軟交換系統呼叫處理分析

牛凱廷 康京山

摘要：介紹了軟交換系統的概念、體系結構及軟交換系統業務靈活、開放性好和不受地域限制的特點，對軟交換系統的呼叫處理原理和呼叫流程中的信令交互過程進行了深入的研究，分析了呼叫處理流程中用戶注冊、用戶注銷和用戶之間基本呼叫的建立過程，在軟交換系統的工程設計、系統聯調聯試和關鍵問題處理方面具有十分重要的現實意義和實用價值。

關鍵詞：軟交換；呼叫處理；呼叫流程

中圖分類號：TP39文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）07-58-4

Analysis on Call Processing of Soft-switch System

NIU Kaiting， KANG Jingshan

（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang Hebei 050081， China）

0引言

現代化科學技術的迅速發展促使各個領域的技術都在不斷地更新，NGN領域的軟交換技術正在迅猛地發展并被廣泛地應用。軟交換系統是固定電話網向NGN平滑過渡的核心系統[1]，采用先進的軟交換技術，利用軟件功能實現呼叫控制與媒體傳輸分離，使系統的控制層面與媒體層面相對獨立。

1軟交換系統

1.1概念

軟交換的基本含義是將呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過軟件來實現基本呼叫控制功能，包括連接控制、呼叫選路、網關管理和信令交互等功能，從而實現媒體數據傳輸與呼叫控制的分離[2]。同時，軟交換系統為業務應用層提供標準的開放接口，以便于新型業務的擴展。

1.2體系結構

軟交換系統的體系結構從下至上依次為邊緣接入層、網絡交換層、核心控制層和業務應用層4個層次[3]，如圖1所示。

①邊緣接入層：為多種類型的終端用戶提供有線或無線的方式接入軟交換系統核心交換網絡，并利用接入層語音網關設備進行語音信息的格式轉換，使其適于在IP網絡中傳輸；

②網絡交換層：軟交換系統的核心交換網，是軟交換系統中多種媒體數據可靠傳輸的綜合平臺；

③核心控制層：實現軟交換系統的實時呼叫控制和連接控制功能，并將呼叫控制與媒體業務分離；

④業務應用層：提供開放式的標準接口，能夠快速高效地提供新型增值業務。

1.3特點

軟交換系統的主要特點：

①業務靈活性：軟交換系統可靈活有效地提供業務需求。在業務層，用戶可以自行配置和定義自己的業務特征，不必考慮承載業務的網絡形式以及終端類型，在業務和應用的提供上有較大的靈活性[4]。

②開放性：提供開放的標準業務接口，可供二次開發。

③無地域性：同一軟交換系統下的用戶不受地域限制，只要用戶部署位置的網絡路由可達，就可以實現用戶的接入和互通。

2數據處理分析

軟交換系統的數據處理分析包括呼叫處理的原理分析和SIP用戶的呼叫流程分析。①呼叫處理分析從語音信號的模數轉換開始，依次進行數據包的壓縮封裝、路由選擇和解壓重組，最后經過數模轉換，將IP數據包還原為語音信號，送達目的用戶[5]；②在SIP呼叫流程中，主要對SIP用戶的注冊流程、注銷流程和基本呼叫建立的過程進行了詳細分析。

2.1呼叫處理原理分析

呼叫處理原理如圖2所示。

用戶A要與用戶B互通語音，具體分析如下。

①模數轉換：用戶A的語音首先在軟交換系統邊緣接入層的語音網關設備上進行模數轉換，將語音模擬信號按照相應的編碼格式轉化為數字信號[6]；

②壓縮封裝：模數轉換后，語音網關設備將編碼后的數字信號按照特定的幀長進行壓縮打包，并將其組裝成適合在IP網上傳輸的IP分組數據包；

③路由選擇：在核心網中，網絡設備根據IP分組數據包中的路由信息進行選路，將IP報文送至目的語音網關設備；

④解壓重組：當IP數據包到達目的語音網關設備后，語音網關設備根據IP數據包序號等相關信息按照發送時的順序進行解壓重組；

⑤數模轉換：語音網關設備通過相應的解碼規則對其進行解碼，還原出語音包，通過終端設備送至用戶B。

這樣用戶A的語音信號，經過模數轉換、壓縮封裝、路由選擇、解壓重組和數模轉換，最終將語音信號送達目的用戶B。

2.2 SIP呼叫流程分析

在軟交換系統中，邊緣接入層的設備主要使用媒體網關控制協議（H.248和MGCP）和會話初始化協議（SIP）與軟交換服務器進行信令交互，主要包括網關設備注冊、注銷，呼叫建立及釋放等過程。在網絡線路均正常的情況下，以SIP協議為例，對呼叫流程進行了詳細分析。

2.2.1注冊流程分析

以軟交換系統中綜合接入網關（Integrated Access Gateway，IAD）為例，分析IAD向軟交換服務器（softX Server）申請注冊的流程，SIP注冊流程如圖3所示。

IAD注冊過程分析如下：

①IAD開機或重啟后，首先向軟交換服務器發送注冊請求信息Register（1），注冊信息中包括軟交換服務器的IP地址、SIP協議的版本號、IAD的設備標識和密碼。

②軟交換服務器收到申請注冊信息后，對申請信息進行驗證。若IAD申請的服務器地址不正確，則本端提示申請超時或服務器地址不可達；若申請設備的標識或密碼不正確，則返回未授權質疑信息Unauthorized（2）。

③IAD收到質疑信息后，提示輸入正確的設備ID和密碼，然后再次申請注冊Register（3）。

④軟交換服務器收到注冊信息，通過驗證后，向IAD返回注冊成功信息OK（4）和注冊有效期。

至此，綜合接入設備IAD經過4個信令交互過程，完成了在軟交換服務器上的注冊。

2.2.2注銷流程分析

以IAD為例，分析邊緣接入層設備向軟交換服務器申請注銷的流程，SIP注銷流程如圖4所示。

SIP注銷過程分析如下：

①IAD首先向軟交換服務器發送注銷請求信息Register（1），并將注冊有效期填寫為0（expired 0）；

②軟交換服務器收到IAD的注銷請求后，將其在本地數據庫中的有關信息注銷，并返回注銷成功信息OK（2）。至此，IAD經過2個信令交互過程，完成了在軟交換服務器上的注銷。

2.2.3基本呼叫流程分析

以IAD為例，分析IAD-A下的話機A向IAD-B下的話機B發起呼叫、并由話機B結束呼叫的基本流程，分析SIP信令的交互過程，SIP基本呼叫流程如圖5所示。

SIP基本呼叫流程分析如下：

①話機A作為主叫，首先話機A摘機，為IAD-A送摘機信令Off-Hook（1）；

②IAD-A將話機A的摘機信令Off-Hook（2）轉發為softX Server；

③softX Server收到主叫的摘機信令后，向IAD-A返回送撥號音指示（3），指示IAD-A為話機A送撥號音；

④IAD-A收到送撥號音指示后，向話機A送撥號音Dialing Tone（4）；

⑤話機A收到撥號音后，開始撥號Dialing（5）；

⑥IAD-A收到話機A發送的被叫號碼后，將包含被叫號碼等信息的呼叫建立申請Invite（6）發送給softX Server；

⑦softX Server收到呼叫建立申請后，對被叫號碼進行分析，發現該被叫號碼為本局號碼，而且在IAD-B上注冊，所以softX Server將呼叫建立申請Invite（7）轉發給IAD-B；同時，向IAD-A返回正在申請Trying（8）；

⑧IAD-B收到呼叫建立申請Invite（7），首先向softX Server返回正在申請Trying（9）；然后分析被叫號碼，發現此被叫號碼為本設備上的注冊號碼，此號碼已分配給話機B且號碼空閑，于是IAD-B就向話機B送振鈴指令Ringing（10），被叫話機B振鈴；

⑨話機B振鈴后，IAD-B將話機B振鈴信息Ringing（11）返回給softX Server，然后softX Server將被叫振鈴信息Ringing（12）轉發為IAD-A；

⑩IAD-A收到Ringing（12）后，為主叫話機A送回鈴音Ringing（13），話機A聽回鈴音；

被叫話機B摘機Off-Hook（14），IAD-B檢測到被叫摘機后，將呼叫建立成功信息OK（15）返回給softX Server，然后softX Server將建立成功OK（16）轉發為IAD-A；

IAD-A收到OK（16）后，向softX Server返回呼叫建立的確認信息ACK（17），softX Server再將呼叫建立的確認信息ACK（18）轉發為IAD-B；

至此，話機A與話機B呼叫建立成功，開始通話Talking（19）；

當話機B要結束通話時，被叫話機B掛機，并向IAD-B發送掛機信令On-Hook（20），IAD-B檢測到被叫掛機后，將呼叫釋放信息Bye（21）發送給softX Server；softX Server再將釋放鏈路的信息Bye（22）轉發為IAD-A；同時，記錄此次通話的詳細信息；

softX Server將IAD-B段的呼叫鏈路釋放，同時向IAD-B返回釋放成功信息OK（23）；

IAD-A收到釋放鏈路信息Bye（22）后，向話機A送忙音BusyTone（24），話機A收到忙音提示后掛機On-Hook（25），同時將呼叫釋放成功信息OK（26）發送給softXServer，softXServer釋放IAD-A段鏈路；

至此，話機A與話機B呼叫釋放成功，通話結束Ending（27）。

話機A和話機B通過4個信令交互過程完成設備注冊、通過2個交互過程完成設備注銷、通過27個信令交互過程完成了一次完整的呼叫建立和呼叫釋放的過程。

3結束語

本文首先介紹了軟交換系統的概念、體系結構和特點，然后詳細地分析了軟交換系統呼叫數據處理原理和SIP呼叫的信令交互過程。為以后軟交換系統的項目建設，系統的方案設計和工程實施提供了有力參考。

參考文獻

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