淺談下一代網(wǎng)絡(luò)NGN核心技術(shù)

標(biāo)簽：軟交換  NGN

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,通過在一個公共的分組網(wǎng)絡(luò)中承載話音,數(shù)據(jù),圖像已經(jīng)被越來越多的運營商和設(shè)備制造商所認(rèn)同。在這樣的業(yè)務(wù)驅(qū)動和網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢下,誕生了NGN下一代網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)在分組網(wǎng)絡(luò)中,采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有效承載話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)。NGN建立在業(yè)務(wù)與下層傳送功能分離的基礎(chǔ)上,業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò),有效地克服了傳統(tǒng)電信網(wǎng)在提供新業(yè)務(wù)方面的弱點,迎合了面向業(yè)務(wù)未來發(fā)展網(wǎng)絡(luò)的思想。軟交換技術(shù)又是下一代通信網(wǎng)絡(luò)解決方案中的焦點之一,軟交換概念一經(jīng)提出,很快便得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同和重視,經(jīng)過今近年的發(fā)展,軟交換技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化方面均取得了長足進展,使軟交換成為下一代網(wǎng)絡(luò)NGN最為活躍和熱門的話題。

一、軟交換的概念

軟交換技術(shù)是一個能夠提供下一代分組通信——包括語音、寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)的平臺。利用軟交換技術(shù),全球服務(wù)提供商和運營商能夠優(yōu)化他們的網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用來獲取新的利潤。軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一,它獨立于傳送網(wǎng)絡(luò),主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計費等主要功能,同時可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機所能提供的所有業(yè)務(wù),并向第三方提供可編程能力。軟交換技術(shù)就是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)(傳輸層)中分離出來,通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能,包括呼叫選路、管理控制、連接控制(建立/拆除會話)和信令互通,從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時,軟交換還將網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)能力封裝起來,通過標(biāo)準(zhǔn)開放的業(yè)務(wù)接口和業(yè)務(wù)應(yīng)用層相連,從而可方便地在網(wǎng)絡(luò)上快速提供新業(yè)務(wù)。

二、基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

軟交換的主要設(shè)計思想是業(yè)務(wù)與控制分離、承載與接入分離的思想,把傳統(tǒng)交換機功能實體離散分布在網(wǎng)絡(luò)之中(如圖1)。軟交換技術(shù)是一種功能實體,為軟交換網(wǎng)絡(luò)提供具有實時性要求的業(yè)務(wù)的呼叫控制和連接控制功能。

軟交換網(wǎng)絡(luò)是基于分組交換的網(wǎng)絡(luò),在原有電路交換機的基礎(chǔ)上,將業(yè)務(wù)功能(業(yè)務(wù)提供)、控制功能(呼叫和信令控制)和接入功能(中繼和用戶接入)相分離,形成軟交換網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用服務(wù)器、控制設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)和各種接入媒體網(wǎng)關(guān)。

軟交換網(wǎng)絡(luò)是一個可以同時向用戶提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)的開放網(wǎng)絡(luò)。它采用一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得組網(wǎng)更加靈活和方便。整個網(wǎng)絡(luò)被分成接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層(如圖2),即把控制和業(yè)務(wù)的提供從媒體層中分離出來。

1. 業(yè)務(wù)應(yīng)用層:主要由各類業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺構(gòu)成,包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、策略服務(wù)器、SCP、AAA服務(wù)器等。軟交換技術(shù)將電話交換機的業(yè)務(wù)控制模塊獨立成為一個物理實體,稱為應(yīng)用服務(wù)器(AS),主要功能是完成業(yè)務(wù)的實現(xiàn),向用戶提供各種增值業(yè)務(wù)。存放業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),并可以通過應(yīng)用服務(wù)器提供API接口。

2. 控制層:主要由軟交換機設(shè)備構(gòu)成。軟交換技術(shù)將電話交換機的交換模塊獨立成為一個物理實體,稱為軟交換機(SS:SoftSwitch),SS主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務(wù)呼叫控制,并負(fù)責(zé)各媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制。

3. 核心傳送層:核心傳送層實際上就是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò),為業(yè)務(wù)媒體流和控制信息流提供統(tǒng)一的、保證QoS的高速分組傳送平臺,其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺等各個軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來。軟交換網(wǎng)中各網(wǎng)元之間均是將各種控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息封裝在IP數(shù)據(jù)包中,通過核心傳送層的IP網(wǎng)進行通信。鑒于IP網(wǎng)能夠同時承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種媒體信息,同時具有協(xié)議簡單、終端設(shè)備對協(xié)議的支持性好且價格低廉的優(yōu)勢,因此軟交換網(wǎng)選擇了IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)絡(luò)。目前主要包括IP網(wǎng)和ATM網(wǎng)。

4. 邊緣接入層:主要包括各類媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備、綜合接入設(shè)備(IAD)及各種終端設(shè)備。軟交換技術(shù)將電話交換機的業(yè)務(wù)接入模塊獨立成為一個物理實體,稱為媒體網(wǎng)關(guān)(MG),MG功能是采用各種手段將各種用戶及業(yè)務(wù)接入到軟交換網(wǎng)絡(luò)中,MG完成數(shù)據(jù)格式和協(xié)議的轉(zhuǎn)換,將接入的所有媒體信息流均轉(zhuǎn)換為采用IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包在軟交換網(wǎng)絡(luò)中傳送。

中繼媒體網(wǎng)關(guān)(TG)和信令網(wǎng)關(guān)(SG)共同完成了電話交換機的業(yè)務(wù)接入功能模塊的功能,實現(xiàn)了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業(yè)務(wù)的接入,并將語音信息適配為適合在軟交換網(wǎng)內(nèi)傳送的IP包。同時軟交換技術(shù)還對業(yè)務(wù)接入功能進行了擴展,體現(xiàn)在AG、IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網(wǎng)關(guān)。通過各類MG,軟交換網(wǎng)實現(xiàn)了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網(wǎng)用戶、無線接入用戶的語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入。

軟交換網(wǎng)絡(luò)各層之間采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口。各層之間相互獨立,獨自發(fā)展,每層之內(nèi)的技術(shù)革新不影響其他層,并且軟交換網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活多樣的接入方式。通過開放的API接口可以支持運營商、第三方業(yè)務(wù)提供商開發(fā)新業(yè)務(wù)。

三、軟交換的功能和特點

1. 軟交換的功能

(1)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一,它為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等,可以說是整個網(wǎng)絡(luò)的靈魂。

(2)互連互通功能。軟交換是一種開放和多協(xié)議實體,采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端和網(wǎng)絡(luò)進行通信,包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。通過各種網(wǎng)關(guān)協(xié)議實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)互通。

(3)業(yè)務(wù)提供和交換功能。 軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可以選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

(4)計費功能。具有采集詳細話單和計次表話單的功能,可根據(jù)運營要求將話單傳送至計費中心。對于計賬卡計費業(yè)務(wù),具備實時斷線功能。

(5)媒體網(wǎng)關(guān)功能。軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

(6)資源管理功能。對系統(tǒng)中的各種資源進行集中管理,如資源的分配、釋放和控制。

2. 軟交換的特點

(1)支持各種不同的PSTN、ATM和IP協(xié)議等各種網(wǎng)絡(luò)的可編程呼叫處理系統(tǒng);

(2)可方便地運行在各種商用計算機和操作系統(tǒng)上;

(3)高效靈活性;

(4)開放性;

(5)具有可編程的后營業(yè)務(wù)特性;

(6)具有先進的基于策略服務(wù)器的管理所有軟件組件的特性。包括展露給所有組件的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議接口、策略描述語言和一個編寫及執(zhí)行客戶策略的系統(tǒng)。

四、軟交換的主要應(yīng)用

針對不同的網(wǎng)絡(luò)狀況和業(yè)務(wù)需求,目前軟交換主要應(yīng)用在以下幾個方面:

分組中繼(PACHET TRUNKING):針對用戶數(shù)增加對匯接局容量需求激增以及傳輸帶寬增加的情況,通過采用軟交換技術(shù)構(gòu)建分組中繼疊加網(wǎng)絡(luò),利用媒體網(wǎng)關(guān)直接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口大大減少傳輸網(wǎng)絡(luò)中低速交叉連接設(shè)備的數(shù)量,對語音進行靜音抑制和話音壓縮,以及AAL2/ATM的可變速率適配,降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸成本和帶寬需求(可以節(jié)省近60%的傳輸資源),從而滿足對現(xiàn)有的匯接局的擴容要求。

虛擬中繼(VIRTUAL TRUNTING)電信級、7號信令端到端的大規(guī)模VOIP/ATM呼叫。軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間通過MGCP/H.248通信,軟交換可面向其他網(wǎng)絡(luò)提供SS7,INAP,H。323,SIP等多種協(xié)議,實現(xiàn)NGN和PSTN,IN,H。323,SIP等網(wǎng)絡(luò)之間的通信。

多媒體業(yè)務(wù)(MULTIMEDIA SERVICES):針對用戶多媒體業(yè)務(wù)的需求,利用軟交換技術(shù),將各種應(yīng)用服務(wù)器上的新業(yè)務(wù),在軟交換設(shè)備的集中控制下,通過各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備最終提供給廣大終端用戶,其中軟交換直接控制著各種新業(yè)務(wù)的發(fā)放與實施,保證了業(yè)務(wù)在全網(wǎng)開展的及時性。另外,支持開放的API接口,通過與第三方應(yīng)用服務(wù)提供商合作,開發(fā)并引入新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

電信級撥號接入(CARRIER CLASS DIALIN)其媒體網(wǎng)關(guān)同時具備VOIP網(wǎng)關(guān)和關(guān)守2種功能,在軟交換的控制下,使全網(wǎng)媒體網(wǎng)關(guān)能統(tǒng)一管理,并能進行撥號上網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)旁路,且支持多ISP方案。

下一代本地交換系統(tǒng)(NEXT GENERATION LOCAL SWITCH)提供數(shù)據(jù)終端與PSTN網(wǎng)電信級互聯(lián)互通。支持對個人用戶(IP PHONE/PC)、企業(yè)用戶(IP PBX)及不同網(wǎng)絡(luò)(H。323/SIP)的接入。

3G的發(fā)展趨勢是最終與IP網(wǎng)融合形成統(tǒng)一的IP網(wǎng),IP網(wǎng)通過軟交換的控制,及無線網(wǎng)關(guān)向3G用戶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),同時也可以通過VOIP的方式提供語音業(yè)務(wù)。

五、結(jié)束語

NGN是傳統(tǒng)電信技術(shù)發(fā)展和演進的一個重要里程碑,是一種網(wǎng)絡(luò)體系的革命,NGN經(jīng)過幾年的研究發(fā)展,在協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)、參考模型、網(wǎng)絡(luò)QOS業(yè)務(wù)的開發(fā)、安全性等方面取得了較大的發(fā)展,國內(nèi)外一些運營商也開始進行NGN的小規(guī)模商用,基于分層體系結(jié)構(gòu)的軟交換作為NGN的核心技術(shù),能夠充分利用現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)(IP、ATM)的靈活性,采用開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系,方便的開發(fā)各種適合客戶需求的話音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù),充分克服了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的弱點,電信網(wǎng)絡(luò)的融合與發(fā)展是歷史的必然。隨著軟交換在全球范圍內(nèi)研究和應(yīng)用的深入,相信以開放、分步、靈活提供業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)特征的軟交換,在不久的將來一定能夠得到長足的發(fā)展。