網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)怎樣的技術(shù)

在過去，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network;PSTN）與因特網(wǎng)（Internet Protocol Network;IP Network）分屬不同連結(jié)網(wǎng)絡(luò)，電信網(wǎng)絡(luò)僅單純的用來傳輸模擬電話及傳真，而因特網(wǎng)則是處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳送。

由于數(shù)字訊號處理DSP技術(shù)的開發(fā)，計(jì)算機(jī)電話整合（Computer Telephony Integration;CTI）技術(shù)的演進(jìn)，衍生出新的產(chǎn)品與服務(wù)，使得計(jì)算機(jī)與電話市場增加了新的應(yīng)用，像是計(jì)算機(jī)電話應(yīng)用產(chǎn)生器（ApplicaTIon Generator）訊息整合系統(tǒng)（Unified Messaging System;UMS）和自動(dòng)話務(wù)分配（AutomaTIc Call DistribuTIon;ACD）。

有了計(jì)算機(jī)電話整合技術(shù)成功的經(jīng)驗(yàn)，遂想進(jìn)而融合現(xiàn)有的因特網(wǎng)，于是有了因特網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)（Internet Telephony Gateway;ITG）的設(shè)計(jì)。過去幾年是以ITU-T H.323標(biāo)準(zhǔn)作為VoIP（Voice over IP）技術(shù)的基礎(chǔ)。

透過IP網(wǎng)絡(luò)提供基本之電話服務(wù)。不過近來的發(fā)展已逐漸顯示出原先H.323的架構(gòu)并不符合VoIP系統(tǒng)未來長久發(fā)展之需，而勢必得在其現(xiàn)有基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能滿足未來VoIP與PSTN/PLMN整合上的需求。

現(xiàn)在，一些世界標(biāo)準(zhǔn)組織及策略聯(lián)盟紛紛提出新的協(xié)議與架構(gòu)，例如：IETF（Internet Engineering Task Force）訂定了MGCP、MEGACO、SIP、SIGTRAN等協(xié)定;ISC協(xié)會(huì)（International Softswitch Consortium）亦著手制定網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（Softswitch）系統(tǒng)架構(gòu)。

在這個(gè)系統(tǒng)中，有新的設(shè)備及協(xié)議，希望能整合傳統(tǒng)電信PSTN網(wǎng)絡(luò)到IP網(wǎng)絡(luò)中。藉由電信與信息技術(shù)的結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)架構(gòu)，以及開放的應(yīng)用程序接口，改變了電信產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。

而網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（Softswitch）技術(shù)負(fù)責(zé)因特網(wǎng)電信與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的介接，將在新一代的因特網(wǎng)電信系統(tǒng)扮演相當(dāng)重要的角色。 Softswitch系統(tǒng)架構(gòu) 發(fā)展新世代因特網(wǎng)電信技術(shù)，首要面對的課題就是要能與現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整合。在圖1中，分別描繪了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)（圖左側(cè)）及因特網(wǎng)電信（圖右側(cè)）的架構(gòu)示意圖。

傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中電話建立的過程為：語音（Voice）部份是經(jīng)由局用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（CO Switches）之間的Trunk接口傳輸;信令（Signaling）部份則是透過SS7網(wǎng)絡(luò)傳遞。如果只是一般的通話，負(fù)責(zé)通話控制（Call Control）的SS7 ISUP信令，僅會(huì)透過SS7網(wǎng)絡(luò)的信號轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)（Signal Transfer Point;STP）。

在發(fā)話端交換機(jī)（Originating Switch）與受話端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)Terminating Switch）之間傳送;然而，當(dāng)通話需要智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（IN Services）時(shí)，則要發(fā)送SS7 TCAP信令，經(jīng)由SS7網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)送至提供該服務(wù)的服務(wù)控制點(diǎn)（Service Control Point;SCP），要求提供該項(xiàng)服務(wù);

若是該項(xiàng)服務(wù)包括語音播放（Announcement）、互動(dòng)語音響應(yīng)（Interactive Voice Response;IVR），此時(shí)SCP就會(huì)要求智能型設(shè)備（Intelligent Peripheral;IP）播放語音給發(fā)話端，同時(shí)偵測發(fā)話端的按鍵，并將按鍵結(jié)果之DTMF回傳給SCP，用來決定該項(xiàng)服務(wù)的進(jìn)行。

在因特網(wǎng)電信架構(gòu)中，為了與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)介接（Interworking），安排了信令網(wǎng)關(guān)（Signaling Gateway;SG）和SS7網(wǎng)絡(luò)連接，以接收由SS7網(wǎng)絡(luò)傳送來的信令，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換再交由媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC（Media Gateway Controller;

在MGCP稱之為話務(wù)代理（Call Agent））。MGC的功能包含通話控制與路由（Routing）、信令處理、媒體網(wǎng)關(guān)控制，以及產(chǎn)生通話記錄（Call Detail Records;CDR）。MGC和信令網(wǎng)關(guān)之間的接口規(guī)格目前正由IETF SIGTRAN（Signaling Transport）這個(gè)工作小組所制定。

在此架構(gòu)中，媒體網(wǎng)關(guān)（Media Gateway;MG）則扮演著媒體格式轉(zhuǎn)換的角色，它負(fù)責(zé)將電信網(wǎng)絡(luò)傳遞來的語音或影像格式轉(zhuǎn)換成IP網(wǎng)絡(luò)上所傳遞的RTP格式。而MGC則透過MGCP或MEGACO/H.248來控制不同類型的媒體網(wǎng)關(guān)。另外，MGC與MGC之間的溝通則是藉由SIP-T（SIP for Telephones），現(xiàn)今SIP-T仍在IETF作進(jìn)一步的研議。

相對于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的SCP與IP，在因特網(wǎng)電信架構(gòu)中也有類似的組件，例如：應(yīng)用服務(wù)器（Application Server;AS）類似SCP，負(fù)責(zé)提供加值性的服務(wù)（如：080、Voice Mail服務(wù)），它可支持JAIN或Parlay的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，提供給上層的應(yīng)用程序發(fā)展者，使得應(yīng)用服務(wù)的開發(fā)更為容易且具可移植性（Portability）;

而AS與MGC間的通訊協(xié)議SIP-TSI（SIP-Telephony Service Interface），目前尚在ISC討論階段，并無明確的文件數(shù)據(jù);另外，媒體服務(wù)器（Media Server;MS）則類似傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的智能型設(shè)備（Intelligent Peripheral;IP），利用RTP來傳送語音訊息給媒體網(wǎng)關(guān)（或網(wǎng)絡(luò)電話）。

或是接收媒體網(wǎng)關(guān)（或網(wǎng)絡(luò)電話）傳送來的語音訊息和DTMF按鍵數(shù)據(jù)。而應(yīng)用服務(wù)器與媒體服務(wù)器間的通訊協(xié)議，甚至兩者間的架構(gòu)關(guān)系，都仍在ISC討論，并無確切的結(jié)果。 Softswitch相關(guān)通訊協(xié)議 透過通訊協(xié)議的制定，在新世代因特網(wǎng)電信架構(gòu)中組件之間有了溝通的標(biāo)準(zhǔn)接口。

使得組件的開發(fā)者有了共通的依據(jù)，而組件的購買者也有了選擇的機(jī)會(huì)，可以依照需要來選購所要的組件產(chǎn)品，同時(shí)降低了系統(tǒng)更新的成本，也讓系統(tǒng)架構(gòu)擁有彈性擴(kuò)充（Scalability）的能力。另外，制造商可以自由地發(fā)展自己的產(chǎn)品，而且不同廠商所生產(chǎn)的產(chǎn)品也具有互通性。接下來我們將介紹Softswitch相關(guān)的三個(gè)開放式接口標(biāo)準(zhǔn)。

SIGTRAN （Signaling Transport） 首先來看Signaling Gateway接收來自SS7網(wǎng)絡(luò)的信令，如何在IP網(wǎng)絡(luò)上傳遞。圖2和圖3分別顯示SS7 ISUP（ISDN User Part）和TCAP（Transaction Capabilities Applications Part）信令如何作信令格式的轉(zhuǎn)換。

其中，IETF SIGTRAN工作群組定義了交換線路網(wǎng)絡(luò)信令調(diào)適SSA（Switched Circuit Network Signaling Adaptation;SSA）和共通信令運(yùn)輸CST（Common Signaling Transport;CST）這兩層的功能。

CST層建構(gòu)在IP層之上，提供SS7信令在IP網(wǎng)絡(luò)上可靠的傳輸。目前正為CST層制訂SCTP（Stream Control Transmission Protocol）這個(gè)通訊協(xié)議;之所以會(huì)舍棄現(xiàn)有的TCP，而另外定義SCTP的主要原因有二。

一為SS7的信令傳遞通常都是很急迫的，稍有延遲便失去了意義，TCP的Retransmission機(jī)制將會(huì)造成不良的影響。二為TCP容易受到Resource-Attack這樣的攻擊而造成系統(tǒng)的當(dāng)機(jī)，而SCTP針對安全性的議題則有較周延的考慮。至于SSA層則是專門負(fù)責(zé)支持SS7信令中原有的特性或功能（例如：SCCP（Signaling Connection Control Part）層的全域名稱轉(zhuǎn)換（Global Title Translation）。

MGCP/MEGACO MEGACO與MGCP （Media Gateway Control Protocol）與從字面上解釋即知，它們是定義媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC用來控制媒體網(wǎng)關(guān)MG的溝通標(biāo)準(zhǔn)，MGCP與MEGACO兩者運(yùn)作方式都采主從式（Master-Slave）架構(gòu)，僅僅使用數(shù)個(gè)簡單的命令（Commands）就可完成通話的建立與終結(jié)。

MGCP第一次發(fā)表于1998年10月，而最后版本于1999年10月發(fā)表為RFC 2705;至于MEGACO /H.248則己在2000年11月分別為ITU-T與IETF會(huì)議接受，發(fā)表為RFC 3015.雖然這兩個(gè)協(xié)議具有相同的架構(gòu)與類似的運(yùn)作精神，但是相較于MGCP，MEGACO提供更彈性的接口，讓MGC對MG上的資源作動(dòng)態(tài)管理。

像在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中，通話建立的過程，MGC透過Commands管理媒體網(wǎng)關(guān)MG上的端點(diǎn)（Endpoints），此端點(diǎn)同時(shí)包含了一組分別面對PSTN與Internet的資源;相對地，在MEGACO的聯(lián)機(jī)模式中，MGC透過Commands管理的是媒體網(wǎng)關(guān)MG上的終端（Terminations），而不論是面對PSTN或Internet的資源，都個(gè)別地被視為一終端。

SIP（Session Initiation Protocol） SIP是一種屬于因特網(wǎng)應(yīng)用層（Application-Layer）的信令控制協(xié)議，用來建立（Create）、更改（Modify）與終結(jié)（Terminate）議程。目前有六個(gè)方法（Methods）可供使用來發(fā)送需求（Requests），分別是邀請（INVITE）、確認(rèn)（ACK）、再見（BYE）、取消（CANCEL）、選項(xiàng)（OPTIONS）、注冊（REGISTER）。