隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通過在一個公共的分組網(wǎng)絡中承載話音，數(shù)據(jù)，圖像已經(jīng)被越來越多的運營商和設備制造商所認同。在這樣的業(yè)務驅(qū)動和網(wǎng)絡融合的趨勢下，誕生了NGN下一代網(wǎng)絡模型，實現(xiàn)在分組網(wǎng)絡中，采用分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，有效承載話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務。NGN建立在業(yè)務與下層傳送功能分離的基礎上，業(yè)務獨立于網(wǎng)絡，有效地克服了傳統(tǒng)電信網(wǎng)在提供新業(yè)務方面的弱點，迎合了面向業(yè)務未來發(fā)展網(wǎng)絡的思想。軟交換技術(shù)又是下一代通信網(wǎng)絡解決方案中的焦點之一，軟交換概念一經(jīng)提出，很快便得到業(yè)界的廣泛認同和重視，經(jīng)過今近年的發(fā)展，軟交換技術(shù)在標準化和產(chǎn)業(yè)化方面均取得了長足進展，使軟交換成為下一代網(wǎng)絡NGN最為活躍和熱門的話題。
一、軟交換的概念
軟交換技術(shù)是一個能夠提供下一代分組通信——包括語音、寬帶和無線網(wǎng)絡的平臺。利用軟交換技術(shù)，全球服務提供商和運營商能夠優(yōu)化他們的網(wǎng)絡，并且能夠提供新的業(yè)務和應用來獲取新的利潤。軟交換是網(wǎng)絡演進以及下一代分組網(wǎng)絡的核心設備之一，它獨立于傳送網(wǎng)絡，主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等主要功能，同時可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機所能提供的所有業(yè)務，并向第三方提供可編程能力。軟交換技術(shù)就是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)(傳輸層)中分離出來，通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制(建立/拆除會話)和信令互通，從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時，軟交換還將網(wǎng)絡資源、網(wǎng)絡能力封裝起來，通過標準開放的業(yè)務接口和業(yè)務應用層相連，從而可方便地在網(wǎng)絡上快速提供新業(yè)務。
二、基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
軟交換的主要設計思想是業(yè)務與控制分離、承載與接入分離的思想，把傳統(tǒng)交換機功能實體離散分布在網(wǎng)絡之中。軟交換技術(shù)是一種功能實體，為軟交換網(wǎng)絡提供具有實時性要求的業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能。
軟交換網(wǎng)絡是基于分組交換的網(wǎng)絡，在原有電路交換機的基礎上，將業(yè)務功能(業(yè)務提供)、控制功能(呼叫和信令控制)和接入功能(中繼和用戶接入)相分離，形成軟交換網(wǎng)絡的應用服務器、控制設備、信令網(wǎng)關(guān)和各種接入媒體網(wǎng)關(guān)。
軟交換網(wǎng)絡是一個可以同時向用戶提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務的開放網(wǎng)絡。它采用一種分層的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使得組網(wǎng)更加靈活和方便。整個網(wǎng)絡被分成接入層、傳送層、控制層和業(yè)務層(如圖2)，即把控制和業(yè)務的提供從媒體層中分離出來。
1.業(yè)務應用層：主要由各類業(yè)務應用平臺構(gòu)成，包括應用服務器、數(shù)據(jù)庫、策略服務器、SCP、AAA服務器等。軟交換技術(shù)將電話交換機的業(yè)務控制模塊獨立成為一個物理實體，稱為應用服務器(AS)，主要功能是完成業(yè)務的實現(xiàn)，向用戶提供各種增值業(yè)務。存放業(yè)務邏輯和業(yè)務數(shù)據(jù)，并可以通過應用服務器提供API接口。
2.控制層：主要由軟交換機設備構(gòu)成。軟交換技術(shù)將電話交換機的交換模塊獨立成為一個物理實體，稱為軟交換機(SS:SoftSwitch)，SS主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務呼叫控制，并負責各媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制。
3.核心傳送層：核心傳送層實際上就是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡，為業(yè)務媒體流和控制信息流提供統(tǒng)一的、保證QoS的高速分組傳送平臺，其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機、業(yè)務應用層中的各種服務器平臺等各個軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來。軟交換網(wǎng)中各網(wǎng)元之間均是將各種控制信息和業(yè)務數(shù)據(jù)信息封裝在IP數(shù)據(jù)包中，通過核心傳送層的IP網(wǎng)進行通信。鑒于IP網(wǎng)能夠同時承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種媒體信息，同時具有協(xié)議簡單、終端設備對協(xié)議的支持性好且價格低廉的優(yōu)勢，因此軟交換網(wǎng)選擇了IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)絡。目前主要包括IP網(wǎng)和ATM網(wǎng)。
4.邊緣接入層：主要包括各類媒體網(wǎng)關(guān)設備、綜合接入設備(IAD)及各種終端設備。軟交換技術(shù)將電話交換機的業(yè)務接入模塊獨立成為一個物理實體，稱為媒體網(wǎng)關(guān)(MG)，MG功能是采用各種手段將各種用戶及業(yè)務接入到軟交換網(wǎng)絡中，MG完成數(shù)據(jù)格式和協(xié)議的轉(zhuǎn)換，將接入的所有媒體信息流均轉(zhuǎn)換為采用IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包在軟交換網(wǎng)絡中傳送。
中繼媒體網(wǎng)關(guān)(TG)和信令網(wǎng)關(guān)(SG)共同完成了電話交換機的業(yè)務接入功能模塊的功能，實現(xiàn)了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業(yè)務的接入，并將語音信息適配為適合在軟交換網(wǎng)內(nèi)傳送的IP包。同時軟交換技術(shù)還對業(yè)務接入功能進行了擴展，體現(xiàn)在AG、IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網(wǎng)關(guān)。通過各類MG，軟交換網(wǎng)實現(xiàn)了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網(wǎng)用戶、無線接入用戶的語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務的綜合接入。
軟交換網(wǎng)絡各層之間采用標準的協(xié)議和接口。各層之間相互獨立，獨自發(fā)展，每層之內(nèi)的技術(shù)革新不影響其他層，并且軟交換網(wǎng)絡能夠提供靈活多樣的接入方式。通過開放的API接口可以支持運營商、第三方業(yè)務提供商開發(fā)新業(yè)務。
三、軟交換的功能和特點
1.軟交換的功能
(1)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一，它為基本呼叫的建立、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)互連互通功能。軟交換是一種開放和多協(xié)議實體，采用標準協(xié)議與各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端和網(wǎng)絡進行通信，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。通過各種網(wǎng)關(guān)協(xié)議實現(xiàn)各種網(wǎng)絡互通。
(3)業(yè)務提供和交換功能。 軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可以選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡上傳輸。
(4)計費功能。具有采集詳細話單和計次表話單的功能，可根據(jù)運營要求將話單傳送至計費中心。對于計賬卡計費業(yè)務，具備實時斷線功能。
(5)媒體網(wǎng)關(guān)功能。軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡上傳輸。
(6)資源管理功能。對系統(tǒng)中的各種資源進行集中管理，如資源的分配、釋放和控制。
2.軟交換的特點
(1)支持各種不同的PSTN、ATM和IP協(xié)議等各種網(wǎng)絡的可編程呼叫處理系統(tǒng)；
(2)可方便地運行在各種商用計算機和操作系統(tǒng)上；
(3)高效靈活性；
(4)開放性；
(5)具有可編程的后營業(yè)務特性；
(6)具有先進的基于策略服務器的管理所有軟件組件的特性。包括展露給所有組件的簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議接口、策略描述語言和一個編寫及執(zhí)行客戶策略的系統(tǒng)。
四、軟交換的主要應用
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幾個方面：
分組中繼(PACHET TRUNKING)：針對用戶數(shù)增加對匯接局容量需求激增以及傳輸帶寬增加的情況，通過采用軟交換技術(shù)構(gòu)建分組中繼疊加網(wǎng)絡，利用媒體網(wǎng)關(guān)直接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口大大減少傳輸網(wǎng)絡中低速交叉連接設備的數(shù)量，對語音進行靜音抑制和話音壓縮，以及AAL2/ATM的可變速率適配，降低了網(wǎng)絡傳輸成本和帶寬需求(可以節(jié)省近60%的傳輸資源)，從而滿足對現(xiàn)有的匯接局的擴容要求。
虛擬中繼(VIRTUAL TRUNTING)電信級、7號信令端到端的大規(guī)模VOIP/ATM呼叫。軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間通過MGCP/H.248通信，軟交換可面向其他網(wǎng)絡提供SS7，INAP，H.323，SIP等多種協(xié)議，實現(xiàn)NGN和PSTN，IN，H.323，SIP等網(wǎng)絡之間的通信。
多媒體業(yè)務(MULTIMEDIA SERVICES)：針對用戶多媒體業(yè)務的需求，利用軟交換技術(shù)，將各種應用服務器上的新業(yè)務，在軟交換設備的集中控制下，通過各種網(wǎng)關(guān)設備最終提供給廣大終端用戶，其中軟交換直接控制著各種新業(yè)務的發(fā)放與實施，保證了業(yè)務在全網(wǎng)開展的及時性。另外，支持開放的API接口，通過與第三方應用服務提供商合作，開發(fā)并引入新的業(yè)務和應用。
電信級撥號接入(CARRIER CLASS DIALIN)其媒體網(wǎng)關(guān)同時具備VOIP網(wǎng)關(guān)和關(guān)守2種功能，在軟交換的控制下，使全網(wǎng)媒體網(wǎng)關(guān)能統(tǒng)一管理，并能進行撥號上網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)旁路，且支持多ISP方案。
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)及不同網(wǎng)絡(H.323/SIP)的接入。
3G的發(fā)展趨勢是最終與IP網(wǎng)融合形成統(tǒng)一的IP網(wǎng)，IP網(wǎng)通過軟交換的控制，及無線網(wǎng)關(guān)向3G用戶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務，同時也可以通過VOIP的方式提供語音業(yè)務。
五、結(jié)束語
NGN是傳統(tǒng)電信技術(shù)發(fā)展和演進的一個重要里程碑，是一種網(wǎng)絡體系的革命，NGN經(jīng)過幾年的研究發(fā)展，在協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)、參考模型、網(wǎng)絡QoS業(yè)務的開發(fā)、安全性等方面取得了較大的發(fā)展，國內(nèi)外一些運營商也開始進行NGN的小規(guī)模商用，基于分層體系結(jié)構(gòu)的軟交換作為NGN的核心技術(shù)，能夠充分利用現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(IP、ATM)的靈活性，采用開放的網(wǎng)絡架構(gòu)體系，方便的開發(fā)各種適合客戶需求的話音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務，充分克服了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的弱點，電信網(wǎng)絡的融合與發(fā)展是歷史的必然。隨著軟交換在全球范圍內(nèi)研究和應用的深入，相信以開放、分步、靈活提供業(yè)務為基礎特征的軟交換，在不久的將來一定能夠得到長足的發(fā)展。
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本文標題：淺談下一代網(wǎng)絡NGN核心技術(shù)
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