软交换相关技术的研究

赵慧玲 叶 华

　　摘 要 概述了目前有关软交换技术的研究进展，并介绍了软交换的功能和目前软交换应用所面临的问题。

　　关键词 软交换 H.248协议 发展策略

一、引 言

　　有关软交换技术将是下一代网络话音解决方案的焦点。我国各运营商正在积极进行试验，设备供应商的设备也正在陆续推出。但如何将软交换技术应用于网络中，其主要的切入点在哪里等这些都是目前国内外关注的热点问题。本文将概述目前有关软交换技术的研究进展，介绍软交换的功能和目前软交换应用所面临的问题。

二、软交换相关标准的进展

　　我国网络与交换标准研究组早在1999年下半年就开始对软交换技术进行跟踪和研究，并启动了《软交换设备总体技术要求》规范的编制工作。《软交换设备总体技术要求》规定了软交换在网络中的位置，明确了其功能要求、业务要求、操作维护和网管要求、协议和接口要求、计费要求和性能指标，以及基于软交换的网络分别与基于H.323的IP电话、智能网的互通要求等。该标准是运营企业、制造企业和科研机构共同协作取得的成果，应该说该标准的研究处于世界同步水平，它的形成对指导厂商的设备研发和网络应用将起到积极作用。当然，由于软交换标准的研发早于市场的应用，其多项指标仍有待验证，其技术也需要在实践中不断加以完善。此外，网络与交换研究组和其他相关标准研究组也在积极进行软交换系列标准的研究工作，如信令网关设备规范、ATM中继媒体网关设备规范、IP中继媒体网关、媒体网关控制协议、BICC协议、SCTP协议、M3UA、M2PA等。与此同时，也开始研究网络开放式体系架构、相关设备单元的测试规范。

三、我国软交换技术研究的进展情况

　　我国高科技"八六三"计划列项了有关软交换系统在移动和多媒体应用的研究，该课题以软交换技术为核心，重点研究能够支持多媒体业务和应用于无线系统的软交换体系，采用开放式API的业务及应用支撑环境，以及软交换系统的组网技术，其主要包括：

　　（1）多媒体业务一般由基于包交换的宽带多媒体通信网所承载。由于涉及到图像等因素，在终端、业务、资源等主要方面都比单纯的语音业务要苛刻得多。为了达到在公众电信网中提供实用的多媒体业务，需要对这些问题认真地加以研究和解决，以实现真正意义上的融合网络。

　　（2）在包交换迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着向NGN融合和演进的问题。就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络（3G）。但从更广泛的意义上说，3G也是NGN的一个组成部分，而且它和其它组成部分间的联系比现在GSM网络与其它网络间的联系要密切得多，软交换技术在其中发挥了重要的粘合作用。

　　（3）下一代业务及应用支撑环境主要包括应用服务器、业务能力服务器、业务生成环境工具和业务管理服务器。应用服务器向用户提供增值业务，业务能力服务器向应用服务器提供网络基本能力，业务生成环境工具用于业务的自动生成以及业务的仿真和测试，业务管理服务器对业务和用户数据进行集中式管理。

　　（4）研究软交换环境下的网络融合技术、分层的全开放的网络体系架构以及基于软交换的组网技术。

四、软交换的主要特点

　　软交换的主要特点是具有灵活、分布式的交换功能，各功能单元之间具有互操作性，可以快速引入新业务，优化网络结构。

1．独立的呼叫控制功能

　　软交换呼叫控制功能独立于底层承载协议，完成基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等，可以说是整个网络的灵魂。

2．媒体接入功能

　　该功能可以认为是一种适配功能，它可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时，还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。

3．业务提供功能

　　软交换最大的特色是可以提供可编程的、逻辑化控制的开放API协议，向用户提供第三方业务，同时还可以提供多媒体和移动业务以及传统电话网所不能提供的业务。

4．H.248协议

　　H.248协议称为媒体网关控制协议，是由ITU-T第16组提出来的。它应用在媒体网关和软交换之间、软交换与H.248/MEGACO终端之间，是软交换应支持的重要协议。

　　目前ITU-TSG16已经推出了H.248v2，并对在实施过程中发现的在H.248存在的技术问题、编辑错误和含糊之处提出了H.248实施细则，从而进一步推动H.248的应用及其兼容性。

　　“包”（Package）是H.248中另一个重要概念，它通过“包”可以对H.248进行扩展，从而大大加强了H.248的灵活性。包的定义中包含6个部分：包、特性、事件、信号、统计和与包相关的使用程序，目前H.248的附录中已经定义或正在研究的“包”包括：

（1）H.248附件E：基本包

　　主要包括通用包、基本根包、音信号发生包、基本DTMF产生包、DTMF检测包、呼叫进展音信号发生包、呼叫进展音信号检测包、模拟线监视包、基本导通包、网络包、RTP包、TDM电路包。

（2）H.248附件F：传真、文本转换和呼叫识别包

　　该附件描述了传真、文本电话、呼叫类型识别和数据呼叫检测所需要的包。

（3）H.248附件G：IP电话包

（4）H.248附件J：动态音信号定义包

　　本附录定义了重新现有音信号和创建新音信号的机理。

（5）H.248附件K：通用录音通知包

　　该包可以支持在媒体网关上实现录音通知功能，录音通知可以用多种方式实现，如语音方式、文本方式等。

（6）H.248附件M.1：高级录音通知服务器包

　　基本的语音包支持标准IVR操作，高级语音包是对基本语音包的扩展，例如用户可以定义语言、方言、语音文件格式、性别、说话人、消费者等等。

（7）H.248附件M.2：拥塞包

　　该包可以控制MG的负载。

（8）H.248附件M.4：H.323与H.324附件C互通的H.248包

（9）H.248附件M.lt：线路测试包

（10）H.248附件M.5：质量告警停止包

　　该包允许MG指示线路已经恢复正常。

（11）H.248附件M.mcu：媒体网关控制单元包

（12）H.248附件M.6：非活通知包

　　该包可以使MG推测MGC是否仍在激活状态。

（13）H.248附M.rch：资源拥塞处理包

　　该包是H.248附件M.2的进一步深化。

（14）H.248附件M.profile：轮廓处理包

　　该包使MGC可以确定MG拥有哪些包。

　　除了上述"包"外，IETF、ETSI TIPHON ITU-T SG11、ATM论坛等也在研究并推出各种包，旨在推出更多的性能。

五、软交换的应用

　　目前，欧洲运营商对于软交换的发展和应用采用比较务实和谨慎的态度。

　　英国BT：话音网络在长途网层面正在进行网络优化，1998年开始将原有的近200个长途/汇接交换机优化为67个大容量的基于ATM的交换机NGS，NGS处理能力达5M BHCA，具有155Mbit/s中继接口和256K交换模块。在本地网层面，准备开展有关软交换的试验，计划利用5年的时间替换65％的TDM交换机。

　　德国电信：1997年开始了国内电话网络优化的工作，目前网络仍有充足的容量，近期内没有开展软交换试验的计划。但在国际网络方面，正在积极进行技术准备，目前正在准备技术投标、实验室设备测试等，计划在2002年开始在国际网络进行软交换的试验，放置1台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和VPN业务的试验。

　　比利时电信（Belgacom）：其策略是积极发展ADSL，充分利用传统电信网络的优势，及时地为用户提供IP接入。比利时电信认为近期网络增容不大，在网络发展趋于平稳的条件下发展软交换不是有利的战略，因此在2004年左右引入NGN比较适当，但目前需注意跟踪技术和设备的发展。

　　针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换主要应用在以下4个方面：

　　（1）虚拟中继（Virtual Trunking）：提供电信级、7号信令端到端的大规模VoIP/ATM呼叫。实现NGN与PSTN、IN、H.323、SIP等网络的通信。

　　（2）多业务应用（Multi-media Applications）：通过应用服务器向第三方提供API，支持第三方的应用开发。

　　（3）电信级拨号接入（Carrier Class Dial-in）：其MG同时具备VoIP网关和RAS两种功能，在软交换控制下，使得全网MG能被统一管理，并能进行拨号上网用户数据旁路。

　　（4）下一代本地交换系统（Next Generation Local Switch）：提供数据终端与PSTN网电信级互联互通，支持对个人用户（IP Phone/PC）、企业用户（IP PBX）以及不同网络（H.323/SIP）的接入。

六、软交换技术发展有待研究的问题

1．国际上尚无大型网络的组网和运营经验

　　传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验。而基于软交换的网络组织目前国内外尚无成熟的经验，是采用基于软交换的全平面结构，还是分区域选路结构等在技术和实践方面都有待进一步的探索，特别是基于软交换网络的运行维护、业务管理等都有待积累经验。

2．协议尚未作到兼容性，标准还在发展之中

　　不同厂家的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以作到相互兼容。BICC协议、SIP-T协议和H.248协议也在发展之中，协议的选项需要运营商根据业务的需要来进一步确定。

3．API没有成熟的产品

　　基于开放的业务平台，采用标准的API接口为网络运营商提供新业务开创了美好的前景，但是相应的产品仍在探索和研发之中。

4．业务不明朗

　　虽然软交换系统在理论上提供了网络开放的体系架构，有利于业务的开发和提供，但目前在应用方面还难以看出诱人的业务前景。目前，大多数软交换的试验是提供基本的话音业务、会议业务（含视频）和网上浏览业务。除话音业务外，提供业务的操作都较为复杂，使用业务和应用服务器的方式和手段来提供业务应该给以肯定，但应用平台的商用还需要时间。

5．网络QoS和网络安全问题没有较好的解决方案

　　采用IP网络作为承载话音的网络时，合理有效地调配网络资源，解决QoS和网络安全的问题一直希望有较为可行的方案。

6．商业模型

　　目前，各运营商均在关注软交换的发展，但软交换究竟能为运营带来多大商机，如何以最合理的投资获得最大利润是目前运营商更加关心的问题，因此加强软交换应用的商业模型研究对电信网的发展具有重要意义。

　　以上问题的存在并不会阻碍新技术的应用，相反，运营商会与设备供应商一起冷静地解决这些问题，并积极进行试验，不断加以完善。

摘自《电信网技术》2002.2期