软交换与下一代网络的融合
吕振华 2003/02/18
摘要：本文从软交换的产生和发展入手，描述了以软交换为核心的下一代网络的体系结构和当前业界所提出的各种解决方案，并对软交换体系和现有网络的互通进行的分析和论述，最后提出了在软交换的体系结构上实现下一代网络的融合。 关键字：软交换、 中继网关、媒体终结网关、信令网关、3G、UMTS、网络融合
一 软交换的产生和发展
随着互联网技术和信息技术的飞速发展，人们对通信手段和通信业务的需求越来越高，用户希望能够拥有更大带宽的信息接入手段、更丰富实用的业务以及更清晰的话音质量和更便宜的通信费用。这所有的需求都给电信运营商提出了一个必须面对的问题：如何发展和演进现有的通信网络，在满足用户基本通信需求的同时，能够快速地提供新业务，有效地降低运营商的网络建设和维护成本，实现语音、数据的综合接入，最终实现三网合一的目标。
针对以上的问题，一些国际标准组织、设备生产厂家、以及运营商就提出了改变现有的网络体系结构，发展下一代网络的解决思路。
就目前业界对下一带网络的研究来看，下一代网络是可以提供语音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，它将网络中的各种设备按照功能进行分层，以业务为驱动，为用户提供各种手段的接入，所有的业务，包括实时的和非实时的，均由一个统一的宽带分组网络来承载。
软交换是下一代网络的呼叫控制核心，为那些实时的、需要服务质量保证的业务提供呼叫控制和连接控制功能。它是电信网向下一代网络演进的重点。
二 软交换的体系结构
图1即是基于软交换的下一代网络体系结构图，它将网络分为四层，各层的功能如下：
(1) 接入层：利用各种接入设备实现不同业务的接入，并实现信息格式的转换。主要的接入设备有：
其中IAD、AG、WAG统称媒体终结网关。
(2) 传输层：用于承载媒体流的高带宽的分组网络，要求有一定的QoS保证。目前主要是指IP和ATM两种网络。
(3) 控制层：是软交换体系的呼叫控制核心，利用呼叫服务器（或称软交换Softswitch、媒体网关控制器MGC），控制接入设备完成呼叫接续。主要功能包括呼叫控制、业务提供、业务交换、资源管理、用户认证、SIP代理等。
(4) 业务层：该层是软交换体系最高层，主要利用各种设备为整个体系提供业务上的支持。包括：
三 软交换对于网络发展的解决方案
基于软交换的体系结构，目前不少厂家提出了下一代网络的解决方案，并推出了相应的产品。
从目前的情况看来，基于软交换的下一代网络的解决方案主要有以下几种。
此方案主要是利用接入层的中继网关（TG）来替代现有的长途局或汇接局，完成长途传输及本地汇接功能。其中还要用到信令网关（SG）来实现七号信令在IP网络的承载，以实现现有网络（PSTN、ISDN、PLMN等）与软交换网络的互通。目前几个主要厂家基本上都有长途传输及本地汇接解决方案的设备提供。
此方案利用媒体终结网关（AG、IAD等）提供窄带和宽带综合接入，取代现有网络中的C5交换局。该方案由软交换来实现传统语音业务呼叫的控制。
目前设备制造商陆续推出了IAD、AG的相关产品，支持VOIP的基本呼叫和部分的补充业务；有些还支持VoDSL、2G接入用户的基本呼叫与补充业务，支持PBX、光纤以太网、帧中继接入。并计划在不久后提供VPN、个人移动性、广义CENTRAX等业务。
此方案利用多媒体服务器实现新业务的创建与实施，并提供公共的API接口，易于开发新的业务和应用。目前很多设备厂商都有了相关的产品或实验室产品，如：西门子的MMA-2，北电的IMS等。在不久后将能够支持的业务多种有特色的多媒体业务应用和第三方通过开放业务接口的业务应用和开发。
3G业务解决方案为移动用户提供各种宽带和多媒体业务，并提供多种移动性相关的业务。具体指3G无线用户通过接入设备连至无线媒体网关，并通过软交换的核心网络和3G服务器提供3G的话音和数据业务。
3G的解决方案为固定网和移动网的融合提供了可能。
四 下一代网络的融和
从现有的电信网络向下一代网络的演进并非一日之工，使用软交换体系构建的新网络将和目前存在的电信网并存相当长的时间，软交换体系可以通过网络互通和现有网络并存，并最终取代现有的网络，向用户提供承载在分组网上的宽带、多业务应用，最终实现现有数据、语音和移动网络的融合。
1 软交换体系与现有网络的互通
1.1 与PSTN/ISDN网的互通
软交换体系与现有PSTN/ISDN网的互通，可以通过中继媒体网关（TG）和信令网关（SG）实现。其中由TG作为互通点，与PSTN网络中的网关局完成网络互通；七号信令则是通过七号信令网的STP与信令网关相连来实现互通。当一个PSTN/ISDN用户发起呼叫时，设有互通点的交换局将信令通过STP和信令网关传递给呼叫服务器，呼叫服务器进行地址解析找到被叫方，然后控制中继网关建立呼叫。
1.2 与现有IP电话网的互通
目前国内的IP电话网多是按照H.323体系来建设的，软交换体系与IP电话网的互通点设在软交换体系的呼叫服务器与H.323体系最低一级的关守之间，互通采用的协议是H.323。
当从软交换体系发起到H323网络的呼叫时，呼叫服务器通过H.323协议请求与其互通的关守进行地址解析，得到被叫方的H.323网关地址后，呼叫服务器控制主叫方的媒体网关与之建立呼叫通路。反之亦然。
1.3 与现有智能网的互通
软交换体系与现有智能网的互通指的是在软交换体系中的用户能够享受到现有智能网上开展的各种业务。此时首先要求控制层的呼叫服务器能够支持中国的INAP信令。其互通点设在呼叫服务器与智能网的SCP之间。
当一个用户发起一个智能网业务（如800）的呼叫时，呼叫服务器通过INAP信令通知SCP， SCP控制业务流程。对于SCP来说，呼叫服务器相当于一个SSP。
1.4 与第三方业务者之间的互通
软交换体系的一个优势在于其可利用第三方的力量，灵活、迅速的提供业务。具体实现方法由开放的APIs与第三方的应用服务器相连。目前开放的APIs的应用有两种方式：1、MGC与所有应用服务器(包括第三方)之间采用；2、MGC与主应用服务器相连，主应用服务器与第三方应用服务器采用APIs，第三方应用服务器通过主应用服务器控制MGC。
2 用软交换体系实现网络融合
软交换体系可以方便的实现话音业务在IP网络上的承载，从而达到语音和数据网络的融和，用户可以通过综合接入设备，方便地实现语音和数据的业务；多媒体服务器上提供的多媒体业务和由第三方通过开放的第三方接口（API）开发的业务又为用户提供了丰富的业务选择。同时，软交换体系的分组网承载和分层的框架结构思想与3GPP所提出的移动网络CS域的分组化和分层化（UMTS R4、R5版）思想相吻合，这就使得未来的移动网络可以构建在软交换体系思想下，与话音和数据网络共用统一的分组网络承载，通过相应的移动业务服务器来提供移动用户的接入，从而实现语音、数据和移动网络的融合。具体结构如下图所示：
（点击看大图）
从上图的结构可以看出，由于下一代网络采用基于分组核心网的技术，通过软交换构造的下一代网络在管理上、业务上很容易实现融和，各种用户（固定的语音用户、数据多媒体用户、移动用户等）可以通过统一的核心网接入，并且享受到网络中的各种业务（其中包括第三方通过开放接口提供的业务），网络运营和管理的成本将大大下降；同时，业务的开放性也加快了业务的提供速度，第三方的加入将改变以往设备驱动市场的模式，运营商可以根据市场的需求灵活地选择第三方作为合作伙伴，快速地开发各种用户感兴趣的业务，从而增强竞争力，达到运营商和业务提供上双赢的目的。
结束语：基于软交换技术的下一代网络可以使运营商通过分组的网络实现全业务的提供，未来网络的融和将可以通过下一代网络技术实现。但是应该看到实现网络的融合并不是一朝一夕的事情，下一代尚有许多技术问题需要解决,在其发展过程中会受到许多不可预知因素的影响。作为核心分组网络的IP网上的QoS保证、网络安全性的进一步解决、网络用户的鉴权、IP地址容量的解决，IPV6和IPV4的互通；业务层面的API的标准化、业务提供的鉴权；以及3G标准化的进程和3G设备的生产情况都将是我们必须关注和研究的问题。
本文由作者向CTI论坛提供
作者简介：
吕振华
email:lvzh@gsta.com
广东省电信科学技术研究院
中国电信广州研发中心
网络技术研究部
电信技术研究室
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