軟交換技術

下一代網絡概念的提出對軟交換技術的發展起到了推波助瀾的作用，軟交換是下一代網絡的控制核心。本期涉及下一代網絡的特點及基于軟交換技術的下一代網絡的演進策略，并對基于軟交換的開放業務提供進行了詳細介紹。上一期介紹了軟交換的體系結構、功能和對外接口。下一期將介紹軟交換的標準化、軟交換的應用和產品情況。

5 軟交換與下一代網絡

隨著技術的進步和需求的提高，能夠提供集話音、數據、圖像等于一體的多媒體綜合業務的開放分層的下一代網絡(NGN)體系結構已逐步明朗，下一代網絡成為網絡的發展方向和熱點。

軟交換是下一代網絡呼叫與控制的核心。軟交換技術作為業務與控制、控制與承載分離思想的體現，是NGN體系結構中的關鍵技術。其核心思想是硬件軟件化，通過軟件來實現原來交換機的控制、接續和業務處理等功能，各實體間通過標準協議進行連接和通信，便于在NGN中快速方便地提供業務。

5.1 下一代網絡的概念和特點

下一代網絡是一個廣義的概念，不同領域的專家對于下一代網絡有自己的不同理解。總的來說，NGN泛指不同于目前一代的、以數據為中心的融合網絡。它基于開放的網絡構架，可以提供包括話音、數據和多媒體等各種業務。其最終目標是實現在任何時間(Whenever)、任何地點(Wherever)，以任何方式(Whatever)和任何人(Whoever)進行通信。實際上，NGN包含了正在發生的多種網絡變革，是電信網絡發展的方向。概括起來，有如下特點：

(1)開放的體系結構

下一代網絡將傳統交換機的功能模塊分離成為獨立的網絡部件，各個部件可以按相應的功能劃分各自獨立發展，部件間的接口基于開放的標準協議。網絡的部件化便于電信網絡逐步走向開放，運營商可以根據自身業務的需求選擇市場上的優勢產品來組建自己的網絡，同時部件間接口的標準化又保證了不同廠家部件的互通及各種異構網的互通。

(2)業務驅動的網絡

與傳統的以技術驅動的網絡不同，下一代網絡是業務驅動的網絡。下一代網絡將業務與呼叫控制分離，呼叫控制與承載分離。分離的目標是使業務真正獨立于網絡，為快速、靈活、有效地提供新業務創造了有利條件：業務不再受制于網絡承載類型及控制方式，便于第3方業務及新型業務的快速接入，同時用戶可以自行配置和定制自己的業務。

(3)基于統一協議的包交換網絡

現有的信息網絡，無論是電信網、計算機網和有線電視網均不可能以單一網絡為基礎平臺來構造信息基礎設施，但近幾年隨著IP的發展，人們認識到電信網絡、計算機網絡及有線電視網絡將最終匯集到統一的IP網絡，基于IP的包交換網絡將成為下一代網絡的交換和傳送平臺。

(4)設備接入綜合化

下一代網絡將支持眾多的協議，通過這些協議對各種接入設備進行統一控制，從而最大限度地發揮網絡的性能。

(5)設備控制策略化

下一代網絡將采用基于策略的設備控制機制，通過專門的策略服務器可以對相關策略進行增加、修改和刪除，便于對網絡設備的工作過程進行動態干預和集中維護。

5.2 基于軟交換的下一代網絡演進策略

對各大運營商來講，建設NGN并不意味著要推倒現有網絡去新建一個理想的NGN模型，而是如何由現有網絡演進到NGN，力爭在日益激烈的業務市場中繼續保持主導地位。目前，話音業務和數據業務分別由兩個分開的網絡來支撐。傳統的電話網在發達國家基本不再投入，但在中國發展潛力依然很大，而且電話業務仍然是電信公司的主要收入來源；數據通信網主要以IP網絡為主，IP技術發展速度很快，在靈活性、開放性等方面具有很大優勢，但在服務質量、可靠性等方面還有很大不足。因此，在向NGN演進的同時，應考慮如何保護現有電話網的資源和由其帶來的經濟效益。總的來說，向NGN的演進有兩大策略：以綜合交換機為主的混合網策略和以軟交換為核心的重疊網策略。

(1)混合網策略

混合網策略也稱綜合節點策略。其核心思想是通過開發新一代的綜合交換機來進一步改進電路交換網，提高交換節點的效率，擴大交換節點的容量，減少連接的復雜性，降低交換網絡成本，同時仍保留原有全部交換功能，從而使得電話業務得到繼續發展。該策略的綜合交換機主要采用ATM技術，同時具有寬、窄帶接入能力，以及TDM中繼、ATM中繼和IP網關的功能。這種策略的主要優點是可以提供語音和數據的綜合平臺，便于最終向分組網的過渡。缺點是網絡升級難度大、費用高，同時，由于其體系結構封閉，對第3方業務和新業務的提供受限，因此，目前這一策略并沒得到廣泛的認同，建議作為一種過渡策略來考慮。

(2)重疊網策略

重疊網策略的核心思想是保留現有電路交換網資源不變，讓其獨立發展，同時在PSTN與ATM或IP網間設置網關和軟交換設備，網關完成PSTN與ATM或IP的互通功能，軟交換完成呼叫控制功能，從而建立PSTN與ATM或IP網的呼叫關系。重疊網策略著重于業務層的融合，便于對網絡進行統一管理和快速部署新業務，可作為向NGN演進的長遠解決方案。在演進次序上，可從長途層、匯接層到端局層和接入層，從支持多媒體等新型業務到支持移動語音、高速移動數據，分步推進。

6 基于軟交換的開放業務提供

在下一代網絡中，現有電話網中的一些基本業務和補充業務在軟交換中直接提供，增值業務由應用服務器提供。應用服務器主要有兩種業務提供方式：

(1)通過開放的應用編程接口(API)或接口協議，完成應用服務器和軟交換間的通信，同時應用服務器提供各種應用編程接口，為第3方應用提供開發和接入平臺。

(2)將AIN/IN的業務交換點(SSP)功能置于應用服務器上，由應用服務器來負責適當的呼叫模式， 并通過智能網應用協議(INAP)和智能網中已有的業務控制點(SCP)通信，在應用目前已經存在的智能業務的同時，又可開發新的智能業務。

6.1 基于軟交換的增值業務框架結構

國際軟交換協會(ISC)應用工作組的成果之一是提出了在下一代分組話音網中提供增值業務的框架結構，如圖3所示。

在該體系結構中，引入了應用服務器和媒體服務器兩個邏輯成分。其中，應用服務器負責各種增值業務的邏輯產生和管理，處理與軟交換間的接口信息，同時還提供各種開放的API，為第3方業務的開發提供平臺。媒體服務器用于提供特殊的媒體資源，并提供到媒體網關的承載接口。

6.2 軟交換與應用服務器之間的交互

軟交換與應用服務器間通過SIP協議進行通信。SIP協議具有建立、拆除和管理端點間會話的功能，所以軟交換既能建立也可取消至應用服務器的呼叫，同樣，應用服務器也能建立和取消至軟交換的呼叫，并且應用服務器還具有轉換主叫和被叫方信息、保持和恢復連接、轉移會話以及建立多方連接的能力。

軟交換可作為SIP用戶代理。應用服務器則可作為SIP用戶代理、重定向服務器、代理服務器或第3方呼叫控制器。軟交換與應用服務器間可以直接通信，也可以通過代理服務器進行通信。軟交換可利用注冊機制動態得知應用服務器的存在，也可通過在軟交換中配置應用服務器的地址信息靜態得知應用服務器的存在。

軟交換和應用服務器間控制流的交互過程如下：

(1)軟交換根據一定的觸發條件(可以基于主叫、被叫或其他機制)決定呼叫將被轉至應用服務器進行增值業務處理。

(2)軟交換根據觸發信息確定應用服務器的地址，并通過發送SIP請求信息(包括適當的呼叫信息)將呼叫轉至應用服務器。

(3)應用服務器收到SIP請求后，調用相應的增值業務。在此，應用服務器可進行以下一項或兩項動作：

a.重定向。向軟交換發送一個新的目的地址將呼叫重定向。該機制可用于面向地址轉換和路由的業務。

b.接受和傳送。分配媒體服務器中的媒體資源，并命令軟交換連接至媒體資源通道。用戶與媒體資源的交互結束以后，應將呼叫轉移至新的目的地并退出呼叫。此機制可用于面向媒體的業務，如主叫卡業務和傳真存儲/轉發業務。

c.代理。應用服務器將呼叫返回給軟交換。應用服務器可監視所有后續的呼叫事件。此機制可用于面向事件的業務，如記帳卡和計時業務。

除此之外，應用服務器也可能基于其他輸入條件發起呼叫，如Web事件、E-mail、立即消息等，應用服務器可以支持第3方呼叫控制。

6.3 應用服務器與媒體服務器間的交互

媒體服務器用于提供特殊的資源供應用服務器上的增值業務使用。應用服務器從媒體服務器請求資源，并將該資源與一定的業務實例相關聯，然后，應用服務器請求將實時傳送協議(RTP)媒體流重定向到被選資源。應用服務器與媒體服務器間可采用H.248/Megaco、媒體網關控制協議(MGCP)或SIP協議。

6.4 應用服務器間的交互

應用服務器間也可以利用SIP協議進行交互。這樣，就可以將兩個或多個位于相同或不同應用服務器上的增值業務聯系起來，向用戶提供一套完整的增值業務解決方案。應用服務器間的功能交互如圖4所示。其中，最下面的應用服務器作為協調服務器提供協調功能——也稱為業務級路由功能。這樣，軟交換就可以將一些復雜的、耗時的功能交互的管理交給協調服務器，由協調服務器來管理與其他應用服務器的交互。這對將大量的增值業務引入軟交換網絡很重要。

6.5 業務應用編程接口

NGN的一個最大優勢就是在提供現有網絡提供的業務的同時，能夠快速經濟地引入一些激動人心的新的增值業務。其中，軟交換只提供一些基本業務和補充業務，而對增值業務的處理則從軟交換中移出。應用服務器提供快速有效地部署增值業務的環境，并提供各種應用編程接口(API)，如JTAPI、JAIN、Parlay、CPL、CGI和Servlet等。這些接口開放、靈活的特性使得在創建、管理和部署新業務時不必更新或升級軟交換設備，減少了業務提供的周期和費用。

6.5.1 Parlay應用編程接口

目前，國際上比較流行的API是Parlay。Parlay API是一組開放的應用編程接口，為網絡業務的創建和開發提供一種標準化的、安全簡便的方法，從而實現業務的可攜性，比如在第2代移動通信中開發的業務同樣也可以用于第3代移動通信。Parlay應用編程接口與具體的網絡技術和協議無關，第3方業務開發商、獨立軟件提供商可以利用Parlay所提供的資源對網絡進行控制從而達到生成新業務的目的，使大量新業務的應用成為可能。Parlay應用編程接口主要適用于混合網，具有簡單、易擴充、可應用于不同類型的網絡和業務的特點。

為了支持Parlay，應用服務器作為Parlay服務器，向外部應用提供Parlay API，并提供與軟交換的交互以完成呼叫控制功能。在這種方式中，應用服務器作為Parlay API和SIP之間的代理，用于連接軟交換。將來，應用服務器有可能直接與所有的網絡實體交互。

Parlay應用編程接口的體系結構如圖5所示。

Parlay應用編程接口由兩個接口部分組成：

(1)業務接口

向應用程序提供訪問網絡資源和信息的能力，包括呼叫處理業務接口(如通用業務、通用呼叫控制業務、多方呼叫控制業務、多媒體呼叫控制業務、會議呼叫控制業務、通用用戶交互業務、呼叫用戶交互業務)、通用消息業務接口、移動性業務接口以及連通性管理業務接口。

(2)框架接口

為業務接口提供一定的支撐環境，使其能夠提供一種開放的、安全的、易恢復和管理的服務，包括業務注冊和訂閱，發現、認證和授權以及綜合管理等。

6.5.2 SIP工具

SIP用于多媒體會話的建立、控制和拆除，通常與因特網工程任務組(IETF)的其他協議如RTP、SDP等聯合使用。IETF意識到基于協議提供應用的局限性，提出了幾種分別面向端用戶和有經驗的開發人員的工具：

(1)SIP CPL

一種基于XML、面向端用戶的開發工具。其缺點是腳本必須與會話控制放在一起，可開發的應用非常有限。

(2)SIP CGI

一種基于HTTP CGI、面向有經驗的開發人員的開發工具。其限制較少，但腳本仍然與會話控制放在一起，目前被認為是過時的。

(3)SIP Servlet API

SIP Servlet是一種基于HTTP Servlet、面向有經驗的開發人員的開發工具，被認為是一種最有前途的開發工具。

總的來說，這些開發工具與具體協議結合緊密，不適合混合網絡的情況，不適合3G環境中應用的開發。而Parlay API則正好彌補了這一不足，因此得到廣泛認同。(待續)

參考文獻

1 The International Softswitch Consortium Application Working Group． Enhanced Servlce Framework．

http：／WWW．softswitch．org

2 The ParlaV Group，Par，ay SpeC¨ications 3．0．http：／／WWW．parlay、org

3 趙慧玲，王立言，陳仁娣．中國網絡與交換標 準研究進展．中興通訊技術，2002，

4：39—414趙慧玲，單秀云．下一代網絡的研究．中興通 訊技術，2001，10：29—30

(收稿日期：2002-06-10)

作者簡介

盧美蓮，北京郵電大學程控交換技術與通信網國家重點實驗室副教授，在讀博士。先后參加十余項國家級及國際合作項巨，多次獲部級科技進步獎，已發表論文十余篇，譯著3冊。主要研究方向為：IP電話技術，寬帶通信網上的實時多媒體通信技術，軟交換技術，下一代網絡的體系結構、協議、網絡管理、性能評估等。

程時端，北京郵電大學程控交換技術與通信網國家重點實驗室教授，博士生導師。曾主持十余項重大科研項目，多次獲部級科技進步獎，申請有多項國際專利。已發表論文110余篇．專著2冊，譯著多冊。研究方向包括：IS-DN、ATM、TCP/IP、ATM和lP網的話音通信技術、協議工程、業務量工程、寬帶網絡性能和服務質量等。