摘要：

文章針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互通的現(xiàn)實(shí)要求，分析了現(xiàn)有技術(shù)手段解決電信業(yè)務(wù)在寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間互通的局限性和非可行性，提出了一種在軟交換體系下寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通模型和實(shí)現(xiàn)方法，并給出了采用此方法的兩個互通實(shí)例，最后闡明了該方案的具體優(yōu)點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)可行性。

關(guān)鍵詞：

軟交換；寬帶網(wǎng)關(guān)；互通

ABSTRACT:

To realize network interoperability is a pressing problem， but limitations and unfeasibility exist in the interoperability of telecom services between broadband heterogeneous networks while using existing techniques. In the paper， a model is presented for the interoperability between broadband heterogeneous networks， along with the implementation methods and demonstration of two real cases. The concrete merits and realistic feasibility are also analyzed finally.

KEY WORDS:

Softswitch; Broadband Gateway; Interoperability

自90年代軟交換技術(shù)問世以來，由于它結(jié)合了傳統(tǒng)話音網(wǎng)絡(luò)的可靠性和IP網(wǎng)絡(luò)的靈活性和開放性，可以很好地解決從傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)向下一代包交換網(wǎng)過渡的問題，為新興運(yùn)營商進(jìn)入話音市場提供了有力的技術(shù)手段，也為傳統(tǒng)運(yùn)營商保持競爭優(yōu)勢開辟了有效的技術(shù)途徑，因此在短短幾年內(nèi)就獲得了迅速的發(fā)展，初步顯示出其廣泛的應(yīng)用前景。特別是最近兩年來，軟交換已逐步進(jìn)入商用階段。作為下一代網(wǎng)絡(luò)的解決方案，必須考慮到商業(yè)運(yùn)營的技術(shù)要求和可行性。

隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模建設(shè)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和存在形式也越來越復(fù)雜。這些不同形態(tài)、不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，存在著業(yè)務(wù)互通的問題。特別是在軟交換體系下，數(shù)據(jù)網(wǎng)不再是簡單地提供數(shù)據(jù)和承載業(yè)務(wù)，越來越多的電信業(yè)務(wù)(包括多媒體業(yè)務(wù)、多業(yè)務(wù)融合型業(yè)務(wù))將應(yīng)用到數(shù)據(jù)網(wǎng)上，因此對網(wǎng)絡(luò)間的互通要求越來越高。如何解決電信業(yè)務(wù)在寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通，已成為非常突出的現(xiàn)實(shí)問題，這也是基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)最終走向大規(guī)模組網(wǎng)和全面商用必然要解決的關(guān)鍵問題。

1 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通問題

1.1 網(wǎng)絡(luò)互通要求

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的范圍較廣，如窄帶PSTN和IP網(wǎng)就是一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。本文中所討論的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，主要是指各種不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、不同地址劃分以及不同承載方式的寬帶網(wǎng)絡(luò)。電信網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)網(wǎng)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通不同于一般數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的互通。異構(gòu)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)間的互通涉及兩個方面：一是信令的互通，一是媒體的互通。

1.2 現(xiàn)有技術(shù)的局限性

目前各種IP電話協(xié)議本身只是描述了呼叫控制和媒體網(wǎng)關(guān)控制的方法，以及對資源的管理、業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)等，明確定義了窄帶和寬帶電話網(wǎng)絡(luò)的互通模型和方法，如采用媒體網(wǎng)關(guān)(MG)來實(shí)現(xiàn)PCM(脈沖編碼調(diào)制)碼流和RTP(實(shí)時傳輸協(xié)議)流的轉(zhuǎn)換，由網(wǎng)關(guān)或由軟交換控制網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)窄帶側(cè)和寬帶側(cè)媒體端點(diǎn)的綁定，但對寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通沒有現(xiàn)成的解決方法和描述，最典型的就是網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃問題造成的互通障礙。

NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)技術(shù)被用于網(wǎng)絡(luò)地址的變換。通過地址翻譯，可使內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)透明地訪問外部網(wǎng)絡(luò)，由處于網(wǎng)絡(luò)邊緣的路由器或防火墻根據(jù)地址映射表，將數(shù)據(jù)包的IP報頭進(jìn)行轉(zhuǎn)換，地址映射表可靜態(tài)配置，也可動態(tài)生成(分配)。顯然該技術(shù)可用于兩個寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如兩個不同規(guī)劃的IP網(wǎng)間的互通。但NAT技術(shù)有很大的局限性，對于一般的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，NAT可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的互通；對于端到端應(yīng)用，需要保留映射關(guān)系的應(yīng)用，對最典型的電信業(yè)務(wù)而言，NAT設(shè)備則無法保證業(yè)務(wù)互通的透明性而實(shí)現(xiàn)此類業(yè)務(wù)的互通。

2 軟交換體系下異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通模型

2.1 軟交換的體系結(jié)構(gòu)

軟交換系統(tǒng)是基于分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想就是按照統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向用戶提供不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用，分為邊緣層、核心傳送層、控制層、業(yè)務(wù)層。整個系統(tǒng)基于控制與承載相分離的思想，將MGC和MG從邏輯和物理上均徹底分離。通過不同的MG接入各種設(shè)備(包括PSTN、ISDN、PLMN等傳統(tǒng)電話設(shè)備)，再使用軟交換來統(tǒng)一對這些MG進(jìn)行控制，從而便于引入各類新的業(yè)務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)分離。

在軟交換體系下，位于邊緣層的各個網(wǎng)關(guān)的功能變得更純粹，如媒體網(wǎng)關(guān)只是在軟交換的控制下實(shí)現(xiàn)媒體的連接控制和轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)的智能集中在軟交換上，軟交換作為核心控制設(shè)備，完成各種呼叫控制、信令處理、協(xié)議適配和媒體網(wǎng)關(guān)的控制，以及網(wǎng)內(nèi)各種媒體資源的管理，同時向業(yè)務(wù)層提供開放的業(yè)務(wù)平臺。軟交換體系既滿足了在下一代以包交換為核心的網(wǎng)絡(luò)上的電信級運(yùn)營管理的要求，又保證了業(yè)務(wù)的開放性和靈活性。

2.2 寬帶網(wǎng)關(guān)

寬帶網(wǎng)關(guān)(BGW)是一種特殊的媒體網(wǎng)關(guān)(MG)設(shè)備，是用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間媒體互通的關(guān)鍵設(shè)備。通常意義上的電話網(wǎng)關(guān)被放置在PSTN和數(shù)據(jù)網(wǎng)間，完成窄帶側(cè)媒體端口和寬帶側(cè)媒體端口的綁定、PCM碼流和RTP流(或ATM信元)的轉(zhuǎn)換。在軟交換體系下，MG完全受到軟交換的控制，實(shí)現(xiàn)上述純媒體的連接轉(zhuǎn)換。

BGW放置在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間，兩側(cè)均為寬帶網(wǎng)絡(luò)。BGW接受軟交換的控制命令，在其內(nèi)部建立兩個媒體端口的連接，這兩個媒體端口分別對應(yīng)于兩側(cè)不同網(wǎng)絡(luò)的兩個終端的媒體端口。因此，來自一個網(wǎng)絡(luò)的媒體流匯聚到BGW，經(jīng)過BGW內(nèi)部的連接轉(zhuǎn)換，將媒體流轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)，這一點(diǎn)和NAT的功能相似。但BGW上的端口映射表是完全根據(jù)軟交換的指令動態(tài)生成的，即建立了互通設(shè)備和業(yè)務(wù)控制設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，使得BGW能夠滿足電信業(yè)務(wù)的互通要求，而不像NAT設(shè)備一樣簡單地轉(zhuǎn)換地址和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報。

BGW可以采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行控制，如H.248、MGCP等。BGW從邏輯上劃分有兩種接口通道：一個是信令控制接口，接受軟交換的控制命令；另一個是媒體接口，完成網(wǎng)絡(luò)間媒體的接入。除了在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行媒體端口的映射和轉(zhuǎn)發(fā)外，BGW還能夠支持媒體格式的轉(zhuǎn)換，以及支持媒體流不同承載方式的變換。BGW轉(zhuǎn)發(fā)媒體流可分為以下3種情況：

(1)媒體端口的映射和媒體流轉(zhuǎn)發(fā)。在寬帶網(wǎng)關(guān)內(nèi)部，不需要媒體格式的變換，主被叫媒體能力是互相匹配的，通過BGW的兩段媒體流算法格式是完全相同的。

(2)不僅需要在BGW內(nèi)部建立媒體端口的映射和連接，還需要對進(jìn)入BGW的媒體流格式采用相關(guān)算法作變換，以解決主被叫媒體能力不匹配的問題，此時通過BGW的兩段媒體流算法格式是不同的。

(3)業(yè)務(wù)承載方式的變換。如對實(shí)時業(yè)務(wù)，一側(cè)為VoIP，媒體為RTP流；另一側(cè)為VoATM，媒體為ATM AAL2適配承載，此時BGW需要處理承載層信令，進(jìn)行媒體的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)發(fā)。

2.3 互通模型

如前所述，針對寬帶異構(gòu)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的互通，涉及到兩個方面：一是信令的互通，即呼叫信令能夠跨越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，完成跨網(wǎng)的呼叫控制和路由等功能；另一個是媒體的互通，即當(dāng)跨越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的呼叫已經(jīng)建立起來的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)分屬不同網(wǎng)絡(luò)的終端用戶的媒體互通，使得不同網(wǎng)絡(luò)間的媒體流互相穿透異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的邊界。媒體互通是和呼叫控制相關(guān)聯(lián)的，因此模型主要涉及兩個設(shè)備：軟交換和寬帶網(wǎng)關(guān)。

此模型的核心思想是將一個完整的呼叫分解為多個呼叫，將一個呼叫的媒體連接分為多個媒體連接來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互通。軟交換完成信令互通和跨網(wǎng)的呼叫控制。在軟交換的控制下，BGW完成跨網(wǎng)媒體端口的映射和媒體流的轉(zhuǎn)發(fā)。該模型符合業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)分離、控制與承載分離的架構(gòu)。

軟交換可以和某一個終端用戶處于同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，也可以獨(dú)立于所有終端用戶，單獨(dú)放置于一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。軟交換能夠提供多個邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)接口，分別連接到需要互通的多個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中。軟交換完成呼叫控制、所屬媒體網(wǎng)關(guān)的控制和其他呼叫控制設(shè)備信令互通等，實(shí)現(xiàn)跨越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的呼叫建立、呼叫監(jiān)視、呼叫釋放等。為處理來自不同網(wǎng)絡(luò)的呼叫信令，需要對進(jìn)入軟交換內(nèi)部的呼叫信令進(jìn)行標(biāo)識區(qū)分。當(dāng)一個兩方呼叫發(fā)生在兩個網(wǎng)絡(luò)間，通過一個BGW實(shí)現(xiàn)互通，則整個呼叫由兩個呼叫組成：第1個呼叫建立在主叫終端用戶和BGW間，第2個呼叫建立在BGW和最終被叫用戶間。從網(wǎng)絡(luò)上看，媒體連接也分為兩段：一段為主叫終端到BGW上對應(yīng)于主叫用戶的媒體端口的連接，另一段為BGW上對應(yīng)于被叫用戶的媒體端口到被叫終端的連接。如果呼叫跨越多個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，則就會有兩個以上的呼叫和媒體連接，則可能需要多個BGW來實(shí)現(xiàn)媒體的互通，涉及的軟交換也可能有兩個以上來協(xié)同完成呼叫控制。

此模型的BGW實(shí)際上仍然是純粹的媒體網(wǎng)關(guān)，只負(fù)責(zé)異構(gòu)網(wǎng)間純媒體的連接，并不關(guān)心整個呼叫的建立，也不關(guān)心媒體由幾段組成，所有的多個呼叫建立、維護(hù)、釋放、媒體端口的指派等均由軟交換完成。因此從呼叫層面上看，跨越異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一個呼叫，實(shí)際上被分解為多個呼叫而實(shí)現(xiàn)；從媒體連接來看，一個呼叫的媒體連接由多個媒體連接組成。其具體實(shí)現(xiàn)方法如下(如圖1所示)：

(1)軟交換收到主叫用戶的呼叫請求，分析若為跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的呼叫，則進(jìn)入特定呼叫處理流程。

(2)軟交換控制在BGW內(nèi)部，創(chuàng)建兩個媒體端口，一個對應(yīng)于主叫用戶，另一個對應(yīng)于被叫用戶，BGW對應(yīng)于主叫終端一側(cè)的端口媒體能力滿足主叫終端要求。

(3)軟交換控制被叫終端，在被叫終端內(nèi)部創(chuàng)建一個媒體端口，并完成被叫終端BGW被叫一側(cè)端口的對應(yīng)，完成主叫用戶和被叫用戶媒體能力的協(xié)商。

(4)若主被叫用戶的媒體能力匹配成功，則完成呼叫建立以及被叫用戶響應(yīng)，媒體流通過BGW轉(zhuǎn)發(fā)，媒體互通；若主被叫用戶的媒體能力不能匹配，則由BGW對應(yīng)于主被叫側(cè)的端口，分別滿足主被叫終端的媒體能力、被叫用戶響應(yīng)，不同格式的媒體流在BGW內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再轉(zhuǎn)發(fā)，媒體互通。

(5)呼叫結(jié)束，釋放所有媒體連接，軟交換生成詳細(xì)記錄存儲并送往相關(guān)處理設(shè)備，BGW上報統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用實(shí)例

(1)實(shí)例1——兩個軟交換分別控制不同規(guī)劃的IP異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

如圖2所示，軟交換之間采用SIP-T進(jìn)行呼叫信令的互通，BGW為H.248網(wǎng)關(guān)，由其中一個軟交換控制。軟交換通過物理網(wǎng)口同時接入本端和對端網(wǎng)絡(luò)，即在軟交換內(nèi)部實(shí)現(xiàn)信令的處理和互通。軟交換通過H.248控制寬帶網(wǎng)關(guān)，在BGW內(nèi)部建立兩個RTP端口的連接：一個是本端網(wǎng)的，對應(yīng)于本端網(wǎng)內(nèi)一用戶的RTP端口；另一個是對端網(wǎng)絡(luò)的，對應(yīng)于對端網(wǎng)絡(luò)由對端軟交換指派的一個RTP端口。BGW將IP地址、端口進(jìn)行替換處理，將RTP流重新定向，這樣就可將兩個不同網(wǎng)絡(luò)、不同IP地址和RTP端口的媒體流在該網(wǎng)關(guān)內(nèi)轉(zhuǎn)化互通。在整個處理過程中，寬帶網(wǎng)關(guān)BGW只負(fù)責(zé)純媒體的互通，不涉及到呼叫信令的處理，和對端網(wǎng)絡(luò)的物理節(jié)點(diǎn)之間只有純媒體的連接。

(2)實(shí)例2——軟交換控制的網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有H.323網(wǎng)絡(luò)的互通

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上有很多H.323網(wǎng)關(guān)，主要構(gòu)成傳統(tǒng)的IP電話長途網(wǎng)。在建設(shè)新一代基于軟交換的寬帶電話網(wǎng)時，兩個網(wǎng)絡(luò)的互通成為必須解決的問題，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)都不是統(tǒng)一規(guī)劃的。與上例不同的是，其信令處理方式和協(xié)議實(shí)體的關(guān)系發(fā)生了變化。

為實(shí)現(xiàn)兩者互通，支持H.323協(xié)議，軟交換以及它所控制的媒體互通節(jié)點(diǎn)(寬帶網(wǎng)關(guān))邏輯上合在一起，構(gòu)成一個虛擬的H.323網(wǎng)關(guān)，即一個在網(wǎng)絡(luò)上對等的H.323協(xié)議實(shí)體。軟交換還要實(shí)現(xiàn)與H.323網(wǎng)絡(luò)的信令互通，負(fù)責(zé)向?qū)Χ司W(wǎng)守(GK)發(fā)起注冊、許可和狀態(tài)協(xié)議(RAS)請求，與對端GK或GW交互Q.931信令，進(jìn)行呼叫控制，建立H.245通道，協(xié)商媒體能力與媒體通道。軟交換支持GK路由信令和網(wǎng)關(guān)直接路由信令，當(dāng)GK路由信令時，軟交換與對端的信令交互都是軟交換通過GK直接完成的；當(dāng)網(wǎng)關(guān)直接路由信令時，除RAS由軟交換向GK發(fā)起外，其它H.323信令都是軟交換與對端H.323GW直接交互完成的。同樣，軟交換通過物理網(wǎng)口，同時連接到H.323網(wǎng)絡(luò)和本端下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)，在設(shè)備內(nèi)部做信令的區(qū)分、處理和互通。

寬帶網(wǎng)關(guān)仍然單純地實(shí)現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)的媒體互通。軟交換通過H.248控制寬帶網(wǎng)關(guān)，在該網(wǎng)關(guān)內(nèi)部建立兩個RTP端口的連接：一個是本端NGN網(wǎng)的，對應(yīng)于本網(wǎng)內(nèi)一用戶的RTP端口；另一個是H.323網(wǎng)絡(luò)的，對應(yīng)于H.323網(wǎng)關(guān)的一個RTP端口，將兩個不同網(wǎng)絡(luò)、不同IP地址和RTP端口的媒體流在網(wǎng)關(guān)內(nèi)轉(zhuǎn)化互通。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文提出的軟交換體系下寬帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通模型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)整個模型完全符合業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)分離，控制與承載分離的下一代網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和思想。

(2)其組網(wǎng)方式靈活。由于將媒體和控制分離，因此軟交換和BGW可靈活組網(wǎng)，使得一個軟交換可以實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制。BGW也可實(shí)現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)以上的媒體互通。

(3)其適用范圍廣。該模型適用于電信業(yè)務(wù)在公網(wǎng)和專網(wǎng)之間，不同專網(wǎng)之間的互通；不僅適用于業(yè)務(wù)在IP網(wǎng)絡(luò)之間，也適用于IP網(wǎng)和ATM網(wǎng)之間的互通。

(4)該模型滿足和傳統(tǒng)IP電話網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、基于會話啟動協(xié)議(SIP)網(wǎng)絡(luò)的互通和組網(wǎng)的要求。

(5)該模型滿足多媒體業(yè)務(wù)的要求，實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互通?！?/p>

(收稿日期：2002-06-10)

參考文獻(xiàn)

1 洪鈞，李愛軍，徐勇積.軟交換技術(shù)的應(yīng)用及面臨的主要問題.電信技術(shù)，2002，(1)

2 趙慧玲，單秀云.下一代網(wǎng)絡(luò)的研究.中興通訊技術(shù)，2001，7(S0):28—34

作者簡介

李明，深圳市中興通訊股份有限公司網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部軟交換系統(tǒng)部主任工程師，博士。目前主要從事軟交換系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)研究和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作。

李愛軍，深圳市中興通訊股份有限公司網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部軟交換系統(tǒng)部部長，碩士。一直從事七號信令系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研究開發(fā)工作，目前主要從事軟交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的工作。

洪鈞，深圳市中興通訊股份有限公司網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部軟交換產(chǎn)品總工程師，碩士。先后從事過智能網(wǎng)、程控交換機(jī)、七號信令等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研究開發(fā)工作，目前主要從事軟交換系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。