软交换技术面临的挑战

          软交换技术脱胎于传统电路交换机技术,同时吸收了分组语音技术的最新成果,是电信网络发展演进的产物。虽然业界一致认可分组网络尿终将代替电路网络,但是到电路网络设备及作为网络基础的电路交换技术被淘汰仍然有相当长的一段时期。传统电路网络支持的服务(如音频、视频等)在分组网络上也都需要进行平滑集成。软交换作为新的网络体系架构形式,它在支持新的网络和业务的同时,也必须提供传统的业务和接口。因此,构建一个实际的软交换系统以满足现时及将来的市场需求必将面临很多挑战。下面将对这些挑战进行分析,以更好地认识软交换体系结构是如何克服这些困难并满足市场需求的。
1. 不同的接入协议
        软交换必须提供从现存的多种网络向全IP网络的过渡方式。从呼叫控制的角度,很垂要的一条就是要支持现存网络的多种信令接口,包括传统的中继信令接口(如SS7、R2和Rl等),以及传统的用户信令接口,如POTS、VS.2、GR303及ISDN等,软交换设备要求能够支持所有这些接口,如图
更多的协议需要支持
更多的协议需要支持
        除此之外,软交换还需要支持VoIP网络中定义的信令接口(如H.323、SIP及MGCP/Megaco),以及新的分组中继接口(如SIP-T、BICC、H.323等)。这是因为,随着新型网络的出现,住宅用户可能选用不同的接入终端(如基于MGCP/Megaco的住宅电话、基于SIP或H.323的IP电话),而且对于不同的接入连接,有多种操作环境可供选择。这些新的接入协议的操作方式与传统的接入信令有很大的不同,对呼叫建立及承载建立过程的要求也不同。例如,H.323终端在发起实际的呼叫过程之前先执行接入、授权及位置请求等协议流程,用以支持终端的移动性、位置无关性以及在没有物理连接的情况下对呼叫授权。类似地,SIP也支持终端移动性(在保持用户身份不变的情况下将终端绑定到不同的IP地址上)。这些协议还可以同时支待不同的或独立的承载建立过程(如H.323),而在传统的接入信令中,承载建立过程是与呼叫建立过程紧密结合的。这些协议的一些独特行为特征要求在软交换上支持不同类型的呼叫控制和用户管理功能。此外,由于软交换系统要同时支持传统的信令接口和这些新型的协议接口,必须将呼叫控制与承载控制区分开来。新协议中的动态注册行为也给软交换系统的用户管理增加了难度。
2. 不同的连接要求
由于软交换系统必须同时支持基于电路交换模式和基于分组交换模式的用户线路及中继线路,因此需要支待两个SCN用户之间、两个IP用户之间以及分别处在不同域内的SCN用户和IP用户之间的“连接",软交换系统的接入方式如图所示。
丰富的的接入方式
丰富的的接入方式
        对于电路连接,承载建立过程总是与呼叫建立过程结合在一起的,但在分组连接中,这两个过程是分离的。相比于分组连接(包含多种编、解码方式及多种媒体通信),电路连接所支持的承载能力是非常有限的。分组及电路的连接都要求承载信道之间的交互。分组协议还支待在承载建立过程之间进行承载协商,而电路连接则不需要协商,因为两端的电路承载能力可以看成是相同的。
        分组终端之间的承载连接在终端之间直接建立,而对于电路终端之间或电路与分组终端之间的承载连接,还需要一个媒体电路交叉连接单元。因此,为了支持所有这些连接方式,软交换设备必须实现基本的与接入技术无关的呼叫控制和承载控制功能,与具体接入技术有关的功能放在特定的适配模块中实现。在一些重要的强制性业务中,如合法监听、紧急呼叫等,在分组终端之间直接建立承载连接仍存在问题。如合法监听,需要接入分组终端之间的承载连接,这要求通过软交换设备来控制,并由软交换设备所支持的媒体单元来完成承载连接。类似地,在紧急呼叫业务中,由于承载通路是直接相连的,信令通路的失败将导致对承载失去控制。这种情况必须在信令失败时就确定,但直接连接并不能指示承载通路是否已经建立。另一个例子是支持不同域内多个终端连接的会议业务。假设一个呼叫已经建立了分组连接,现在要求另一方加入,可以是建立在分组连接或电路连接上,则所有的承载通路都要被重定向到一个会议设备上(支持会议业务的媒体单元)。
3. 智能终端与哑终端
       由于软交换必须支持多种不同的信令终端,包括传统的接入终端,它也要支待所有这些终端之间的业务交互。大部分新的分组信令接口定义了一种分布式的业务控制结构,业务控制可以部分地或完全地由终端自身实现,这种终端称为“智能终端”。
        由于控制可以在智能终端上完成,因此业务信息可以直接在这些终端之间传递,而不需要信令控制实体(如交换机、网守、呼叫服务器或软交换设备)参与。然而,这只是一种可选的操作方式,有些终端并不支待这种方式,而是希望由软交换支持业务控制。实际上,从运营的角度,对于大多数业务需要由软交换系统强制性地执行业务控制.。因此软交换设备要求能够控制终端的行为或者终端之间的信息流交互(从智能终端到哑终端,或者从哑终端到智能终端)。对于用户而言,终端间实际的交互动作并不是预先规定好的,因此也需要软交换设备在运行时解释这些行为。
        除了支持智能终端以外,软交换设备还必须能够同时向传统的接入终端(即通常所指的哑终端,如POTS话机)提供业务,这与智能终端之间的业务控制又有所不同。为解决这一问题,在大部分现有的软交换方案中,终端设备仍然采用传统的电话,而在接入技术上,采用基于分组的数字通信和分组信令协议取代。在同轴电缆环境中采用基于MGCP/MEGACO的电话就是一种应用的实例,其中终端用户设备仍然是POTS话机,通过IAD接入软交换网络,用来解决终端用户不愿意改动的问题。采用这种策略是为了让终端用户感觉设备没有变而只是取代了连接技术。之后,终端设备也将随之改变。因此,相同的控制功能可能并不适用于系统内的所有呼叫,软交换设备需要针对不同的呼叫实体激活不同的控制逻辑,而对用户来说,业务的行为特征将保持不变(即用户仍使用拨号盘或数字按键,而不是用一个按钮来进行呼叫)。这表明软交换设备在这些分组接口上必须同时支持智能终端和哑终端。
4. 嵌入式及远端业务逻辑
传统上,大多数的附加业务属性或5类业务都是由交换机本身提供的。这些业务逻辑是内嵌于交换机上的,所以软交换设备也需要利用嵌入式业务逻辑来支持传统的4类或5类交换机业务模式。但是,软交换设备应分离出基本的呼叫处理功能,使相同的呼叫处理逻辑可以适用于所有的信令接口。此外,软交换还要能在远端业务控制点上支持传统的4类或5类交换机业务功能,软交换系统的业务控制方式如图所示。
多种的业务控制方式
更多的业务控制方式
         除了支持传统交换机的附加业务属性,软交换设备还必须支持通过远端业务控制点来提供基于网络的业务。现在有许多的技术或接口可以用来提供远端业务逻辑,并且不同的业务厂商也正在这些接口上开发新业务,因此软交换设备也要能够支持这些接口(如Parlay、INAP、SIP等)。
所有这些需求要求软交换支持多种不同的业务控制模型,包括本地嵌入式业务逻辑概念、将控制转交给业务控制点(如智能网SCP、Parlay应用服务器)或者转发呼叫给应用服务器(如SIP应用服务器)。
        因此,软交换应该能够在本地主机提供业务及业务生成接口,并且能向远端的业务控制点提供标准接口,使得部分业务由本地服务器提供而其他业务可以由不同的服务器提供。此外,对于软交换一个重要的要求就是能够支持检测业务事件的不同机制,例如POTS连接事件,以及分组协议中基于消息的事件等。软交换系统需要提供与网络融合相关的业务,包括与传统语音电话相关的业务、与基于分组的多媒体网络相关的业务及综合业务等。
5、对多种组件的支持功能
         由于软交换系统需要支持接入侧或中继侧的多种信令协议或接口,它需要提供这些网络中所定义的各种组件所预期的功能和特性。举一些例子,如为H.323用户或网关提供网守功能,为SIP用户提供SIP定位、注册及代理服务器的功能,为媒体网关提供网关控制功能。软交换系统也必须支持不同接口间的交互功能,包括信令部分和业务部分。这些功能可能由各种网络中额外的组件提供,并与软交换系统之间通过信令接口交互。但目前市场所期望的是,软交换系统能够通过网络中一个单一的组件就可以支持所有的功能。
        市场的需求要求同一个软交换既能作为4类交换机又能作为5类交换机,甚至可以作为接入网中的接入节点(一侧采用分组接口,另一侧采用传统的电路接口)。这就要求软交换设备具备提供相应配置业务的能力。一些市场需求还要求软交换支持下一代移动网络,如基于3GPP的移动网络。这要求软交换除了处理呼叫控制、业务控制和用户管理以外,还能支持移动方面的功能。
6.其他需求
         构建一个满足市场现时及将来需要的实际的软交换系统,仍然存在许多相关的问题。这包括构建一个实际的运营级别的产品,满足可靠性、可升级性、可扩展性及可管理性等各种需求所涉及的问题和特性。同时,由于对IP和分组呼叫至今没有定义标准的格式及方法,对呼叫的计费问题仍然存在。还有网络组网、编号规则及地址格式等问题,一个实际的软交换系统要能够理解多种地址格式及网络层次结构。此外,在网络中提供移动性及多种终端的动态注册能力也面临许多挑战。
        软交换应该提供对业务、控制、传输及接入平面的标准化支待,这几个平面分离的结果将是由不同的商家提供对不同平面的支持,这有助于为使用者提供更好的选择。一些网络设备提供商通过在现有的电路交换产品上进行扩展以支持对接口、信令和业务控制的新需求。虽然可以满足对软交换系统的一些功能要求,但是这样的产品不符合市场的最初需求,限制用户在整个解决方案中只能依赖于一个提供商,使用户无法从不同领域内的提供商取得的飞速进展中获益。
         除了上文中讨论的以外,一个实际的软交换系统的实现仍然面临着许多问题和挑战,在这里没有一一讨论,仅仅说明了一些有代表性的类别和问题。

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