第二章软交换技术原理
2.1下一代网络技术NGN简介
NGN是下一代网络(Next Generation Network)的简称，广义上讲，NGN所涉及的内容广泛，包括网络多个层面最新的关键技术，如接入技术(GPON、WiFi)、传送技术(MSTP、ASON)、承载层技术(如IPv6)、核心控制层技术(软交换、IMS)、应用层技术(OSA)等等。狭义的NGN指的是软交换。
2004年2月，ITU-T SG13会议经过激烈的辩论，给出了NGN的定义：NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。 2.1.1 NGN基本特征
ITU-T定义了NGN以下基本特征： 1，分组传送
2，控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离 3，业务提供与网络分离，提供开放接口
4，利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用 5，具有端到端QoS和透明的传输能力 6，通过开放接口与传统网络互通 7，具有通用移动性
8，允许用户自由地接入不同业务提供商
9，支持多样标识体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由 10，同一业务具有统一的业务特性 11，融合固定与移动业务
12，业务功能独立于底层传送技术
13，适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。
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2.1.2 NGN网络架构
NGN采用开放分布式的分层网络结构，并且层与层之间均采用标准的协议和接口。如图2.1所示：网络分成接入层、媒体传输层、控制层和业务层等。
SCP 数据库 功能服务器 应用服务器 策略服务器 业务层 软交换 软交换 控制层 IP路由器/ATM交换核心分 组网 媒体层 SG MG NAS 各类接入网关 接入层 各类用户终端 SS7 PSTN/ISDNN 图2.1 NGN网络分层模型 1，接入层(Access Layer)：将用户连接至网络，集中用户业务将它们传递至目的地，包括各种接入手段。
2，媒体传输层(Media Transport Layer)：将信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格式例如：将话音信号分割成ATM信元或IP包。此外，媒体层可以将信息选路至目的地。
3，控制层(Control Layer)：即软交换，采用独立开放的计算机平台，将呼叫控制从媒体网关中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制和信令互通，使业务提供者可自由结合承载业务与控制协议，提供开放的API接口，从而可使第三方快速、灵活、有效地实现业务提供。
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4，网络业务层(Network Service Layer)：在呼叫建立的基础上提供基本业务和各种附加业务的基础平台。这种网络拓扑结构有以下特点：可以使用基于包的承载传送，是一个开放点的拓扑结构，能同样好地传送话音和数据业务；将网络的承载部分与控制部分相分离，允许它们分别演进，有效地打破了单块集成交换的结构；在各单元之间使用开放的接口，允许运营商为其网络的每一部分购买性价比最好的产品。
2.2软交换技术简介
软交换是NGN的控制功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。 软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（Call Manager，Call Server），实现PBX功能（IP PBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX应用获得了巨大成功。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP/H.248）且主要使用纯软件进行处理，于是，SoftSwitch（软交换）技术应运而生。
2.2.1软交换技术原理
软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立/拆除会话）和信令互通从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。
软交换位于网络控制层，通过与媒体层网关的交互，接收处理
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中的呼叫相关信息，指网关完成呼叫。其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。软交换技术主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、多媒体业务等，此外还提供一些基本补充业务，与传统交换呼叫控制和基本业务的提供非常类似。软交换网络与传统交换网络的最本质区别在于分离的业务、控制、传输与接入层。它提供了开放、标准的接口用于各层之间的互通以及与第三方网络之间的互连互通。这使得软交换系统不仅可以与传统PSTN/ISDN电信网络互连，而且支持与已有VoIP网络、软交换网络以及与第三方PHS系统之间的互通。图2.2为传统的电路交换网向分组交换网络演进的示意图。
电路交换网 分组交换网 业务/应用层 控制/信令层 交换/接入层 业务/应用层 控制层 信令层 交换接入层 图2.2电路交换网络向分组交换网络的演进
为满足用户对新业务的需求，网络中出现了公共的业务平台，即智能网。智能网的出现，实现了呼叫连接和业务提供的分离。这样，交换机完成呼叫连接，智能网完成业务的提供。 2.2.2软交换技术功能
软交换是一种功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。简单来看，软交换是实现传统程控交换机的呼叫控制功能的实体，但传统的呼叫控制功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要
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的呼叫控制功能不同，而软交换则是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。软交换将为业务的独立和开放提供重要的支持。软交换的主要功能有：
1媒体网关接入功能：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。它还可以直接与H.323终端和SIP（会话发起协议）客户端终端进行连接，提供相应服务。
2，呼叫控制功能：呼叫控制功能是软交换的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、维持和释放控制功能，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。 3，业务提供功能：于软交换在网络从电路交换向分组网交换演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够提供PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还应该可以和现有智能网配合提供现有智能网提供的业务。
4，互连互通功能：目前，H.323和SIP是分组网内两大相互竞争的协议，其中H.323协议为ITU-T制定的标准，SIP协议为IETF制定的标准，两者均可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。
2.2.3软交换技术标准信令协议
NGN具有分层的网络结构，并且层与层之间均采用标准的通信协议和接口。这些协议主要由ITU-T和IETF等国际标准化组织定义。NGN体系中主要涉及的协议有以下几类： 1，呼叫控制协议如SIP、SIP-T和BICC协议等 2，媒体网关控制协议如MGCP和Megaco/H.248协议等 3，业务层协议如SIP、PARLAY协议等 4，基于IP的媒体传送协议如RTP/RTCP等 5，基于IP的PSTN信令传送协议如ISUP等
6，其他类型协议如网络管理协议（SNMP）、资源配置管理协议（COPS）、认证计费鉴权协议（RADIUS）、网络时间同步协议
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