软交换架构

软交换架构（精选九篇）

软交换架构 篇1

软交换概念的提出至今,经过了多年的发展实践,相关的技术标准、规范正逐步成熟和完善。人们对软交换技术的认识和应用的思路也随着实际工作的深入和实践领域的拓宽,发生了相应的变化和重点的转移。

软交换机是电路交换网向分组网演进的核心设备,也是下一代网络的重要设备之一,它独立于底层承载协议,主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证和计费等主要功能,并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务以及多样化的第三方业务。它基于业务与控制相分离、控制与承载相分离的思想,通过开放的接口和业务提供的灵活性带来网络结构更加清晰、业务提供更加丰富灵活、建设和维护更加有效等好处。

软交换系统在公网的应用部署已经进入了稳定的发展时期,而在专网通信系统中软交换系统的建设也即将进入快速发展期。软交换系统的蓬勃发展需要学术界、工程界、用户和设备制造商等多方的努力才能发展得更好。以远东哈里斯通信有限公司的软交换机研发经验为基础,描述了一个软交换机系统软件的架构设计实现。

1 系统设计依据及要求

软交换机系统软件的设计是以原信息产业部发布的行业标准《YD 1434-2006-I软交换设备总体技术要求》为设计依据的,并严格遵循该标准中对关键功能、技术指标、系统架构和业务提供等方面的设计要求;同时,系统开发完毕后的功能测试也以能通过《YD 1435-2006-I软交换设备测试方法》中规定的测试项目为最低要求。

在保证符合《YD 1434-2006-I软交换设备总体技术要求》中规定的各项要求的前提下,重点设计了如下的功能:

① 系统的高可靠性;

② 系统对多种终端协议类型和中继协议类型的支持;

③ 大容量,支持10万用户以上规模的应用;

④ 行政通信与调度通信可以合一;

⑤ 支持多种组网方式;

⑥ 支持多种宽窄带业务,并提供业务开发接口;

⑦ 系统具备完善的监控和管理能力。

对于上述重点设计要求,在进行系统框架结构设计时,均提出了有针对性的技术解决设计方案。

2 系统软件架构设计

软交换机系统软件的框架结构如图1所示。系统共分为6个子系统:协议接入和适配子系统、通用呼叫和资源控制子系统、业务接入子系统、公共服务子系统、HA高可用子系统、操作维护管理(OAM)子系统,其中有些子系统又可细分为更具体的下一级子系统或功能模块。下面将逐一对每一个子系统的功能、关键子模块及设计要点进行设计说明。

2.1 协议接入和适配子系统

协议接入和适配子系统主要完成对多种终端协议和中继协议的接入和适配工作。该子系统以模块化的形式实现了对多种协议的接入设计,同时也便于增加新的接入协议。其中协议接入适配模块的设计功能是将各种不同的协议信令抽象转化为软交换系统内部的统一消息,或将通用呼叫和资源控制子系统下达的控制指令转换为对应的协议信令并传递给协议模块;各个协议模块分别完成对应的协议消息的接收/发送、解包/打包等功能。由于篇幅限制,下面仅给出了七号信令接入模块和SIP协议接入模块的框架结构。

2.2 通用呼叫和资源控制子系统

通用呼叫和资源控制子系统完成对呼叫的处理和控制(包括呼叫控制、连接承载控制、资源控制等),并在呼叫事件符合应用业务所设定的触发点时,激活上层的应用业务来对呼叫进行控制。该子系统是软交换机的核心控制模块,呼叫关联模型和基本呼叫处理是它的2个关键模块。呼叫关联模型和基本呼叫处理2个模块的设计吸收了智能网技术中成熟的呼叫模型技术,并对其进行了改进和扩充。其中,基本呼叫处理模块主要实现呼叫控制和连接承载控制功能,而呼叫关联模型模块一方面向上层提供呼叫的关联关系,另一方面实现单点控制、多点控制和多媒体处理功能。鉴权与认证和资源管理是该子系统的另外2个关键模块,它们负责对软交换机控制下的网关、终端和媒体服务器等周边设备进行鉴权和维护管理。

通用呼叫和资源控制子系统实现了SIP Server或者H.323网守的大部分功能,在实际使用中,可代替SIP Server或H.323网守来使用。接入模块的框架结构如图2所示。

2.3 业务接入子系统

业务接入子系统主要完成提供部分内嵌业务逻辑和对外提供业务开发接口以便于新业务的提供。其中内嵌业务逻辑子系统主要提供各种补充业务,箭头表示消息的传递方向。INAP协议适配接口子系统用于与业务控制点(SCP)设备进行连网,SCP设备通过INAP协议为软交换系统提供智能网业务。安全管理接口子系统为PARLAY API和JAIN API业务接口提供安全管理功能。PARLAY API模块和JAIN API模块负责将业务能力适配子系统呈现的业务视图分别使用PARLAY API和JAIN API的形式来呈现给外部应用服务器,并由外部服务器上运行的业务逻辑通过调用PARLAY API或JAIN API来为软交换系统提供业务。业务能力适配子系统负责将系统内的私有的业务能力适配统一消息分别在其上层系统所使用的协议、消息或API之间进行转换。

业务接入子系统在内嵌业务逻辑子系统内设计了调度通信业务逻辑,该业务逻辑通过SIP协议和外部调度台进行通信,共同配合组成一个完整的调度通信系统。通过许可文件可屏蔽软交换机的调度通信业务,使软交换系统专一完成语音、数据和多媒体的行政通信功能。其系统结构如图3所示。

2.4 公共服务子系统

公共服务子系统主要负责屏蔽操作系统的差异性,并为操作系统之上的应用提供各种基本功能的二次封装,例如内存管理、定时服务和信号量等。该子系统是由众多函数库和服务进程组成。公共服务子系统为特殊条件下的系统移植打下了良好的基础。

2.5 高可用子系统

高可用子系统(High Availability Subsystem,HA)负责整个软交换机系统的热冗余备份功能的实现。软交换机被设计成为了1+1热冗余备份的系统,平时工作时分主用机架和备用机架,主用机架之上的HA高可用子系统负责将主边呼叫中的稳态数据实时的发送到备用机架,并由备边HA高可用子系统将数据分发给各个相关进程进行数据更新,同时HA高可用子系统负责维护数据的一致性;另外,当备边重启完成后,备边的HA高可用子系统负责向主边的HA高可用子系统索要冗余数据。HA高可用子系统的框架结构和模块构成如图4所示。

2.6 OAM子系统

OAM子系统是由多个独立运行的进程组成,每一个进程完成一个特定的功能。这些进程与外部的GUI程序或者WEB应用程序进行消息通信,从而完成人机交互;对内与软交换机内部的各模块或子系统使用私有协议进行消息交换。OAM子系统完成的功能如下:命令行解析和处理、提供SNMP协议接口、数据配置管理、CDR管理、错误管理、告警管理、消息和信令跟踪、日志管理、业务量统计、内存数据管理、拥塞控制和系统安全管理等功能。

3 系统实现

考虑到基于ATCA(高级电信计算架构)技术标准的硬件平台是技术发展的趋势,以及该平台在系统扩展性、可靠性、稳定性、计算能力上的优越表现,软交换机的硬件平台采用了ATCA技术标准的机箱和单板。

为了满足电信级的应用需求,操作系统采用了符合CGL 4.0规范的、WindRiver公司的、电信级的、实时的、嵌入式的Linux操作系统。

系统核心模块的开发全部采用的是标准C语言,少量程序采用了Shell编程。外部GUI采用Delphi语言,Web应用则采用了Perl、ASP.net、Java等语言。

为了保证系统在大话务量下对数据存取的速度要求,系统采用了高速内存数据库技术,关键数据常驻内存,系统负载较轻时再进行硬盘数据的交换。

依据软交换机许可文件提供的系统最大并发数等数据,系统在进行初始化时,会依据上述数据进行精确的内存池分配,对能够处理的最大呼叫量、允许注册的最大用户数、业务呼叫量等关键数据在各个模块或进程内所需要的内存池buffer个数和大小,进行精确的计算和分配,从而可以根据实际需求对硬件能力和系统容量进行精确的配置。

4 结束语

描述了一个软交换机系统软件的框架功能结构及其概要实现过程,论述的设计思想已经被应用于实践开发。经实践证明,该框架结构设计思路清晰,结构合理,充分实现了系统的设计要求和目标,对实际开发工作有很强的指导作用。同时提及的设计思想对于同类开发或研究项目而言也是一种有益的参考。

参考文献

[1]YD1434-2006-I.软交换设备总体技术要求[S],2006.

[2]YD1435-2006-I.软交换设备测试方法[S],2006.

[3]齐幸辉.软交换内嵌业务逻辑子系统框架结构设计[J].计算机与网络,2009,35(366):45-47.

软交换技术及其应用 篇2

从图中可以看出，它的功能非常类似于现行电路交换传送系统间的交换／长途网，C4交换机用软交换系统和一组中继网关的组合体所取代。中继网关自身是由软交换技术利用主／被叫协议控制，这个协议就是与来自某个具有指定源／目的的RTP／UDP／IP流的电路交换机的一个指定时隙相关的MGCP／IPDC协议。

软交换技术作为呼叫处理的组成部分，其标识要被用来终结该呼叫的最有可能的出口网关，并利用这个信息来命令中继网关执行所指定的功能，亦即软交换技术能够通过选择一个最小代价的路由来完成每次呼叫，以使所选择的出口网关最接近目的电话。于是，就完成了原有通过电路交换网执行的呼叫操作功能。

接入网关既可以终结ISDN的PRI，也可以终结来自企业PBX的CAS信令。这种接入网关能够被软交换以基于分组电话协议的多种方式进行控制；对于基于H．323协议的网关，软交换能够像一个H．323网关那样动作；如果接入网关隧道PRI（Q．931）或CAS信令返回到软交换，那么软交换还能够使用像MGCP／IPDC协议以更好的方式控制接入网关。这也体现了软交换技术处理接入网关的能力。

软交换技术通过SIP协议接到电缆网络上，以支持企业的 IP PBX及IP电话。它还能够通过TCP／IP协议接入SCP，也可通过TCP／SCCP协议接入到SS7网络上，使无缝互连成为可能。

7 基于软交换的下一代网络中需要继续关注的主要问题

虽然基于软交换的下一代网络是一个比较完整的网络解决方案，可以应用在各种通信领域，但由于其技术新，目前的解决方案大多处于实验阶段，尚未形成大规模应用，许多问题仍需要继续关注，如QOS、网关、安全性、业务提供方式、与现有网络的有机结合等问题。

1．QOS问题

对任何网络来说，QOS的保证都是一个非常重要的问题。从根本上说，软交换本身并不能解决QOS问题，而是靠其承载网络来保证服务质量的。承载网络目前有两种方式：ATM和IP。对于ATM的承载网络来说，其本身就有很强的QOS机制。但是，对于IP的承载网络来说，如何解决好QOS问题。在基于软交换的下一代网络中是一个非常关键的问题，因为从目前厂家的设备开发情况和网络发展的总的趋势来看，以IP为承载网络应该是大势所趋。

2．软交换网络的管理

从软交换目前的实现情况来看，大部分都采用SNMP协议作为软交换系统的网管协议，但SNMP网管系统具有一定的局限性，SNMP网管以静态管理方式为主，无法针对各种不同业务的需求变化进行综合管理。由于SNMP采用的是基于UDP的承载方式，因此不能很好的保证网管信息的可靠传输。同时，基于软交换的下一代网络提供的是实时业务，而要求网管系统必须具有一定的QOS管理能力。但目前基于软交换的网管系统处理这方面的能力比较差，还需进一步的改进、完善，才能满足用户对服务质量的要求

3．软交换涉及的协议尚需继续完善

软交换网络的各个网络接口之间采用开放的协议进行通讯。但是，目前不论是从协议的制定情况，还是各个厂家的开发情况来看，接口的标准化还不完善，大多数协议还处于扩充完善阶段。因此，离最终的开放网络还需要有一段时间。

软交换技术(1) 篇3

1、软交换出现的背景

软交换技术是近几年的一个热门话题，随着下一代网络(NGN)的提出，国内外对于软交换技术的研究兴趣达到了高潮。国际及国内的不少厂商都已开发出了自己的软交换产品。一些运营商也纷纷在进行基于软交换技术的下一代网络的试验。那么，软交换到底是在什么背景下提出的？为什么要采用软交换技术呢？

实际上，软交换技术是在IP电话的基础上逐步发展起来的一门新的技术或一个新的概念。在IP电话网中，考虑到网关功能的灵活性、可扩展性和高效性，提出了分解的网关功能的概念，即将IP电话网关分解为媒体网关、信令网关和媒体网关控制器，每一功能实体完成一定的功能。其中，媒体网关控制器主要完成呼叫控制功能，而媒体流的传送和转换由在媒体网关控制器控制下的媒体网关来完成。媒体网关控制器就是软交换的前身。后来在IETF的相关文档中，又有人提出呼叫代理的概念，呼叫代理实际上也就是媒体网关控制器。进一步又有人提出了呼叫服务器以及软交换的概念。软交换将呼叫代理的功能进行了进一步的扩展，除了提供呼叫控制功能外，还可以提供计费、认证、路由、资源管理和分配、协议处理等功能。

从业务需求来看，目前电话网上传送着许多数据业务，由于快速增长的数据业务给并不适合传送数据业务的电话网造成了很大的压力，运营商希望能够将公众交换电话网(PSTN)上传送的数据业务旁路到新建的数据网上，以减轻对电路交换网的压力；另一方面，随着IP网络的普及和IP电话的大规模使用，人们希望IP网在提供数据业务的同时，能够提供更多更新的业务，这些业务包括在PSTN/ISDN以及传统智能网中提供的各种基本业务、补充业务和智能业务，以及具有IP特色的各种已知和未知的增值业务。因此，基于分组技术的数据网与电路交换网最终必将走向融合，产生下一代由业务驱动的网络。

在传统PSTN/ISDN网络中，向用户提供的每一项业务都与交换机直接有关，业务和控制都由交换机来完成。因此，每提供一项新的业务都需要先制订规范，再对网络中所有交换机进行改造，新业务提供周期长。为满足用户对新业务的要求，人们在PSTN/ISDN的基础上提出了智能网的概念。智能网的核心思想就是将呼叫控制和接续功能与业务提供分离，交换机只完成基本的呼叫控制和接续功能，而业务提供则由叠加在PSTN/ISDN网上的智能网来提供。这种呼叫控制与业务提供的分离大大增强了网络提供业务的能力和速度。但是这种分离还只是第一步。随着IP网络技术的发展，出现了很多新型承载网络希望接入IP网络的需求，如各种接入网、移动网、帧中继网、数据网等。因此，从简化网络结构、便于网络发展的观点出发，有必要将呼叫控制与承载连接进行进一步的分离，并对所有的媒体流提供统一的传送平台。这样，就提出了分层结构的概念，将未来的网络功能从纵向分成4层，即业务层、控制层、传送层和接入层，其中，呼叫控制层的核心功能实体就是软交换。可以说，下一代网络的提出加速了软交换技术的发展。

实现这种分层结构至少存在以下优点：

(1)通过在呼叫控制层与业务层间采用统一公开的接口来实现业务提供和网络控制的分离，便于新业务的快速提供。

(2)通过呼叫控制与承载连接的分离，便于在承载层采用新的网络传送技术。

(3)通过承载与接入的分离，便于各种现有网络技术的接入。

(4)允许网络运营商从不同的制造商那里购买最合适的网络部件构建自己的网络，而不必受制于一家公司的解决方案。

可以说，这种完全分层的全开放的体系结构吸取了IP、ATM、IN、PSTN/ISDN等技术的精髓，是下一代网络（NGN）发展和业务提供的关键所在。

2、软交换的体系结构

软交换技术被通信界炒作得红红火火，那么，到底什么是软交换？

简单地说，软交换就是基于软件提供呼叫控制的功能实体。按照通信界的理解，软交换是为下一代网络中具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能的实体，是下一代网络呼叫控制的核心，也是目前电路交换网向分组交换网演进的主要设备之一，其体系结构如图1所示。

在该体系结构中，网络从纵向划分成4层：边缘接入层、核心交换层、网络控制层和业务/应用层，各层之间采用标准化接口。

(1)边缘接入层

边缘接入层负责将各种不同的网络和终端设备接入软交换体系结构，将各种业务量进行集中，并利用公共的传送平台传送到目的地。接入层的设备包括各种不同的网络、终端设备以及各种网关设备。这些网络或终端设备可以是公众交换电话网、ATM网络、帧中继网络、移动网络、各种IP电话终端及模拟终端等，它们通过不同的网关或接入设备接入核心网络。

a. 媒体网关

媒体网关(MG)负责将各种终端和接入网络接入核心分组网络，主要用于将一种网络中的媒体格式转换成另一种网络所要求的媒体格式，如提供电路交换网络的资源(如线路、中继)和分组网络(如IP、ATM)媒体流之间的转换，包括语音压缩、传真中继、回声消除和数字检测等。

b. 媒体服务器

媒体服务器(Media Server)用于提供一些特殊的资源，如交互式语音应答(IVR)、会议桥和传真等，处理与媒体网关间的承载接口。媒体服务器与媒体网关的区别在于：媒体网关可看作是IP网的一个端点或端点的集合，其主要功能是完成媒体格式的转换，如从电路方式到分组方式，它通常只受控于一个软交换(如媒体网关控制器)；媒体服务器通常是作为软交换的一个从属设备，执行基于媒体流的媒体处理过程。媒体服务器可以同时受控于多个软交换，提供多项并发的编解码和代码转换工作。

c.分组接入设备

分组接入设备(PAD)用于采用H.323/SIP协议等的IP电话终端设备的接入。

d.综合接入设备

综合接入设备(IAD)为用户提供多种类型的业务接入，如模拟用户接入、不对称数字用户线接入、局域网接入、V5接入等。

e.信令网关

信令网关(SG)提供七号信令网和分组网之间信令的转换，其中包括综合业务用户部分(ISUP)、事物处理应用部分(TCAP)等协议的转换。信令网关通常和软交换设备合设在一处，也可以单独设置。

(2)核心交换层

核心交换层对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台。多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为IP网或ATM骨干网。

(3)网络控制层

网络控制层完成呼叫控制、路由、认证、资源管理等功能。其主要实体为软交换设备。

(4)业务/应用层

业务/应用层在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务，同时提供业务和网络的管理功能。该层的主要功能实体包括应用服务器、特征服务器、策略服务器、AAA服务器、目录服务器、数据库服务器、SCP、网管(负责网络的管理)及安全系统(提供安全保障)。

a.应用服务器

应用服务器(Application Server)负责各种增值业务的逻辑产生和管理，并提供开放的应用编程接口(API)，为第三方业务的开发提供统一公共的创作平台。

b.特征服务器

特征服务器(Feature Server)用于提供与呼叫过程密切相关的一些能力，如呼叫等待、快速拨号、在线拨号等，其提供的特性通常与某一类特征有关。

c.策略服务器

策略服务器(Policy Server)完成策略管理功能，定义各种资源接入和使用的标准。

d.认证、授权和计费服务器

认证、授权和计费(AAA)服务器负责提供接入认证和计费功能。

3、软交换的主要功能

软交换是下一代网络控制层的核心设备，也是从电路交换网向分组网演进的关键设备之一。软交换的概念虽然是从媒体网关控制器、呼叫代理等概念发展而来的，但其在功能上又进行了进一步的扩展，除了完成呼叫控制、连接控制和协议处理功能外，还将提供原来由网守设备提供的资源管理、路由以及认证、计费等功能。同时，软交换所提供的呼叫控制功能与传统交换机所提供的呼叫控制功能也有所不同，传统的呼叫控制功能是和具体的业务紧密结合在一起的。由于不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，因此在软交换系统中，为了便于各类新业务和增值业务的引入，要求软交换所提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制功能。概括起来，软交换的主要功能如下：

(1)媒体接入功能

软交换可以通过H.248协议将各种媒体网关接入软交换系统，如中继媒体网关、ATM媒体网关、综合接入媒体网关、无线媒体网关和数据媒体网关等。同时，软交换设备还可以利用H.323协议和会话启动协议(SIP)将H.323终端和会话启动协议客户端终端接入软交换系统，以提供相应的业务。

(2)呼叫控制功能

呼叫控制功能是软交换的重要功能之一。它为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。可以说呼叫控制功能是整个网络的灵魂。

(3)业务提供功能

由于软交换系统既要兼顾与现有网络业务的互通，又要兼顾下一代网络业务的发展，因此软交换应能够实现现有PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时，还应该可以与现有智能网配合提供现有智能网的业务；更为重要的是，软交换还应该能够提供开放的、标准的API或协议，以实现第3方业务的快速接入。

(4)互连互通功能

目前，在IP网上提供实时多媒体业务可以基于H.323协议和SIP协议两种体系结构。其中，H.323协议由ITU-T制订，SIP协议由IETF提出，两者均可以完成呼叫建立、呼叫释放、业务提供和能力交换等功能。H.323沿用了传统电路网可管理性和集中控制的特点，目前已比较成熟且已得到广泛应用；而会话启动协议则采用分布式结构，具有简单、可扩展性好、与Internet结合紧密等特点，已逐步得到应用，尤其是会话启动协议将会在第3代移动通信核心网和智能业务中得到广泛应用。因此软交换应能够同时支持这两种协议体系结构，并实现两种体系结构网络和业务的互通。

另外，为了沿用已有的智能业务和PSTN业务，软交换还应提供与IN及PSTN/ISDN的互通。

(5)资源管理功能

软交换可以对带宽等网络资源进行分配和管理。

(6)认证和计费

软交换可以对接入软交换系统的设备进行认证、授权和地址解析，同时还可以向计费服务器提供呼叫详细话单。

4、软交换的对外接口及采用的通信协议

作为NGN中的核心设备，软交换要与网络中很多的功能实体进行交互。为了便于网络各部件的独立发展，软交换与其它功能实体间必须采用标准的开放的接口。图2为软交换的对外接口示意图。

(1)软交换与媒体服务器之间的接口

软交换与媒体服务器间的接口协议一般采用MGCP、H.248协议。软交换也可以通过SIP协议来引导媒体服务器提供必要的媒体交互功能。软交换同样可以通过SIP协议或H.323协议将呼叫传送到应用服务器，在这种情况下，应用服务器接受该呼叫，并驱动媒体服务器提供必要的媒体交互功能。值得注意的是，在采用SIP协议的情况下，软交换或应用服务器是采用第3方呼叫控制方式来控制媒体服务器的，而且媒体服务器只能被动等待软交换或应用服务器的“INVITE(邀请)”，媒体服务器本身不能发出“INVITE”。

(2)软交换间的接口

此接口可采用SIP-T(SIP for Telephony)或BICC(承载无关呼叫控制)协议，用于不同软交换间的交互。BICC协议由ITU-T提出，由于其与七号信令(SS7)网络的高度兼容性而成为多数运营商的首选。SIP-T协议由IETF提出，也将作为下一代网络软交换间的可选接口。目前SIP-T要解决的问题是其自身的稳定和与SS7网络的互通。

(3)软交换与应用服务器之间的接口

该接口提供对第3方应用和各种增值业务的支持功能。目前被广泛接受的接口协议是SIP，软交换作为应用服务器前端的SIP代理(SIP Proxy)。该接口也可以使用API，如Parlay API等。另外一种趋势是使用SIP-S(SIP-Servlet)。

(4)软交换与策略服务器之间的接口

提供对网络设备的工作进行动态干预的功能。此接口可使用公共开放策略服务(COPS)协议。

(5)软交换与信令网关间的接口

用于传递软交换和信令网关间的信令信息。此接口一般采用信令控制传输协议(SCTP)。根据被传送的信令信息的不同，在SCTP之上可以使用不同的SIGTRAN协议栈，如SCTP/M3UA、SCTP/M2UA、SCTP/IUA等。

(6)软交换与媒体网关间的接口

软交换与媒体网关间的接口用于软交换对媒体网关的承载控制、资源控制及管理，可使用媒体网关控制协议(MGCP)或H.248/Megaco协议。

(7)软交换与网守之间的接口

用于基于H.323的IP电话系统的网守设备接入软交换体系。该接口可采用H.323的登记、接纳和状态(RAS)协议。

(8)软交换与SIP代理间的接口

用于SIP代理的接入，采用SIP协议。

(9)软交换与网管服务器之间的接口

用于提供网络管理功能，可使用简单网络管理协议(SNMP)。

(10)软交换与计费中心、数据库、目录服务器之间的接口

提供对数据库、目录服务等的访问，并向计费中心提供计费信息等。该类接口为各种API。

(11)软交换与智能网业务控制点(SCP)间的接口

提供对现有智能业务的支持能力，采用智能网应用协议(INAP)。

从上述接口结构可知，软交换要求支持的协议种类很多，包括：H.248、

H.323、SIP、ISUP/TUP、SCTP、M3UA、INAP、BICC、IUA等。(待续)

参考文献

1 The International Softswitch Consortium Application Working Group. Enhanced Service Framework. http:∥www.softswitch.org/

2 The Parlay Group. Parlay Specifications 3.0. http:∥www.parlay.org/

3 赵慧玲,王立言,陈仁娣.中国网络与交换标准研究进展.中兴通讯技术,2002,8(2):39—41

4 赵慧玲,单秀云.下一代网络的研究.中兴通讯技术,2001,7(s0):29—30

(收稿日期：2002-06-10)

作者简介

卢美莲，北京邮电大学副教授。先后参加十余项国家级及国际合作项目，多次获部级科技进步奖。主要研究方向为：IP电话技术，宽带通信网上的实时多媒体通信技术，软交换技术，下一代网络的体系结构、协议、网络管理、性能评估等。已发表论文十余篇，译著3册。

软交换架构 篇4

一、软交换网络架构

随着通信网络技术的快速发展,人们的对通信业务的要求不断增长,为了满足用户需求,为其提供更优质的服务,下一代网络应运而生,而软交换网络作为下一代网络的核心,受到了通信行业的高度重视。软交换技术主要对语音、视频等采用压缩技术进行IP包分组,然后利用承载网传输。基于软交换技术下的软交换网络,主要是采用了分层网络结构,组网相对更便捷、高效、灵活,能够为用户实时同步的提供语音、视频等业务。

二、软交换架构下语音交换网络的规划设计

2.2语音交换网络现状分析

随着我国经济的稳步发展,人们对生活质量的要求逐步提高,通信市场以其方便快捷的服务受到了广大用户的青睐,推动着通信行业的快速发展。但是,随着宽带、互联网等技术的日趋成熟与应用,云计算服务理念逐步深入人心,对传统通信行业造成了较大的冲击,尽管我国语音业务的需求仍然处于不断增长的趋势,但是,目前的语音交换网络体系在一定程度上难以满足用户多样化、多元化的需求,整体发展受到一定制约。

2.2语音编码技术

现阶段,广大用户对语音业务的需求逐渐趋于多媒体、视频等方向发生转变,在这种情况下,软交换技术以其显著的优势得到了广泛应用,但是对语音编码技术也提出了更高的要求。语音编码主要是将模拟语音信号转化为数字信号后进行传输、存储、处理等,通过对数字信号进行压缩编码,以减少其所占的存储空间并节省带宽。当前语音压缩方法主要有波形编码、参数编码以及混合编码,这三种方式各自具备了不同的特点:(1)波形编码相对简易,失真程度最小,但是数码率相对较高,需要占用大量的带宽;(2)参数编码可以较好的控制编码率,但是其编码算法较为负载,且失真程度较为严重;(3)混合编码结合了波形编码与参数编码的优点,在控制失真程度的同时能够较好的降低编码率,以减少带宽占用量。

在实际选择编码方式时,需要全面考虑比特率、编码的复杂性、延时性、承载网网络等因素,基于软交换系统,需要选择优先级更高的编码方式。

2.3语音处理技术

语音处理技术主要分为语音识别、语音合成、语音增强等,软交换架构下的语音处理也一样,其主要目的是为了保证通信质量。针对目前比较常见的时延、抖动、回声等,都可以进行较好的处理,具体表现为:

(1)受到语音编码器综合性能的影响,其在处理语音采样帧时会出现时延,选择合理的性能好的语音编码器即可;由于处理器计算需要时间以及编码方法的不同,会造成一定的时延,可以单独分组收集多种编码器的帧,以降低分组网的压力;

(2)受到承载网抖动指标的影响,容易造成语音失真、不连贯等现象,降低通话质量。针对抖动指标问题,可以采用抖动缓冲技术来解决,但是会增加系统延时性,因此采用该技术时需要优化完善动态调整功能;

(3)受到电缆或电话线中电路转换的信号发射影响,容易产生回声问题,影响通话质量。在接入网媒体网关设备安装回声消除器可以有效解决消除回声;

(4)分组网的网络质量出现问题会造成大量分组丢失,严重情况下会影响到通话质量。解决该问题主要可以从预防和还原两方面进行,提前采取措施为语音传送和接受提供保证,同时接入网对丢失分组进行还原,以保证通话质量。[3]

三、结束语

随着用户对语音通话的需求不断增长,软交换技术的应用能够更好的服务用户,在通信行业中得到了广泛应用。软交换网络具备更高的实用性、扩展性、稳定性,且便于维护,在其架构之下建设语音交换网络能够更好更稳定的将多媒体、视频等与语音通话业务融合,为用户提供更优质的服务,这也是推动通信行业健康可持续发展的关键。

摘要：随着现代化科学技术的不断发展,我国通信事业发展迅猛。为了顺应时代发展潮流,保证在通信行业的市场上占据优势地位,各企业不断创新改革,软交换技术应运而生,其作为下一代网络中语音交换呼叫与控制的核心,为NGN提供了实时的业务呼叫控制与连接控制功能。基于软交换架构的网络体系,本文分析探讨了软交换架构下语音交换网络的规划设计。

关键词：软交换架构,语音交换网络,规划设计

参考文献

[1]杨娜.软交换网络的规划设计与实现[D].南京邮电大学,2013.

[2]叶涛.基于软交换技术的下一代网络构架的研究[D].武汉理工大学,2006.

浅析软交换技术 篇5

随着社会信息化程度的进一步加深, 网络通信已经成为人们生活和工作中不可缺少的工具, 人们需要的网络信息由不同的网络承担着, 电话网提供着话音服务、数据网支持着各种数据业务, 这样很难做到自由灵活的获得网络信息, 除非构建一个能够承载各种数据服务的“全业务网”, 也就是说建一个能够同时承载语音、数据、各种多媒体业务的网络, 才能满足人们日益增长的对网络通信的需求。

我们先看看电话网, 电话网的核心是交换机, 电话交换机经历5个发展阶段, 其主要差别在于交换机的实现方式发生了改变。当程控制电话交换机出现时采用了先进的体系结构, 其功能可以分为呼叫业务接入、路由选择和呼叫业务控制3部分, 其中的路由选择和呼叫业务控制功能均是通过程序软件来实现。总之电话网在体系结构上具有优势, 但不适合不稳定数据流量的上下传输, 而数据网中的IP网却具有此优势, IP网要求用户终端将用户数据信息均封装在IP包中传送, 不管用户的数据是什么它只负责传送到位就可以了, 但在体系结构上不具备优势。因此, 为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务, 吸取了电话网和IP数据网的各自优势, 软件业对上述的复杂情况做出了必要反应, 推出了基于软件的交换, 它提供可靠性、可伸缩性和开放式结构, 产生了软交换 (Soft switch) 技术。

2软交换技术的体系结构

软交换技术就是采用了电话网的先进体系结构, 并使用IP网中的IP包来承载语音、数据以及多媒体等多种信息。软交换技术采用程控电话交换机的3个功能模块即呼叫业务接入、路由选择和业务控制, 在电话交换机体系结构中各功能模块通过交换机的内部交换连接成一个整体, 并不是独立, 但在软交换技术中各种功能模块分别由不同的物理实体实现, 并进行功能扩展, 然后通过统一的IP网络将这些物理实体连接, 构成软交换网络。

软交换网络的边缘接入层与电话交换机的呼叫业务接入功能模块相对应;软交换网络的控制层与电话交换机路由选择功能模块相应;软交换网络的业务应用层与电话交换机业务控制模块相对应。IP网络是软交换网的核心传送层。边缘接入层、控制层和业务应用层功能都分别由不同的独立的物理实体实现。

2.1 边缘接入层

实现边缘接入层功能的物理实体称为媒体网关 (MG) 。媒体网关功能是采用各种手段将各种用户的各种数据及业务接入到软交换网络中, 它主要完成:①用户与网络之间的接入方式。②用户数据格式和协议的转换。③将接入的所有媒体信息数据流均转换为采用IP协议的IP数据包。

媒体网关种类很多, 主要是为不同用户及其业务提供服务。中继媒体网关 (TG) 、信令网关 (SG) 和接入网关 (AG) 相互配合实现了普通的电话用户的语音业务接入到软交换网络中使语音信息适配为适合在软交换网内传送的IP包。还有一些媒体网关是为了软交换技术对业务接入功能进行了扩展而产生的, 主要有综合接入设备 (IAD, Integrated Access Device) 、多媒体业务网关 (MSAG, Media Servers Access Gateway) 和无线接入媒体网关 (WAG, Wireless Access Gateway) 。

2.2 控制层

实现控制层功能的物理实体称为软交换机 (SS) 。软交换机是整个软交换技术中网络呼叫和控制的核心部件, 主要是完成IP网中资源的管理、呼叫处理和协议的适配, 它还负责着边缘接入层和业务应用层的互连和互通, 实现端到端的链接。它的主要完成:①根据业务应用层相关服务器中登记的用户资料信息, 确定用户的业务使用权限, 以确定是否接受用户发起的业务请求。②均衡网络通信资源对边缘接入层的各种媒体网关的资源进行控制, 控制各个媒体网关资源的使用, 并掌握各个媒体网关的资源占用情况, 以确定是否有足够的网络通信资源以满足用户所申请的业务要求。③路由选择功能, 根据用户发起业务请求的相关信息, 确定哪些媒体网关之间应建立通信连接, 并通知这些媒体网关建立连接并进行通信。④对媒体网关之间的通信连接状态进行实时的监控。

2.3 业务应用层

实现业务应用层功能的物理实体是一系列应用服务器, 其中包括业务控制点 (SCP) 、应用服务器 (AS) 、策略服务器、数据库服务器、特征服务器、目录服务器和网管服务器等, 它们的主要功能是在呼叫建立连接的基础上提供各种业务的实现和网络的管理功能。具体功能:①存储用户的签约信息, 确定用户对业务的使用权限。②采用专用的应用服务器和智能网SCP (要求软交换机具备SSP功能) 来实现YDN 065-1997《邮电部电话交换设备总技术规范书》中定义的基本电话业务及其补充服务功能, 以及智能网能够提供的电话卡、被叫付费等智能网业务。③采用开放综合的业务平台, 利用各种应用服务器实现融合语音、数据以及多媒体的业务, 灵活地提供各种增值业务和特色业务。④策略服务器为软交换机提供增加了软交换设备后的路由信息。

3软交换技术的主要特点

软交换技术的关键特点是采用开放式体系结构。边缘接入层、控制层和业务应用层功能都分别由不同的独立的物理实体实现, 实质就是将业务与呼叫控制分离, 呼叫控制与承载分离, 因而具有良好的结构扩展性。具体说它有下面几个特点:①开放性:开放的体系结构。②多网融合性:能够同时承载语音、数据和各种多媒体业务。③高效性和灵活性:多样的媒体接入手段, 强大的业务提供能力, 组网设备布局灵活。④经济性:设备少占地少。⑤高安全性和可靠性:通过应用防火墙、入侵检测、流量控制、安全日志与审计等技术实现对软交换核心网络设备的安全防护。对于一些对安全级别要求较高的用户还可以采用加密技术对信令和数据进行加密保护。⑥基于策略的网络管理机制:网管系统对各网元设备设置不同级别的管理员权限, 使用户不能越级对设备进行操作。⑦统一的分组交换技术。

软交换技术接口分析 篇6

如图1所示。

1 Mc接口

Mc接口为MSC Server与MGW间的接口, MGW的承载连接行为正是MSC Server通过这个接口来实现控制和监视的。现有的规定中并没有对该接口的编码进行规定, 所以能采用两种方式进行编码:即二进制和文本。但事实上, Mc接口采用二进制编码的时候是比较常见的, 原因是它的编码要比文本编码更省时间;另一个原因是, 现在的生产厂家因为习惯了二进制编码, 所以也比较倾向采用这种方式。

M c接口的实现方式很灵活, 3 G P P2 3.2 0 5中给出的消息流程也是供大家参考的, 没有具体的做出规定, 加上各方理解的差异性, 必然造成Mc接口上实施相同功能的消息流程差异性, 包括消息顺序、消息的参数设置、消息出现的场合、与Iu/N c口消息配合的顺序等。另外Mc接口的消息流程还有另外一个方面, 就是H.248中规定了的基本结构, 也为其接口的开放奠定了基础。这些条件虽然给了厂家很大的便利, 但是给我们联系沟通上带来的困难。真正实现Mc接口的开放, 必须对各种实现方式进行深入研究, 比较各种方式的优劣性, 并通过标准化的工作解决这些不确定性的问题。比如, 首先确定编码方式、承载方式、协议栈等, 在保证系统性能最佳的前提下, 对影响互通的问题确定可行方案。

Mc的应用层协议主要基于H.248及其扩展Q.1950。此外, 3GPP 29.232对H.248进行扩展, 以实现移动环境的特有应用。Mc接口可以基于ATM或IP承载, 其相应的协议栈如下。

(1) 纯I P连接时, 协议栈为H.2 4 8/SCTP/IP, 也可将M3UA加在SCTP之上。为了更好地与基于H.248的固定软交换系统进行互通, 在纯IP连接时, 可选采用UDP承载, 即H.248/UDP/IP。

(2) 纯A T M连接时, 协议栈为H.2 4 8/M T P 3 b/S S C F/S S C O P/A A L 5/A T M。

(3) 混合AT M, I P连接时, 协议栈为H.2 4 8/M 3 U A/S C T P/I P。

2 Nc接口

Nc接口为MSC Server间的接口, 采用的呼叫控制协议——BICC协议, 与承载完全没有关联, 这种协议是采用了控制分离和承载的方式。BICC与ISUP的消息结构上是很类似的。它们两个的区别是, ISUP消息是同时携载两种控制, 即呼叫控制和承载控制, 物理承载电路将用电路标识码来标注。在BICC协议模型中, 两种控制, 呼叫和承载的功能是完全区分开来的, 承载控制是增加了APP参数和APM消息, 在ISUP之上, 删除了和承载有关的消息, 而是和多种承载方式进行了控制, 比如说ATM/IP/TDM等等。

对比上面所讲的Mc接口, Nc接口使用的是传统ISUP基础上修订的BICC协议, 但是两种协议在结构式是很类似的。BICC协议的特点是确定因素是很多的, 统一的消息结构, 所以人们对于这个协议的辩论也比较少。所以, Nc接口的互通是可以实现的, 相比较而言, 也是简单的。

Nc接口可以基于ATM/IP/TDM承载, 相应的协议栈是:

(1) I P承载时, 为B I C C/M3 U A/S C T P/I P或B I C C/S C T P/I P。

(2) A T M承载时, 为B I C C/M T P 3 b/S A A L/A A L 5;T D M承载时, 为B I C C/MT P 3/MT P 2/MT P 1。

3 Nb接口

MGW包括数据业务和语音业务, 主要是用ATM或IP方式来承担电路的业务, 它的接口是Nb接口。由于Nb接口在3GPP的条文规范中已经有了很明确的规定, 所以虽然它的接口协议即便复杂, 而且大家的意见也不统一, 但是有了规定, 也变得简单。由于Nb接口的ATM和IP方式的两种承载电路域的业务, 所以与之相对应的控制信令截然不同。

(1) 以ATM方式作为承载时, Nb接口的用户平面和控制平面都在两个MGW之间直接传输。用户平面基于AAL2, 协议栈为AAL-2 SAR SSCS (I.366.1) /AAL2 (I.3632) /AT M;控制平面基于A A L5, 协议栈为AAL2连接信令 (Q.2630.2) /用于MTP3b的AAL 2信令传送转换 (Q.2 15 0.1) /MT P3 b S S C F-N N I/S S C O P/A A L 5/A T M。

(2) Nb接口的IP承载业务时, 它的两个平面的传输路径不同, 一个控制平面, 一个用户平面。控制平面是需要通过两个接口Mc和Nc的传输隧道, 采用的是Q.1970。用户平面则是在MGW上传输, 基于RTP上协议栈是RTP/UDP/IP。

4 结语

软交换架构 篇7

电力行政交换系统是电网安全、稳定、经济和高效运营的重要保障。现有省级电力行政交换网经过多年的建设已形成了以省公司为一级汇接中心、地市供电公司为二级汇接中心以及县供电公司、厂站为终端局的分级汇接、分区联网拓扑结构的行政程控交换网络。

随着电力系统业务IP化的发展,电力通信业务由传统的语音业务向包括语音、数据和多媒体等多样化业务演进。传统程控交换网络的业务、控制和承载是紧密耦合的,导致新业务开发困难,无法适应快速变化的业务需求。且业界主流厂家的程控交换设备陆续停产,现网程控交换设备老化现象日益严重,设备维护困难矛盾日益突出,急需进行行政交换网升级改造工作[1]。

1 电力行政交换网技术体制选择

根据交换技术发展方向,程控交换技术可按软交换和IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem,IMS)2 种技术路线演进。

在国内三大运营商中,联通、电信运营商的行政交换网络主要采用软交换技术,IMS在试点部署中。中国移动已在全国范围内构建了IMS网络,正在从软交换网络向IMS网络演进。

现有电力行政交换业务仍以语音业务为主,数据及多媒体业务需求较小但需求日益增大。IMS技术作为软交换技术的替代技术,其标准的成熟可靠性、大规模应用经验和增值业务在电力系统的适用性尚待进一步验证。

因软交换技术应用成熟度高且部署成本较IMS低,且现阶段电力行政交换网对语音业务以外的增值业务需求不大,从业务需求、技术可靠性和经济性角度出发,软交换技术是近期电力行政交换网改造的最佳选择。对于现有程控交换设备老化严重的公司可按软交换技术进行行政交换网改造,以满足现有设备的更新换代需求。对于现有程控交换设备运行较稳定的公司可维持现网程控设备运行,待行政交换网改造技术体制明确后再进行设备升级改造。

2 软交换技术

2.1 软交换基本概念

软交换最基本的特点是将呼叫控制与承载分离,通过软件实现基本呼叫控制功能。采用开放的体系结构,将传输、呼叫控制和业务控制三大功能之间的接口打开,采用开放的接口和标准的协议,所有部件之间均采用标准协议互通,可利用标准的应用平台为客户定制各种新业务,具备强大的业务提供功能。

2.2 软交换系统结构

软交换网采用业务、控制、承载和接入彼此分离的体系架构。从网络层次上,软交换网划分为业务应用层、呼叫控制层、承载层和接入层。

1)业务应用层:利用各种设备为整个交换网络提供丰富的增值业务和管理功能。主要设备有业务应用服务器、用户数据库服务器、AAA服务器、Web服务器等。

2)呼叫控制层:主要完成呼叫控制、网关接入控制、业务接入、协议处理、路由、认证、计费等功能。主要设备为软交换机。

3)承载层:负责软交换网络内各类数据流的传送,主要采用IP网络。

4)接入层:主要利用各种接入设备实现不同用户的接入,并将信息格式转换成能够在承载网络上传递的信息格式。主要设备为各种网关和软交换业务接入控制设备等。

软交换系统结构如图1 所示。

3 省级电力行政交换网软交换改造方案

3.1 改造原则

针对省级电力行政交换网应用现状和发展需求,软交换改造旨在提高交换系统的安全性和可靠性,提高系统业务接入能力。遵循“统一规划,分步实施”的原则,省级交换网较交换改造是一个分步实施的过程,在改造过程中程控交换与软交换系统将短期共存。软交换技术改造应实现现有设备和用户的平滑过渡,不仅要充分利用现有程控设备,也要符合电力行政交换网安全、稳定、可靠运行的要求。

3.2 改造模式

3.2.1 分布模式

在省公司、省备调、各地市公司、省公司直属二级单位及直属电厂均配置一套软交换核心设备和相应的业务系统、计费及网管系统,构建各自的软交换本地网。各软交换本地网络通过数据承载网互连互通。各站点用户均注册到本地的软交换核心设备上,同时选择相邻地区的软交换核心设备设置为异地双归属,以实现系统的容灾性。各站点均通过本地的计费系统、网管系统实现本区域的计费和设备管理等功能。各站点的软交换系统由各站点运维管理。软交换系统分布模式结构如图2 所示。

3.2.2 集中模式

在省公司和省备调配置软交换核心设备和中继网关等设备,实现汇接局的功能;省/ 地市及二级单位所有用户均分别注册到省公司和省备调的核心设备上,由此2 套设备为全网提供统一的呼叫控制、接续等功能。2 套系统设置为异地双归属,实现系统的容灾功能。在省公司和省备调均能实现对全网的业务提供、计费和设备管理等功能。任何一套系统发生故障,另一套系统能独立支撑全网业务的正常运行。所有端局业务汇聚到本地接入网关通过数据承载网接入到省公司或省备调软交换核心设备,由软交换核心设备进行呼叫连接和控制,各地区的用户开通、业务配置、计费、管理等都通过公司总部的计费及网管系统采用分权分域方式实现。软交换系统集中模式结构如图3 所示。

3.2.3 模式对比分析

分布模式与集中模式对比见表1 所列。

考虑电力系统对可靠性和容灾性的高要求,综合比较2 种模式的可靠性、容灾性、维护性和经济性,对于IP承载网络未进行VPN划分不具备Qo S保障的省份,推荐采用分布模式组网建设;对于IP承载网络已进行VPN划分具备Qo S保障的省份,可综合考虑系统的容灾性、维护性和经济性选择建设模式。

3.3 系统的互联互通

软交换是一张完全运行在IP网络上的系统,未来的软交换系统最终是以IP端到端的部署方式实现。根据“统一规划,分步实施”的原则,在省级电力行政交换网改造过程中,会出现软交换网络和程控交换网络共存的局面。

在工程建设前期,为实现新旧2 个交换系统的平稳过渡,可在原有程控交换设备与软交换中继网关间开通2 M中继,实现2 个系统的互联互通,各站点软交换用户的出局中继可通过原有程控交换网出局。工程前期的互联互通示意如图4 所示。

待程控用户全部割接到软交换网络后,可将原程控交换的出局中继全部转接到软交换网络的中继网关。各站点通过配置的中继网关与局内的程控交换设备以及公用网络互联,软交换网络与公网间的业务采用就地出局的方式实现互通。工程后期的互联互通示意如图5 所示。

3.4 下级站点典型接入方案研究

3.4.1 500 kV变电站接入方案

现已投运500 kV变电站均配置有1 台程控交换机作为调度行政合一交换机,可通过2 M中继与上级站点软交换中继网关互联,实现500 kV变电站接入上级站点行政软交换网络。

新建的500 k V变电站接入行政软交换网可采用以下2 种接入方案。

1)方案1 :500 kV变电站全部采用IP电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至500 kV变电站,在500 kV变电站配置IP话机,实现500 kV变电站IP电话接入上级站点行政软交换网络。

2)方案2 :500 kV变电站全部采用模拟电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至500 kV变电站,在500 kV变电站配置IAD设备,实现500 kV变电站模拟电话接入上级站点行政软交换网络。

根据《国家电网公司关于印发推进变电站无人值守工作方案的通知》要求,新建的500 kV变电站将采用无人值班/少人值守方式运行,变电站内电话数量较少,按方案1建设工程投资较少。

3.4.2 220/110/35 kV变电站接入方案

220/110/35 kV变电站接入行政软交换网可采用以下2 种接入方案。

1)方案1 :220/110/35 kV变电站全部采用IP电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至220/110/35 kV变电站,在220/110/35 kV变电站配置IP话机,实现220/110/35 kV变电站IP电话接入上级站点行政软交换网络。

2)方案2 :220/110/35 kV变电站全部采用模拟电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至220/110/35 kV变电站,在220/110/35 kV变电站配置IAD设备,实现220/110/35 kV变电站行政电话接入上级站点行政软交换网络。

根据《国家电网公司关于印发推进变电站无人值守工作方案的通知》要求,220/110/35 kV变电站将逐步实现无人值班/ 少人值守运行方式,变电站内电话数量较少,按方案1 建设工程投资较少。

3.4.3 省/ 地二级单位接入方案

对于已配置有程控交换机的二级单位,可通过2 M中继与上级站点软交换中继网关互联,接入上级站点行政软交换网络。

对于采用程控交换远端模块接入的二级单位,若原设备运行状况良好,可保持原接入方式,若运行状况较差或二级单位新建大楼可采用以下2 种接入方案。

1)方案1 :采用IP电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至二级单位,配置IP话机,实现二级单位IP电话接入上级站点行政软交换网络。

2)方案2 :采用模拟电话接入方式,将行政软交换数据承载网延伸至二级单位,配置IAD设备,实现二级单位模拟电话接入上级站点行政软交换网络。

对于用户容量较小的二级单位,方案1 投资较小,用户容量较大的二级,单位方案2 投资较小,能兼容现有模拟电话和传真机。

3.4.4 电厂接入方案

各电厂都配置有程控交换机,采用2 M中继与省公司或地市公司程控交换机互联,省公司或地市公司软交换系统投运后,可采用2 M中继至上级站点软交换中继网关互联,实现电厂交换系统与上级站点行政软交换网络的互通。

4 结语

软交换架构 篇8

随着通信网络技术的飞速发展,人们对于宽带及业务的要求也在迅速提高,为了向用户提供更加灵活多样的现有业务和新增业务,提供给用户更加个性化的服务,提出了软交换概念,即通过将移动交换中心(MSC)分解为移动交换中心服务器(MSC-Server)和媒体网关(MGW),实现控制与承载机制相分离,通过MSC-Server的系统软件实现呼叫选路、管理控制、连接控制和信令互通等基本呼叫控制功能[1]。软交换技术打破了传统封闭的交换结构,可以使业务提供者灵活选择最佳和最经济的组合来构建网络;有利于实现集中控制和维护,加速新业务和新应用的开发、生成和部署;快速实现低成本的业务覆盖,推进语音和数据的融合;软交换技术符合未来电信网络面向全IP发展的趋势。

作为下一代网络中的关键技术——软交换,由于其开放的网络架构以及支撑业务多样性的特点,将会面临更复杂的安全环境。由于MSC-Server的过度集中化,当出现于操作失误、设备故障、系统升级、自然灾害等原因时,会导致大范围业务中断,影响巨大,因此有必要研究有效的容灾组网方案来提高现有网络的安全性和可靠性。

2软交换容灾组网结构

软交换网络系统架构由四个功能层组成,即业务层、网络层、传送层和接入层[2,3]。在软交换组网模式下,MSC按照业务控制与承载的要求,被分割为MSC-Server和MGW(包括IAD、SG、TMG、AMG、UMG等),分别承担功能,其中MSC-Server承担呼叫控制和处理、协议处理、业务服务、操作维护、计费功等控制功能;MGW承担用户承载、电路控制、资源控制、媒体转换及业务交换等交换功能[4]。基于软交换的移动网络容灾体系结构如图1所示:

移动网络中,一个MGW失效会致使其覆盖区服务不可用,HLR故障会导致整个位置区网络瘫痪,而一个MSC-Server故障会导致一个局的业务中断[5]。为了提高网络的安全性,MSC-Server必须采用冗余的备份方案。

目前典型的MSC-Server容灾有1+1主备、1+1互助、N+1互助、区域池(Pool Area)四种备份方案[6],通过对比分析后发现,这四种方案各有利弊,如表1。

尤其值得重视的是,当主用Server和容灾Server同时出现故障时,1+1主备、1+1互助、N+1备份三种容灾组网方案均会导致服务中断,从而无法避免大范围的业务中断,安全性一般;由于技术的复杂性和对IP承载要求高等原因,区域池方案虽然安全性高,但在未实现全IP网络环境下其优势难以得到充分地发挥,不能满足高安全的大规模组网需求,如铁路综合数字移动通信系统GSM-R(GSM for Railway),需要保证高速铁路控制和通信的安全可靠性。基于此,我们提出了一种新的环接力备份容灾组网方案。

3环接力容灾组网方案研究

环接力的容灾备份方案是从高安全性和可靠性角度解决现移动网络中存在的问题。其核心思想是当移动网络中有一个或者多个MSC-Server故障或MSC-Server到MGW的链路中断时,能在短时间内由容灾的Server接管其业务,从而避免大范围的业务中断。

3.1环接力备份方案

环接力容灾备份方案中,N个MSC-Server既是主用Server也是一个相邻关系局的第一容灾Server,在由N个Server组成的网络中的基础上再增加1个容灾MSC-Server做其他N个Server的第二容Server。所有的MSC-Server用“心跳线”连接起来形成一个“环”形。环中每个局所管辖的MGW从逻辑上分成3个虚拟的MGW,并分别与本局主Server、一个相邻关系局Server、容灾Server相连,从而打破了传统双归属的概念,实现了MGW的多归属容灾。如图2所示,A局管辖下的MGW,分别与A局的MSC-Server 1、B局MSC-Server 2、容灾MSC-Server N+1相连,A局的MSC-Server 1为主用Server,B局的MSC-Server 2为MSC-Server 1第一容灾Server,MSC-Server N+1为第二容灾Server。MSC-Server 2和MSC-Server N+1周期性地备份MSC-Server 1的VLR中签约的数据和移动性管理等数据。

所有的Server都正常工作时,各局的Server只为本局所管辖范围内的MGW服务,MSC-Server N+1为不处理业务的完全备份状态。

当仅有一个局的MSC-Server出现故障或者MSC-Server到与其相管辖的MGW连接链路中断时,由相邻关系局的第一容灾Server接管其业务。例如A局的MSC-Server 1出现故障,根据链路优先的原则,A局所管辖的MGW优先注册到其相邻关系局B的第一容灾MSC-Server 2中,然后由B局MSC-Server 2来接管其业务,而不是由MSC-Server N+1来接管其业务。

当环中相邻两个MSC-Server同时出现故障时(虽然几率很小,但在现实中还是可能存在的),还会造成服务中断。例如,当相邻A、B两个局的MSC-Server 1和MSC-Server 2同时出现故障时,因为A局的相邻关系B局也发生故障,所以A局管辖的MGW将注册到其第二容灾Server,即备份MSC-Server N+1中,由MSC-Server N+1来接管其业务,而B局的相邻关系C局MSC-Server 3正常工作,所以B局所管辖的MGW将优先注册到其第一容灾的MSC-Server 3中,由MSC-Server 3接管B局的业务。

以上两种情况当故障局的问题消除后,其局下原来所管辖的MGW再倒回重新由原来的Server掌管其业务。

3.2环接力容灾组网的可行性

下面将对环接力容灾组网方案从三个角度进行分析论证:

(1) 投资的必要性。移动通信的根本任务是保证信息能够准确实时的传递,网络安全是信息通信的生命线,移动网络的安全不仅影响着运营商本身的经济效益,对社会和经济也会造成重大影响。所以必须把移动通信系统安全摆在首要位置。衡量网络安全性的指标是系统平均无故障时间,而环接力备份相比不采用容灾备份方案、1+1方案和N+1备份和的平均无故障时间大大增加,进一步提升了网络的安全性。

(2) 经济的可行性。现在的软交换设备处理能力很高,例如中兴ZXSS10 SS1b软交换控制设备支持8框级联,其中一个单框设备可以处理200万用户同时呼叫[7],所以每个Server有足够的容量作为备份使用。环接力容灾方案相对1+1互助方案增加了一个容灾Server,相对N+1备份方案来说增加了几条冗余链路,成本并没增加很多。

(3) 技术的复杂度。环接力容灾组网方案中,每个Server需要同步其相邻关系局的数据,容灾Server需要同步其余N个Server的数据,数据同步难度并不大。

本方案有效实现了两个相邻节点同时出现故障的多节点容灾,相对1+1主备、1+1互助、N+1备份方案有显著的优点,适用于铁路综合数字移动通信系统GSM-R安全组网的要求,同时可为公众移动通信系统安全组网提供参考。

4结束语

软交换技术是下一代通信网络解决方案中的焦点之一,已成为近年来业界讨论的热点话题。软交换技术采用了分层的全开放的体系结构,在通信技术领域里是一个革命性的突破,而基于软交换的备份容灾机制也是提高现有移动网络的安全性的一个有效方案。本文提出的环接力备份方案在安全性和可靠性方面相对1+1备份、N+1备份具有明显的优势,而且对投资成本、实现难度要求不高,对未来网络规划建设具有重要参考意义。

参考文献

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[6]周忠良.软交换网络中容灾技术的研究与分析[D].北京.北京邮电大学.2008.12

对软交换技术的分析 篇9

软交换是下一代网络的控制功能实体, 为下一代网络 (NGN) 具有实时性要求的业务的提供呼叫控制和连接控制功能, 是下一代网络呼叫与控制的核心。现阶段的软交换至少应具备以下三个基本特点:集成分组网和电路交换网;具备汇接局和端局能力;呼叫控制与媒体层和业务层分离。软交换设备与各种媒体网关、终端、应用服务器、其他软交换设备间采用标准协议相互通信。简单的看, 软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体, 但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的, 不同的业务所需要的呼叫控制功能不同, 这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。

二、软交换的必然性

交换机在传统的交换网络中普遍被应用, 给用户提供的各项业务和控制都是由交换机来实现的。在每个接点都来完成交换机的功能和其提供的业务, 并且提供的业务都是采用依靠交换机和信令来实现的, 因此在对开放的每项业务进行详细规范时必须在交换机的技术标准和信令标准中进行。如果要增加新的业务, 首要问题就是对标准进行修订, 然后在改造交换机, 因此, 没提供一项新的业务都需要很长的时间来完成。为了使用户对新业务的需求能够得到满足, 公共的业务平台——智能网在网络中出现了。智能网 (IN) 是在通信网上快速、经济、方便、有效地生成和提供智能业务的网络体系结构。它是在原有通信网络的基础上为用户提供新业务而设置的附加网络结构, 它的最大特点是将网络的交换功能与控制功能分开。由于在原有通信网络中采用智能网技术可向用户提供业务特性强、功能全面、灵活多变的移动新业务, 具有很大市场需求, 因此, 智能网已逐步成为现代通信提供新业务的首选解决方案。智能网的目标是为所有通信网络提供满足用户需要的新业务, 包括PSTN、ISDN、PLMN、Internet等, 智能化是通信网络的发展方向。智能网的设计思想是分开呼叫连接和业务提供。呼叫连接由交换机来完成, 业务提供则是由智能网来完成, 这种方法有利于增强业务能力的提高以及新业务提供时间的减少。

软件换的体系结构如图1所示, 以下是对其各层的功能进行分析: (1) 边缘接入层:各类用户接连至网络是通过各种接入手段来实现的, 并将信息格式转换成为能够在网络上传递的消息格式; (2) 核心交换层:采用分组技术, 提供一个高可靠性的, 提供QOS证和大容量的统一的综合传送平台; (3) 网络控制层:实现呼叫控制, 其核心技术就是软交换技术, 完成基本的实时呼叫控制和连接控制功能; (4) 业务管理层:在呼叫建立的基础上提供额外的增值服务, 以及运营支撑。

这种网络拓扑结构与现有网络相比具有如下优点: (1) 可以使用基于包的承载传送, 例如IP、ATM, 克服了TDM网络中容量不足的缺点。 (2) 具有开放式端点的拓扑结构, 既能良好的传送话音, 也能支持数据业务。 (3) 将网络的承载部分与控制部分相分离, 允许二者分别演进, 有效地打破了单块集成交换的结构。 (4) 在各单元之间使用开放的接口, 允许运营者为其网络的每一部分购买最理想的产品。

为了适应软交换业务承载, IP网的拓扑设计要求更倾向于可靠性。在实际设计时, 应考虑以下几点: (1) 对于链路考虑冗余, 单节点采用双链路上联, 一主一备, 设置成不等值的。当主链路坏了, 可以采用链路倒换功能, 快速切换到备份链路上来; (2) 在节点内, 考虑双路由设备设计, 负载分担, 当某一个设备宕机了, 可以快速切换到另一设备上; (3) 骨干网核心层设计, 采用双平面设计思路, 链路采用全网状连接。边缘层还是采用双归属方式。

三、软交换存在的问题

从目前的厂家推出的软交换的解决方案来分析, 目前软交换存在的问题有主要有以下几个方面。

第一, 大型网络的组网和运营经验在国际上还不存在。经过长期的运营积累, 传统的电信网在网络组织方面起经验已经相当的成熟了。但是目前国内外还没有比较成熟的基于软交换的NGN网络组织的经验;第二, 协议还没有兼容性, 标准还处在发展阶段。在技术标准的选用以及协议的兼容性方面不同厂家的软交换还是很难做到相互兼容。各种协议也处在发展阶段, 还需要根据业务的需要来确定协议的选项;第三, API没有成熟的产品。标准的API接口的采用为网路运营商提供新的业务开创了没有的前景, 但是产品还处在探索和研发的过程中;第四, 业务开发问题。软交换体系的一个优势就是标准、开放的API接口能够快速、灵活地提供丰富的业务, 但是目前厂家提供的业务都比较集中在基本上, 而对于什么样的业务才是运营商的杀手业务, 这个问题是运营商和设备商目前亟须解决的问题;第五, 网路安全和网络Qos问题。对于网络安全问题, 目前还没有较完善的方法来对其进行解决, 增强系统的安全性主要是通过网络设备来进行, 而且采用加密的方式来解决用户数据的安全问题。网络Qos问题是业界研究的热点, 并且处理它的办法也不多, 可以通过MPLS LSP的建立来解决, 但是从现行技术来看, 不可能实现动态的LSP的建立, MPLS LSP的通道可以通过静态的方式建立, 而未来软交换话务疏通要求MPLS LSP全网状的连接, 会严重制约着MPLS流量工程的实现。解决Qos问题还需要进一步研究和探讨。

其实上述问题的存在并不是说明软交换技术的应用受到了阻碍, 从另一个角度考虑, 这样能够使得运营商和设备供应商对这些问题能够很深入的分析并提出解决方案, 直到完善为止。

参考文献

[1]步冬静:软交换技术及其在电力通信系统中的应用前景[J].安徽电力, 2006, (04)

[2]赵宇红:下一代网络的关键技术—软交换[J].福建电脑, 2009, (01)