN、H.323、SIP等網(wǎng)絡的通信。

　　（2）多業(yè)務應用（Multi-media Applications）：通過應用服務器向第三方提供API，支持第三方的應用開發(fā)。

　�。�3）電信級撥號接入（Carrier Class Dial-in）：其MG同時具備VoIP網(wǎng)關和RAS兩種功能，在軟交換控制下，使得全網(wǎng)MG能被統(tǒng)一管理，并能進行撥號上網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)旁路。

　�。�4）下一代本地交換系統(tǒng)（Next Generation Local Switch）：提供數(shù)據(jù)終端與PSTN網(wǎng)電信級互聯(lián)互通，支持對個人用戶（IP Phone/PC）、企業(yè)用戶（IP PBX）以及不同網(wǎng)絡（H.323/SIP）的接入。

六、軟交換技術發(fā)展有待研究的問題

1．國際上尚無大型網(wǎng)絡的組網(wǎng)和運營經(jīng)驗

　　傳統(tǒng)電信網(wǎng)經(jīng)過長期的運營積累，在網(wǎng)絡組織方面已經(jīng)具有相當成熟的經(jīng)驗。而基于軟交換的網(wǎng)絡組織目前國內(nèi)外尚無成熟的經(jīng)驗，是采用基于軟交換的全平面結構，還是分區(qū)域選路結構等在技術和實踐方面都有待進一步的探索，特別是基于軟交換網(wǎng)絡的運行維護、業(yè)務管理等都有待積累經(jīng)驗。

2．協(xié)議尚未作到兼容性，標準還在發(fā)展之中

　　不同廠家的軟交換在技術標準的選用及協(xié)議的兼容性方面還難以作到相互兼容。BICC協(xié)議、SIP-T協(xié)議和H.248協(xié)議也在發(fā)展之中，協(xié)議的選項需要運營商根據(jù)業(yè)務的需要來進一步確定。

3．API沒有成熟的產(chǎn)品

　　基于開放的業(yè)務平臺，采用標準的API接口為網(wǎng)絡運營商提供新業(yè)務開創(chuàng)了美好的前景，但是相應的產(chǎn)品仍在探索和研發(fā)之中。

4．業(yè)務不明朗

　　雖然軟交換系統(tǒng)在理論上提供了網(wǎng)絡開放的體系架構，有利于業(yè)務的開發(fā)和提供，但目前在應用方面還難以看出誘人的業(yè)務前景。目前，大多數(shù)軟交換的試驗是提供基本的話音業(yè)務、會議業(yè)務（含視頻）和網(wǎng)上瀏覽業(yè)務。除話音業(yè)務外，提供業(yè)務的操作都較為復雜，使用業(yè)務和應用服務器的方式和手段來提供業(yè)務應該給以肯定，但應用平臺的商用還需要時間。

5．網(wǎng)絡QoS和網(wǎng)絡安全問題沒有較好的解決方案

　　采用IP網(wǎng)絡作為承載話音的網(wǎng)絡時，合理有效地調(diào)配網(wǎng)絡資源，解決QoS和網(wǎng)絡安全的問題一直希望有較為可行的方案。

6．商業(yè)模型

　　目前，各運營商均在關注軟交換的發(fā)展，但軟交換究竟能為運營帶來多大商機，如何以最合理的投資獲得最大利潤是目前運營商更加關心的問題，因此加強軟交換應用的商業(yè)模型研究對電信網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。

　　以上問題的存在并不會阻礙新技術的應用，相反，運營商會與設備供應商一起冷靜地解決這些問題，并積極進行試驗，不斷加以完善。

《電信網(wǎng)技術》