浅谈软交换网络及其发展前景

摘 要 本文介绍了软交换技术的功能和软交换网络的基本概念，研究了软交换网络的框架结构、相关协议、特点，探讨了软交换网络发展前景。
关键词 软交换；H.248协议；发展前景；IMS

1 引言
随着因特网的迅猛发展，用户对新业务的需求不断增加，传统交换网络采用依靠交换机和信令提供业务的方式，通常在制定交换机规范的时候要确定该交换机应提供什么业务，在增加新的业务时必须要对每一个交换机或信令做相应的改造，因此新业务提供时间较长。利用软交换技术，构建一个统一的网络平台，即软交换网络。通过这个平台同时承载话音、视频和数据等各项综合业务，并提供开放式的业务层标准接口，引入新业务。软交换网络可以最大限度地保护现有电信网络的投资，能降低网络建设和运行维护成本；能快速提供业务，涉足新领域，以创造新的运营利润增长点；能适应技术发展趋势，满足不同用户需求。
2 软交换网络
软交换的主要设计思想是业务与控制分离、承载与接入分离的思想，把传统交换机功能实体离散分布在网络之中（如图1）。软交换技术是一种功能实体，为软交换网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能。

软交换网络是基于分组交换的网络，在原有电路交换机的基础上，将业务功能（业务提供）、控制功能（呼叫和信令控制）和接入功能（中继和用户接入）相分离，形成软交换网络的应用服务器、控制设备、信令网关和各种接入媒体网关。
软交换网络是一个可以同时向用户提供语音、数据、视频等业务的开放网络。它采用一种分层的网络结构，使得组网更加灵活和方便。整个网络被分成接入层、传送层、控制层和业务层（如图2），即把控制和业务的提供从媒体层中分离出来。

⑴ 业务应用层：主要由各类业务应用平台构成，包括应用服务器、数据库、策略服务器、SCP、AAA服务器等。软交换技术将电话交换机的业务控制模块独立成为一个物理实体，称为应用服务器(AS)，主要功能是完成业务的实现，向用户提供各种增值业务。存放业务逻辑和业务数据，并可以通过应用服务器提供API接口。
⑵ 控制层：主要由软交换机设备构成。软交换技术将电话交换机的交换模块独立成为一个物理实体，称为软交换机(SS：SoftSwitch)，SS主要功能是完成对边缘接入层中的所有媒体网关的各种业务呼叫控制，并负责各媒体网关之间通信的控制。
⑶ 核心传送层：核心传送层实际上就是软交换网的承载网络，为业务媒体流和控制信息流提供统一的、保证QoS的高速分组传送平台，其作用和功能就是将边缘接入层中的各种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台等各个软交换网网元连接起来。软交换网中各网元之间均是将各种控制信息和业务数据信息封装在IP数据包中，通过核心传送层的IP网进行通信。
鉴于IP网能够同时承载语音、数据、视频等多种媒体信息，同时具有协议简单、终端设备对协议的支持性好且价格低廉的优势，因此软交换网选择了IP网作为承载网络。目前主要包括IP网和ATM网。
⑷ 边缘接入层：主要包括各类媒体网关设备、综合接入设备(IAD)及各种终端设备。软交换技术将电话交换机的业务接入模块独立成为一个物理实体，称为媒体网关(MG)，MG功能是采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中，MG完成数据格式和协议的转换，将接入的所有媒体信息流均转换为采用IP协议的数据包在软交换网络中传送。
中继媒体网关（TG）和信令网关（SG）共同完成了电话交换机的业务接入功能模块的功能，实现了普通PSTN／PLMN电话用户的语音业务的接入，并将语音信息适配为适合在软交换网内传送的IP包。同时软交换技术还对业务接入功能进行了扩展，体现在AG、IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等几类媒体网关。通过各类MG，软交换网实现了将PSTN／PLMN用户、H.323 IP电话网用户、无线接入用户的语音、数据、多媒体业务的综合接入。
软交换网络各层之间采用标准的协议和接口。各层之间相互独立，独自发展，每层之内的技术革新不影响其他层，并且软交换网络能够提供灵活多样的接入方式。通过开放的API接口可以支持运营商、第三方业务提供商开发新业务。
3 软交换网络的特点
⑴ 由于采用开放的网络架构体系，部件间的协议接口基于相应的标准，能方便各种异构网的互通。
⑵ 由于功能的分离，各种接入媒体网关的设置可以更加灵活，软交换机的控制能力和管理范围可以很大。通过呼叫控制与承载的分离，便于在承载层采用新的网络传送技术；通过承载与接入的分离，便于充分利用各种现有的以及新兴的网络接入技术；通过业务与呼叫控制的分离，业务的提供可以更加丰富、快捷。
⑶ 由于是基于分组的网络，其网络带宽是共享的，因此，语音和控制媒体流的承载可以是端到端的。
⑷ 由于网络层采用统一IP协议，网络资源可以共享，实现了业务的融合。
4 软交换网络中的协议及标准
⑴ 软交换机与应用服务器之间的协议
软交换和应用服务器之间采用SIP协议。为了实现软交换网业务与软交换设备厂商的分离，即软交换网业务的开放不依赖于软交换设备供应商，允许第三方基于应用服务器独立开发软交换网业务应用软件，因此，定义了软交换机与应用服务器之间的开放的Parlay接口。软交换机与智能网SCP之间通过标准的智能网应用层协议(INAP、CAP)通信。
⑵ 软交换机之间的协议
当需要由不同的软交换机控制的媒体网关进行通信时，相关的软交换机之间需要通信，软交换机与软交换机之间的协议有BICC协议和SIP-T协议两种。
BICC协议是ITU-T推荐的标准协议，它主要是将原七号信令中的ISUP协议进行封装，对多媒体数据业务的支持存在一定不足。SIP-T是IETF推荐的标准协议，它主要是对原SIP协议进行扩展，属于一种应用层协议，采用Client-Serve结构，对多媒体数据业务的支持较好，便于增加新业务。目前BICC和SIP协议在国际上均有较多的应用。
⑶ 媒体网关与软交换机之间的协议
除SG外的各媒体网关与软交换机之间的协议有MGCP协议或MEGACO／H.248协议两种媒体网关控制协议。MEGACO／H.248实际上是同一个协议的名字，由IETF和ITU-T联合开发，IETF称为MEGACO，ITU-T称为H.248。
信令网关（SG）与软交换机之间采用信令传送协议（SIGTRAN），在IP网上传送No.7信令的高层信令信息（TUP/ISUP/SCCP）。SIGTRAN的低层采用流控制传送协议（SCTP）。SIGTRAN／SCTP协议的根本功能在于将PSTN中基于TDM的七号信令通过SG以IP网作为承载透明传至软交换机，由软交换机完成对七号信令的处理。
⑷ 媒体网关之间的协议
除SG外，各媒体网关之间通过数据传送协议RTP(Real-time Transport