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软交换——IP网与PSTN网的融合

一、从PSTN网到IP网

PSTN网是一个营业层与呼叫节制层慎密结合、弗成瓜分的收集,基于电路互换的程控电话互换机虽然可以为广大年夜用户供给优质的语音及增值办事,但它仍旧存在着伟大年夜的局限性。营业种类单一,而且当一项新的营业必要供给时,就必要对全网的互换机进行改造和进级,实现难度大年夜,周期长,资源高。

互联网的呈现,改变了单一收集供给单一办事的场所场面,它给用户供给的是一个开放的利用情况。以开放的市场、开放的利用为特征的IP营业应运而生,但孕育发生的问题也随之呈现——在开放的平台,供给的办事质量无法节制,而且很难收回投资。

如今在竞争的电信市场情况下,运营商要生计,要收回投资,就要吸引更多的用户,而吸引用户的竞争手段,只有凭借价格上风和独特的营业。然则在传统的PSTN收集上供给与众不合、同时又受用户青睐的营业很难,针对不合用户供给个性化营业更难。以是今朝大年夜多半运营商只有经由过程低落价格,钻营生计,由此导致的问题是:运营商和办事商陷入了恶性的价格竞争。

我们看到了收集成长的轨迹:即从单一收集供给单一营业开始,走向开放平台上的开放的利用,再走向开放收集平台上收集与利用亲昵结合的开放营业。

二、软互换—IP网与PSTN网的交融

软互换是下一代收集的节制功能实体,为下一代收集(NGN) 供给具有实时性要求的营业的呼叫节制和连接节制功能,是下一代收集呼叫与节制的核心。简单的看,软互换是实现传统程控互换机的“呼叫节制”功能的实体,但传统的“呼叫节制”功能是和营业结合在一路的,不合的营业所必要的呼叫节制功能不合,这要求软互换供给的呼叫节制功能是各类营业的基础呼叫节制。

软互换在我国“软互换设备总体技巧要求”中规定软互换是电路互换网向分组网演进的核心设备,也是下一代电信收集的紧张设备之一,它自力于底层承载协议,主要完成呼叫节制、媒体网关接入节制、资本分配、协议处置惩罚、路由、认证、计费等主要功能,并可以向用户供给现有电路互换机所能供给的营业以及多样化的第三方营业。

下一代收集上必须具有开放的电信营业平台。开放性体现在两点,一是营业可扩充性。传统的电信收集上,接入节制、媒体传输节制、呼叫处置惩罚、智能营业、利用营业和营业运营是靠不合的营业平台和协议完成的。下一代收集,它们将在同一平台上垂直地集成。这样,电信营业就可以机动地加以扩充;二是营业的互换性,电信营业是由模块组成,用户可以自由定义,任何营业可以经由过程增添模块的要领实现新的营业。这样可以孕育发生针对不合用户的个性化营业。将来的电信市场竞争越来越猛烈,很多运营商经由过程增添新营业来吸引客户,软互换的特征恰能满意这种需求,以是软互换技巧有很大年夜的成漫空间。

1.软互换的观点

软互换与80年代人们提出的先辈智能网有些类似,但它具有更新、更多的含义,它将在营业交融、终端用户节制、第三方利用集成中起紧张感化。未来新"民众,"网的组成元素中,软互换将是一个紧张组件,是新老网实现交融的枢纽。

那么什么是软互换呢?软互换的基础含义便是把呼叫节制功能从媒体网关(传输层)平分离出来,经由过程办事器或网元上的软件实现基础呼叫节制功能,包孕呼叫选路、治理节制、连接节制(建立会话、拆除会话)、信令互通(如从SS7到IP)。其结果便是把呼叫传输与呼叫节制分分开,为节制、互换和软件可编程功能建立分离的平面,使营业供给者可以自由地将传输营业与节制协议结合起来,实现营业转移。此中更紧张的是,软互换采纳了开放式利用法度榜样接口(API),容许在互换机制中机动引入新营业,而原本老式的4类、5类互换机仍可经由过程SS7链路保留。

2.软互换的收集布局

图1是Bridgewater供给的IP与PSTN交融的布局图,此中的智能营业节点、各类数据库以及信令网关所完成的功能便是我们所说的软互换。信令网关完成7号信令和IP信令之间的转换。智能营业点与各类资本数据库相连,认真营业连接的节制,还有开放式利用接口。收集接入设备便是在智能点指示下完成营业的传输。现在临盆的设备中,智能营业点每每便是软互换机,收集接入设备便是媒体网关。

关于软互换功能是基于办事器照样基于互换机来实现,着实因环境而异。以互换为中间的模式可以前进资本密集型利用(如选路表查询,状态节制)的机能,而基于办事器的要领具有编程的功能,能机动适应策略、用户喜爱、特点节制等变更,以是两者结合起来可能效果更好。

3.软互换的功能

根据软互换在收集中的不合位置,他们具有不合的功能。

(1)Internet营业卸载的功能

软互换的一个紧张功能便是将拨号营业从现有5类互换机上卸载下来。传统5类互换机不得当处置惩罚大年夜量的长光阴呼叫营业,假如能在传统汇吸收集的边缘放置较便宜的软互换机,把拨号营业在进入5类互换机之前直接互换到ISP的收集或Internet网上,而话音营业不受影响,继承向下传送,这样就会极大年夜减轻互换机的包袱。传统运营者就不会诉苦Internet营业对收集带来的压力,竞争的本地运营公司(CLEC)、ISP等新兴运营公司也不用诉苦向CLEC支付的昂贵互换机应用费,皆大年夜欢乐。

(2)代替4类互换机

跟着软互换标准的赓续完善和协议的经由过程,新一代软互换将有能力成为4类汇接互换机的代替产品。4类互换机不必要具有5类互换机那么多的特点,以是只要信令网关能够供给相宜的SS7接口,下一代互换机就可以胜任其职。它们的主要利用将是长途VoIP营业。

(3)代替5类互换机

5类互换机的价格每每是CLEC和营业供给者进入市场的一大年夜障碍。他们盼望有新产品,既具备5类互换机的特点,又价格便宜,还可以在收集层供给增强型营业。下一代互换机得当本地环路的VoIP规划,它即可以接管ATM或IP上传送的营业,又可以把营业转移到PSTN上,还能继承把营业作为数据营业传到骨干网上。

4.软互换的好处

(1)与电路互换机比拟,软互换资源低。

软互换采纳开放式平台,易于接管改革利用,而且因为软互换使用的是通俗谋略机械件,其价格机能比每年前进60%~80%,电路互换机的价格机能比每年前进大年夜约20%,以是与电路互换机比拟,软互换在资源方面有更大年夜上风。而且很多设备制造商迎接第三方开拓者,在软互换平台上开拓能够很轻易、很迅速加入任何收集的新营业。

(2)软互换设置设置设备摆设摆设机动,功能块可以散播在全部收集中,也可集中起来,得当不合需求。

收集可以选择不合的软互换设置设置设备摆设摆设模式:可以采纳多个小型软互换机散播在收集边缘,或者是用一些较大年夜的互换机散播在主要城市的收集中间,或者是更少的、更大年夜的软互换机放于数据中间,与高速光纤骨干网相连。一样平常来说,大年夜型收集必要用多个软互换机治理不合的区域和范围,营业可从本地平台接入,而小型收集可能必要2个软互换机(此中一个作备份)就够了。

(3)软互换采纳开放式标准接口,易于和不合网关、互换机、收集节点通信,兼容性、互操作性、互通性好。

软互换支持开放式API,多半设备制造商会创造一个编程的情况,方便用户建立新营业,应用户自力于制造商以及他们支持的技巧(ATM/IP/TDM)与协议(H.323/MGCP/SIP等)。

(4)对付那些采纳电路互换机建网分歧适、不经济的运营公司来说,软互换不掉为一个好的建网策略。

除资源低外,营业供给者能够很轻易地用软互换转移、处置惩罚那些对5类互换机来说太繁杂的营业。CLEC在传统互换机方面没有什么投资根基,他们可以经由过程综合接入设备(IAD)把营业特点节制放在收集边缘,然后用软互换来维持中间呼叫节制的功能。对以ISP为办事用户的营业供给者来说,维持中间呼叫节制也是一个很好的选择,由于它可以很方便的进行大年夜规模收集进级,运营者可以把新型营业下载到数据收集上,只把话音营业在传统互换机上传输。对IXC(长途运营公司)来说,可能只必要高机能的软互换用于大年夜量用户选路查询和呼叫建立,以是他们可能乐意把信令和某些呼叫节制特点集中化。传统本地运营公司(CLEC)可能是最慢采纳软互换的,主如果斟酌到他们已对传统互换机所作的伟大年夜投资。

5.软互换的收集特征

(1)开放散播式的收集布局

软互换采纳营业和呼叫节制分离、呼叫节制和承载分离技巧,实现开拓散播式收集布局,使营业自力于收集。经由过程开放式的协讲和接口,可以机动、快速地供给个性化的办事。

(2)高效的包互换收集

软互换采纳高效的包互换技巧,同时支持语音、数据、视频等营业。

(3)自力的收集节制层

软互换采纳开放的谋略机平台将呼叫节制从媒体网关平分离出来,经由过程软件实现基础的呼叫节制功能,包括呼叫选路及信令节制等,使营业供给者可方便地结合承载营业和节制协议,供给开放的开拓接口,机动、快速地供给个性化的营业。

(4)收集互通和收集设备网关化

经由过程媒体网关、中继媒体网关及信令网关等网关,可实现与PSTN等收集的互通,有效地承袭原收集的营业。

三、软互换协议的成长

软互换的实现历程主要便是经由过程网关发出信令,节制话音/数据营业通路。网关供给IP/ATM收集与传统PSTN收集之间的连接,软互换确保呼叫或连接的信令信息(自动号码识别、记费信息等)在网关之间的沟通和交流。以是软互换要能够实现信令转换(即能实现用一种信令建立呼叫,用另一种信令停止呼叫),至少能够支持SS7、ISUP、SIP、H.323和MGCP等协议。软互换产品要尽可能与多种设备互操作,尤其是IP网关、收集接入办事器、综合接入设备等,能支持4、5类互换机特点。

有关软互换的标准、协议是收集交融的关键。现在包括设备制造商、营业供给者在内的业界都在为标准拟订事情而努力,盼望把先辈营业、语音利用引入到数据网中,并能和传统收集顺利融和。现在的标准事情主要涉及:互操作性;媒体节制协议(如MGCP、H.248),软互换机之间的通信(如SIP),扩展营业平台的协讲和API;相符国际电话连接标准;安然标准;使用软互换传送高档营业等方面。相关的标准主要有H.323、MGCP、SIP等。

1.H.323

1996年ITU经由过程H.323规范时,是作为H.320的改动版(H.320是ISDN和电路互换网上的会议电视的协议),用于LAN上的会议电视。后来1998年又经由过程H.323的第二版,从而该规范也可用于IP网上的通信,今朝第三版的事情正在进行。现在作为多媒体组网标准的H.323利用对照广泛,它是IP网关/终端在IP网上传送话音和多媒体营业所应用的核心协议,包括点到点、点到多点会议、呼叫节制、多媒体治理、带宽治理、LAN与其他收集的接口等。

H.323协议中关于长途呼叫建立光阴等问题还有待办理。H.323没有关于NNI接口的定义,没有拥塞节制机制。这在专用网内实现谋略机-谋略机的呼叫没有问题,但要供给全国性营业及PSTN-to-PSTN连接则必须依附NNI接口。H.323是集中式对等布局,多个平台运行多个软件,硬软件进级不轻易。

2.媒体网枢纽关头制协议(MGCP)

MGCP是SGCP(简单网枢纽关头制协议)和IPDC(Internet Protocol Device Control)的结合产物。1998年Level 3提出IPDC,同时Telcordia(原本的Bellcore)提出了SGCP,当IETF成立MeGaCo事情组后,两者合并为MGCP.当时人们盼望把以软件为中间的呼叫处置惩罚功能和以硬件为中间的媒体流处置惩罚(media streaming)功能分分开,放置在软互换与媒体网关之间。那时H.323和SIP协议不能处置惩罚这两个分离实体之间的通信,以是就孕育发生了MGCP.

MGCP偏重的是简单性和靠得住性,MGCP协议本身只限于处置惩罚媒体流节制,呼叫处置惩罚等智能事情卸载到软互换上,使媒体网关成为一个很简单的设备,简化了本地接入设备的设计,只包袱需要的接入硬件和MGCP用户侧功能的资源,网管和互操作资源转移到收集上。图2是MGCP的实施示意图。MGCP经由过程软互换实现对多营业IP网边缘上的数据通信设备(如VoIP网关、voice-over-ATM网关、cable modem、机顶盒、软PBX和电路交叉连接)的外部节制和治理。此中的软互换可以散播在多个谋略机平台上,从外部节制、治理多媒体收集边缘上的媒体网关,指示网关在端点之间建立连接,探测摘机之类的事故,孕育发生振铃等旌旗灯号,以及规范端点之间若何、何时建立连接。

MGCP是软互换、媒体网关、信令网关的关键协议,它使IP电话网可以接入PSTN,实现端到端电话营业。MGCP规范的草案已经提交给IETF和ETSI.

后来Lucent又提出了媒体设备节制协议(MDCP),于是所有以上协议又合并成MeGaCo 协议(又称作H.248)。MeGaCo既适应面向连接的媒体(TDM,ATM),又面向无连接媒体(IP),是一个全套的多种媒体网枢纽关头制标准。其标准拟订事情正在进行中,但因为它对照繁杂,是以必要较长一段光阴才能完成。

3.SIP(Session Initiation Protocol)

SIP主如果为Internet网上的多媒体会议电视办事的,用于建立Internet主机之间的会晤(session)。它以Internet协议(HTTP)为根基,遵照Internet的设计原则,以是很轻易增添新营业,扩展协议,而不会引起互操作问题。

SIP协议简单,是模块式,不受根基协议与布局的限定。它可用于端点或办事器上呼叫的建立,也可运行在媒体网枢纽关头制器、网关、数据库等其他设备之间。1999年4月哥伦比亚大年夜学完成了第一个SIP互操作实验,很快又完成了SIP在基础呼叫建立历程中稳定性的测试,现在正在进行关于安然、认证方面的事情,估计基于SIP的商用产品会很快推出。

SIP近来刚刚成为IETF的RFC.象H.323一样,SIP也没有NNI接口,但它也在积极办理这个问题。国际软互换同盟(International Softswitch Consortium)和一些组织提倡SIP,觉得它虽说没有H.323那样功能强大年夜,但对运营者来说,对照轻易实施,不少运营者和制造商从H.323转移到SIP,而Vocaltec等一些运营者照样采纳了H.323.

四、软互换的研发和利用

今朝,我国软互换的利用主要集中在语音营业。许多电信设备制造商开始钻研和开拓软互换系统,此中再起和华为等公司已经提出了基于软互换收集的办理规划,并钻研开拓了供给话音营业的软互换系统。

就运营商而言,传统运营商十分关注现有收集若何进一步成长,新兴运营商关注若何迅速攻克市场,是以软互换成为大年夜家合营关注的焦点,并积极进行或筹办软互换的试验。

不合厂家的软互换在技巧标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到互相兼容。BICC协议、 SIP - T 协讲和 H.248 协议也在成长之中,协议的选项必要运营商根据营业的必要来进一步确定。有关软互换的标准、协议是收集交融的关键。现在包括设备制造商、营业供给者在内的业界都在为标准拟订事情而努力,盼望把先辈营业、语音利用引入到数据网中,并能和传统收集顺利交融。现在的标准事情主要涉及:互操作性;媒体节制协议(如MGCP、 H.248),软互换机之间的通信(如SIP),扩展营业平台的协讲和API;相符国际电话连接标准;安然标准;使用软互换传送高档营业等方面。相关的标准主要有 H.323 、MGCP、SIP等。但相关的软互换标准还有待完善、统一和被广泛吸收。软互换所面临的重要的也是最主要的寻衅便是多协议,即软互换所支持的协议很多,而且这些协议分手来自不合的标准化组织,这为技巧钻研、设备临盆通信运营等各方面都带来了很多和谐方面的艰苦。

五、软互换的前景阐发

软互换技巧起源于美国的企业网利用,即便本日,也仍旧主要以企业内部和长途话音网上的利用居多。它对付运营大年夜型收集必要办理的IP地址筹划、QoS,收集安然等问题斟酌较少,险些便是直接移交给宽带IP网去办理。今朝,国外已经有许多运营商开始NGN的试运营,我国的主流运营商也已动手进行NGN的实验,但NGN能否如其所愿带给运营商和通俗老庶夷易近所必要的器械,本身并不晴明。NGN究竟有多大年夜的前景?是否会像曩昔的宽带收集热一样雷声大年夜,雨点小?

NGN一个紧张的特征是收集平台的开放性。一个完全开放的收集平台,为营业运营商的成长供给了优越的根基。对付我国的运营商来说,技巧不是必要担心的主要问题,关键的问题是,有没有能力将宏大年夜的市场潜力改变成忠厚的破费群和源源赓续的营业收入,让现有的投资发挥最大年夜的效率,从而增添营业收入。道路主要有两个,其一是开发增值营业,其二是经由过程治理前进办事能力。

NGN收集一个最大年夜的特征是营业驱动收集,那么NGN到底能供给什么有代价的利用营业呢?从今朝NGN的资料来看,NGN除可以供给现有PSTN网上的营业外,还可供给诸如统一消息、即时消息、在Web上打电话、开网上会议等等营业。但这些营业实际上有多大年夜的吸引力呢?就拿统一消息来说,海内营业领域今朝已经稀有十家企业可供给UMS(统一消息系统),先不谈UMS有若干用户用,统一消息不用NGN的技巧都可实现,等到NGN呈现,它若何从原有市场上将用户争过来呢?同样,在Web上打电话,开网上会议等营业将来也很难吸引用户。

NGN兴起的时刻彷佛很有前景,但颠末几年实践证实NGN的前景令人堪忧。前些时刻,应用软互换技巧的全美第四大年夜本地运营商McLeoUSA和闻名的举世IP电话供给商GlobalCrossing已经宣告破产,用软互换供给长途话音的Level3公司经营状况也是举步维艰,这些环境无疑给筹备采用NGN的运营商敲响了警钟。在拉美,Telefonica、巴西电信、CTBC等运营商对设备供应商进行测试后,获得的结论是NGN在技巧、标准和产品成熟度方面仍旧不能满意大年夜规模运营的要求,因而放缓了NGN的扶植脚步。

是以,我们在评论争论NGN收集及其成永劫,一方面要斟酌到收集演进方面的技巧问题和应采取的策略。同时,我们更应该斟酌新技巧利用的机会问题和可能带来的经济效益。中国的通信网颠末20年的高速成长,超出了天下通信蓬勃国家50年乃至更长光阴成长的蹊径,现在我国的通信网在收集技巧和收集形态上已与通信蓬勃国家基础持平,我们的收集水平已不是20世纪80年代的水平,为了达到现在这样的收集我们已做了大年夜量的投入。向新一代收集迈进时,我们收集水平已处于天下的前列,若何使现有收集继承发挥感化,若何斟酌此时的收集过渡问题将是我们慎重钻研的问题。

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