1、 通信系 2013 届毕业设计论文题 目： 软交换机的维护与管理 专 业： 移动通信技术 班 级： 移动通信技术 1133 班 学生姓名： 杨宇春 (0202113318) 导师姓名： 张如花 起止时间：20 年 月 日至 20 年 月 日19世纪末，美国堪萨斯城的实业家阿尔蒙斯特罗加为了商务常打电话，但当时的电话是人工交换。他靠人工插拔塞绳的方法接通了两个电话用户，由于线路繁忙，电话不是占线就是接错线，而且接线员态度还不好，斯特罗加常常抱怨。久而久之，他设想制造一台“不需要话务员姑娘，不耍态度的电话”交换机，准确的说事一台电话自动交换机。经过反复试验，终于在1892年11月3日，斯特罗加的第
2、一台电话自动交换机安装在印第安那州的拉波尔台中心局。一.什么是软交换（一） 软交换基本概念与基本含义软交换是一种功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和链接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。简单地看，阮籍哦啊换是实现传统程控交换机德“呼叫控制”功能实体，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；二软交换则是与业务无关的，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。软交换的基本含义就是把呼叫看着功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、链接控制（建立会话、拆
3、除会话） 、信令互通（如到） 。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开来，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。软件换之所以区别于传统电话网和 ATM 网络的硬交换，是由于 IP 网络是基于包交换的非连接网络，并支持端到端的透明访问，不再需要任何电路交换单元建立端到端的链接，也不需要分段的信令系统和独立的信令网控制呼叫、接续和智能业务。软件换的所有协议是基于 IP 的，它们具有一切基于 IP 的协议的开放性灵活性。其中更重要的是，软件换采用了开放式应用程序接口，简化了信令的结构和控制的复杂性，具有对网络业务、接入技术和智能业
4、务的开放性，允许在交换机制中灵活引入新业务，原来老式的4类、5类交换机仍可通过 SS7链路保留，从而实现传统 PSTN 到IP 网的平滑过渡。基本功能：软件换可以提供 Internet 业务卸载的功能，就是把拨号业务在进入5类交换机之前直接交换到ISP 网络或 Internet 上，而话音业务不受影响，继续向下传送。软交换可以代替4类交换机，只要信令网关能够提供合适的 SS7j 接口 (主要应用是长途业务） ；也可以代替5类交换机，它既可以接受 ATM 或 IP 上传送的业务，又可以把业务转移到 PSTN 上，还能继续吧业务作为数据业务传到骨干网上。软交换的主要功能：（1）提供支持多种信令协议
5、，实现 PSTN 和 IP/ATM 网间的信令互通和不同网关的互操作。（2）处理实时业务，虽然数据业务量增长很快，但目前话音业务的收益仍是数据业务的好几倍，因此，从经济角度来看，软交换首先应能支持话音业务；在网络融合的过程中势必会出现新的应用，提供各种增值业务和补充业务的能力。（3）提供可编程的、逻辑化控制的开放的 API 协议，实现与外部应用平台的互通；通过不同的逻辑与媒体层德网关交互，对网关设备或 IP/ATM 网的核心设备进行控制，完成融合网络中的呼叫控制，会话的建立，修改和拆除过程以及媒体流的连接控制。（4）提供网守功能，即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。（5）操作维护功能，主
6、要包括业务统计和告警等。（6）计费功能。具有采集详细话单的功能。软交换的好处（1）与电路交换相比，软交换成本低。软交换采用开放式平台，易于接受革新应用，同时因软交换利用普通计算机器件，其性能价格比每年提高60%80%，而电路交换的性能价格比每年体改大约20%；软交换在软交换平台上很容易开发，而且能迅速加入任何网络的新业务。（2）可以灵活选择软交换的配置模式，功能块可以分布在整个网络中，也可集中起来，以适应不同的网络需求。（3）软交换采用开放式标准接口，易于和不同网关、交换机、网络节点通信，具有很好的兼容性、互操作性和互通性。（4）利用软交换进行建网，不仅成本低，而且能够很方便的有软交换转移，处
7、理那些对5类交换机来说非常复杂的业务；还可以很方便的进行大规模网络升级，运营者可以把新型业务下载到数据网络上，只把话音业务在传统交换机上传输。（二） 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。软交换位于网络控制层，较好地实现了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功能。 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、AP
8、I，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 COPS 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 SIPT、H323或 BICC 协议。 （二
9、）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，它独立于特定的底层硬件操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。并且它应该有能力支持下列基本要求： （1）独立于协议和设备的呼叫?熏设备的呼叫处理和同步会晤管理应用的开发。 （2）在其软交换网络中能够安全地执行多个第三方应用而不存在由恶意或错误行为的应用所引起的任何有害影响。（3）第三方硬件销售商能增加支持新设备和
10、协议的能力。（4）业务和应用提供者能增加支持全系统范围的策略能力而不会危害其性能和安全。 （5）有能力进行同步通信控制，以支持包括帐单、网络管理和其他运行支持系统的各种各样的后营业室系统。（6）支持运行时间捆绑或有助于结构改善的同步通信控制网络的动态拓扑。（7）从小到大的网络可伸缩性和支持彻底的故障恢复能力。软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络（IPATM）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。2.软交换机 （一）引言随着通信网络技术
11、的日益完善，IP 技术的日益成熟，通过分组网络实现端到端融合语音、数据、视频的应用已经表现出在未来市场越来越强的竞争力。 人们已认识到分离的语音、数据、视频网络必将逐渐融合演变成为集多种业务于一体的、分组 IP 的、开放的下一代通信网络（NGN） 。近一年多来，人们对 NGN 的关注与讨论正顺应了这种市场发展趋势。可喜的是人们对 NGN的表述尽管有所不同。但在整体大的原则上已有了如下的共同认识：NGN 将基于分组数据网络和统一的 IP 协议，即使对 IP 分组技术持保守看法的人们也都同意在未来几年里融合的数据网络技术将成为电信运营商的核心网络技术，没有人再对 IP 技术作为电信运营商 NGN
12、基础骨干业务平台提出异议。 NGN 将意味着各种业务和应用的传输技术完全向分组、宽带 IP 迈进和融合，智能光技术、DWDM 技术和高速路由与 分组交换技术将被充分利用。NGN 将提供综合开放的整体网络构架体系，其发展目标是采用统一的网络技术融合各个应用网并实现端到端多媒体业务融合。NGN 网将使各业务网 无线网与有线网、固定网与移动网、话音网与数据网统一于共同的传输基础和网络应用平台。软交换机作为基于商用硬件平台，采用开放、标准、多协议和可运营管理的技术代表，将成为NGN 中重要而关键的系统和设备技术之一。然而，必须看到，由于国内具有一定规模的软交换机组网和实践还不多见，有关软交换机的讨论和
13、实践还仅停留在局部和个体技术的概念层面上。随着人们对软交换机有了一些实践，对其认识不断加深了解以后，开始发现单用软交换机技术来构建NGN 会面临一系列的挑战和一些根本观念上的冲突。笔者认为，其中一些关键问题的核心可能并不在于技术，而在于我们认识问题的观念、角度和思维方式。因此，笔者认为非常有必要重新回到问题的基本面来再次审视软交换机技术的概念、特征以及在 NGN 中所扮演的角色。2.概念简介尽管软交换机是关于 NGN 讨论的热点，然而人们对其概念仍有些似是而非。那么它究竟是设备概念系统概念体系概念还是技术架构软交换机与 IP 电话和 NGN 的关系究竟是什么起源软交换机这个术语可以说是从国外“
14、Softswitch”翻译而得，其概念基本上是伴随着 IP 电话技术体系的功能分层和控制分离思想的发展而形成的。大家知道，在传统的 PSTN 交换网络中，业务控制与呼叫控制以及传输承载都集中在交换机里，PSTN 的各项业务必须通过 TDM 交换机进行实现。为满足用户对新业务的不断需求，PSTN 网络中出现了公共的业务生成平台即智能网。PSTN的智能网首次提出并实现了一些全网性业务生成与呼叫控制相分离，并因此改善了 PSTN 全网性业务的开展?提高了网络集中提供业务的能力，缩短了全网性新业务提供的周期。IP 电话技术体系不仅进一步强化了业务生成与呼叫控制分离的思想?而且更进一步期待实现呼叫控制与
15、媒体传输承载相分离。这种分离的目标是使 IP 电话业务的控制和生成真正独立于媒体传输网络设施，从而更加灵活有效地实现 IP 电话及其相关业务和多媒体应用的融合。更重要的是这种分离还有利于电信运营商能在分组网上实施集中的运营、管理、维护和配制。电信运营商和用户可以通过 IP 连接在局端系统自行定义配置和管理自己的业务特征，而不必担心用户终端的类型和配置，从而使业务和应用的提供有较大的可能性、灵活性和可运营管理性。定义那么，究竟什么是软交换机呢？根据国际 softswich 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的设备和系统。据此定义，Softswit
16、ch 是典型的为分组网的语音目的而设计的技术实践手段。这一定义也说明，Softswitch 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和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。Softswitch 是 NGN 中的重要组成部分，但它更多的是关注 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架构。但是为什么这样一个单纯的概念会使人疑惑呢问题的原因之一可能在于国内许多人将 Softswitch 译为“软交换” 。 “软交换”这个翻译术语含义不够明晰?容易给人造成一种逻辑错觉。单从字面上看较难使人理解它究竟是设备系统概
17、念还是体系概念。我国电信业历来将名词属性的 switch 译为交换机，而将动名词属性的 switching 译为“交换” 。那么为何在此破例更为麻烦的是，这样以来，中文将难以辨别“softswitching”和“softswitch”的区别。所以，笔者认为，为学术研讨的严肃性，我们应该将 Softswitch 更为确切地译为软交换机。在正式的书面语中，应明确避免将“软交换”当作软交换机的一种简称。基础软交换机的技术基础是 MGCP/H。248媒体控制协议。媒体控制协议又称器件控制协议，是一种所谓主从关系的控制协议。被控方一般不含智能状态的简单器件或设备，一切状态事件的发生和变化都必须上报主控设
18、备。所以，媒体控制协议一般不应被视为呼叫信令，只能用于端点?包括用户端点和中继端点?控制。软交换机的局间呼叫信令协议不能使用 MGCP/H。248，而必须使用已有的多媒体国际标准，即 ITU 的 H。323 协议和/ 或 IETF 的 SIP 协议。软交换机通过媒体控制协议技术可以实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想。所以，国外也有学者将软交换机称为呼叫代理器（CA）或媒体网关控制器（MGC） 。软交换机概念的提出不仅使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。3.技术特征人们关于软交换机的技术特征的看
19、法基本比较一致。根据软交换机的概念可以看出，软交换机的技术特征是基于 MGCP/ H。248媒体控制协议，实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想。尽管 NGN 的目标是将语音、数据、视频业务逐渐融合演变成为集多种业务于 IP 网络之上，但是它面临的根本挑战仍在于寻求成熟的、可大规模运营管理的 IP 电话技术。因为，语音是运营商最普及、最基本和最重要的业务，其市场涵盖的范围最广，其商业收入的影响远比其它业务更大。经过近百年的发展?传统的 PSTN 技术和 TDM 网为运营商的语音业务提供了成熟的经营模式和品质标准。数据 IP 网络原本是为 数据业务而设计的?而语音是时间敏感性的业务，在数据 IP 网
20、络中提供大规模语音业务的 IP 电话技术是任何运营商在向 NGN 过渡过程中所面临的首要挑战。软交换机基本上是为在 IP 网上实现 PSTN 交换机的功能所特别设计的。传统 PSTN 网的交换机是垂直、封闭和私有的系统结构，软交换机是以呼叫控制与媒体相分离的、基于标准的、开放的系统结构。除此而外，软交换机与 PSTN 的“硬”交换机还有许多共同的属性。比如说，它们都是相对集中控制和管理的系统设备，其系统中保存了所有面向用户的数据及其呼叫状态信息。这一点使得软交换机受到电信运营商的特别重视?因为只有这样才能满足电信运营要求对 IP 分组网的端点接入和与 PSTN 互通互连实施有效的呼叫业务控制和
21、 运维管理。所以说，软交换机是 NGN 中 IP电话技术的一种重要实现手段。特别值得一提的是，为了支持智能端点、视频端点和多媒体端点接入，一般软交换机还有可能支持 H。323 协议和 SIP 协议来控制管理 H。323 和 SIP 的用户端点。这样一来，软交换机本身也不能完全地对其所控制管理的所有端点实施彻底的呼叫控制与媒体传输分离。另外，如前所述，软交换机还必须在“局间”支持 H。323 和 SIP 协议来与 H。323 网和 SIP 网以及其他的软交换机互联。但是，MGCP/H。248媒体控制协议技术始终是软交换 机的基本特征。倘若某一呼叫控制设备系统不支持 MGCP 或 H。248媒体控
22、制协议，一般都不能将其称之为软交换机。业界通常将以支持H。323 协议为显著特征的 呼叫控制 设备称为网守?Gatekeeper?，将以支持 SIP 协议为显著特征的呼叫控制设备称为代理服务器?ProxyServer?。另外，尽管软交换机支持智能端点、视频端点和多媒体端点的接入，但并不意味着所有的语音、数据、视频业务都得集中在软交换机上完成实现。理论上讲，即使存在着这种设备的可能性也完全没有必要这样做，因为这种系统不具备任何优势反而存在着一系列整体架构上的缺陷。事实上，软交换机的核心设计集中在各种业务的呼叫控制功能和一定程度上的端点能力的管理。比如说，软交换机并不直接提供任何形式的 IP 数据
23、业务；软交换机可以支持视频端点业务，但 视频会议的控制功能并不由软交换机直接提供，而是通过互连到其它的应用服务器来实现。通过统一的、基于 IP 的传输基础结构，可以将 呼叫控制 设备（软交换机为主） ，配合其它的 IP技术和数据应用技术构造一个系统来支持多媒体和其他智能业务。我们可以将这样的系统称为软交换机系统。广义来讲，软交换机系统是呼叫、媒体和业务控制多种逻辑功能实体的集合。它提供包括电话终端、智能终端、多媒体终端业务的呼叫控制、连接以及部分其它业务功能。这样的软交换机系统可以用于 NGN 控制、管理业务接入和 PSTN 网络边缘的局端设备。通过这种方式，多种与呼叫控制相关的业务可以统一集
24、成在这个系统中管理、运营。但这样的软交换机系统内部仍将采用多个分布式的子系统模式以便在集成的系统中灵活地提供包括语音在内的智能和多媒体业务的应用。所以从由软交换机所提供的电话业务和其技术特征来看，软交换机是 NGN 体系中一个重要的组成部分，但并没有提供任何整套网络架构的根本创新。4.在 NGN 中的作用软交换机是下一代网各种业务中提供呼叫控制的重要设备和系统。然而?软交换机并不是下一代网的全部。软交换机作为下一代网呼叫控制的重要组成部分仍需要与其他关键技术和设备相辅相成，协同开展更丰富的视频和多媒体业务。提法思考软交换机的讨论中有一个流行提法是“软交换是下一代网的核心” ，笔者以为这个提法值
25、得推敲和商榷。软交换机技术是下一代网中的非常重要而关键的语音业务汇聚节点技术之一。毫无疑问，我们应该给予特别地重视和关注。但软交换机的技术特征本身并不提供唯一的直接的核心网络技术。另外 在概念上?“软交换是下一代网的核心”这个提法将带来一些基本命题上的混淆和逻辑上的困惑。下一代网的核心技术应该从根本上包括支持语音、数据、视频业务等各种网络技术体制。软交换机本身只是局部的设备系统而并不具有全面网络体制架构的特征。软交换机本身不直接提供 IP数据业务。软交换机可以通过呼叫控制模式和功能的扩展支持视频和多媒体端点业务，但软交换机仍需要与其它关键技术和设备来协同开展更丰富的视频和多媒体业务。软交换机技
26、术主要是为集中的呼叫控制功能而设计的。除了软交换机技术?下一代网还将依赖于其它一系列已有的 IP 技术和其它应用技术来支持语音、数据、视频等多种业务。 在策略上?“软交换是下一代网的核心”这个提法往往容易导致人们以为软交换机技术等同于下一代网技术，从而将研讨和实践的注意重点只放在单一的软交换机技术及其周边的范围。将未来投资的考虑只放在软交换机相关的设备和系统上。从而走向只看树木不看森林的短视策略思维。 在技术上?“软交换是下一代网的核心”这个提法往往容易导致人们寄一切下一代网的期望于软交换机设备，进而以软交换机为核心来思考构造所谓的下一代网，使得有关下一代网的讨论和实践长期仅停留在初级、局部、
27、小规模和个体设备系统技术的概念层面上，从而陷入将软交换机的局部结构作为下一代网的总体网络体系结构的无解之惑。在实践上?围绕软交换机为核心进行组网方式的试验和探讨极为容易导致人们忽视其它下一代网技术的实践和探讨?从而限定了下一代网只能是软交换机互为联接的、所谓全平面网的“无网模式” 。显而易见， “无网模式”的下一代网络体系结构只能支持一个或几个软交换机，是不适合电信运营商规模运营的。笔者把这种现象称为软交换机技术实践的“孤岛现象” 。 在网络结构上 “软交换是下一代网的核心”不能回答诸如下一代网需不需要核心网技术，如不需要，如何避免软交换机的“孤岛现象” ，如需要，何为下一代网的核心网技术，如
28、何解决软交换机之间的协调和互联，如何开展下一代网的全网性的业务等基本问题。策略分析在下一代网的网络架构体系讨论中，历来有两种迥然不同的策略思路：一种是主张强调智能的端点和边缘，简单的网络设施，因为端到端多媒体融合的业务的驱动力来源于端点和边缘，下一代网业务的蓬勃创新和繁荣昌盛正依赖于此。互联网的成功也证明了这种思路对多媒体业务的重要性。另一种思路主张简单的端点和边缘，智能的网络设施，因为只有单纯统一的端点和边缘设备，才有利于规模性地经营管理和控制。PSTN 网络所提供的语音业务已验证了这种思路商业实践的可靠性。ITU 的 H.323协议和 IETF 的 SIP 协议正是某种程度上体现第一策略思
29、路的技术体制。而以IETF/ITU 的 MGCP/H.248协议为特征的软交换机正是体现第二策略思路的实现手段。如上所述，为了更大程度上实现端到端 IP 电话的电信运营目标，人们为电信运营商设计出 软交换机技术机制。IP 电话语音业务是软交换机中的最主要、最根本的业务功能。显而易见的是，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。下一代网的网络架构体系讨论的难点正在于如何综合平衡考虑多种技术。笔者以为，就技术成熟和发展来看，H.323协议、SIP 协议和 MGCP/H.248协议为特征的软交换机等三种技术都是IP 电话和下一代网的实现手段。这三种技术各有区别和特
30、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。事实上，下一代网的体系应该由核心网和位于下一代网接入和边缘位置的端局软交换机所共同组成。其中下一代网的核心网是覆盖运营商服务范围的骨干通信网络，用于实现各软交换机之间、多运营商之间、不同网络之间的互连互通，实现全网的话务控制及调度；共享集中数据库检索性质的全网性业务，共享业务创作环境，提供全网范围的网络管理等。NGN 的核心网主要提供组网方式、路由策略、话务控制、全网业务创建管理、全网络维护管理等功能。显而易见，在下一代网 IP电话实施的三种主要技术中，H.323协议的网络技术、SIP 协议网络技术将在核心网中起主要作用。
31、世界上不少电信运营商已利用 H。323 的网守或 SIP 的代理服务器和其它网络应用服务器实现组网、联网和开展全网业务及运维。这并不等于否认软交换机技术在下一代网的重要和关键地位。下一代网络架构体系是由 H。323 和 SIP 网络体系来决定，但下一代网中最普及和最基本的 IP 电话业务的接入和汇聚主要依赖 MGCP/H.248协议为特征的 软交换机技术。正如许多学者早已指出的，软交换机也可以看成是在 H.323和 SIP 体系下，智能网关分解的结果。这样，三种技术融合的网络架构体系或许就更加清楚了。事实上，真正意义的软交换机应该是通用型?classless 的软交换机?它在下一代网中承担着区
32、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。区域性的通用型软交换机和全国性核心骨干网共同组建才能构筑完整的下一代网通信体系。5结语综前所述，软交换机是下一代网中语音/数据/ 视频业务的 呼叫控制、媒体控制和业务提供与分配系统的重要组成部分。下一代网不仅需要软交换机作为局部结构和范畴的技术实验，更需要其作为整个 IP 电话网络体系架构的一部分与 H。323技术和 SIP 技术等多种技术相融合的商业实践。许多软交换机与运营管理相关的其它问题也都需要通过 IP 电话网络的运营实施来验证。软交换机的小规模或试验室中的试验意义非常有限。因为小网的试验模式不
33、一定适合于做电信 IP 大网，试验室的小网试验结果并不一定完全说明电信 IP 大网的问题。所以只有在大型生产网络中进行 IP 电话应用的试验结果才能对下一代网的发展起根本性的推动作用。软交换机在走向与 IP 电话网大规模地融合并使之具备扩展性、可靠性和可运营性的路上还会面临挑战。电信运营商和电信设备商应该达成了共同一致的远见和合作，从而合力来推进软交换机正确观念的深入和普及，鼓励从不同角度探索软交换机实践的创意模式?倡导软交换机作为新的工具和手段来驱动新的业务模式、建立新的市场机制。但同时必须踏实地解决技术走向市场过程中面临的问题和挑战? 使技术服务于电信运营商的业务需求和商业动机，从而引导整
34、个产业始终坚持技术面向业务、面向用户和面向商业模式的原则?使软交换机技术为中国电信运营商走向下一代网络、增强竞争力提供最全面和系统地保证。三.软交换技术基本内容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
35、进行了立项。 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、
36、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（InternationalSoftSwitchConsortium）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、ITUT 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
37、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。2 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。软交换位于网络控制
38、层，较好地实现了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功能。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 COPS 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
39、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 SIPT、H 323或 BICC 协议。3 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，它独立于特定的底层硬件操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。并且它应
40、该有能力支持下列基本要求：（1）独立于协议和设备的呼叫?熏设备的呼叫处理和同步会晤管理应用的开发。（2）在其软交换网络中能够安全地执行多个第三方应用而不存在由恶意或错误行为的应用所引起的任何有害影响。（3）第三方硬件销售商能增加支持新设备和协议的能力。（4）业务和应用提供者能增加支持全系统范围的策略能力而不会危害其性能和安全。（5）有能力进行同步通信控制，以支持包括帐单、网络管理和其他运行支持系统的各种各样的后营业室系统。（6）支持运行时间捆绑或有助于结构改善的同步通信控制网络的动态拓扑。（7）从小到大的网络可伸缩性和支持彻底的故障恢复能力。软交换的实现目标是在媒体设备和媒体网关的配合下，通过
41、计算机软件编程的方式来实现对各种媒体流进行协议转换，并基于分组网络（IPATM）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。1 软交换技术简介软交换技术采用分层的网络架构，把传统电路交换机的呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件实现连接控制、呼叫进程选择、呼叫选路等呼叫控制功能。软交换一方面，造就了网络的融合，另一方面，软交换采用了开放式应用程序接口（API） ，允许用户在独立于设备制造商的情况下，根据自己的需要在网络中开发和引入新业务，这使得软交换技术在综合接入能力、业务提供、网络管理、用户认证、鉴权和计费等方面有
42、明显的优势。在构建新一代网络的同时，软交换技术充分考虑到现有各种网络的平滑过渡，集语音、数据、多媒体等业务为一体，真正实现业务的客户定制化。通过软交换融合的网络具有开放性和可编程性的特点，而这也正是下一代网络的发展方向。2 软交换系统的配置软交换系统网络中的配置大致可以分为功能配置、性能配置。功能配置的主要任务是确定系统中应包括那些设备，各种设备应实现何种功能。性能配置的主要任务是使系统中各个设备的功能得以充分发挥。本文中所讨论的方案是在软交换系统中设置一个 Web 配置服务器（如图1示） ，实现允许系统管理员可以利用 Web 浏览器界面远程对软交换系统进行功能配置和性能配置，同时也为系统普通
43、用户提供 Web 方式的在线动态申请业务，个人定制以及计费信息查询等功能。本配置系统设计概要，系统管理员可以在网络中任何一台计算机终端通过浏览器登入系统配置服务器，通过身份认证后，就可以对整个软交换网络进行配置管理（例如：系统网元参数及性能配置管理）和日常维护工作（例如：系统计费信息统计及查询） ；而系统普通用户（例如：可以是一台 SIP 话机的拥有者） ，可以利用本系统对所申请开通的各项业务（例如：长途电话功能，国际长途电话功能，语音信箱以及呼叫转接等）进行动态更改管理。四.软交换的网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。将参与 LAN 工作的各种设备用媒 体互连在一起
44、有多种方法,实际上只有几种方式能适合 LAN 的工作。简介网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。（一）星型拓扑结构星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一
45、特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。（二）环型网络拓扑结构环型结构在 LAN 中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存
46、在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。（三）总线拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总
47、是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN 环境下，由于所有数据站都是平等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带有碰撞检测的载波侦听多路访问，英文缩写成 CSMA/CD。这种结
48、构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是 LAN 技术中使用最普遍的一种。（四）分布式拓扑结构分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速
49、率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。（六）树型拓扑结构 树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。（七）网状拓扑结构在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。（八）蜂窝拓扑结构蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。目前大多数 LAN 使用的拓扑结构有3 种: 星型拓扑结构 环型拓扑结构 总线型拓扑结构 星型结构最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构。环行结构的特点是，每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作。于是，便有上游端用户和下游
