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基于軟交換技術的PSTN網演進策略

2007/06/14

　　摘要　軟交換技術利用軟件實現基本呼叫控制功能，將呼叫控制和呼叫傳輸分離開，并提供開發(fā)的API業(yè)務接口，靈活實現各種新的業(yè)務需求。傳統PSTN單純的語音業(yè)務已經無法滿足客戶的業(yè)務要求，引入新技術進行改革成為必然。本文介紹了軟交換技術的概念及其網絡結構，并在此基礎上提出了傳統PSTN網引入軟交換技術向NGN網絡的融合演進策略方案，為實現PSTN向NGN的平滑過渡提供了可行的解決方案。

一、前言

　　近年來，移動通信和Internet高速發(fā)展，移動話音、IP話音、即時通信等現代通信方式對傳統PSTN語音產生了巨大的沖擊，單純的語音業(yè)務已不能滿足用戶的業(yè)務要求，普通用戶對數據、視頻等傳統PSTN無法提供的業(yè)務需求量越來越大。而在此同時，由于軟交換技術的興起，在分組交換網絡上統一提供的語音、數據、視頻等多媒體綜合業(yè)務的下一代（NGN）網絡也在全世界范圍內商用成功。

　　在當今電信行業(yè)內競爭愈演愈烈的情況下，面對以豐富多彩的話音和數據綜合業(yè)務爭搶客戶的新興運營商，全球傳統固網運營商如何尋求網絡整體轉型，在激烈的競爭中留住已有客戶并獲得新的業(yè)務增長點，引進新技術實現PSTN的網絡演進成為了必然。軟交換技術吸取現有PSTN、Internet、智能網等眾家之長，以其開放的架構、強大的業(yè)務能力，對現有網絡以及未來技術的良好適應性得到業(yè)界的極大關注，成為解決網絡平滑演進問題的主流技術方案。

二、軟交換技術

　　軟交換的基本含義[1]就是把呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過服務器上的軟件實現基本呼叫控制功能，包含呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從SS7到IP的Sigtran協議族）。其結果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，支持標準的API接口，使業(yè)務提供者可以自由地將傳輸業(yè)務與控制協議結合起來，為不同的用戶群提供量身定做的個性化業(yè)務。

　　1.軟交換的基本概念

　　軟交換設備是電路交換網向分組網演進的核心設備，也是下一代電信網絡的重要設備之一。它獨立于底層承載協議，主要完成呼叫控制、媒體網關接入控制、資源分配、協議處理、路由、認證、計費等主要功能。并可以向用戶提供現有電路交換機所能提供的所有業(yè)務和多樣化的第三方業(yè)務[2]。

　　2.軟交換網絡體系結構

　　軟交換網絡體系采用分層的網絡結構，采用標準的協議接口使其具有完全的開發(fā)性�？煞譃檫吘壗尤雽印⒑诵膫魉蛯�、控制層和業(yè)務應用層[3]。

　�。�1）邊緣層　邊緣層負責將各種不同的網絡和終端設備接入軟交換體系結構，將各種業(yè)務量進行集中，并利用公共的傳送平臺傳送到目的地。接入層的設備包括各種不同的網絡、終端設備，以及各種網關設備。這些網絡或終端設備可以是公眾交換電話網、ATM網絡、幀中繼網絡、移動網絡、各種IP電話終端及模擬終端等，它們通過不同的網關或接入設備接入核心網絡。

　�。�2）核心層 核心層對各種不同的業(yè)務和媒體流提供公共的傳送平臺。多采用基于分組的傳送方式，目前比較公認的核心傳送網為IP網或ATM骨干網。

　　（3）控制層 控制層完成呼叫控制、路由、認證、資源管理等功能。其主要實體為軟交換設備。

　　（4）業(yè)務層 業(yè)務層在呼叫控制的基礎上向最終用戶提供各種增值業(yè)務，同時提供業(yè)務和網絡的管理功能。該層的主要功能實體包括應用服務器、特征服務器、策略服務器、AAA服務器、目錄服務器、數據庫服務器、SCP、網管及安全保障系統。

　　3.軟交換的主要功能[4]

　　軟交換的主要功能包括以下6個方面：

　�。�1）呼叫控制和處理功能　為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢測和資源控制等。

　　（2）業(yè)務提供和交換功能 軟交換應能夠實現現有PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務，包括基本業(yè)務和補充業(yè)務；同時，還應該可以與現有智能網配合提供現有智能網的業(yè)務；更為重要的是，軟交換還應該能夠提供開放的、標準的API或協議，以實現第3方業(yè)務的快速接入。

　�。�3）互通功能 通過信令網關實現分組網與現有七號信令網的互通；通過信令網關與智能網互通，提供多種智能業(yè)務；采用RAS協議實現與H.323網絡的互通；采用SIP協議實現與SIP網絡的互通；通過SIP或BICC實現軟交換設備之間的互通；提供網內H.248終端，SIP終端與MGCP終端之間的互通。

　　（4）資源管理功能 對系統中的各種資源進行集中的管理，如資源的分配、釋放和控制等。

　�。�5）計費功能具有采集詳細話單的功能，送給計費服務器。

　�。�6）地址解析、路由和鑒權認證功能將管轄區(qū)域內的用戶、媒體網關信息送給認證中心進行認證與授權，以防止非法用戶/設備的接入，并完成E.164地址至IP地址、別名地址至IP地址的轉換功能，同時也可完成重定向的功能。

三、PSTN的演進策略

　　PSTN的演進應該以市場為導向，以提高收益為目的。引入軟交換的PSTN演進組網策略原則建議如下：（1）盡量保護已有的網絡資源，減少重復投資，提高收益率；（2）有利于本地網業(yè)務發(fā)展，提高本地網綜合業(yè)務能力；（3）確保本地網絡安全，實現網絡的平穩(wěn)過渡。

　　1.PSTN端局優(yōu)化改造

　　傳統PSTN端局存在很多的弊端：（1）用戶數據封閉在端局設備中，使得被叫類業(yè)務很難開展；（2）業(yè)務提供受制于端局設備的能力，新業(yè)務很難大規(guī)模推廣；（3）大多數端局不具備SSP功能，只能采用疊加SSP來觸發(fā)智能業(yè)務，電路迂回嚴重；（4）端局數量過多，機型龐雜，業(yè)務提供差異大，所以，網絡結構復雜，資源利用率及網絡運行效率低，管理困難。

　　為此，可建立基于軟交換的業(yè)務中心，采用軟交換網關設備替代C5端局，軟交換網絡與PSTN形成疊加網絡。利用接入網關，下行支持雙絞線、V5、遠端模塊等現有PSTN網的接入手段，為用戶提供數據/語音綜合接入應用。組網方案示于圖1[4]。


(點擊看大圖)

圖1　PSTN端局優(yōu)化改造方案

　　該方案改造后的端局上行鏈路通過接入網關AG接入到軟交換網絡，下行鏈路利用原有端局已有的接入資源，支持雙絞線、V5、E1或MSTP等多種接入方式，實現語音、ISDN、DDN、DSL等業(yè)務的綜合接入。改造后端局的長途業(yè)務通過中繼網關TG和信令網關SG的方式與長途局或匯接局互通，信令網關完成電路交換網與IP網之間的SS7信令轉換功能，中繼網關在軟交換的控制下完成語音的媒體流轉換功能。

　　改造后，原有端局的用戶數據集中到軟交換平臺進行集中管理或將用戶數據歸入iHLR（集中的用戶屬性數據庫）進行統一管理。用戶將可直接獲得由軟交換綜合業(yè)務平臺統一提供的增值業(yè)務。

　　該方案可解決端局數量多，機型雜，業(yè)務提供差異大，智能業(yè)務開展困難等問題。但是，由于端局數量龐大，所以，這種策略的工作量大，只適合新建局的情況。

　　2.PSTN匯接局優(yōu)化改造

　　為了減少改造的工作量，將尚未改造的端局用戶無縫轉至NGN網絡，實現開放業(yè)務，可以采用匯接局的演進優(yōu)化改造方案，如圖2[4]所示，用中繼媒體網關TG和信令網關SG替換現有的匯接局，實現話音和信令由傳統的PSTN網接入到軟交換網絡，由軟交換實現呼叫控制功能。

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圖2　PSTN匯接局優(yōu)化改造方案

　　改造后的匯接局和端局之間通過ISUP中繼方式連接，接入網絡通過V5中繼接入。如果原有匯接局直接下掛部分用戶，這部分用戶可以采用中繼媒體網關下掛接入單元的方式接入。原有端局用戶的數據管理和業(yè)務提供統一由軟交換支持，端局用戶的業(yè)務觸發(fā)提升到匯接局，避免對端局的改造，同時，用戶可以使用軟交換業(yè)務平臺提供的各類智能業(yè)務和增值業(yè)務。匯接局網絡優(yōu)化后，原有端局無法提供的業(yè)務均可以由軟交換業(yè)務系統提供。

　　該方案實現老機型端局用戶的數據管理和業(yè)務提供統一由軟交換支持，在對端局改造的同時，用戶可用軟交換業(yè)務平臺提供的各類智能業(yè)務和增值業(yè)務，降低了改造成本和工作量。

　　3.PSTN長途分流

　　PSTN長途分流組網方案示于圖3[4]。

(點擊看大圖)
圖3　PSTN長途分流

　　隨著PSTN固網省內/省際長途業(yè)務的增加和長途交換局設備的老化，PSTN長途局需要擴容和改建。利用豐富的寬帶骨干數據網資源，采用軟交換設備分流長途業(yè)務，對現有PSTN長途網實施優(yōu)化改造。如圖3所示，PSTN長途TDM媒體流經過中繼網關TG全部轉化為IP媒體流，通過IP寬帶數據網絡發(fā)送到軟交換核心設備指定的對端中繼網關，對端的中繼網關再把IP長途媒體流轉換為電路側的中繼媒體流。

　　全國網絡以省或大區(qū)為單位，組建多個軟交換域，軟交換域間長途通過兩個軟交換系統的互通實現；省或大區(qū)內長途業(yè)務由各域內的軟交換單獨實現控制。

　　這種方式保持PSTN網C5端局不變，在業(yè)務流程中，來自A城市的C5端局匯接上來的長途語音，由本地中繼網關和系統內的信令網關，將PSTN話音轉至IP骨干網，在經過B城市電信中繼網關，信令網關落地，最終將呼叫路由至被叫方。B至A的長途來話按同樣的方法處理。

　　采用軟交換技術實現長話業(yè)務，不僅能緩解PSTN長途中繼的壓力，而且可以通過提供有吸引力的增值業(yè)務吸引諸如商業(yè)和集團用戶一類的高端長話用戶，贏得高額利潤。

　　該方案已在中興通訊公司承建的哥倫比亞Emcali NGN綜合軟交換項目中得到了應用。

四、結論

　　PSTN網仍然是現在擁有用戶數量最大的網絡，但其業(yè)務開發(fā)性差、成本高等缺點，已經嚴重制約了新業(yè)務的發(fā)展，對PSTN的優(yōu)化改造勢在必行。軟交換網絡是可以提供包括話音、數據和多媒體等多種業(yè)務的綜合開放的網絡架構。將軟交換引入PSTN中，可大幅度地降低運營商的成本，并能實現許多以前無法實現的新業(yè)務，提高運營利潤，適應未來的市場競爭。然而，PSTN的演進過程必定是個漸進的過程，本文提出了分別從端局和匯接局層面上進行的演進策略。當然策略可以是靈活多變的，但是如何在兼顧網絡發(fā)展的同時，充分利用原有網絡資源，保護運營商已有投資，完成傳統PSTN網絡的平穩(wěn)演進，仍然是一個需要進行深入研究的問題。

參考文獻

　　[1]　趙慧玲.NGN和軟交換.中興通訊技術.2005年，第3期：30－34

　　[2]　信息產業(yè)部.軟交換設備總體技術要求(修訂版).中華人民共和國通信行業(yè)標準

　　[3]　強磊等.基于軟交換的下一代網絡組網技術.北京：人民郵電出版社，2005

　　[4]　糜正琨.軟交換組網與業(yè)務.北京：人民郵電出版社，2005

　　[5]　倪明，朱越，雷海強.軟交換在PSTN網絡演進中的應用策略.中興通訊技術.2002年，第5期：27-29

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