連接IP電話網孤島

事務型分布式軟交換技術TD-SNSP

白雪峰 2001/06/14

　　軟交換，是實現IP電信網的重要信令技術，與傳統(tǒng)電信網上的信令系統(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)務的實現。由于它只涉及呼叫發(fā)起和接收的節(jié)點，簡化了信令的結構和控制的復雜性，具有對網絡業(yè)務、接入技術和智能業(yè)務的開放性，因此專家們普遍認為，未來的電信網是基于IP網絡的，未來的電信信令系統(tǒng)是基于軟交換的。


　　TD-SNSP演進電信網


　　UT斯達康公司的事務型分布式軟交換系統(tǒng)體系結構TD－SNSP，不僅是未來IP電信網上的鏈路建立、呼叫處理和智能業(yè)務的基礎，而且在從當前面向業(yè)務的電信網絡向IP電信網的過渡中，起到支持電信網絡平滑增值演進的作用。

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

　　事務型分布式軟交換體系結構圖

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

　　分布式軟交換在網絡演進中的另一個重要意義是，對網絡規(guī)模的適應性。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)的互聯將變得比集中軟交換系統(tǒng)之間互聯要簡單得多。這樣，當前的集中式軟交換長途IP電話網孤島，可以通過分布式軟交換系統(tǒng)互聯，實現平滑過渡。


　　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)的電信網絡有網絡信令和用戶信令兩種信令系統(tǒng)。網絡信令涉及網絡中的所有接入節(jié)點與中間節(jié)點——NNI；用戶信令涉及用戶設備與網絡——UNI。網絡信令的兩大主要功能：一是呼叫控制，二是支持基于數據庫的智能業(yè)務。用戶信令只用于包括主業(yè)務與額外業(yè)務在內的業(yè)務協(xié)商。 傳統(tǒng)網絡中典型的網絡信令系統(tǒng)是SS7及廣泛應用的ISDN用戶信令DSS1（Q.931）。另外，用于Q3網絡管理功能的CMIP被認為是一種網絡管理信令。值得注意的是，SS7通常是連接所有業(yè)務節(jié)點與數據庫的獨立的信令網絡（數據網）；管理信令系統(tǒng)也是與電信系統(tǒng)獨立的，被稱為電信管理網絡。

　　事務型分布式軟交換的基本思想是，用連接在IP網絡上的媒體網關、網關控制器、信令網關、呼叫處理服務器和電信業(yè)務服務器完成相當于傳統(tǒng)電話網、信令網、智能網、管理網和業(yè)務提供網的功能，并與傳統(tǒng)的接入網絡和傳統(tǒng)的電話業(yè)務網絡互聯。從功能上看，軟交換是IP網絡層之上的會話層、電信業(yè)務層、智能業(yè)務層功能的集合。TD-SNSP是IP電信網絡中用于呼叫控制和智能業(yè)務的協(xié)議。在WACOS體系結構中，它具有類似DSS1、SS7的功能，以及SNMP網管功能。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網絡互聯，不久將支持對3G的W－CDMA接入和對PLMN的互聯。它在遵從H.323的編碼方案和流控制結構的基礎上，運用MGCP實現呼叫代理對媒體網關的控制以及對終端移動的控制，同時通過事務服務器實現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網上同時支持固定和移動終端的多業(yè)務體系結構，與MGCP軟交換結構是向下兼容的，與3GPP的UMTS－R2000－All－IP方案中CS域的體系結構一致的。由于事務服務器可以視為信令的網關，使得采用不同信令的系統(tǒng)之間可以方便地進行互操作，既便于和不同的固定電話網、移動電話網以及IP電話網絡的信令系統(tǒng)互聯，對H.323和SIP信令也是支持的。因此TD-SNSP對前述三種體系結構都是向下兼容的。

　　事務型分布式軟交換的功能體系結構，是典型的三段式客戶機服務器體系。由建立在IP平臺之上的接入媒體網關、互聯媒體網關、媒體網關控制器、信令網關、呼叫處理器、事務處理服務器、應用服務器和媒體服務器所組成（如圖示）。

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


　　其它幾種實現VoIP的體系結構


　　基于IP的軟交換概念下，除TD-SNSP，還存在幾種不同的實現信令體系結構，分別著重于不同的應用環(huán)境。它們分別是H.323結構、MGCP結構、SIP結構和TD－SNSP事務型分布式軟交換結構。目前所有的方案中，語音的編碼和流控制結構都是遵從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構。它的部件包括PC終端、關守和PSTN網關。適用于局域網和Internet環(huán)境下智能終端之間及與PSTN的互聯，也可用于長途IP固定電話網，是一種基于終端的應用層分布式呼叫處理結構。

　　MGCP體系結構是針對IP長途電話網的應用和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和支持終端的移動性。MEGACO是一項作為國際電信聯盟與Internet工程任務組（IETF）合作結果的新標準,用于連接PSTN與IP網絡，它使語音、傳真和多媒體信號在公共交換電話網與新興IP網絡之間進行交換成為可能。MEGACO的含意是媒體網關控制（Media Gateway Control）。這個體系由啞媒體網關、信令網關和智能的呼叫代理組成。這是一種應用層集中式的呼叫處理結構。

　　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構。SIP將傳統(tǒng)電信網絡在應用層實現的呼叫處理智能業(yè)務在會話層中實現，如呼叫轉移、三方通話等，可以大大簡化應用層的功能。


　　軟交換技術介紹


　　電信網的交換技術包含了交換矩陣技術、用于建立通信鏈路和建立呼叫的信令技術。交換技術已經經歷了電路交換(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，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，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，交換功能在網絡層。在電路交換網上建立話音通信鏈路和呼叫，以及在信元交換網上建立多媒體的鏈路和呼叫，由于需要通過信令實現網絡層的功能，涉及網絡中所有的交換節(jié)點，因此需要十分復雜的信令系統(tǒng)的支持，如SS7和PNNI。在IP包交換網上的多媒體通信鏈路和呼叫的建立，是基于網絡層功能的一種應用。因為這種IP網絡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)電話網和ATM網絡的硬交換，是由于IP網絡是基于包交換的非連接網絡，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)和獨立的信令網控制呼叫、接續(xù)和智能業(yè)務。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目前不具有的許多新特性，如開放的電信業(yè)務平臺和支持多樣的接入技術，以及許多基于Internet的開放的高級智能業(yè)務和OSS業(yè)務。