FA-DSM的系統模型及應用

劉功民

（柳州鐵道職業技術學院 信息工程系，廣西 柳州 545007）

為最大限度挖掘并利用FAP強大的通信功能和處理能力，進一步給移動核心網減負，文章提出一種基于家庭基站和Asterisk的分布式交換機制FA-DSM（Distributed Switching Mechanism based on Femtocell and Asterisk，基于家庭基站和Asterisk的分布式交換機制），使FAP成為移動通信網絡中的“PBX”。

1 系統模型

FA-DSM的具體實現思路如下：通過在FAP中增加相應的功能模塊，使其具備實現呼叫接續、號碼翻譯、路由選擇以及IP交換等原屬于MSC（Mobile Switching Center，移動交換中心）的功能，而MSC的鑒權和加密、移動性管理等需要HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）、VLR（Visitor Location Register，訪問位置寄存器）、AUC（Authentication Centre，鑒權中心）和 EIR（Equipment Identity Register，設備識別寄存器）配合才能完成其它功能仍然依托其CN中的相應功能實體實現。據此思路構建的系統模型如圖1所示。

圖1 系統模型

考慮到依托VoIP（Voice over Internet Protocol，基于因特網的語音通信，俗稱IP電話或因特網電話或IP語音）技術實現的IP-PBX（VoIP based PBX，基于IP語音的PBX）系統層出不窮和FA-DSM的橫向兼容性，在圖1所示的系統模型中加入了IP-PBX系統；圖中的CM（Call Manager，呼叫管理器）是其核心部件，主要完成呼叫控制功能，而其交換功能主要依托CM所屬Ethernet（以太網）中的交換機和路由器實現。另外，圖 1中的 FGW-P（Femto GateWay for PSTN，PSTN中的家庭基站網關）和FGW-M（Femto GateWay for PLMN，PLMN中的家庭基站網關）分別表示PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交換電話網絡）和PLMN（Public Land Mobile Network，公共陸地移動網絡）中的網關。

仔細分析圖1可知，由于能無縫兼容到原有的IP-PBX系統，此時可能發生的通信情境紛繁復雜。通信業務包括語音、數據乃至視頻，通信終端涉及到普通固定電話機、IP電話機、基于 PC（personal computer）的 Soft phone（軟件電話）等固定終端以及PDA（Personal Digital Assistant，個人數字助理）、手機、筆記本電腦等移動終端設備，通信發生的范圍包括企業內部、企業分支機構、家居生活區、PLMN覆蓋區以及PSTN等區域內部或區域之間。為方便分析，并且僅從通信過程角度考量的話，完全可以忽略業務類型和終端之間的差異，即只需考慮通信雙方所處的位置即可，據此得出的通信過程詳情如表1所示。

表1 可能的通信過程一覽表

2FA-DSM應用場景

據統計，目前無線通信中50%的語音業務和70%的數據業務都發生在室內環境下；另據預測，在不遠的將來60%的語音業務和90%的數據業務將發生在如辦公室、家里、機場和學校等室內場所。因此，文章著重分析FA-DSM在家居區域中的應用。

（1）企業級應用。隨著社會經濟的發展，企業的信息化程度越來越高，信息化手段越來越先進，其在企業生產經營活動中所占的比重也越來越大。企業配置Ethernet、IP-PBX系統甚至IP呼叫中心等信息化設施也越來越普遍，再加上家庭基站產品的推廣和應用，此時企業的綜合信息平臺如圖2所示。在此平臺上加載FA-DSM之后，相當于組建了基于移動通信終端的“PBX”系統，繼而可以實現VPMN（Virtual Private Mobile Network，虛擬專用移動網，俗稱集團網）、集團彩鈴、手機短號等移動特色功能以及短信群發、無線傳真乃至移動狀態下進行的視頻會議等數據業務，在提高辦公效率的同時，由于其兼具“PBX”內部私有這一屬性，無疑將進一步降低辦公中的通信費用和信息化成本。同時，若進一步將企業職員家中的FAP也接入到該綜合平臺，則離UC（Unified Communications，統一通信）又近了一步。

圖2 企業級規模應用

圖3 家庭級應用

（2）家庭級應用。家庭級應用主要包括單位同事、學校同學、經常聯系的朋友、分散在各地的親人等常用聯系人之間的互聯，其系統結構和應用場景如圖3所示。由圖3可知，此時各加載了FA-DSM的FAP相當于一臺小容量PBX，它們之間依托固定寬帶和Internet互聯，構成了一個虛擬PBX系統。其具體實現與圖2中企業分支機構之間的互聯類似，只是在企業應用中，為了保證其安全性、可靠性以及帶寬保障，通常由電信運營商采用VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網絡）技術實現；而對于普通的家庭級應用而言，可以采用開源的OpenVPN技術實現，從而避免增加額外的成本和開支。

［1］Spyros Apostolakos，Apostolos Meliones，George Lykakis,Emmanuel Touloupis and Vassilis Vlagoulis, “Design，Implementation and Validation of an Open Source IP-PBX/VoIP Gateway Multi-Core SoC”，International Journal of Parallel Programming，Vol.38，No.3-4，pp.288-302，Jun，2010.

［2］Jianfeng Zhu,Zhuang Li，Yuchun Ma，“Realization of Extended Functions of SIP-Based IP-PBX”，Proceedings Second International Workshop on Education Technology and Computer Science（ETCS 2010），pp.488-490，Jan，2010.

［3］Sonaskar S.and Giripunje S.，“Voice Over Intranet Based Private Branch Exchange System Design”，2011 3rd International Conference on Electronics Computer Technology （ICECT 2011），Vol.6，pp.287-91，Jan.2011.

［4］Johann Márquez-Barja，Carlos T.Calafate，Juan-Carlos Cano，Pietro Manzoni，“An overview ofverticalhandovertechniques：Algorithms， protocolsandtools”，COMPUTER COMMUNICATIONS，Vol.34，No.8，pp.985-997，Jun，2011.