下一代通信网络的软交换技术分析

郭栋

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄，050081）

1 下一代通信网络的软交换技术概述

“下一代网络”作为较为宽松的概念，它主要是指与当前一代存在差异，并以数据为核心的融合网络体系。基于下一代网络的特性，包含通过高速公共传输链路与路由器等节点，借助IP来有效承载话音、数据以及视像等，在应用期间能够保证网络服务的质量，并且网络传送层与接入层相对分开，通过完善的服务平台向用户或者需求者提供相对应的网络服务。下一代网络将话音、数据和视频等业务有效地集中起来，在业务实现期间具备灵活性、简易性特点，能够对早期的PSTN业务进行有效拓展。例如，对基本话音业务、电话补充等业务进行开拓，让PSTN和因特网相结合，为用户制定出具有个性化、针对性的服务。

基于下一代网路特点，它主要属于话音、多媒体、数据等多种业务构建起来的综合性、开放性的网络构架，通常具有以下特征:

第一、下一代网络体系应用开放的网络构架体系。它可以将传统的交换机功能模块实施分离，并将其设置成相对独立的网络部件，每个部件能够有效按照不同的功能来划分，进而实现独立发展。同时，不同部件间的协议接口要遵守具体标准，运营商能够充分结合具体业务的需求实现自由组合，并对功能产品实施组建，不同协议接口又能够按照标准化来满足互通和传输。

第二、下一代网络属于业务驱动的网络。总体上业务和呼叫控制彼此分离，呼叫和承载也处于分离状态。在实现分离的条件下，它能够保证各项业务的开展可以独立于网络，在实现业务的条件下发挥出灵活性优势，用户可以按照自身意愿来完成配置。

针对软交换而言，它并没有相对统一且精确的定义内容，由于结合软交换技术构建成的下一代通信网络处于持续发展阶段，其属于新生类事物，只能做出较为宽广的概述。下一代网络软交换技术应用过程见图1。

图1 下一代网络软交换技术应用

软交换主要是指将设备、应用和具体协议有效结合的技术种类，它以IP技术为基础形成了通信业务，并且利用建立端和端相通的链接功能来实现交换过程。同时，该过程还可以和传统电路进行交换共存模式，承担起类似分组交换种类的任务。在具体应用期间，软交换技术能够许可业务的接入层跨越该IP网络的范围，它还可以有效拓展至其它的宽带网络、有线网络甚至是无线网络中。结合使用到的有关软件，有效建立起不同设备之间的联系，即使是不同种类的网络也能够对传播的话语和数据信息实施处理，建立好呼叫路由等功能。观察软交换技术的明显特征，它主要是将传统电路所构建起的相关功能给分散开来，例如，呼叫控制、链接以及业务提供等种类，在软交换技术的支持下，使不同的通信网络可以承载不同的业务功能，再借助统一控制的模式，又能够将各种通信网络驱动起来。总而言之，软交换属于下一代网络的核心内容，它属于IP网与电路交换网进行协调的关键，作为软件功能控制与分布式交换的有效平台。

2 下一代通信网络的软交换技术分析

2.1 软交换网的总体结构特征

从传统电路式交换机而言，按照其相关功能的划分，主要包含业务控制、路由交换、业务接入三个方面。在工作期间，利用交换机原理，配合电路交换网的设置，将上述三个方面构建为完善的整体。而在使用交换机期间，则是将上述三个模块所具备的功能进行有效分割，在保证各个功能处于独立的状态后，再使用不同种类的物理实体来得以实现。在实现过程中，通常还需要对功能实施拓展，最终利用IP传输网将相关的物理实体有效融合在一起，构建起一体化的软交换网。结合软交换网的有效布局，其结构组网特征如图2所示。

图2 软交换技术系统组网特征

依托具体的分布情况，其边缘接入层通常和传统电路中的交换机所连接的业务功能接入模块相对应；其中的控制层则和路由交换的功能相符合；而业务应用通常和业务控制相联系起来。按照IP的核心分组网络结构，就能够承担起软交换网对应的核心传输功能。

2.2 软交换技术网络的分层

2.2.1 边缘接入层

利用软交换技术时，就是将传统电路式的交换机所承载的业务给独立出来，在组建成有关的物理实体状态后，再将不同用户所需要的业务有效接入到整个软交换的网络体系中，这一物理实体也被称为媒体网关。值得注意的是，在将有关业务接入到构建起来的软交换网路过程中，也会主动调整有关的数据格式，并完成协议的转换。接入后的媒体信息流会有效转化成为IP协议的数据包种类，进而在软交换网络运营期间实现传输。结合媒体网关所接入相关用户的具体业务种类划分，其主要涵盖以下类型:

（1）综合接入设备，称作IAD，它可以分为两种，一类是兼具模拟用户线以及以太网接口两大功能，主要了解的设备是计算机、电话机等，相关功能和传统的交换机业务接入比较类似；另一类综合接入设备则仅具有以太网接口的有关功能，主要拥有接入计算机设备，使用计算机将相关语音、数据等传递给对应的用户。

（2）接入网关，称为AG，它在工作主要提供模拟用户线接口功能，主要参与到将电话机连接到软交换网络的过程中。其实，从AG承担的功能来观察，它可以有效提供PSTN对应的业务功能，将用户的数据和信息直接填装到IP包内。

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（3）无线接入网关，即可称作WAG，它具备将相关的多种无线用户有效接入至软交换网络的功能。

（4）多媒体业务网关，简称作为MSAG，其主要发挥出接入多种类多媒体信息的功能，可以将相关的音频、视频或者混合软件予以适配，调整为IP数据包的形式。

（5）中继媒体网关，也叫做TG，主要在ISDN交换机和PSTN交换机形成中继连接，将交换机中的对应话语音频信号转化成为IP数据包的状态。

（6）信令网关，即为SG，主要承担起和PSTN交换机实现信令连接的功能，它能够将交换机中的信号转化成为IP数据包。

在实际工作状态下，中继媒体网关、信令网关以及接入网关能够协同实现软交换网和PSTN的连接过程，将PSTN中为电话用户提供的业务准确接入到软交换网络中。针对相关功能的拓展，则主要集中于不同的网关中，利用综合设备接入、多媒体业务网关、无线接入网关等，有效实现软交换网对应的视频、音乐、数据等信息的接入。

2.2.2 核心传输层

核心传输层即作为整个交换网中重要的物理承载层，它所具备的主要功能是将边缘接入层汇集的多种网关、控制层软交换机等业务应用层等对应的服务器有效联系起来[5]。因为IP在发挥作用期间，可以对视频、数据、话音等信息予以承载，加上相关协议比较简单、设备良好且价格较低，所以优先选择将IP网用作物理承载网络。

2.2.3 控制层

软交换技术需要将PSTN的交换模块予以分割，使其成为相对独立的物理实体，也被称作为软交换机。按照划分，软交换机就处于控制层面中，它也属于软交换网的核心部位，担负起控制软交换网的重要作用。在正常运行期间，可以将边缘接入层对应的网关接入业务实施管控，使全部网元通信能够准确连接。按照功能细化分布，主要涉及到:

（1）对边缘接入层的网关资料进行管理，合理控制其使用状态，并对资源的使用情况予以掌握，充分确保在工作中有充足的通信资源能够为用户提供相关服务。

（2）按照应用层等服务器登录等设置要求，对用户的使用权限予以明确，判断能够准许用户使用该项功能。

（3）结合用户提出的业务申请信息，及时构建起不同网关间的信息连接，按照呼叫路由的功能分布，准确建立通信联系。

（4）在完成有关网关间的通信连接以后，还能够有效监视其运行状况。如果发现用户提出的申请已经结束，则需要迅速结束通信连接过程。

（5）按照软交换机的功能特征，它主要负责业务的接续过程，并且具体的数据流不会通过软交换机。因此，在使用期间，相应的计费手段只能通过统计时长来实现，难以依托有效的信息流。

2.2.4 业务应用层

软交换技术要将PSTN业务模块独立处理并形成物理实体，该物理实体被称作应用服务器，它主要发挥出实现业务和扩展新业务的作用。利用数据库服务器来存储用户信息，并对权限予以明确，按照业务补充的要求，还能够根据市场需求灵活安排，为用户配备个性化业务。

2.3 软交换技术中的协议与标准

2.3.1 网关和软交换机的协议标准

在边缘接入层，通常除了信令网关以外，其它网关多和软交换机进行通信联系，在它们中维持通信协议的主要是控制类协议。例如，媒体网关控制协议就具备较强的扩展性、协议相对简单且功能多样等优势，能够发挥出重要作用。

2.3.2 软交换机间的协议标准

各网关间的通信过程要借助相应的软交换机来实现，不同的软交换机能够有效控制的网关存在差异，在利用通信协议产生联系时，就可以通过呼叫控制协议（BICC）来实现。在使用期间，呼叫控制协议能够有效解决承载控制分离和呼叫控制等问题，保证相关信号可以在不同的网络层面进行传输。

2.3.3 软交换机和应用服务器间的协议标准

通常在应用服务器和软交换机中间就借助RADIUS协议来满足通信标准。在实际执行期间，还应当保证软交换网络中涉及到的业务不会对供应商产生严重依赖，避免出现单一设备供货不足影响使用的问题，可以和第三方进行有效商议，准确开发出相匹配的业务应用软件。

2.3.4 不同网关间的协议标准

各网关间也需要借助传输类型的协议来对数据、视频、话音等信息流实现传递，为了保证不同网关间的通信顺利进行，通常选择的协议为实时传输协议，称作RTP，它能够有效支持不同网关间进行通信。同时，实时传输协议对分组序列表示支持，它能够及时提供端口部位存在的抖动、延迟信息，虽然利用实时传输协议无法直接解决上述问题，但在及时告知信息的情况下，能够为有效处理提供保障。

2.4 软交换的功能及应用

2.4.1 软交换的主要功能

基于软交换技术网络分层，软交换技术中的协议和标准，其主要包含以下功能:

（1）能够支持多种信令协议的借口，确保实现PSTN网与IP网等的信令互通，满足互操作的条件。

（2）在处理业务期间，通常第一阶段属于话音，后续还可以处理视频及其它多媒体业务等。在倡导网络融合的背景下，能够为新应用的拓展提供帮助，为后续实现增值业务创造有利条件。

（3）提供可编程且满足逻辑化控制的AIP协议，保证能够和外部平台相互通。

（4）还具有网守功能，操作维护及计费功能等。

2.4.2 软交换的应用

软交换的核心竞争力在于软件领域，它在作为NGN网络部件的时候，能够广泛分布于网络中，为业务的提供和补充带来帮助。首先，在电路领域中，软交换能够与媒体网关与信令网关有效结合，对当前的基本业务进行补充。其次，在电路分组领域中，可以与各个分组终端实现互通。再者，涉及到智能网方面，软件关又可以和媒体网关结合，最大程度上提供丰富的智能业务种类。

3 结语

软交换技术作为下一代网络的核心技术，对软交换技术的分析已经逐渐引起更多人的重视。本文结合软交换的定义、网络体系结构、分层内容以及协议标准，对软交换技术进行分析。