软交换概念.docx

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软交换概念

软交换

随着通信

向用户提供更

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加灵活、多样的现有业务和新增

网络的概念，且目前各

实验。

软交换技术又是下一代通信网络解

提出了下一代

增长，为了业务，提供给用户更加个性化的服务，一代通信网络的

大电信运营商已开始着手进行下

论的热点话题。

我国网络与交换标准

决方案中的焦点之一，已成研究组已经完成了有关软交换体

为近年来业界讨

系的总体技术要

求框架，863计划也对有关软交换行了立项。

系统在多媒体和移动通信系统方

面的研究课题进

1.软交换基础概念

1.1.什么是软交换？

在询问这

它具有开放的

软交换的

电话，通过一

样的问题时，我们经常会得到一架构，它能够实现呼叫控制与媒概念最早起源于美国。

当时在企业网络环境下，用户采套基于PC服务器的呼叫控制软件（CallMan

系列特征的描述：

它是

NGN的核心，

体传输分离

用基于以太网的

ager、Ca

11Ser

不需单独铺设

低于传统的P

于满足通信需

ver），实现PBX功能（IPPBX）。

对于这样一套设备，系统网络，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BX。

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

求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此I

PPB

X应用获得了

网络的发展更

传统的交换设

P、H248）

技术应运而生

巨大成功。

受到IPPBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，

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：

将备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之且主要使用纯软件进行处理，于是，

间采用标准协议（MGC

oftSwitch

软交换

软交换概

rnatio

了软交换技术

际标准化组织

C（Inte）的成立更加快

的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU—T等国

的重视。

念一经提出，很快便得到了业界的广泛

na1SoftSwitch

根据国际

Softswitch论坛IS

于分组网利用

程控软件提供呼叫控制功能和媒

交换的基本含

义就是将呼叫控制功能从媒体网

现基本呼叫控

编程功能建立

认同和重视，IS

nsortium

C的定义，Softswitch是基

体处理相分离的设备和系统。

因此，软关（传输层）中分离出来，通过软件实

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

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。

思科系统亚太区NGN/VoIP首席技术顾问殷康认为，尽管“软交换”是目前NGN讨论的热点，但是人们对它的概念仍然有些似是而非。

他说:

“软,交换?

这个术语可以说是从Softswitch翻译而得。

Softswitch这一术语借用了传统电信领域PSTN网中的,硬?

交换机,switch?

的概念，所不同的是强调其基于分组网上呼叫控制与媒体分离的含义。

国内一开始有人将Softswitch

传输承载相

含义不够十分

明晰，单从字面上看很难使人理

译为,软交换?

。

但是,软交换?

这个翻译术语解它究竟是设备系统概念还是体系概

今”

念。

”

简单地看，软交换是实现传统程控交换机的叫控制”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交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼制。

1.2.软交换体系思想的基本要素

1）开放的业务生成接口。

2

软交换提供业务的主要方式是通过API与“应用服务器”配合以提供新的综合网络

3）综合的设备接入能力。

软交换可以支持众多的协议，以便对各种各样的接入设备进行控制，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。

4）基于策略的运行支持系统。

软交换采用了一种与传统OAM系统完全不同的、基于策略（Policy－based）的实现方式来完成运行支持系统的功能，按照一定的策略对网络特性进行实时、智能、

集中式的调整和干预，以保证整个系统的稳定性和可靠性。

作为分组交换网络与传统PSTN网络融合的全新解决方案，软交换将PSTN的可靠性和数据网的灵活性很好地结合起来，是新兴运营商进入话音市场的新的技术手段，也是传统话音网络向分组话音演进的方式。

目前在国际上，软交换作为下一代网络（NGN）的核心组件，已经被越来越多的运营商所接受和采用。

2.软交换体系架构的组成

2.1.设备组成结构：

1）软交换控制设备（SoftswitchControlDevice）这是网络中的核心控制设备

（也就是我们通常所说的软交换）。

它完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、

业务接口提供功能、互连互通功能、应用支持系统功能等。

2）业务平台（ServicePlatform）完成新业务生成和提供功能，主要包括SCP和应用服务器。

3）信令网关（SignalingGateway）目前主要指七号信令网关设备。

传统的七号信令系统是基于电路交换的，所有应用部分都是由MTP承载的，在软交换体系中则需要由IP来承载。

5）媒体网关（MediaGateway）完成媒体流的转换处理功能。

按照其所在位置和所处理媒体流的不同可分为：

中继网关（TrunkingGateway）、接入网关（AccessGateway）、多媒体网关（MultimediaServiceAccessGateway）、无线网关（WirelessAccessGateway）等。

5）IP终端（IPTerminal）目前主要指H.323终端和SIP终端两种，如IPPBX、IPPhone、PC等。

6）其它支撑设备。

如AAA服务器、大容量分布式数据库、策略服务器（PolicyServer）等，它们为软交换系统的运行提供必要的支持。

3.基于软交换技术的网络结构

软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结

构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。

在下一代网络中，应有一个较统一的网络

系统结构。

软交换与应用／业务层之间的接口提供访问各种数据库、三方应用平台、功能服务器等接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。

其中：

软交换与应用服务器间的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供对三方应用和增值业务

的支持；软交换与策略服务器间的接口对网络设备工作进行动态干预，可采用COP

S协议；软交换与网关中心间的接口实现网络管理，采用SNMP;软交换与智能网

SCP之间的接口实现对现有智能网业务的支持，采用INAP协议。

通过核心分组网与媒体层网关的交互，接收处理中的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。

其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。

软交换技术主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、

多媒体业务等。

软交换之间的接口实现不同与软交换之间的交互，可采用SIP—T、H.32

3或BICC协议。

4.软交换技术

4.1.软交换技术定义

软交换的技术定义可以描述为：

它是一种提供了呼叫控制功能的软件实体；

它支持所有现有的电话功能及新型会话式多媒体业务；

它采用标准协议（如SIP、H.323、MGCP、MEGACO/H.248、SIGTRAN以及

各种其它的数据及ITU协议）；

之间的互操作能力

配套使用

•它提供了不同厂商的设备

•它与下列一种或多种组件

•媒体网关

•信令网关

特性服务器（例如提供应用服务器（例如提供多媒体服务器（如提供数据

CLASS业务）

媒体业务）流媒体、会议和广告等业务）

•管理、供应和收费/计费接口。

也许从业务角度来看，可以给出一个更形软交换是一种针对与传统电话业务和新型

象的定义：

多媒体业务相关的网络和业务

问题的

解决方案。

它

能够减少资本和运营支出，提高

收入。

4.2.软交换技术的设计原理及其实现目标

软交换技术是一个分布式的软件系统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、

接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统，它独立于特定的

式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络（IP/ATM）的架构实现

IP网、ATM网、PSTN网等的互连，以提供和电路交换机具有相同功能并便于业务增值和灵活伸缩的设备。

5.软交换所使用的主要协议

软交换体系涉及协议非常众多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP

INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、ERI等。

国际上，IETF、ITU—T、SoftSwitchOrg等组织对软交换及协议的研究工作一直起着积极的主导作用，许多关键

协议都已制定完成，或趋于完成。

这些协议将规范整个软交换的研发工作，使产品从

使用各厂家私有协议阶段进入使用业界共同标准协议阶段，各家之间产品互通成为可

独立发展。

在软交换的研究进展方面，我国处于世界同步水平。

信息产业部“网络与交换标准研究组”在1999年下半年就启动了软交换项目的研究，目前已完成了《软

交换设备总体技术要求》。

此外，’IP标准研究组”正在研制有关中继媒体网关（T

G）、信令网关？

穴SG?

雪、接入网关（AG）、综合接入设备？

穴IAD?

雪等设备

技术规范。

下面对几个主要协议做一简单介绍。

1.H.248/MEGACO

H.248和MEGACO协议均称为媒体网关控制协议，应用在媒体网关和

H.248/MEGACO与软交换设备之间。

两个协议的内容基本相同，只是H.2

48是由ITU提出来的，而MEGACO是由IEFT提出来的，且是双方共同推

荐的协议。

它们引入了Termination（终端）和Context（关联）

两个抽象概念。

在Termination（终端）中，封装了媒体流的参数、MO

DEM和承载能力参数，而Context（关联）则表明了在一些Termina

tion（终端）之间的相互连接关系。

H.248/MEGACO通过Add、M

odify、Subtract、Move等8个命令完成对Terminatio

n（终端）和Context（关联）之间的操作，从而完成了呼叫的建立和释放。

2.媒体网关控制协议（MGCP）

媒体网关控制协议（MGCP）是由IEFT提出来的，是简单网关控制协议（S

内容可参见IE

改会话属性，如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。

其具体

TFRFC2543biso

在软交换系统中，SIP协议主要应用于软交换与SIP终端之间，也有的厂家

将SIP协议应用于软交换与应用服务器之间，提供基于SIP协议实现的增值业

务。

总的来说，SIP协议主要应用于语音和数据相结合的业务，以及多媒体业务之

间的呼叫建立与释放。

特别是SIP协议以其简单、灵活的特点，使作为移动通

6.软交换外延知识

6.1.软交换与NGN

中国电信集团公司总工程师韦乐平指出，泛义的NGN包容了所有新一代网络技

术，狭义的NGN就是指软交换。

在国内，人们往往把NGN与软交换联系在一起，

甚至将它们等同起来。

实际上，由国际上有关NGN的研究与行动可以看出，NGN包

含的内容非常广泛。

1996年，美国政府与大学分别牵头提出下一代Internet行动计划（NGI）与Internet2。

另外，国际上还有很多政府部门、行业团体、标准化组织等机构参与的NG

N行动计划，如IETF的下一代IP、3GPP与UMTS论坛的下一代移动通信、加拿大的CANET3、欧盟的NGN行动计划等。

这些NGN计划与行动很多与软交换没有什

么关系，它们有的是专门研究本领域的网络技术发展（例如IETF的下一代IP”研究

的是如何从IPv4向IPv6过渡），有的则是包容了多种网络技术与应用的综合研究项

个层次：

一个是承载网层面，备选的核心技术有TDM、ATM、IP等，软交换并不在

其中；一个是业务网层面，软交换技术将发挥核心的作用。

”未来VoIP的核心技术将

是软交换。

软交换是NGN中语音部分，即下一代电话业务网（包括固定网、移动网）中的核心技术，但是NGN所要承载的业务模式今天还不是很清楚，我们很难断定VoIP就是未来NGN的核心通信业务。

因此有业内人士认为，不能简单地断定，软交

换就是NGN的核心技术。

那么认为NGN就是软交换，或是NGN寄希望于单一的“软交换”综合性设备，会带来什么样的后果呢？

殷康认为，这势必会造成NGN解决方案缺乏可行的整体系统

网络效益和目标，使得NGN的思考和讨论局限于单一类别设备以及相关技术的局部结构体系和范畴。

更严重的是，“软交换”的设备特征和技术特征自身只能提供非常有限的“网络”概念和功能，这很可能造成NGN的组网方式和其总体网络体系结构成为无解之惑。

有资料指出，目前美国的BellAtlantic、Level3、英国电信、英国大东、德国电信、日本NTT等很多运营商都开展了NGN试验，也取得了一些阶段性的成果。

由于软交换本身的成熟性，它们的试验绝大部分限于软交换的汇接功能，能够提供一些简单的多媒体业务，但大部分都是单域的小规模的网路。

UT斯达康首席科学家杨景认为，NGN的核心应该体现在跨网络业务上，而不是开放业务接口。

他说：

“与其说NGN是一个交换网，还不如说它是一个基于IP基础设施的业务网。

”目前，中国电信软交换试验网的技术也要求在CLASS4（长途链路）以及CLASS5（接入层）都实现软交换机制。

“软交换机体现的是通过媒体控制协议MGCP/H248技术来实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想，软交换机概念的提出使NGN的语音业务功能和与传统PSTN网的交换机功能可以完全透明地兼容，从根本上确保了IP电话技术能够完全替代PSTN网络中的交换机，”殷康说，“软交换机是NGN的重要组成部分，但它更多的是关注在IP网中呼叫控制功能的设备和系统，其本身并不能构成特别的整体组网技术机制和网络体系构架。

完全围绕软交换机为核心进行相互联接的组网方式没有太大试验和探讨价值。

它限定了NGN只能是软交换机静态配置的、互为联接的，也即是所谓全平面网的,无网模式?

。

殷康认为，,无网模式?

的NGN体系结构只能支持一个或几个软

这个“网络”就是NGN的多媒体信令网。

他说:

“软交换机之间通过仅可以保障无限的可扩展性，选路结构的动态和灵活性，还真正实现了,网络就是交换机?

的目标。

”

“下一代网的组网是采用分层的多媒体信令网和平坦的媒体流结构，多媒体信令网通过多媒体信令协议体系和多媒体信令传送点网元来实现。

由于多媒体信令网的主要功能不涉及媒体控制，所以，一般不由软交换机组成，而是由专门的多媒体信令服务器来构成。

”殷康说，“真正意义的下一代网既需要智能端点业务的创新繁荣，又需

要其系统可规模经营管理。

就目前的技术成熟和发展来看，ITU-H323协议、IETF-SI

P协议和MGCP/H248协议为特征的软交换机等三种技术都是IP电话通信和下一代网的实现手段。

这三种技术各有区别和特长需要相辅相成，只有采用融合三种技术的网络架构体系和实现手段，才为上策。

”

许多学者很早以前就指出，软交换机也可以看成是在H323和SIP体系下，智能网关分解的结果。

它在下一代网中承担着区域或端局系统平台的重任，肩负着同时控制网络接入话务和控制PSTN网络边缘互联话务的功能。

但是，软交换机仍然需要其他关键技术和设备来协同工作以确保可行的QoS和网络安全方案。

软交换机提供现有电路交换机的各种语音业务，并支持语音、数据、视频融合的多媒体端点新业务和多样化的第三方业务（包括视频电话，视频电话会议，PC-Phone），但软交换机并

不应看成是通用的数据、视频业务和应用的控制平台。

因此，只有对软交换机在NG

N中给予适当的定位，使其担当恰如其分的角色，才是发挥其在NGN中重要和关键的功能的正确方法。

6.2.

软交换的驱动优势降低成本

新的收入

更具优势。

另外，新的业务模式必须证明能够满足对现有技术所支持业务的需求。

但

是，由于电话仍然是运营商的主要收入来源，所以不能提供全套PSTN业务和电信级服务质量（QoS）的PSTN替代解决方案不能获得采用。

运营商们不能拿自己的电话

关、业务创建环境）部署；网元之间的交互和信令传递；与边缘节点和宽带接入之间

的关系；对IP基础设施服务质量（QoS）的要求；以及安全、运营、维护和供应等。

务问题的解决方案。

以“分离交换和控制”为核心思想的软交换打破了旧有的电信网络结构，为数据和

话音的融合、催生大量新业务做好了充足准备，这也是软交换被广泛认为是“NGN的

核心”的原因。

除了技术上的因素，业内人士认为，电信市场的开放与竞争是运营商接受软交换最根本的原因。

2001年开始，国内运营商便开始了软交换的商用实验。

中国电信南北拆分以及“5+1”新格局的形成，更是为软交换的发展提供了机会。

中国电信和中国网通都需要在对方“领地”建网，传统的PSTN无疑不是最佳之选，包括软交换技术在内的全IP分组交换网络将成为运营商的首选。

对于缺少固网资源的运营商以及新兴的电信运营商，拥有可以提供新颖、丰富的业务种类的网络才可以在激烈的市场竞争中胜出，软交换网络也是一种不错的选择。

从2002年初开始，网通宽带电话项目工程在全国8个城市同时进行，2002年底以宁波网通为代表的，可运营、可管理、可商用的典型模式得到了认可，并正式进入规模商用。

到了2002年，6大运营商中已经有5家投入了软交换实质性的测试和商用。

6.3.2.

演进

DN、微波网络、3.5G等，它使得运营商能够充分利用已有

式灵活多样，可以提供TG/SG、AG、IAD、MSAG、CableIAD等各种接入，与现有的固定、移动、多媒体终端进行互通；尤其对ADSL、PHS、WLAN用户的接入，对争取现有网络的用户有很强的竞争力；软交换系统的终端设备小型化多样化，大大提高了工程的实际放装率，为运营商节省大量的流动资金，设备回收时间明显缩短。

回收期在3年以内，相比之下3G的投资回收

就目前的市场估计，软交换系统的投资时间为8年。

软交换网络提供的语音、数据、多媒体等统一业务的特点也很感兴趣，尤其是本地宽带运营商，在以往建设宽带网络时只能提供数据业务，而传统的语音电信业务还要由电信局来提供，大大降低了它们的市场竞争能力，而新的基于软交换的宽带网络，可以同时为用户提供其需要的所有电信服务。

与此同时，SvanteBjorklund等专家也指出，在目前的商业形势下，向软交换环

境演进依旧存在着一些挑战。

今天的大多数运营商最为关注的是保证其现有业务的安

全。

在近期内，话音和拨号业务仍是它们的主要收入来源，且流量还会继续增长。

任何替代技术都必须能够与现有解决方案一样，或更出色地处理某一应用——在功能和/或价格方面更具优势。

另外，新的业务模式必须证明能够满足对现有技术所支持业

务的需求。

SvanteBjorklund说：

“解除管制与竞争都将导致价格下降并侵蚀了运营商的利润。

这些因素，再加上资金有限，都会迫使运营商不得不降低运营和资本开支。

只降低成本还远远不够。

虽然通过提供传统业务来降低成本可以保护运营商的利润，但是创造和部署能够增加收入的新业务才是固定电话业务提供商得以生存的关键。

运营商

投资于未来技术显然比利用现有技术优化网络更好一些。

”

他认为：

“网络运营商的发展方向将是基于分组交换的多业务网络环境，由软交换提供呼叫和会话控制。

”

6.3.3.过渡

基于上面的观点，SvanteBjorklund认为，软交换系统将会形成两大分支，分别沿着两条不同的轨道发展：

一种处理新型多媒体业务；另一种处理和控制完全的PSTN业务。

他认为，真正使得软交换业务与众不同的特点是存在管理（presencemanagement）功能，它允许用户通过软交换系统进行自主控制并轻松使用所有通信业务。

他说:

“由于在开始时极少使用新特性，对于大多数用户而言服务似曾相识，因此

用户更容易接受新系统。

随着时间的推移，用户将发现越来越多的新特性，而且很快

就会离不开这些特性。

”

“开放API（如SIP插件和Parlay）为应用服务提供商和第三方应用开发商开辟了蕴藏巨大商机的新市场。

大规模应用开发行业能够确保快速而经济高效地开发应

用，并为市场提供更多创新应用。

这将帮助运营商丰富其业务产品，减少客户的丢失吸引更多用户，以及提高使用率和增加收入，”SvanteBjorklund说，“随着新业务

的开发和在用户群中的部署，运营商可以在传统电话业务的收入基础上获得额外的收入。

”

他认为，软交换的发展就是平衡早期市场占有率与新老业务采用率。

将“达到极限”的传统电话业务与支持窄带和宽带SIP业务的平台组合起来，有助于自始至终优化运营商的收入结构。

不过他也特别指出，必须认识和考虑到创新性新业务使用率增长缓慢的现状。

6.3.4.软交换与“小灵通”

国际软交换组织的一项调查表明，软交换技术已经成功地实现了对长途电话交换业务的替代，但在本地电话接入业务和智能业务的替代上很难得到运营商的青睐。

杨景说：

“UT斯达康从1998年就开始做软交换，很多厂商用软交换来做长途电话，我

们当时就没有那