软交换技术
摘要：软交换是下一代网络(NGN)的核心技术，在NGN分层结构中位于控制层面的位置，它是多种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制以及部分业务功能，实现传统SPC交换机的“呼叫控制”功能。软交换是下一代电信网中语音，数据，视频业务的呼叫控制，业务提供的核心设备，是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。 关键词：软交换技术 互通技术 网关技术 PSTN
一、软交换体系结构
软交换的体系结构包括四层，分别为边缘接入层、核心传送层、控制层、业务应用层，体系结构如下图所示。
1、边缘接入层
该层的主要功能是利用网关设备负责将各种不同网络和终端设备接入软交换网络，集中各种业务力量，利用公共的分组传送平台进行信息传送。接入层设备包括各种网关设备、各种不同的网络以及终端设备。网关设备有信令网关（SG）、中继网关（TG）、接入网关（AG）、综合接入设备（IAD）、无线接入网关（WAG）、H.323等；各种不同的网络如PSTN/ISDN、No.7信令网、无线接入网（RAN）等；终端设备包括现有各种不同的传统终端设备和支持SIP/H.248/MGCP协议的标准软交换终端，这些标准软交换终端不需要经过MG即可直接接入IP分组核心网。下面介绍几种主要的网关： （1）、信令网关（SG）：提供No.7信令网和分组网之间信令的转换功能，将PSTN/PLMN电话交换机采用的基于TDM电路的No.7信令信息转换为IP分组的形式。 （2）、中继网关（TG）：完成媒体格式的转换，如将PSTN/PLMN电话交换机PCM中继中的64Kb/s语音信号转换为IP分组形式。 （3）、接入网关（AG）和综合接入设备（IAD）：提供模拟用户、ADSL、LAN、V5、PBX等多种类型的业务接入，负责将用户信息和用户线信令封装成IP分组的形式，针对不同的接入形式可以采用不同的AG和IAD。提供模拟用户线接口的接入设备用于将普通电话用户接入到软交换网中，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；提供LAN接口的接入设备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中安装专用的“软电话软件”；另外也有同时具备多种
接口的接入设备，例如，同时提供模拟用户线和利用计算机使用数据业务的用户。 （4）、无线接入网关（WAG）：用于将无线接入用户连接至软交换网。
此外还有其它一些网关，如用于连接采用H.323协议的IP电话网的H.323网关；用于完成拨号上网用户或带宽上网用户接入到Internet的网络接入服务器（NAS）等。可见，通过AG、TG和SG可以实现普通PSTN/ISDN用户语音业务的接入；同时通过IAD、WAG、H.323网关等可以实现软件环对业务接入功能的扩展。 2、核心传送层
核心传送层实际上就是软交换网的承载网络，功能就是将边缘接入网中的各种MG、控制层中的软交换设备、业务应用层中的各种服务器等软交换网元连接起来，采用基于分组的方式为各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，目前的核心传送层主要是IP网或ATM网。 3、控制层
控制层的实体就是软交换设备，主要负责对通过边缘接入层MG介入的业务及MG之间的通信进行控制，完成呼叫控制、选路、认证、资源管理等功能，及完成呼叫建立和释放。具体功能如下： （1）、验证用户身份。 （2）、管理各种MG的资源使用，并决定通信过程中所采用的语音压缩编码方式、是否启用回声抑制功能。 （3）、进行呼叫选路，监视MG之间的通信状态，完成呼叫释放。 （4）、完成呼叫计费。 （5）、互通功能，通过不同的接口和协议实现与不同网络的互通功能。 4、业务应用层
业务应用层向最终用户提供各种增值业务，完成业务提供和网络管理等功能，包括存储用户签约信息、确定用户的业务权限等；采用开放、综合的业务提供平台，利用AS灵活地为用户提供各种增值业务和特色业务，同时还具有相应的业务生成和维护环境；软交换设备数量增加时，为软交换设备提供路由信息，以减轻其他软交换设备必须增加的相应局数据负荷等。
二、软交换相关技术
1、软交换的互通技术
软交换网络在演进和发展的过程中，必须实现不同网络之间的互通，包括软交换网络之间的互通和软交换网络与现有网络之间的互通。 （1）、网间互通：
不同网络采用的网络技术可能有所不同，网间互通要解决的问题主要是网络协议的映射和配合。网间互通功能应按照网络分层结构予以分解。
在业务层，软交换网络除了要支持与智能网的胡同外，还要创建一个独立于底层网络的开放式业务平台，实现一直网络在业务层面的融合。
在控制层，需要完成不同网络的呼叫和会话控制协议和控制过程的适配。这是网间互通最重要的组成部分。其中，控制信令的失陪有两种方式：协议的映射和协议的封装。 （2）、域间互通：
需要解决的基本问题是运营商管理策略上的协调与配合。域间互通应支持的功能：互通接入控制、互通请求屏蔽、互通负荷控制、互通结算管理、互通安全保护。 （3）、互通地址解析的原则
终端地址分配应能区分不同的运营与和不同的网络；应定义不同的运营域和不同网络的地址解析系统之间交换路由信息的机制和协议，各系统根据其他域或网络提供的信息已基本域的
策略，决定互通的路由。 2、软交换网关技术
以软交换为核心、IP/ATM为骨干网的下一代网络将是一种融合的网络，它不仅能够实现传统的电信网络、计算机网络和有线电视网的融合，也将实现固定和移动网络的融合。现行的各种网络将作为边缘网络并通过一个称作网关的技术接入到IP骨干网，从而实现全网的融合。网关的作用就是完成两个异构网络之间信息(包括媒体信息和用于控制的信令信息)的相互转换，以便一个网络中的信息能够在另一网络中传输。 网关功能分解：IETF的RFC2719给出了网关的总体模型，将网关的特征分为三个功能实体：媒体网关(MG)功能、媒体网关控制(MGC)功能和信令网关(SG)功能。 媒体网关功能在物理上一端终接于PSTN电路，另一端则是作为IP网络路由器所连接的终端。媒体网关功能的主要目的是将一个网络中的比特流转换为另一种网络中的比特流，并且在传输层和应用层都需要进行这种转换。在传输层，一方面要进行PSTN网络侧的复用功能，另一方面还要进行IP网络侧的解复用功能。这是因为在PSTN网络中，多个语音通路以时分复用机制(TDM)复用为一个帧的，而IP网则将话音通路封装在实时传输协议(RTP)的净负荷中；在应用层，PSTN和IP网络的语音编码机制不同，PSTN主要采用G.711编码，而IP网络采用语音压缩编码以减少每个话路占用的带宽。这就导致了两个结果：语音质量的降低和时延的增加。因此，媒体网关功除了利用IP网络中提供的用来提高QoS的技术外，还具有支持IP网流量旁路或其它增强功能，如播放提示音、收集数字和统计等。实际上，这些增强功能还可以进一步被旁路到一个专用的设备中。 信令网关(SG)功能负责网络的信令处理，如它可以将No.7信令的ISUP消息转换为H.323网络中的相应消息。信令网关功能一方面通过IP协议和媒体网关控制器(MGC)功能进行通信，另一方面通过NO.7和PSTN进行通信。根据应用模型的不同，信令网关的作用也有所不同。在中继网关应用模型中，信令网关功能的作用仅仅是将信令以隧道的方式传送到媒体网关控制器中，由后者进行信令的转换。
媒体网关控制器功能控制整个网络：监视各种资源并控制所有连接，也负责用户认证和网络安全；媒体网关控制器功能发起和终接所有的信令控制。实际上，媒体网关控制器功能主要进行信令网关功能的信令翻译。在很多情况下，媒体网关控制器功能和信令网关功能集成在同一个设备中。
三、软交换技术相关设备
面向用户提供各种业务和服务的主要设备如下： （1）、应用服务器：完成各种增值业务的业务逻辑生成和管理，提供各种开放的API，为第三方业务的开发提供统一的创建平台；同时处理与软交换间的接口和信令协议。提供增值业务的应用服务器是一个独立于位于控制层的软交换组件，因此实现了业务提供与呼叫控制的分离，便于新业务的引入。 （2）、AAA服务器：通过与软交换的交互完成用户的认证、鉴权、计费等功能。 （3）、策略服务器：按照一定的策略定义各种业务接入和资源使用的标准，对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以保证整个系统的稳定性和可靠性。 （4）、特征服务器：提供与呼叫过程密切相关的一些特性和能力，如呼叫等待等。
除此之外，还有目录服务器、数据库服务器、业务控制点（SCP）、网关服务器等。
四、软交换技术与PSTN的区别
所谓PSTN（Public Switch Telephone Network）就是指公用电话交换网，即我们日常生活中常用的电话网。 众所周知，PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。在众多的广域网互连技术中，通过PSTN进行互连所要求的通信费用最低，但其数据传输质量及传输速度也最差，同时PSTN的网络资源利用率也比较低。
传统PSTN存在很多的弊端： （1）、用户数据封闭在端局设备中，是的被叫类业务很难开展； （2）、业务提供受制于端局设备的能力，新业务很难大规模推广； （3）、大多数短剧不具备SSP功能，只能采用叠加SSP来处罚智能业务，电路迂回严重； （4）、短剧数量过多，机型庞杂，业务提供差异大，所以网络结构复杂，资源利用率及网络运行效率低，管理困难。
而采用软交换网关代替C5端局，软交换网络与PSTN形成叠加网络，可以实现语音、ISDN、DDN、DSL等业务的综合接入，通过中继网关TG和信令网关SG的方式和长途局或汇接局互通，在软交换的控制下完成语音的媒体流转换功能。
参考文献
【1】 现代交换原理（第三版） 电子工业出版社
【2】 软交换设备总体技术要求（修订版） 中华人民共和国通信行业标准 【3】 软交换组网与业务 人民邮电出版社
【4】 基于软交换的下一代网络组网技术 人民邮电出版社