软交换技术浅析
来源：中电网 作者：李国金，南敬昌，赵 出处：综艺读书 2006-05-15 网络通信业务量的爆炸式增长已成为世界瞩目的焦点和推动全球信息业发展的动力。作为下一代网络(NGN)的核心技术--软交换(SoftSwitch)技术，近年来得到了广泛关注。其目的是以分组为基础，建设下一代公众网络，实现从PSTN网到IP网的平滑过渡。
利用IP网的优势节约投资和运营成本，开发新业务，在继承的基础上实现目前各个业务网络之间的互通。他将在业务融合、用户终端控制、第三方应用集成中起重要作用，下一代网络是业务驱动的网络，通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务体系，使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网络形式及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展、不断更新的业务需求。软交换通过优化网络结构实现了网络和业务的融合，采用了开放式应用编程接口(01。5)，允许在交换机制中灵活引入新业务。
1 软交换的体系结构
软交换也称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制器，是一种基于软件实现传统程控交换机的"呼叫控制"功能实体。具体地说，就是把"呼叫控制"功能从媒体网关中分离出来，通过服务器或网络上的软件来实现呼叫选路、连接控制(建立、拆除会话)、管理控制和信令互通(从7号信令到IP)。
传统的程控交换机，根据所执行功能的不同，一般可划分为4个功能层：呼叫控制层、媒体交换层、业务提供层、接入网关层。这4个功能层物理上合为一体，软、硬件互相牵制，不可分割。各个功能层处在一个封闭体内，他们之间没有开放的互连标准和接口，因此，增加新功能费用高、周期长，并且受到设备制造商的限制。
如图1所示，软交换系统同样有4个功能层，所不同的是控制、交换、业务和接入这4个功能层完全地分离，并利用一些具有开放接口的网络部件去构造各个功能层。因此，软交换系统是具有开放接口协议的网络部件的集合。
接人层提供各种用户终端，用户驻地网和传统通信网接人到核心网的网关；传输层为各种媒体提供宽带传输通道，并将信息选路至目的地；控制层主要提供呼叫控制与处理功能和协议功能，业务提供功能和互通功能；业务层利用底层的各种资源为用户提供丰富多彩的网络业务和资源管理。
2 软交换的主要协议
2．1 H．323协议
H．323协议标准是ITU-T的Study Group 16在1996年提出的，并于1998年2月修订第2版。该标准是用于包交换网的多媒体通信的标准，用于不支持QoS的网络环境，这些网络构成当前企业的主要计算机环境，包括高速Ethernet、FDDI、令牌环网、ATM上的TCP／IP和IPX。H．323是一个广范的标准，包括独立的设备、个人计算机嵌入技术以及点对点和多点会议系统。H．323还涉及呼叫控制(callcontr01)、多媒体管理、带宽管理以及和各种网络之间的接口。
H．323的实体包括终端、GateKeeper、GateWay、MC、MP和MCU。各种基于H．323标准的系统包括IP会议电视、IP Phone、IP Fax、协同计算、远程教学、远程交互式购物、技术支持等，遵循H．323标准的各种多媒体应用产品可以保证其互操作的兼容性。目前，H．323在我国应用广泛。
H．323基于集中式对等结构，其优点是协议成熟，定义完全，设备的稳定性强，互通性较好，缺点是协议复杂，成本高，不能与No．7集成，不适用于组建大规模网络，且没有拥塞控制机制，服务质量不能得到保证，效率和扩展性较差。
2．2 SIP协议
SIP(Session Initiation Protoco1)是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，采用基于文本格式的C／S的工作方式，由客户机发起请求，服务器进行响应。SIP独立于低层协议，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。SIP非常类似于其他的Internet协议，采用分布式的呼叫控制与管理模型。SIP协议最大的特点是仅需利用已定义的消息头宇段，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和智能业务，具有很强的灵活性和扩充性。此外，SIP还支持多种地址格式，包括E.164和URL等。
在软交换系统中，SIP协议用于软交换与SIP终端、软交换与应用服务器或软交换与SIP网络的互通。
SIP协议简单、灵活，很容易增加新业务，扩展性强，具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力，而且采用文本格式，开发人员容易理解，并被指定为3G的控制协议，具有很大的发展前景。其缺点是不够成熟，需与其他协议配合使用，单独应用的范围窄。
2．3 MGCP协议
MGCP(Media Gateway Control Protoco1)是1998年年底SGCP与新的VoIP协议IPDC(1P DeviceContr01)合并而成，由IETF(Internet Engineering Task Force)所提出的。MGCP一被提出来就受到业界极大的关注，MGCP针对H．323在VoIP应用上的缺点进行了改良，在MGCP中扩充了原本SGCP中Call Agent的功能成为MGC(Media Gateway Controller)。MGCP具体内容可参见IETFRFC2705。在软交换系统中，MGCP协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与MGCP终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关／MGCP终端上的媒体／控制流的连接、建立和释放。MGCP协议基于主从结构，因此其解决方案有利于网关的互连，适合构建大规模网络，且可以和No．7信令网关配合工作，能与No．7信令网良好集成，协议具有很好的扩展性。此外，由于呼叫控制与媒体处理分离，使得运营商可用多个厂家的设备来构建网络。MGCP协议的缺点是MGCP与H．248／MEGACO存在竞争关系，而后者已于2000年年初由IETF和ITU签署认可。
2．4 H．248／MEGACO协议
在MGCP提出之后，IETF在1999年初便以现有的MGCP为基础制定了MEGACO协议，后来被提交给ITU-TSGl6并被采纳，形成了ITU-TH．248协议，因而H．248和MEGACO实质上是一样的，是IETF和ITU-T共同认可的标准协议。在软交换系统中，H．248协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与H．248终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关／H．248终端上的媒体／控制流的连接、建立和释放。
H．248和MGCP均是网关分解的产物，也是基于主从工作模式，所以具备MGCP的所有优点，且H．248独立于承载，支持二进制和文本2种编码格式。其缺点是目前需要完善，尚不成熟。
3 软交换技术有待研究的问题
为真正实现电路网络向分组网络的无缝过渡，还有如下问题需要进一步的研究；
(1)国际上尚无大型网络的组网和营运经验。
(2)协议尚未做到兼容性，标准还在发展中，不同设备供应商的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互兼容。 (3)业务不明朗，目前多数软交换的试验是提供基本的话音业务、会议业务和网上浏览业务，除话音业务外，提供业务的操作都较为复杂，灵活运用还需时间。
(4)网络QoS和安全问题没有较好的解决方案，商业模型也有待进一步研究。
4 结 语
网络技术日新月异，传统的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式还是从交换方式来讲，都已无法适应可以同时提供语音、数据、视频于一体的全开放的网络发展趋势的要求，传统的交换网向基于软交换的下一代网络的演进已势不可挡，软交换仍在不断完善、发展中。
更多内容请看NGN NGN技术 交换技术专题，或进入讨论组讨论。
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1 软交换的体系结构
软交换也称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制器，是一种基于软件实现传统程控交换机的"呼叫控制"功能实体。具体地说，就是把"呼叫控制"功能从媒体网关中分离出来，通过服务器或网络上的软件来实现呼叫选路、连接控制(建立、拆除会话)、管理控制和信令互通(从7号信令到IP)。
传统的程控交换机，根据所执行功能的不同，一般可划分为4个功能层：呼叫控制层、媒体交换层、业务提供层、接入网关层。这4个功能层物理上合为一体，软、硬件互相牵制，不可分割。各个功能层处在一个封闭体内，他们之间没有开放的互连标准和接口，因此，增加新功能费用高、周期长，并且受到设备制造商的限制。
如图1所示，软交换系统同样有4个功能层，所不同的是控制、交换、业务和接入这4个功能层完全地分离，并利用一些具有开放接口的网络部件去构造各个功能层。因此，软交换系统是具有开放接口协议的网络部件的集合。
接人层提供各种用户终端，用户驻地网和传统通信网接人到核心网的网关；传输层为各种媒体提供宽带传输通道，并将信息选路至目的地；控制层主要提供呼叫控制与处理功能和协议功能，业务提供功能和互通功能；业务层利用底层的各种资源为用户提供丰富多彩的网络业务和资源管理。
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2．1 H．323协议
H．323协议标准是ITU-T的Study Group 16在1996年提出的，并于1998年2月修订第2版。该标准是用于包交换网的多媒体通信的标准，用于不支持QoS的网络环境，这些网络构成当前企业的主要计算机环境，包括高速Ethernet、FDDI、令牌环网、ATM上的TCP／IP和IPX。H．323是一个广范的标准，包括独立的设备、个人计算机嵌入技术以及点对点和多点会议系统。H．323还涉及呼叫控制(callcontr01)、多媒体管理、带宽管理以及和各种网络之间的接口。
H．323的实体包括终端、GateKeeper、GateWay、MC、MP和MCU。各种基于H．323标准的系统包括IP会议电视、IP Phone、IP Fax、协同计算、远程教学、远程交互式购物、技术支持等，遵循H．323标准的各种多媒体应用产品可以保证其互操作的兼容性。目前，H．323在我国应用广泛。
H．323基于集中式对等结构，其优点是协议成熟，定义完全，设备的稳定性强，互通性较好，缺点是协议复杂，成本高，不能与No．7集成，不适用于组建大规模网络，且没有拥塞控制机制，服务质量不能得到保证，效率和扩展性较差。
2．2 SIP协议
SIP(Session Initiation Protoco1)是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，采用基于文本格式的C／S的工作方式，由客户机发起请求，服务器进行响应。SIP独立于低层协议，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。SIP非常类似于其他的Internet协议，采用分布式的呼叫控制与管理模型。SIP协议最大的特点是仅需利用已定义的消息头宇段，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和智能业务，具有很强的灵活性和扩充性。此外，SIP还支持多种地址格式，包括E.164和URL等。
在软交换系统中，SIP协议用于软交换与SIP终端、软交换与应用服务器或软交换与SIP网络的互通。
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