软交换在3G核心网中的应用

2023-01-24

软交换技术起源于美国的企业网应用,它的主要优点是可以将原本分立的网络有机的统一在一起,降低网络运营成本,通过标准的API接口,可以快速灵活的提供各种业务。软交换协会有业务应用、网络结构、设备控制、网络管理、SIP五个工作组。软交换相关标准和协议的制定同时得到了IETE、ITU-T等国际标准化组织的重视。目前,软交换技术的级别框架结构、主要功能、性能、应用范围等方面已经基本确定,软交换的产品正在逐步走向实用化阶段。目前软交换研究的热点问题包括:协议标准的完善和设备之间的互联互通问题;如何组建大网络问题;业务开发问题以及QoS问题等。下一代网络泛指一个以I P为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务融合全新的网络。而3G不是现有移动网和IP网的简单叠加,是整个网络框架的变革。软交换正是构建以IP为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务的融合方案。软交换技术在3G核心网中大有作为。

1 软交换的概念

软交换 (Soft switch) 是下一代网络的控制功能实体,作为话音网向数据网融合的下一代网络的核心技术正日益收到电信运营商的重视。下面将介绍软交换的原理和体系结构。

1.1 软交换原理

软交换就是把呼叫控制功能从多媒体网关中分离出来,通过软件实现连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和生成呼叫详细记录等功能,把控制和业务提供分离。软交换的各实体间通过标准协议进行连接和通信,增加了系统的灵活性。软交换的这种业务、控制与传送、接入分离的设计思想能够更加方便的为用户提供各种业务,避免了传统电路交换网中,新业务开发过程复杂、周期长等缺点。

软交换提供的功能概括起来主要有:媒体接入功能、呼叫控制功能、业务提供功能、互联互通功能、资源管理功能以及计费和认证功能。软交换实质是多种逻辑功能实体的集合,其核心思想是硬件软件化,通过软件来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能。它是下一代网络的控制功能实体,是下一代交换网中语音、视频、多媒体业务呼叫、控制以及业务提供的核心设备。

1.2 软交换体系结构

软交换体系结构按功能可分为四层:边缘接入层、核心层、网络控制层以及业务应用层。各层之间采用标准化接口和协议,增加了系统的灵活性。

(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,并将信息格式转换为能够在网络中传递的信息格式。

(2) 核心交换层:核心交换层采用分组技术,提供一个高可靠性、具有QoS保证、大容量的综合传送平台,并将信息媒体流选路至目的地。

(3) 网络控制层:网络控制层是软交换体系的呼叫控制核心,对应网络的会话层功能,以软件控制的形式完成呼叫控制、路由、认证、资源管理等功能。

(4) 业务应用层:业务应用层主要是基于下层网络的能力为整个体系提供各种丰富的增值业务、相应的网络管理及服务,对应网络的应用层功能。

1.3 移动软交换的功能

移动软交换是多种逻辑功能实体的集合,提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能。其主要功能包括以下几个部分。

(1) 移动性管理功能:主要完成切换 (包括U M T S系统内、G S M系统内以及G S M与U M T S系统间的切换) 、登记和移动台去话功能。

(2) 安全保密功能:支持用户鉴权、TMSI使用和用户信息加密。

(3) 呼叫控制和处理功能:移动交换服务器可以为级别呼叫的建立、维持和释放提供控制功能,包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等;接受来自业务交换功能的监视请求,并对其中与呼叫相关的事件进行处理;支持级别的两方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能。

2 软交换在3G核心网中的应用

主流的3 G制式有W C D M A、CDMA2000和TD-SCDMA三种, 在这三种制式中, WCDMA和TD-SCDMA的标准由标准组织3GPP制定, CDMA2000的标准由3 G P P 2制定。到目前为止, 3 G P P制定的UMTS核心网络有R99、R4、R5和R6四个版本,在R4和R5核心网络标准中,软交换技术得到了充分的利用。网络设备主要包括MSC服务器、GMSC服务器、MGW,它们的功能介绍如下。

(1) MSC的功能:对外提供纯粹的信令接口;集成R99 VLR功能,以处理移动用户业务数据及CAMEL相关数据;对电路域级别业务及补充业务设计的MGW中承载终端及媒体流的控制,是通过3G扩展的H.248协议来实现;与其它MSC服务器间通过BICC信令实现承载无关的居间呼叫控制;支持MGW及自身的登记及故障恢复操作。

(2) GMSC服务器的功能:GMSC服务器由GMSC的呼叫控制和移动控制组成,只完成GMSC的信令处理功能,具有查询位置信息的功能。GMSC服务器通过H.248协议控制MGW中媒体通道的接续,支持BICC与I S U P的协议互通。

(3) MGW的功能:它是3G R4核心网的用户承载面的网关交换设备,位于3G CS核心网通往无线接入网及传统固定网的边界处,是IU接口、PSTN/PLMN接口的承载通道以及分组网媒体流的终结点。MGW可通过H.2 4 8信令,接受来自M S C服务器及GMS C服务器资源控制命令。

3 3G中应用软交换的优势

3.1 投资成本低

传统电路交换网利用集中的M S C在RAN和PSTN之间完成话音交换,存在布点多、运行成本和维护人员等成本高的问题。运营商为解决这个问题,大多建设大型、几种的MSC,其代价是要建设来自各个城市RAN的回程话音电路。使用软交换技术,媒体网关和业务服务器的分离使得它们各自可以独立的进行工程实施、扩容和布局,这将带来大量软件升级费用的节省。

3.2 引入竞争

在3G组网中,采用软交换的架构,就可以很好的将具有独到技术优势的专业公司引入到设备的竞争中来,这对提高设备性能,降低运营商建网成本,促进业务发展具有重大意义。

3.3 通过软交换利用基于IP的服务器平台来开放业务

在UMTS R5阶段,IP多媒体域采用SIP作为呼叫控制协议,引入IMS,实现在IP上的语音、数据、多媒体等业务的提供,使得运营商可以借助基于IP的应用服务器向用户提供更灵活和更丰富的业务。

摘要:本文在介绍了软交换技术的基础上, 分析了软交换在3G核心网中的应用, 介绍了软交换在3G核心网中应用的优势。

关键词:软交换,3G,应用

参考文献

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