在３Ｇ核心網(wǎng)中應(yīng)用軟交換的優(yōu)勢分析

摘要：該文介紹了軟交換技術(shù)，分析了軟交換在3G核心網(wǎng)中的應(yīng)用，介紹了軟交換在3G核心網(wǎng)中應(yīng)用的種種優(yōu)勢。雖然基于軟交換組建3G移動核心網(wǎng)有著許多優(yōu)勢，但目前的解決方案大多處于實驗，尚為形成大規(guī)模應(yīng)用，許多問題仍然需要繼續(xù)關(guān)注，如QoS、安全性問題等。

關(guān)鍵詞：軟交換；3G；應(yīng)用

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)32-1060-01

In the 3G Core Network Softswitch Application of the Advantages of Analysis

HUANG Liang

(Changchun College of Engineering， Changchun 130021， China)

Abstract: The soft-switching technology， analysis of the softswitch in the 3G core network， the softswitch introduced in the 3G core network applications in all kinds of advantages. Although the establishment soft switch-based 3G mobile core network has many advantages， but most of the solutions in the experiment， yet for the formation of large-scale applications， many issues still need to continue to pay attention to， such as QoS， security issues.

Key words: softswitch; 3G; application

軟交換技術(shù)起源于美國的企業(yè)網(wǎng)應(yīng)用，它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以將原本分立的網(wǎng)絡(luò)有機(jī)的統(tǒng)一在一起，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本，通過標(biāo)準(zhǔn)的API接口，可以快速靈活的提供各種業(yè)務(wù)。軟交換不僅可以實現(xiàn)諸多的新業(yè)務(wù)，而且運(yùn)營成本低，極大的降低運(yùn)營商在端局和匯接局上的建設(shè)成本，緊緊地吸引著運(yùn)營商的眼球。世界各國都對軟交換的研究投入了大量的人力和物力，早在1999年5月成立了國際軟交換協(xié)會（ISC，International Softswitch Consortium）。軟交換協(xié)會有業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)管理、SIP五個工作組。軟交換相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的制定同時得到了IETE、ITU-T等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的重視。目前，軟交換技術(shù)的級別框架結(jié)構(gòu)、主要功能、性能、應(yīng)用范圍等方面已經(jīng)基本確定，軟交換的產(chǎn)品正在逐步走向?qū)嵱没A段。目前軟交換研究的熱點(diǎn)問題包括：協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)備之間的互聯(lián)互通問題；如何組建大網(wǎng)絡(luò)問題；業(yè)務(wù)開發(fā)問題以及QoS問題等。下一代網(wǎng)絡(luò)泛指一個以IP為中心，可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)融合全新的網(wǎng)絡(luò)。而3G不是現(xiàn)有移動網(wǎng)和IP網(wǎng)的簡單疊加，是整個網(wǎng)絡(luò)框架的變革。軟交換正是構(gòu)建以IP為中心，可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的融合方案。軟交換技術(shù)在3G核心網(wǎng)中大有作為。

1 軟交換的概念

軟交換（Soft switch）是下一代網(wǎng)絡(luò)的控制功能實體，作為話音網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)融合的下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)正日益收到電信運(yùn)營商的重視。下面將介紹軟交換的原理和體系結(jié)構(gòu)。

1.1 軟交換原理

軟交換就是把呼叫控制功能從多媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來，通過軟件實現(xiàn)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、安全性和生成呼叫詳細(xì)記錄等功能，把控制和業(yè)務(wù)提供分離。軟交換的各實體間通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行連接和通信，增加了系統(tǒng)的靈活性。軟交換的這種業(yè)務(wù)、控制與傳送、接入分離的設(shè)計思想能夠更加方便的為用戶提供各種業(yè)務(wù)，避免了傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)中，新業(yè)務(wù)開發(fā)過程復(fù)雜、周期長等缺點(diǎn)。

軟交換提供的功能概括起來主要有：媒體接入功能、呼叫控制功能、業(yè)務(wù)提供功能、互聯(lián)互通功能、資源管理功能以及計費(fèi)和認(rèn)證功能。軟交換實質(zhì)是多種邏輯功能實體的集合，其核心思想是硬件軟件化，通過軟件來實現(xiàn)原來交換機(jī)的控制、接續(xù)和業(yè)務(wù)處理等功能。它是下一代網(wǎng)絡(luò)的控制功能實體，是下一代交換網(wǎng)中語音、視頻、多媒體業(yè)務(wù)呼叫、控制以及業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備。

1.2 軟交換體系結(jié)構(gòu)

軟交換體系結(jié)構(gòu)按功能可分為四層：邊緣接入層、核心層、網(wǎng)絡(luò)控制層以及業(yè)務(wù)應(yīng)用層。各層之間采用標(biāo)準(zhǔn)化接口和協(xié)議，增加了系統(tǒng)的靈活性。

1) 邊緣接入層：邊緣接入層負(fù)責(zé)將各種不同的網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備接入軟交換體系結(jié)構(gòu)，將各種業(yè)務(wù)量進(jìn)行集中，并將信息格式轉(zhuǎn)換為能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息格式。

2) 核心交換層：核心交換層采用分組技術(shù)，提供一個高可靠性、具有QoS保證、大容量的綜合傳送平臺，并將信息媒體流選路至目的地。

3) 網(wǎng)絡(luò)控制層：網(wǎng)絡(luò)控制層是軟交換體系的呼叫控制核心，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的會話層功能，以軟件控制的形式完成呼叫控制、路由、認(rèn)證、資源管理等功能。

4) 業(yè)務(wù)應(yīng)用層：業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要是基于下層網(wǎng)絡(luò)的能力為整個體系提供各種豐富的增值業(yè)務(wù)、相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理及服務(wù)，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層功能。

1.3 移動軟交換的功能

移動軟交換是多種邏輯功能實體的集合，提供綜合業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分業(yè)務(wù)功能。其主要功能包括以下幾個部分：

1) 移動性管理功能：主要完成切換（包括UMTS系統(tǒng)內(nèi)、GSM系統(tǒng)內(nèi)以及GSM與UMTS系統(tǒng)間的切換）、登記和移動臺去話功能。

2) 安全保密功能：支持用戶鑒權(quán)、TMSI使用和用戶信息加密。

3) 呼叫控制和處理功能：移動交換服務(wù)器可以為級別呼叫的建立、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)檢測和資源控制等；接受來自業(yè)務(wù)交換功能的監(jiān)視請求，并對其中與呼叫相關(guān)的事件進(jìn)行處理；支持級別的兩方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能。

2 軟交換在3G核心網(wǎng)中的應(yīng)用

主流的3G制式有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三種，在這三種制式中，WCDMA和TD-SCDMA的標(biāo)準(zhǔn)由標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP制定，CDMA2000的標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2制定。到目前為止，3GPP制定的UMTS核心網(wǎng)絡(luò)有R99、R4、R5和R6四個版本，在R4和R5核心網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，軟交換技術(shù)得到了充分的利用。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括MSC服務(wù)器、GMSC服務(wù)器、MGW，它們的功能介紹如下：

1) MSC的功能：對外提供純粹的信令接口；集成R99 VLR功能，以處理移動用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及CAMEL相關(guān)數(shù)據(jù)；對電路域級別業(yè)務(wù)及補(bǔ)充業(yè)務(wù)設(shè)計的MGW中承載終端及媒體流的控制，是通過3G擴(kuò)展的H.248協(xié)議來實現(xiàn)；與其它MSC服務(wù)器間通過BICC信令實現(xiàn)承載無關(guān)的居間呼叫控制；支持MGW及自身的登記及故障恢復(fù)操作。

2) GMSC服務(wù)器的功能：GMSC服務(wù)器由GMSC的呼叫控制和移動控制組成，只完成GMSC的信令處理功能，具有查詢位置信息的功能。GMSC服務(wù)器通過H.248協(xié)議控制MGW中媒體通道的接續(xù)，支持BICC與ISUP的協(xié)議互通。

3) MGW的功能：它是3G R4核心網(wǎng)的用戶承載面的網(wǎng)關(guān)交換設(shè)備，位于3G CS核心網(wǎng)通往無線接入網(wǎng)及傳統(tǒng)固定網(wǎng)的邊界處，是IU接口、PSTN/PLMN接口的承載通道以及分組網(wǎng)媒體流的終結(jié)點(diǎn)。MGW可通過H.248信令，接受來自MSC服務(wù)器及GMSC服務(wù)器資源控制命令。

3 3G中應(yīng)用軟交換的優(yōu)勢

3.1 投資成本低

傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)利用集中的MSC在RAN和PSTN之間完成話音交換，存在布點(diǎn)多、運(yùn)行成本和維護(hù)人員等成本高的問題。運(yùn)營商為解決這個問題，大多建設(shè)大型、幾種的MSC，其代價是要建設(shè)來自各個城市RAN的回程話音電路。使用軟交換技術(shù)，媒體網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)服務(wù)器的分離使得它們各自可以獨(dú)立的進(jìn)行工程實施、擴(kuò)容和布局，這將帶來大量軟件升級費(fèi)用的節(jié)省。

3.2 引入競爭

在3G組網(wǎng)中，采用軟交換的架構(gòu)，就可以很好的將具有獨(dú)到技術(shù)優(yōu)勢的專業(yè)公司引入到設(shè)備的競爭中來，這對提高設(shè)備性能，降低運(yùn)營商建網(wǎng)成本，促進(jìn)業(yè)務(wù)發(fā)展具有重大意義。

3.3 通過軟交換利用基于IP的服務(wù)器平臺來開放業(yè)務(wù)

在UMTS R5階段，IP多媒體域采用SIP作為呼叫控制協(xié)議，引入IMS，實現(xiàn)在IP上的語音、數(shù)據(jù)、多媒體等業(yè)務(wù)的提供，使得運(yùn)營商可以借助基于IP的應(yīng)用服務(wù)器向用戶提供更靈活和更豐富的業(yè)務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林俐.軟交換及中國電信發(fā)展策略[J].廣東通信技術(shù)，2006，22(6):4-10.

[2] 郭恒平.淺談軟交換在3G核心網(wǎng)中的應(yīng)用和引入[J].移動通信，2006，30(7):109-112.