现代交换原理论文

现代交换理论

题目：软交换技术及其应用发展

学院：自动化与信息工程学院

学科专业： 通信与信息系统

班级： 研1312班

姓名： 刘 娟

学号： 1308100575

2013年12月

软交换技术及其应用发展

软交换技术及其应用发展

刘娟

西安理工大学自动化学院，陕西 西安，710048

摘要 随着科学技术的不断发展，网络技术已经得到了非常广泛的普及和应用。软交换技术作为下一代网络NGN的核心技术，在当今的社会发展中有着越来越广泛的应用。本文主要针对软交换技术的概念、架构以及应用进行详细的分析阐述。

关键词 软交换技术；NGN；网络结构；应用发展

中图分类号 TP393

Soft switching technology and its application development

Juan Liu

School of Automation, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China

Abstract With the continuous development of science and technology, network technology has got a very wide popularization and application.The soft exchange technology at the core of the next generation network NGN technology, in today's social development is more and more widely used.This paper focuses on the concept of soft switching technology, architecture and application for detailed analysis in this paper.

Key words soft switching technology ; NGN ; the network structure ; application development

1.软交换的概念

从广义来看，软交换体系包含了NGN 的各个组成部分，代表着整个网络的技术体系架构。从狭义来看，软交换指的是软交换设备，定位于控制层。

软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过类似服务器的功能实体和相应的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从NO.7 到IP）。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由的将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。可以说软交换是一种功能实体，为NGN 提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是呼叫与控制的核心[1,2,3]。

根据软交换的基本概念，可以看出软交换的主要特点有：高效灵活、开放性、多用户、）强大的业务功能等[4]。

2.软交换技术在下一代通信网络（NGN）中的应用

2.1NGN 的概念和特征

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软交换技术及其应用发展

广义的下一代网络（NGN，Next Generation Network），是一个非常宽泛的概念，包含了极其丰富的内容，几乎涵盖了现代电信新技术和新思想的方方面面。不同背景的专家对其有不同的诊释，不同的标准化组织从不同侧面去制定技术标准，从不同角度看到的是NGN的不同内容。从承载层面来看，下一代网络是高速的全光智能网；从接入层面看，下一代网络是多元化、综合化的宽带有线与无线相结合的接入网；从控制层面上看，下一代网络是软交换网络；从移动通信的角度来看，下一代网络是3G 和后3G；从互联网的角度来看，下一代网络是下一代互联网（NGI）。总之，下一代网络是诸多技术进步和新业务需求共同推动的结果，是通信新技术的集大成者，它承载了人们在任何时间、任何地点、以任何方式实现通信的美好愿望[2,3]。NGN 是可以提供包括语音、数据和多媒体等各种业务在内的综合开放的网络构架，具有以下特征：采用开放的架构体系、基于业务驱动的网络、基于统一协议的基于分组的网络、多用户、多媒体、资源共享、低成本等[4]。

2.2软交换技术在通信网络中的功能

媒体网关的接入功能是一种适配功能，可以连接各种各样的网关，包括PSTN/ISDN 的IP 中继媒体网关，ATM 媒体网关，无线媒体网关等等，能够完成H.248 协议功能，还能够跟H.323 终端进行连接，提供各种相应的服务。软交换重要的功能之一是呼叫功能，它是能够支持软交换技术完成呼叫的建立，维持和释放等功能的。从电路交换到分组交换演进的过程中软交换技术起着非常重要的作用，所以软交换技术是能够提供全部的网络业务，还能够与现有的智能网络相配合，提供智能网所能提供的业务[5]。现在市场上存在两种常用的IP 电话体系结构，这两者是并列且不相容的，但是软交换技术能够用实现二者的连接，同时支持这两种协议。软交换技术能够提供资源的管理功能，实现各种资源管理，包括资源的分配，释放和控制等。

2.3软交换技术在下一代电信网络中的位置

软交换技术是下一代网络交换的重要内容，传统的电信网是建立在程控交换机上的，下一代分组话音网就是建立在软交换技术之上，所以说软交换技术是新老网络的连接纽带。跟电路交换机相比，软交换的成本比较低，并且采用的是开放式的平台，很容易接收新的应用，在利用普通计算机器件的情况下，软交换的性价比每年都会增高百分之八十，所以软交换技术在经济方面存在很大的优势。从使用者的角度来说，传统交换网络中，用户所用的硬件，软件，应用等等都是一个厂商提供的，所以用户被固定在了一个供应商的范围之内，没有其他选择的余地，费用也相对较高。软交换技术所支持的网络则改变了这种局面，厂商的产品都是开放标准的，使用者可以向很多个厂商购买自己所需要的东西，可以自行构建自己的网络，这样的网络性价比较高且更加实用。从软交换本身的性能来说，它能够给网络带来可靠性和稳定性[6]。软交换技术把之前的电路交换的重点进行了分类，将各种功能用软件的形式分配到网络中，这种分类是通过编程的形式实现的，编程的内容也可以进行更改，所以分类的标准也是可以改变的。软交换技术主要处理的是实时业务，语音业务，视频业务以及其他多媒体等业务。在软交换技术支持下的网络有着很鲜明的特点，例如拓扑结构鲜明，能够打破单块集成交换的结构，允许经营商能够自由的提供用户多种应用软件，用户也能自由选择性价比比较高的产品[7]。

3.软交换网络架构

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软交换技术及其应用发展

在现在,非语音通信的互联网,发送数据包交换,在日常生活中有重要的作用。我们发现数据包交换网络取代了电路交换。事实上,我们不能把电路交换改变成数据包交换,因为他们太贵了而且我们仍然可以使用旧的设备。所以,我们目前的软交换网络可以支持在相同网络中所有类型的数据在世界各地盛行。软交换网络由三个主要结构:媒体网关控制器(MGC),信令网关(SG),和媒体网关(MG)。首先,媒体网关控制器连接不同的网络,如H.323,SIP[8],MGCP和SS7。其次,信令网关是通过SS7[9],是由PSTN网络发送的,是连接到IP网络的转换。最后,媒体网关在PSTN网和IP网络之间传输信号,如声音、数据、传真和视频。

软交换的国际联盟(ISC)提出了基于软交换技术的网络的层次结构是由四个层次组成的。软交换的系统结构[10,11,12]图1所示。

图 1. 软交换的体系结构

基于网络结构主要分为接入层、传输层、控制层和应用程序层。与传统网络体系结构相比,显著的区别是,呼叫控制和业务应用在接入层被分开。将每个部分的主要功能解释如下:

接入层:使用不同的访问设备访问不同的客户和媒体,以及不同类型的信息进行格式转换。这一层的设备应该配合控制层执行呼叫控制功能。媒体(语音)网关负责公共交换电话网络 (PSTN)管理和分组数据网络内部通信,随着媒体和信号内部转换包括协议分析、语音编解码、回波消除、数字检测和传真转发等。信令网关的功能是用SS7信令网关连接实现内部SS7信号和分组数据网络之间的转换。其他种类的网关包括短信（SMS）网关、传真网关和公共媒体网关与媒体网关(语音) 的使用类似,即访问其他媒体数据。提供基本呼叫控制和信号传导过程中,软交换在控制层分配和管理网络中的传输和资源交换,其中建立呼叫处理在这些网关和该处理创建的详细记录中。

传输层:主要是执行控制层和访问层之间的业务数据传输。它将控制层信息格式转换成可以在互联网上传送的格式(即分段语音信号和视频信号成ATM单元

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软交换技术及其应用发展

或IP数据包)。

控制层:进行呼叫的启动、持续和交换。交换呼叫控制远离媒体业务,了解来自应用程序层的请求,以便告知传输层业务处理方式。控制层的软交换与媒体网络在接入层通过核心传输网络传输层相互作用来接收处理呼叫的相关信息。根据应用层设置的定义,指导媒体网络进行呼叫是软交换网络系统的主要处理框架。

应用层:主要决定了对业务控制层提供和产生的进行相应的处理。,应用服务器处理信号接口来链接控制层的软交换,提供了开放的应用程序接口 (API) 来产生和监督业务。媒体服务器提供了特定的媒体资源平台(IVR,会议,和传真)和运行接口连接到媒体网关。如果应用程序服务器不能一起使用,它只能支持的业务不需要媒体操作,如拦截、呼叫转移、路由及其相关业务。应用程序服务器还可以单独创建和提供各种增值业务。

4.软交换技术的应用研究

4.1软交换网络架构研究

Xu Peng [13]的文章分类软交换网络的三种类型:单层体系结构(SLA)、用户管理和信号路由分层架构(SMSRLA)和完全分层架构(FLA)。文中分析了三个软交换网络的能力，通过数值计算模型计算每个网络呼叫建立延迟并且比较哪个网络呼叫建立延迟最小。后来，Phaithoon Phromsuphorn[14]和其他人通过数学模型再分析了三个软交换网络在以Jackson命名的网络中的能力，而Xu Peng没有分析。结果是更接近数值模型,但可以节省更多的时间并且更经济。从Xu Peng提出的软交换结构的研究,,我们发现FLA有两层:上层和下层。较低的层连接的用户在同一个软交换机。上层连接每个软交换机的用户达到最好的质量。但缺点是,呼叫建立延迟将会增加很多用户。Phromsuphorn[15]等，通过添加路由服务器(RS)提出了完全分层的软交换网络体系结构的完整的性能改进,作为一个信令服务器搜索路线和软交换之间的信息用户，可以减少软交换的工作并且可以减少呼叫建立的平均延迟。应用Jackson的理论,通过比较Xu Peng等人和其他人提出的软交换网络的容量分层架构的架构。结果, 从分析和数值结果看该网络比xu peng的分层架构有一个更好的结果。

从实验中,他们假定呼叫建立延迟Xu Peng的FLA网络比AFLA网络更好。现在,添加RS 在软交换网络中更好发送数据,所以网络中的信号时间却降低了很多。然而,呼叫建立延迟的结果显示当用户小于1.5×107很接近,它将改变当流量增加,因为在流量分布模型的输入值和服务可能不令人满足。

4.2基于软交换的互联网通信技术应用

(1) 基于软交换的软电话技术

作为通信终端设备,软电话可以实现PSTN到PC和PC机之间的通信。与此同时,随着下一代网络(NGN)的发展,软交换被广泛部署在网络中。随着下一代网络的发展,软交换被广泛部署在交换网络。作为NGN的控制部分,软交换提供了实时业务的呼叫和连接控制功能。

Qiang Fan[16]做了基于软交换的软电话框架设计和实现的研究。SIP,用于软交换作为一个主要的信令协议,可以支持各种访问,实现端到端的语音、视频和数据服务[17]。作为通信终端设备,软电话为用户提供了人机界面,可以实现PC到PSTN和PC机之间的通信[18]。SIP在软交换中是一个重要和核心信令协议, 在异构网络部署多媒体业务提供了一个通用的信令控制协议。通过实现基于软交换架构的软电话,我们可以使软电话同化成一个统一的软交换框架,这符合网络的方向发展,

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