软交换技术
摘要：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增长，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，提出了下一代网络的概念，且目前各大电信运营商已开始着手进行下一代通信网络的实验。

软交换技术又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。

我国网络与交换标准研究组已经完成了有关软交换体系的总体技术要求框架，863计划也对有关软交换系统在多媒体和移动通信系统方面的研究课题进行了立项。

关键词：网关、服务器、软交换技术
1．软交换概念的提出及定义
软交换的概念最早起源于美国。

当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（CallManager、CallServer），实现PBX 功能（IPPBX）。

对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。

由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX应用获得了巨大成功。

受到IP PBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。

业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。

软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（International SoftSwitch Consortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU－T等国际标准化组织的重视。

根据国际Softswitch论坛ISC的定义，Softswitch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。

因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。

软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。

与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

现阶段的软交换至少应具备以下三个基本特点：
* 集成分组网世界和电路交换网世界；
*具备汇接局和端局能力；
*呼叫控制与媒体层和业务层分离。

2.软交换的系统结构
软交换系统网络结构图
(1)边缘接入层
具有用户接入、媒体转换和本地业务交换功能。

这层包括面向PSTN的
TMG(Tandem Media Gateway)汇接媒体网关、面向无线网络的
WMG(Wireless MediaGateway)网关和面向IP或ATM等接入的
AMG(Access Media Gateway)网关等。

PSTN和分组交换网的无缝连接
如上图所示，在软交换体系中，PSTN和分组交换网的无缝连接由媒体网关(MG)和信令网关(SG) 来完成。

PSTN通过E1和ISDN PRI接入媒体网关，媒体网关和软交换
机之间的通信遵循Megaco／H．248或MGCP协议，No．7信令网接入信令网关，信令网关和软交换机之间的通信遵循SIGTRAN或SIP协议。

媒体网关需要有以下功能：
①在MGCP／H．248消息的控制下产生拨号音、回铃音、忙音等
②传输带外DTMF。

③检测用户摘机、挂机，检测和收集DTMF号码，并向M G C提交事
件。

④回声消除。

⑤对话音信号的有效载荷部分进行模／数转换并且压缩，生成分组包。

或者把分
组包逆向地转换成话音信号。

⑥在MGTP／H．248消息的控制下分配TDM时隙。

⑦支持传统协议，如E&M、CAS、Q.SIG、TR-303等。

信令网关需要有以下功能：
①通过E1/T1/V.35和No．7信令网建立物理连接。

②通过分组网向软交换机传送No．7信令信息。

(2)核心交换层
此层是数据传输和路由平台，包括高速的ATM交换机和IP交换机与路由器。

(3)业务控制层
软交换所在的层，主要提供呼叫业务控制功能和上层业务支撑平台。

控制下层的用户接入、媒体转换和业务交换功能；同时上层业务通过开放的接口协议访问该层来完成对下层的管理、控制功能。

软交换机之间可以通过SIP-T、BICC或H.323协议通信。

(4)业务管理层
该层主要提供增值业务和对下层业务的管理功能。

在该层有应用服务器、策略服务器AAA（Accounting Authorization and Authentication)服务器、网络管理服务器、数据库服务器和第三方业务提供等。

网络管理服务器和软交换机之间的通信基于SNMP协议。

网络管理服务器的主要功能是运行维护、采集统计、发出告警信息、网络配置管理。

策略服务器和软交换机之间的通信基于COPS(Common Open Policy Service)协议。

策略服务器的主要功能是按业务需要动态地调控网络运行状况。

AAA服务器和软交换机之间的通信基于RADRJs协议。

AAA服务器的主要功能是帐户审核和权限认定。

应用服务器与软交换机通过SIP(Session Initiation Protocol，)通信，这样应用服务器通过软交换机取得部分的呼叫控制的功能。

应用服务器开放了API标准。

如JAIN(Java in Advanced Intelligent Network）、Parlay 等，第三方应用软件可以通过API调用来访问应用服务器，进而控制呼叫过程。

这就为广大的软件开发商提供了参与开发增值业务的机会，使得业务应用更加丰富多彩。

在这种情况下，增加一项新的业务并不需要软交换结构有任何改变，这也正是采用软交换的一大优点。

软交换设备位于控制层，提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、计费、认证等功能。

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。

3.软交换主要完成以下功能：
(1)媒体网关接入功能
可以连接各种媒体网关，如PSTN／ISDN媒体网关、ATM媒体网关、无线媒体网关等，完成H．248协议功能。

同时还可以直接与H．323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。

(2)呼叫控制和业务交换功能
为完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制，此外还提供业务交换功能，包括智能呼叫触发检出和资源控制等。

(3)基本业务控制功能
能够提供PSTN／ISDN交换机所能提供的基本业务和补充
传统电路交换与软交换比较示意图
业务，如遇忙前转、无应答前转、来电显示等基本业务和补充业务；同时还可以与现有智能网配合，提供现有智能网所能提供的业务。

目前智能网规范已经发展到能力集Cs4，在原先智能业务的基础上又进行了扩展，可以实现一些基于I P网的业务，如PINT 业务等。

此外，软交换要提供网守功能，如接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。

(4)互通接口功能提供支持多种信令协议(包括H．248，H．323，SIP*，SCTP、ISUP+、
INAP+、RADIUS、SNMP)的接口，实现与现有PSTN智能网、IP电话系统、SIP系统以及其他软交换系统的互操作。

目前，H．323和SIP是分组网内两大相互竞争的协议，其中H．323协议为ITU～T制定的标准，SIP协议是IETF制定的标准，两者均可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。

H．323协议采用了ISDN的设计思想，使用Q．93l协议完成呼叫的建立和释放，明显地带有电信网可管理性和集中的特征。

与SIP比较，H．323更为成熟，而SIP协议具有简单、扩展性好以及和现有的Internet应用联系紧密的特点，软交换可以同时支持这两种协议。

(5)资源管理功能资源管理模块类似于智能网系统中的独立外设，主要负责收号以及向用户播放语音，很多业务涉及到与用户之间的交互，该模块起到一种语音导航的功能。

(6)开放的业务APIsofts、7lritch应提供可编程的，逻辑化控制的开放API协议，实现与外部应用平台的互通，承接业务层增强业务节点的增强业务实现；softswitch可与增强业务节点捆绑，适应业务快速变化的需求。