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软交换技术产生的背景及其介绍
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软交换技术产生的背景
人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。一直以来，上述三类通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。电话网承载和疏通语音业务、数据网承载和疏通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。
随着社会信息化程度的进一步加深，通信已经成为人们生活和工作中不可缺少的工具，人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的WWW浏览和收发E-mail，人们需要的是能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息。因此要求电信运营商能够灵活地为用户提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不同业务的运营模式难以满足用户“灵活地获取所需要的信息”的需求，只有构建一个"全业务网络——即能够同时承载和疏通语音、数据、多媒体业务的网络”才能满足用户日益增长的对通信业务的需求。
电话网的历史最为悠久，其核心是电话交换机，电话交换机经历了磁石式、共用电池式、步进制、纵横制、程控制5个发展阶段，其差别在于交换机的实现方式发生了改变。程控制电话交换机的出现是一个历史性的变革，它采用了先进的体系结构，其功能可以分为呼叫业务接入、路由选择(交换)和呼叫业务控制3部分，其中的交换和呼叫业务控制功能均主要是通过程序软件来实现。但其采用的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等的双向64kbit/s固定带宽通道不适于承载突发数据量大、上下行数据流量差异大的数据业务。
数据网的种类繁多，根据其采用的广域网协议不同，可将其分为DDN、X.25、帧中继和IP网，由于IP网具有协议简单、终端设备价格低廉、以及基于IP协议的WWW业务的开展，基于IP协议的Internet呈爆炸式发展，一度成为了数据网的代名词。IP网要求用户终端将用户数据信息均封装在IP包中，IP网的核心设备——路由器仅是完成“尽力而为”的IP包转发的简单工作，它采用资源共享的包交换方式，根据业务量需要动态地占用上下行传输通道，因此IP网实际上仅是一个数据传送网，其本身并不提供任何高层业务控制功能，若在IP网上开放语音业务，必须额外增加电话业务的控制设备。值得一提的是，IP网中传送的IP包能够承载任何用户数据信息，为实现语音、数据、多媒体流等多种信息在一个承载网中传送创造了条件。
可见，电话网和数据网均存在一定的先天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“全业务网”，因此，为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务，即通信业务的融合，产生了软交换(softswitch)技术。
软交换网络的总体结构
软交换技术采用了电话交换机的先进体系结构，并采用IP网中的IP包来承载话音、数据以及多媒体流等多种信息。
一部程控电话交换机可以划分为业务接入、路由选择(交换)和业务控制3个功能模块，各功能模块通过交换机的内部交换网络连接成一个整体。软交换技术是将上述3个功能模块独立出来，分别由不同的物理实体实现，同时进行了一定的功能扩展，并通过统一的IP网络将各物理实体连接起来，构成了软交换网络。
电话交换机的业务接入功能模块对应于软交换网络的边缘接入层；路由选择(交换)功能模块对应于软交换网络的控制层；业务控制模块对应于软交换网络的业务应用层；IP网络构成了软交换网的核心传送层。
边缘接入层
软交换技术将电话交换机的业务接入模块独立成为一个物理实体，称为媒体网关(MG)，MG功能是采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中，MG完成数据格式和协议的转换，将接入的所有媒体信息流均转换为采用IP协议的数据包在软交换网络中传送。
根据MG接入的用户及业务不同，MG可以细分为以下几类。
中继媒体网关(TG)：用于完成与PSTN/PLMN电话交换机的中继连接，将电话交换机PCM中继中的64kbit/s的语音信号转换为IP包。
信令网关(SG)：用于完成与PSTN/PLMN电话交换机的信令连接，将电话交换机采用的基于TDM电路的七号信令信息转换为IP包。
G和SG共同完成了软交换网与采用TDMA电路交换的PSTN/PLMN电话网的连接，将PSTN/PLMN网中的普通电话用户及其业务接入到了软交换网中。接入网关(AG)：提供模拟用户线接口，用于直接将普通电话用户接入到软交换网中，可为用户提供PSTN提供的所有业务，如电话业务、拨号上网业务等，它直接将用户数据及用户线信令封装在IP包中。
综合接入设备(IAD，Integrated Access Device)：一类IAD同时提供模拟用户线和以太网接口，分别用于普通电话机的接入和计算机设备的接入，适用于分别利用电话机使用电话业务、利用计算机使用数据业务的用户；另一类IAD仅提供以太网接口，用于计算机设备的接入，适用于利用计算机同时使用电话业务和数据业务的用户，此时需在用户计算机设备中安装专用的“软电话软件”。
多媒体业务网关(MSAG，Media Servers Access Gateway)：用于完成各种多媒体数据源的信息，将视频与音频混合的多媒体流适配为IP包。 H.323网关：用于连接采用H.323协议的IP电话网网关。
无线接入媒体网关(WAG，Wireless Access Gateway)：用于将无线接入用户连接至软交换网。
可见，AG、TG和SG共同完成了电话交换机的业务接入功能模块的功能，实现了普通PSTN/PLMN电话用户的语音业务的接入，并将语音信息适配为适合在软交换网内传送的IP包。同时软交换技术还对业务接入功能进行了扩展，体现在IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等几类媒体网关。通过各类MG，软交换网实现了将PSTN/PLMN用户、H.323 IP电话网用户、普通有线电话用户、无线接入用户的语音、数据、多媒体业务的综合接入。
控制层
软交换技术将电话交换机的交换模块独立成为一个物理实体，称为软交换机(SS)，SS的主要功能是完成对边缘接入层中的所有媒体网关的业务控制及媒体网关之间通信的控制，具体功能如下。
(1) 根据业务应用层相关服务器中登记的用户属性，确定用户的业务使用权限，以确定是否接受用户发起的业务请求。
(2) 对边缘接入层的各种媒体网关的资源进行控制，控制各个媒体网关资源的使用，并掌握各个媒体网关的资源占用情况，以确定是否有足够的网络通信资源以满足用户所申请的业务要求。
(3) 完成呼叫的路由选择功能，根据用户发起业务请求的相关信息，确定哪些媒体网关之间应建立通信连接关系，并通知这些媒体网关之间建立通信连接关系并进行通信，以及在通信过程中所采用的信息压缩编码方式、是否启用回声抑制等功能。
(4) 对媒体网关之间的通信连接状态进行监视和控制，在用户业务使用完成后，指示相应的媒体网关之间断开通信连接关系。
(5) 计费。由于软交换机只是控制业务的接续，而用户之间的数据流是不经过软交换机的，因此软交换机只能实现按接续时长计费，而无法实现按信息量计费。若要求软交换机具备按信息量计费的功能，则要求媒体网关具备针对每用户的每次使用业务的信息量进行统计的功能，并能够将统计结果传送给软交换机。
(6) 与H.323网的关守(GK)交互路由等消息，以实现软交换网与H.323 IP电话网的互通。
业务应用层
软交换技术将电话交换机的业务控制模块独立成为一个物理实体，称为应用服务器(AS)，AS的主要功能是完成业务的实现，具体功能如下。
(1) 存储用户的签约信息，确定用户对业务的使用权限，一般采用专用的用户数据库服务器+AAA服务器或智能网SCP来实现。
(2) 采用专用的应用服务器和智能网SCP(要求软交换机具备SSP功能)来实现YDN 065-1997《邮电部电话交换设备总技术规范书》中定义的基本电话业务及其补充服务功能，以及智能网能够提供的电话卡、被叫付费等智能网业务。
(3) 采用专用的单个应用服务器或多个应用服务器实现融合语音、数据以及多媒体的业务，灵活地为用户提供各种增值业务和特色业务。
(4) 软交换网控制层中的软交换机之间是不分级的，当网络中每增加一个软交换机时，其它所有软交换机必须增加相应的局数据；而这对于网络运营来说，将是极为麻烦的，其解决办法是在业务应用层中设置策略服务器来为软交换机提供路由信息。当然，策略服务器的设置方案将直接影响软交换网络的安全可靠性。
核心传送层
核心传送层实际上就是软交换网的承载网络，其作用和功能就是将边缘接入层中的各种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台等各个软交换网网元连接起来。
鉴于IP网能够同时承载语音、数据、视频等多种媒体信息，同时具有协议简单、终端设备对协议的支持性好且价格低廉的优势，因此软交换网选择了IP网作为承载网络。
软交换网中各网元之间均是将各种控制信息和业务数据信息封装在IP数据包中，通过核心传送层的IP网进行通信。
软交换网中的协议及标准
软交换网络中同层网元之间、不同层的网元之间均是通过软交换技术定义的标准协议进行通信的。国际上从事软交换相关标准制定的组织主要是IETF和ITU-T。它们分别从计算机界和电信界的立场出发，对软交换网协议作出了贡献。
1 媒体网关与软交换机之间的协议
除SG外的各媒体网关与软交换机之间的协议有MGCP协议和MEGACO/H.248协议两种。
MGCP协议是在MEGACO/H.248之前的一个版本，它的灵活性和扩展性比不上MEGACO/H.248，同时在对多运营商的支持方面也不如MEGACO/H.248协议。
MEGACO/H.248实际上是同一个协议的名字，由IETF和ITU联合开发，IETF称为MEGACO，ITU-T称为H.248。MEGACO/H.248称为媒体网关控制协议，它具有协议简单，功能强大，且扩展性很好的特点。
作者：yuanhb 来源：中国VoIP论坛-博客
人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。一直以来，上述三类通信业务均是分别由不同的通信网来承载和疏通。电话网承载和疏通语音业务、数据网承载和疏通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。
随着社会信息化程度的进一步加深，通信已经成为人们生活和工作中不可缺少的工具，人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的WWW浏览和收发E-mail，人们需要的是能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息。因此要求电信运营商能够灵活地为用户提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不同业务的运营模式难以满足用户“灵活地获取所需要的信息”的需求，只有构建一个"全业务网络——即能够同时承载和疏通语音、数据、多媒体业务的网络”才能满足用户日益增长的对通信业务的需求。
电话网的历史最为悠久，其核心是电话交换机，电话交换机经历了磁石式、共用电池式、步进制、纵横制、程控制5个发展阶段，其差别在于交换机的实现方式发生了改变。程控制电话交换机的出现是一个历史性的变革，它采用了先进的体系结构，其功能可以分为呼叫业务接入、路由选择(交换)和呼叫业务控制3部分，其中的交换和呼叫业务控制功能均主要是通过程序软件来实现。但其采用的资源独占的电路交换方式，以及为通信的双方提供的对等的双向64kbit/s固定带宽通道不适于承载突发数据量大、上下行数据流量差异大的数据业务。
数据网的种类繁多，根据其采用的广域网协议不同，可将其分为DDN、X.25、帧中继和IP网，由于IP网具有协议简单、终端设备价格低廉、以及基于IP协议的WWW业务的开展，基于IP协议的Internet呈爆炸式发展，一度成为了数据网的代名词。IP网要求用户终端将用户数据信息均封装在IP包中，IP网的核心设备——路由器仅是完成“尽力而为”的IP包转发的简单工作，它采用资源共享的包交换方式，根据业务量需要动态地占用上下行传输通道，因此IP网实际上仅是一个数据传送网，其本身并不提供任何高层业务控制功能，若在IP网上开放语音业务，必须额外增加电话业务的控制设备。值得一提的是，IP网中传送的IP包能够承载任何用户数据信息，为实现语音、数据、多媒体流等多种信息在一个承载网中传送创造了条件。
可见，电话网和数据网均存在一定的先天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“全业务网”，因此，为了能够实现在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务，即通信业务的融合，产生了软交换(softswitch)技术。
软交换网络的总体结构
软交换技术采用了电话交换机的先进体系结构，并采用IP网中的IP包来承载话音、数据以及多媒体流等多种信息。
一部程控电话交换机可以划分为业务接入、路由选择(交换)和业务控制3个功能模块，各功能模块通过交换机的内部交换网络连接成一个整体。软交换技术是将上述3个功能模块独立出来，分别由不同的物理实体实现，同时进行了一定的功能扩展，并通过统一的IP网络将各物理实体连接起来，构成了软交换网络。
电话交换机的业务接入功能模块对应于软交换网络的边缘接入层；路由选择(交换)功能模块对应于软交换网络的控制层；业务控制模块对应于软交换网络的业务应用层；IP网络构成了软交换网的核心传送层。
边缘接入层
软交换技术将电话交换机的业务接入模块独立成为一个物理实体，称为媒体网关(MG)，MG功能是采用各种手段将各种用户及业务接入到软交换网络中，MG完成数据格式和协议的转换，将接入的所有媒体信息流均转换为采用IP协议的数据包在软交换网络中传送。
根据MG接入的用户及业务不同，MG可以细分为以下几类。
中继媒体网关(TG)：用于完成与PSTN/PLMN电话交换机的中继连接，将电话交换机PCM中继中的64kbit/s的语音信号转换为IP包。
信令网关(SG)：用于完成与PSTN/PLMN电话交换机的信令连接，将电话交换机采用的基于TDM电路的七号信令信息转换为IP包。
G和SG共同完成了软交换网与采用TDMA电路交换的PSTN/PLMN电话网的连接，将PSTN/PLMN网中的普通电话用户及其业务接入到了软交换网中。接入网关(AG)：提供模拟用户线接口，用于直接将普通电话用户接入到软交换网中，可为用户提供PSTN提供的所有业务，如电话业务、拨号上网业务等，它直接将用户数据及用户线信令封装在IP包中。
综合接入设备(IAD，Integrated Access Device)：一类IAD同时提供模拟用户线和以太网接口，分别用于普通电话机的接入和计算机设备的接入，适用于分别利用电话机使用电话业务、利用计算机使用数据业务的用户；另一类IAD仅提供以太网接口，用于计算机设备的接入，适用于利用计算机同时使用电话业务和数据业务的用户，此时需在用户计算机设备中安装专用的“软电话软件”。
多媒体业务网关(MSAG，Media Servers Access Gateway)：用于完成各种多媒体数据源的信息，将视频与音频混合的多媒体流适配为IP包。 H.323网关：用于连接采用H.323协议的IP电话网网关。
无线接入媒体网关(WAG，Wireless Access Gateway)：用于将无线接入用户连接至软交换网。
可见，AG、TG和SG共同完成了电话交换机的业务接入功能模块的功能，实现了普通PSTN/PLMN电话用户的语音业务的接入，并将语音信息适配为适合在软交换网内传送的IP包。同时软交换技术还对业务接入功能进行了扩展，体现在IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等几类媒体网关。通过各类MG，软交换网实现了将PSTN/PLMN用户、H.323 IP电话网用户、普通有线电话用户、无线接入用户的语音、数据、多媒体业务的综合接入。
控制层
软交换技术将电话交换机的交换模块独立成为一个物理实体，称为软交换机(SS)，SS的主要功能是完成对边缘接入层中的所有媒体网关的业务控制及媒体网关之间通信的控制，具体功能如下。
(1) 根据业务应用层相关服务器中登记的用户属性，确定用户的业务使用权限，以确定是否接受用户发起的业务请求。
(2) 对边缘接入层的各种媒体网关的资源进行控制，控制各个媒体网关资源的使用，并掌握各个媒体网关的资源占用情况，以确定是否有足够的网络通信资源以满足用户所申请的业务要求。
(3) 完成呼叫的路由选择功能，根据用户发起业务请求的相关信息，确定哪些媒体网关之间应建立通信连接关系，并通知这些媒体网关之间建立通信连接关系并进行通信，以及在通信过程中所采用的信息压缩编码方式、是否启用回声抑制等功能。
(4) 对媒体网关之间的通信连接状态进行监视和控制，在用户业务使用完成后，指示相应的媒体网关之间断开通信连接关系。
(5) 计费。由于软交换机只是控制业务的接续，而用户之间的数据流是不经过软交换机的，因此软交换机只能实现按接续时长计费，而无法实现按信息量计费。若要求软交换机具备按信息量计费的功能，则要求媒体网关具备针对每用户的每次使用业务的信息量进行统计的功能，并能够将统计结果传送给软交换机。
(6) 与H.323网的关守(GK)交互路由等消息，以实现软交换网与H.323 IP电话网的互通。
业务应用层
软交换技术将电话交换机的业务控制模块独立成为一个物理实体，称为应用服务器(AS)，AS的主要功能是完成业务的实现，具体功能如下。
(1) 存储用户的签约信息，确定用户对业务的使用权限，一般采用专用的用户数据库服务器+AAA服务器或智能网SCP来实现。
(2) 采用专用的应用服务器和智能网SCP(要求软交换机具备SSP功能)来实现YDN 065-1997《邮电部电话交换设备总技术规范书》中定义的基本电话业务及其补充服务功能，以及智能网能够提供的电话卡、被叫付费等智能网业务。
(3) 采用专用的单个应用服务器或多个应用服务器实现融合语音、数据以及多媒体的业务，灵活地为用户提供各种增值业务和特色业务。
(4) 软交换网控制层中的软交换机之间是不分级的，当网络中每增加一个软交换机时，其它所有软交换机必须增加相应的局数据；而这对于网络运营来说，将是极为麻烦的，其解决办法是在业务应用层中设置策略服务器来为软交换机提供路由信息。当然，策略服务器的设置方案将直接影响软交换网络的安全可靠性。
核心传送层
核心传送层实际上就是软交换网的承载网络，其作用和功能就是将边缘接入层中的各种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台等各个软交换网网元连接起来。
鉴于IP网能够同时承载语音、数据、视频等多种媒体信息，同时具有协议简单、终端设备对协议的支持性好且价格低廉的优势，因此软交换网选择了IP网作为承载网络。
软交换网中各网元之间均是将各种控制信息和业务数据信息封装在IP数据包中，通过核心传送层的IP网进行通信。
软交换网中的协议及标准
软交换网络中同层网元之间、不同层的网元之间均是通过软交换技术定义的标准协议进行通信的。国际上从事软交换相关标准制定的组织主要是IETF和ITU-T。它们分别从计算机界和电信界的立场出发，对软交换网协议作出了贡献。
1 媒体网关与软交换机之间的协议
除SG外的各媒体网关与软交换机之间的协议有MGCP协议和MEGACO/H.248协议两种。
MGCP协议是在MEGACO/H.248之前的一个版本，它的灵活性和扩展性比不上MEGACO/H.248，同时在对多运营商的支持方面也不如MEGACO/H.248协议。
MEGACO/H.248实际上是同一个协议的名字，由IETF和ITU联合开发，IETF称为MEGACO，ITU-T称为H.248。MEGACO/H.248称为媒体网关控制协议，它具有协议简单，功能强大，且扩展性很好的特点。
作者：yuanhb 来源：中国VoIP论坛-博客
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