連接IP電話網(wǎng)孤島

事務(wù)型分布式軟交換技術(shù)TD-SNSP

白雪峰 2001/06/14

　　軟交換，是實現(xiàn)IP電信網(wǎng)的重要信令技術(shù)，與傳統(tǒng)電信網(wǎng)上的信令系統(tǒng)相比，具有開放、簡單、靈活和高效等優(yōu)點，目前已開始用于IP長途電話、Internet電話和電話智能業(yè)務(wù)的實現(xiàn)。由于它只涉及呼叫發(fā)起和接收的節(jié)點，簡化了信令的結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性，具有對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、接入技術(shù)和智能業(yè)務(wù)的開放性，因此專家們普遍認(rèn)為，未來的電信網(wǎng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的，未來的電信信令系統(tǒng)是基于軟交換的。


　　TD-SNSP演進(jìn)電信網(wǎng)


　　UT斯達(dá)康公司的事務(wù)型分布式軟交換系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)TD－SNSP，不僅是未來IP電信網(wǎng)上的鏈路建立、呼叫處理和智能業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，而且在從當(dāng)前面向業(yè)務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)向IP電信網(wǎng)的過渡中，起到支持電信網(wǎng)絡(luò)平滑增值演進(jìn)的作用。

　　演進(jìn)問題，對于網(wǎng)絡(luò)運營者而言具有十分重要的意義。網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)有兩重定義：演進(jìn)的平滑性和演進(jìn)過程的增值性。平滑性是指演進(jìn)中的每個階段對以往電信業(yè)務(wù)的兼容性和傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的互通性；增值性是指演進(jìn)的每個階段要通過提供新的和當(dāng)時用戶急需的業(yè)務(wù)，使得電信運營者的凈收益增加。

　　事務(wù)型分布式軟交換體系結(jié)構(gòu)圖

　　軟交換自身的開放性，為傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)向IP電信網(wǎng)的平滑演進(jìn)打下了良好的基礎(chǔ)，但是由于受到傳統(tǒng)電話本地接入網(wǎng)和傳統(tǒng)智能業(yè)務(wù)的限制，采用普通軟交換、利用傳統(tǒng)C5電話網(wǎng)作為電話業(yè)務(wù)接入的IP電話網(wǎng)除了利用IP網(wǎng)絡(luò)層交換降低長途通信成本之外，在電信業(yè)務(wù)上是無法創(chuàng)新的。以TD－SNSP軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的WACOS平臺，支持在C5和企業(yè)級多業(yè)務(wù)接入，與傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信令和智能業(yè)務(wù)無縫連接，使得電信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)不僅平滑，并具有增值性。

　　分布式軟交換在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的另一個重要意義是，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的適應(yīng)性。分布式系統(tǒng)除了受到號碼資源空間的限制以外，幾乎沒有任何對系統(tǒng)容量的限制。分布式軟交換系統(tǒng)與集中式軟交換系統(tǒng)相比，還具有更好的開放互聯(lián)性。由于采用分布式會話處理和管理，與集中式系統(tǒng)的互聯(lián)將變得比集中軟交換系統(tǒng)之間互聯(lián)要簡單得多。這樣，當(dāng)前的集中式軟交換長途IP電話網(wǎng)孤島，可以通過分布式軟交換系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)平滑過渡。


　　TD-SNSP的原理


　　信令功能在電信系統(tǒng)中是很重要的一部分。傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)有網(wǎng)絡(luò)信令和用戶信令兩種信令系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)信令涉及網(wǎng)絡(luò)中的所有接入節(jié)點與中間節(jié)點——NNI；用戶信令涉及用戶設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)——UNI。網(wǎng)絡(luò)信令的兩大主要功能：一是呼叫控制，二是支持基于數(shù)據(jù)庫的智能業(yè)務(wù)。用戶信令只用于包括主業(yè)務(wù)與額外業(yè)務(wù)在內(nèi)的業(yè)務(wù)協(xié)商。 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中典型的網(wǎng)絡(luò)信令系統(tǒng)是SS7及廣泛應(yīng)用的ISDN用戶信令DSS1（Q.931）。另外，用于Q3網(wǎng)絡(luò)管理功能的CMIP被認(rèn)為是一種網(wǎng)絡(luò)管理信令。值得注意的是，SS7通常是連接所有業(yè)務(wù)節(jié)點與數(shù)據(jù)庫的獨立的信令網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)網(wǎng)）；管理信令系統(tǒng)也是與電信系統(tǒng)獨立的，被稱為電信管理網(wǎng)絡(luò)。

　　事務(wù)型分布式軟交換的基本思想是，用連接在IP網(wǎng)絡(luò)上的媒體網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)控制器、信令網(wǎng)關(guān)、呼叫處理服務(wù)器和電信業(yè)務(wù)服務(wù)器完成相當(dāng)于傳統(tǒng)電話網(wǎng)、信令網(wǎng)、智能網(wǎng)、管理網(wǎng)和業(yè)務(wù)提供網(wǎng)的功能，并與傳統(tǒng)的接入網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。從功能上看，軟交換是IP網(wǎng)絡(luò)層之上的會話層、電信業(yè)務(wù)層、智能業(yè)務(wù)層功能的集合。TD-SNSP是IP電信網(wǎng)絡(luò)中用于呼叫控制和智能業(yè)務(wù)的協(xié)議。在WACOS體系結(jié)構(gòu)中，它具有類似DSS1、SS7的功能，以及SNMP網(wǎng)管功能。TD-SNSP不僅僅是一種具有多功能（UNI、NNI、管理）的信令系統(tǒng)，還支持移動系統(tǒng)。


　　TD-SNSP的優(yōu)點


　　目前，TD-SNSP支持PAS、V5的接入和對PSTN和其他VoIP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，不久將支持對3G的W－CDMA接入和對PLMN的互聯(lián)。它在遵從H.323的編碼方案和流控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運用MGCP實現(xiàn)呼叫代理對媒體網(wǎng)關(guān)的控制以及對終端移動的控制，同時通過事務(wù)服務(wù)器實現(xiàn)不同呼叫代理之間的呼叫處理和移動用戶的尋址功能。因此，SNSP是IP網(wǎng)上同時支持固定和移動終端的多業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)，與MGCP軟交換結(jié)構(gòu)是向下兼容的，與3GPP的UMTS－R2000－All－IP方案中CS域的體系結(jié)構(gòu)一致的。由于事務(wù)服務(wù)器可以視為信令的網(wǎng)關(guān)，使得采用不同信令的系統(tǒng)之間可以方便地進(jìn)行互操作，既便于和不同的固定電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)以及IP電話網(wǎng)絡(luò)的信令系統(tǒng)互聯(lián)，對H.323和SIP信令也是支持的。因此TD-SNSP對前述三種體系結(jié)構(gòu)都是向下兼容的。

　　事務(wù)型分布式軟交換的功能體系結(jié)構(gòu)，是典型的三段式客戶機服務(wù)器體系。由建立在IP平臺之上的接入媒體網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)媒體網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)控制器、信令網(wǎng)關(guān)、呼叫處理器、事務(wù)處理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和媒體服務(wù)器所組成（如圖示）。

　　事務(wù)型分布式軟交換體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：將IP網(wǎng)絡(luò)層功能、會話層功能、呼叫處理層功能和應(yīng)用層功能分離，將接入功能、傳輸交換功能、業(yè)務(wù)提供功能和歸屬業(yè)務(wù)功能分離。使得交換功能進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)層，其他功能均由IP層以上的客戶機服務(wù)器機制實現(xiàn)；支持多種不同的接入技術(shù)，從固定的模擬POTS、數(shù)字TDM E1、DSL、Ethernet到無線接入技術(shù)GSM/GPRS、PHS、W-CDMA以至未來的接入技術(shù)；支持與各種傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)如PSTN和PLMN網(wǎng)絡(luò)以信令網(wǎng)節(jié)點方式互聯(lián)，支持與IP業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(如VoIP)和多媒體通信網(wǎng)絡(luò)(如Internet)互聯(lián)；與接入網(wǎng)絡(luò)的信令和傳統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的信令(SS7)無縫互聯(lián)；支持話音、遠(yuǎn)程會議、多媒體通信等基于會話的通信業(yè)務(wù)； 整合固定的和移動的電信業(yè)務(wù)，支持由移動業(yè)務(wù)衍生的定位、短消息等業(yè)務(wù)；開放的電信業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)、應(yīng)用業(yè)務(wù)和OSS業(yè)務(wù)平臺；簡化了交換和業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)，降低通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本；可伸縮性使得用戶容量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模僅僅受到編址空間的限制。


　　其它幾種實現(xiàn)VoIP的體系結(jié)構(gòu)


　　基于IP的軟交換概念下，除TD-SNSP，還存在幾種不同的實現(xiàn)信令體系結(jié)構(gòu)，分別著重于不同的應(yīng)用環(huán)境。它們分別是H.323結(jié)構(gòu)、MGCP結(jié)構(gòu)、SIP結(jié)構(gòu)和TD－SNSP事務(wù)型分布式軟交換結(jié)構(gòu)。目前所有的方案中，語音的編碼和流控制結(jié)構(gòu)都是遵從H.323協(xié)議的，它們的區(qū)別是在呼叫處理的模式上。

　　H.323是最早的軟交換體系結(jié)構(gòu)。它的部件包括PC終端、關(guān)守和PSTN網(wǎng)關(guān)。適用于局域網(wǎng)和Internet環(huán)境下智能終端之間及與PSTN的互聯(lián)，也可用于長途IP固定電話網(wǎng)，是一種基于終端的應(yīng)用層分布式呼叫處理結(jié)構(gòu)。

　　MGCP體系結(jié)構(gòu)是針對IP長途電話網(wǎng)的應(yīng)用和POTS接入的IP電話提出的，后來發(fā)展為MEGACO(H.248)以支持更多類型的接入技術(shù)和支持終端的移動性。MEGACO是一項作為國際電信聯(lián)盟與Internet工程任務(wù)組（IETF）合作結(jié)果的新標(biāo)準(zhǔn),用于連接PSTN與IP網(wǎng)絡(luò)，它使語音、傳真和多媒體信號在公共交換電話網(wǎng)與新興IP網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行交換成為可能。MEGACO的含意是媒體網(wǎng)關(guān)控制（Media Gateway Control）。這個體系由啞媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和智能的呼叫代理組成。這是一種應(yīng)用層集中式的呼叫處理結(jié)構(gòu)。

　　SIP起源于Internet多媒體通信的會話建立協(xié)議，具有十分靈活的分布式會話控制結(jié)構(gòu)。SIP將傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用層實現(xiàn)的呼叫處理智能業(yè)務(wù)在會話層中實現(xiàn)，如呼叫轉(zhuǎn)移、三方通話等，可以大大簡化應(yīng)用層的功能。


　　軟交換技術(shù)介紹


　　電信網(wǎng)的交換技術(shù)包含了交換矩陣技術(shù)、用于建立通信鏈路和建立呼叫的信令技術(shù)。交換技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了電路交換(TDM)、信元交換(ATM)和包交換(IP)三個階段。從OSI的分層概念來看，電路交換僅僅支持面向連接的語音通信業(yè)務(wù)，交換功能在物理層；信元交換支持面向連接的多媒體業(yè)務(wù)，交換功能在鏈路層；而包交換支持無連接的多媒體通信業(yè)務(wù)，交換功能在網(wǎng)絡(luò)層。在電路交換網(wǎng)上建立話音通信鏈路和呼叫，以及在信元交換網(wǎng)上建立多媒體的鏈路和呼叫，由于需要通過信令實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的功能，涉及網(wǎng)絡(luò)中所有的交換節(jié)點，因此需要十分復(fù)雜的信令系統(tǒng)的支持，如SS7和PNNI。在IP包交換網(wǎng)上的多媒體通信鏈路和呼叫的建立，是基于網(wǎng)絡(luò)層功能的一種應(yīng)用。因為這種IP網(wǎng)絡(luò)層之上的鏈路和呼叫建立過程，是由獨立的軟件系統(tǒng)完成，不需要考慮對沿途的交換矩陣進(jìn)行控制，被稱為軟交換信令。

　　軟交換之所以區(qū)別于傳統(tǒng)電話網(wǎng)和ATM網(wǎng)絡(luò)的硬交換，是由于IP網(wǎng)絡(luò)是基于包交換的非連接網(wǎng)絡(luò)，并支持端到端的透明訪問，不再需要任何電路交換單元建立端到端的連接，也不需要分段的信令系統(tǒng)和獨立的信令網(wǎng)控制呼叫、接續(xù)和智能業(yè)務(wù)。另外，軟交換的所有協(xié)議是基于IP的，它們具有一切基于IP的協(xié)議的開放性和靈活性。除了低成本的優(yōu)勢之外，軟交換還具有提供普通電話網(wǎng)目前不具有的許多新特性，如開放的電信業(yè)務(wù)平臺和支持多樣的接入技術(shù)，以及許多基于Internet的開放的高級智能業(yè)務(wù)和OSS業(yè)務(wù)。