軟交換技術在電力通信網中的應用

王妙心

（華北電力大學電氣與電子工程學院 北京 102206）

1 引言

軟交換是下一代網絡的發展方向，它能較好地實現網絡融合和業務融合，軟交換技術逐步取代電路交換技術已成為必然趨勢，運營商對軟交換技術的應用實踐證明，軟交換體系在技術上已經成熟，經濟上分析可行。

電力通信網具有和運營商網絡類似的技術特征，適時引入軟交換技術，使得同一網絡可以提供多種業務和應用，并使新業務的開發和部署非常方便地提供完善的用戶安全體系，使投資更加經濟，從而優化通信專網的網絡建設，簡化運行維護管理，充分滿足電網生產調度、語音、視頻傳輸的通信需求，同時提升電力通信網絡支撐力度，提高服務質量。

電力通信網不僅起到數據傳輸的作用，它必須面向不同的部門來支撐各種類型的業務和解決方案。軟交換提供了開放式的應用程序接口，借助中間件就能很快實現異構系統的統一維護和管理，通信人員可以主動了解各個部門和電力用戶的需求，制定實現方案，為他們提供綜合的、高附加值的服務。

2 軟交換技術概述

軟交換的概念最早起源于美國。當時在企業網絡環境下，用戶采用基于以太網的電話，通過一套基于PC服務器的呼叫控制軟件（call manager、call server），實現 PBX 功能（IP PBX）。對于這樣一套設備，系統不需單獨鋪設網絡，而只通過與局域網共享就可實現管理與維護的統一，綜合成本遠低于傳統的PBX。由于企業網絡環境對設備的可靠性、計費和管理要求不高，主要用于滿足通信需求，設備門檻低，許多設備商都可提供此類解決方案，因此IP PBX應用獲得了巨大成功。受到IP PBX成功的啟發，為了提高網絡綜合運營效益，網絡的發展更加趨于合理、開放，更好地服務于用戶[1]。業界提出了這樣一種思想：將傳統的交換設備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標準協議（MGCP、H-248）且主要使用純軟件進行處理，于是，Soft Switch（軟交換）技術應運而生。

軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過軟件實現基本呼叫控制功能，從而實現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、網關管理、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，軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝起來，通過標準開放的業務接口和業務應用層相連，可方便地在網絡上快速提供新的業務。

3 軟交換體系結構

如圖1所示，軟交換體系結構分為控制層、交換層、業務層和接入層。這些功能層完全地分離，并利用一些具有開放接口的網絡部件去構造各個功能層。因此，軟交換系統是具有開放接口協議的網絡部件的集合[2]。

（1）接入層

提供各種用戶終端，用戶駐地網和傳統通信網接入到核心網的網關，并將需要傳送的信息轉換成IP網上可承載的格式。其主要設備包括信令網關(SG)、中繼網關(TG)、接入網關(AG)、綜合接入設備(IAD)、無線接入網關(WAG)以及各種智能終端等設備。

（2）傳輸層

為各種數據流和媒體提供寬帶傳輸通道，并將數據經過路由傳送至目的地。傳輸層是基于IP分組交換技術實現其功能的，這是軟交換的核心支撐技術。

（3）控制層

該層的設備被稱為軟交換設備、軟交換機或媒體網關控制器，其主要用于控制接入層設備完成呼叫接續，其功能包括呼叫控制、業務提供、業務交換、資源管理、用戶認證、SIP代理等。

（4）業務層

利用底層的各種資源為用戶提供多種網絡業務和資源管理。它具有開放式的接口，可以接入第三方提供的業務[3]。

其中，控制層設備之間的互通采用BICC、ISP或SIP；控制層設備與接入層網關設備之間的互通采用H.248或MGCP；控制層設備與智能終端互通采用H.323或SIP；信令網關與控制層設備之間采用SIGTRAN協議[4]。

4 軟交換的功能特點

軟交換位于網絡中的控制層，它與下層的各種網關互聯作用，接受正在處理的呼叫的有關數據，可以指定網關完成呼叫任務。軟交換設備在各點之間建立各種互聯關系，這些關系可以是一個簡單的呼叫，也可以是一個較復雜的處理。軟交換技術的處理功能種類繁多，一般包括以下主要功能。

（1）媒體網關接入功能

軟交換可以實現類似于適配器的功能。軟交換設備可以連接各種媒體網關，如ATM媒體網關、用戶媒體網關、PSTN/ISDN IP中繼媒體網關、無線媒體網關和數據媒體網關等。

（2）呼叫控制和處理功能

呼叫控制和處理功能是軟交換的重要功能之一。軟交換設備通過軟件實現基本呼叫控制功能，從而實現呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為網絡呼叫過程的連接、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發檢測及資源控制等。這種控制處理功能在電力通信網可以得到有效的實現。

（3）業務提供功能

在基于電路交換的傳統通信網絡向基于分組的下一代網絡的演進中，軟交換技術起著舉足輕重的作用。因此，軟交換可以提供目前現有的PSTN/ISDN電路交換機所提供的全部業務，包括基本業務和補充業務。同時，軟交換還可以與現有網絡相互配合，實現與外部應用平臺的互聯互通[5]。我們可以看到，在建立基于軟交換的電力通信網的過渡階段，可以與原有電力通信網進行無縫的連接。

（4）與其他網絡互連互通功能

軟交換是下一代網絡的核心，電力公司在組建以軟交換為核心的軟交換網絡時，各網絡體系架構可能有所不同，但必須考慮與公共網絡的互通，尤其是在現有的網絡向下一代網絡的發展演進中，不可避免地要實現與現有多個網絡的互連互通。因此，要求軟交換支持相應的協議，從而實現上述要求。

5 軟交換在電力通信的建設方案

軟交換電力通信網的建設應在國家電網公司統一領導和管理下，采取統一規劃、分步實施的原則，同時要注重經濟效益，加強支撐系統的建設。

隨著軟交換網絡規模的逐漸部署擴大，越來越多的網絡節點從傳統的電路交換網轉換為軟交換網絡。隨著網絡規模的增大和承載業務的不斷發展，軟交換網絡需要經歷3個建設階段。

（1）網絡建設初期。

初期的目的是實現與現有程控電路交換網絡的互聯互通以及為新建管理部門或變電站等提供IP語音接入。在電網中心匯接局設置一套軟交換設備，配合綜合接入設備I或媒體接入網關和智能終端等，覆蓋本地用戶，提供語音和多媒體業務。設置一套通用網關設備，連接電力電話交換專網匯接中心及公網，實現與電話交換網絡的互通。在這一階段，軟交換設備相互之間都有直達路由，并且都配置有其他軟交換設備的信息。這種方式的優點是尋址時間短，只需經過一次尋址就可找到被叫所對應的軟交換設備，建立起連接。

（2）網絡建設中期

在網絡建設中期，隨著業務量的增大，軟交換網絡規模的擴展，節點數逐步增加。隨著軟交換路由不斷的擴充，維護也越來越復雜。這時，可以將軟交換網絡分為一、二兩個層次，二級設備僅存儲本區域內的信息，上一級設備則存儲各個二級軟交換設備的信息。可在電力公司設置通用網關作為一級軟交換設備，通用網關設備主要作為中繼媒體網關來使用，連接各省電力公司和電話交換網，實現電力電話交換專網的匯接覆蓋，開展遠距離通信調度。

（3）網絡建設后期

在網絡進入大規模應用時，可以引入路由服務器，將網絡中所有軟交換設備設置為平等組網模式[6]。把軟交換劃分為若干個區域，在管轄區域內，軟交換系統網管實現分權、分域管理，省網管中心設置為最高權限，可管理全省的中繼網關及軟交換終端設備，各地區局均相應配置網管終端，分配本地區權限，能夠對本地區所屬的中繼網關、軟交換終端設備及用戶權限進行管理。

6 結束語

部署軟交換網絡是一項系統工程，其本質是重構新一代交換網絡，并從傳統的語音業務向融合多媒體方向轉移。現在，軟交換網絡技術已經基本成熟，各個電力公司對軟交換技術都表現出了濃厚的興趣，有些地區已開始軟交換網絡的建設，以此為電力行業新業務的展開提供穩定的通信能力，增強電力通信網可持續發展的能力。伴隨著通信業務進一步轉型和演進，下一代網絡將成為未來幾年電力通信發展和建設的重要方向。軟交換網絡作為交換技術的發展方向，必將在電力行業得到廣泛應用，為電力行業的發展做出卓越的貢獻。

1 郭經紅,蔡斌,高蕓等.下一代網絡及其“十一五”期間的電力發展策略.電力系統通信,2006,27(10):62～67

2 趙慧玲,葉華.以軟交換為核心的下一代網絡技術.北京：人民郵電出版,2002

3 劉偉紅.軟交換技術在電力通信網的研究.浙江大學,2008

4 ITU 2T Recommendation H.323.Packet-based Multimedia Communications Systems(version4),2000

5 Handley M,Schulzrinne H,Schooler E,et al.RFC 2543 SIP:Session Initiation Protocol,1999.

6 王彩云.下一代網絡（NGN）的核心——軟交換.廣播與電視技術,2004（12）:42～43