王妙心

（華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 北京 102206）

1 引言

軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，它能較好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合，軟交換技術(shù)逐步取代電路交換技術(shù)已成為必然趨勢，運營商對軟交換技術(shù)的應(yīng)用實踐證明，軟交換體系在技術(shù)上已經(jīng)成熟，經(jīng)濟(jì)上分析可行。

電力通信網(wǎng)具有和運營商網(wǎng)絡(luò)類似的技術(shù)特征，適時引入軟交換技術(shù)，使得同一網(wǎng)絡(luò)可以提供多種業(yè)務(wù)和應(yīng)用，并使新業(yè)務(wù)的開發(fā)和部署非常方便地提供完善的用戶安全體系，使投資更加經(jīng)濟(jì)，從而優(yōu)化通信專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，簡化運行維護(hù)管理，充分滿足電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度、語音、視頻傳輸?shù)耐ㄐ判枨?，同時提升電力通信網(wǎng)絡(luò)支撐力度，提高服務(wù)質(zhì)量。

電力通信網(wǎng)不僅起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，它必須面向不同的部門來支撐各種類型的業(yè)務(wù)和解決方案。軟交換提供了開放式的應(yīng)用程序接口，借助中間件就能很快實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的統(tǒng)一維護(hù)和管理，通信人員可以主動了解各個部門和電力用戶的需求，制定實現(xiàn)方案，為他們提供綜合的、高附加值的服務(wù)。

2 軟交換技術(shù)概述

軟交換的概念最早起源于美國。當(dāng)時在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶采用基于以太網(wǎng)的電話，通過一套基于PC服務(wù)器的呼叫控制軟件（call manager、call server），實現(xiàn) PBX 功能（IP PBX）。對于這樣一套設(shè)備，系統(tǒng)不需單獨鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)，而只通過與局域網(wǎng)共享就可實現(xiàn)管理與維護(hù)的統(tǒng)一，綜合成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的PBX。由于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對設(shè)備的可靠性、計費和管理要求不高，主要用于滿足通信需求，設(shè)備門檻低，許多設(shè)備商都可提供此類解決方案，因此IP PBX應(yīng)用獲得了巨大成功。受到IP PBX成功的啟發(fā)，為了提高網(wǎng)絡(luò)綜合運營效益，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展更加趨于合理、開放，更好地服務(wù)于用戶[1]。業(yè)界提出了這樣一種思想：將傳統(tǒng)的交換設(shè)備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（MGCP、H-248）且主要使用純軟件進(jìn)行處理，于是，Soft Switch（軟交換）技術(shù)應(yīng)運而生。

軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出來，通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細(xì)記錄等功能。與此同時，軟交換還將網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)能力封裝起來，通過標(biāo)準(zhǔn)開放的業(yè)務(wù)接口和業(yè)務(wù)應(yīng)用層相連，可方便地在網(wǎng)絡(luò)上快速提供新的業(yè)務(wù)。

3 軟交換體系結(jié)構(gòu)

如圖1所示，軟交換體系結(jié)構(gòu)分為控制層、交換層、業(yè)務(wù)層和接入層。這些功能層完全地分離，并利用一些具有開放接口的網(wǎng)絡(luò)部件去構(gòu)造各個功能層。因此，軟交換系統(tǒng)是具有開放接口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)部件的集合[2]。

（1）接入層

提供各種用戶終端，用戶駐地網(wǎng)和傳統(tǒng)通信網(wǎng)接入到核心網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，并將需要傳送的信息轉(zhuǎn)換成IP網(wǎng)上可承載的格式。其主要設(shè)備包括信令網(wǎng)關(guān)(SG)、中繼網(wǎng)關(guān)(TG)、接入網(wǎng)關(guān)(AG)、綜合接入設(shè)備(IAD)、無線接入網(wǎng)關(guān)(WAG)以及各種智能終端等設(shè)備。

（2）傳輸層

為各種數(shù)據(jù)流和媒體提供寬帶傳輸通道，并將數(shù)據(jù)經(jīng)過路由傳送至目的地。傳輸層是基于IP分組交換技術(shù)實現(xiàn)其功能的，這是軟交換的核心支撐技術(shù)。

（3）控制層

該層的設(shè)備被稱為軟交換設(shè)備、軟交換機(jī)或媒體網(wǎng)關(guān)控制器，其主要用于控制接入層設(shè)備完成呼叫接續(xù)，其功能包括呼叫控制、業(yè)務(wù)提供、業(yè)務(wù)交換、資源管理、用戶認(rèn)證、SIP代理等。

（4）業(yè)務(wù)層

利用底層的各種資源為用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和資源管理。它具有開放式的接口，可以接入第三方提供的業(yè)務(wù)[3]。

其中，控制層設(shè)備之間的互通采用BICC、ISP或SIP；控制層設(shè)備與接入層網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的互通采用H.248或MGCP；控制層設(shè)備與智能終端互通采用H.323或SIP；信令網(wǎng)關(guān)與控制層設(shè)備之間采用SIGTRAN協(xié)議[4]。

4 軟交換的功能特點

軟交換位于網(wǎng)絡(luò)中的控制層，它與下層的各種網(wǎng)關(guān)互聯(lián)作用，接受正在處理的呼叫的有關(guān)數(shù)據(jù)，可以指定網(wǎng)關(guān)完成呼叫任務(wù)。軟交換設(shè)備在各點之間建立各種互聯(lián)關(guān)系，這些關(guān)系可以是一個簡單的呼叫，也可以是一個較復(fù)雜的處理。軟交換技術(shù)的處理功能種類繁多，一般包括以下主要功能。

（1）媒體網(wǎng)關(guān)接入功能

軟交換可以實現(xiàn)類似于適配器的功能。軟交換設(shè)備可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如ATM媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、PSTN/ISDN IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、無線媒體網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關(guān)等。

（2）呼叫控制和處理功能

呼叫控制和處理功能是軟交換的重要功能之一。軟交換設(shè)備通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為網(wǎng)絡(luò)呼叫過程的連接、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)檢測及資源控制等。這種控制處理功能在電力通信網(wǎng)可以得到有效的實現(xiàn)。

（3）業(yè)務(wù)提供功能

在基于電路交換的傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)向基于分組的下一代網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)中，軟交換技術(shù)起著舉足輕重的作用。因此，軟交換可以提供目前現(xiàn)有的PSTN/ISDN電路交換機(jī)所提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。同時，軟交換還可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相互配合，實現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺的互聯(lián)互通[5]。我們可以看到，在建立基于軟交換的電力通信網(wǎng)的過渡階段，可以與原有電力通信網(wǎng)進(jìn)行無縫的連接。

（4）與其他網(wǎng)絡(luò)互連互通功能

軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心，電力公司在組建以軟交換為核心的軟交換網(wǎng)絡(luò)時，各網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)可能有所不同，但必須考慮與公共網(wǎng)絡(luò)的互通，尤其是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進(jìn)中，不可避免地要實現(xiàn)與現(xiàn)有多個網(wǎng)絡(luò)的互連互通。因此，要求軟交換支持相應(yīng)的協(xié)議，從而實現(xiàn)上述要求。

5 軟交換在電力通信的建設(shè)方案

軟交換電力通信網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)在國家電網(wǎng)公司統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和管理下，采取統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施的原則，同時要注重經(jīng)濟(jì)效益，加強支撐系統(tǒng)的建設(shè)。

隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐漸部署擴(kuò)大，越來越多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點從傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)轉(zhuǎn)換為軟交換網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大和承載業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，軟交換網(wǎng)絡(luò)需要經(jīng)歷3個建設(shè)階段。

（1）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期。

初期的目的是實現(xiàn)與現(xiàn)有程控電路交換網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通以及為新建管理部門或變電站等提供IP語音接入。在電網(wǎng)中心匯接局設(shè)置一套軟交換設(shè)備，配合綜合接入設(shè)備I或媒體接入網(wǎng)關(guān)和智能終端等，覆蓋本地用戶，提供語音和多媒體業(yè)務(wù)。設(shè)置一套通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備，連接電力電話交換專網(wǎng)匯接中心及公網(wǎng)，實現(xiàn)與電話交換網(wǎng)絡(luò)的互通。在這一階段，軟交換設(shè)備相互之間都有直達(dá)路由，并且都配置有其他軟交換設(shè)備的信息。這種方式的優(yōu)點是尋址時間短，只需經(jīng)過一次尋址就可找到被叫所對應(yīng)的軟交換設(shè)備，建立起連接。

（2）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中期

在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中期，隨著業(yè)務(wù)量的增大，軟交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展，節(jié)點數(shù)逐步增加。隨著軟交換路由不斷的擴(kuò)充，維護(hù)也越來越復(fù)雜。這時，可以將軟交換網(wǎng)絡(luò)分為一、二兩個層次，二級設(shè)備僅存儲本區(qū)域內(nèi)的信息，上一級設(shè)備則存儲各個二級軟交換設(shè)備的信息?？稍陔娏驹O(shè)置通用網(wǎng)關(guān)作為一級軟交換設(shè)備，通用網(wǎng)關(guān)設(shè)備主要作為中繼媒體網(wǎng)關(guān)來使用，連接各省電力公司和電話交換網(wǎng)，實現(xiàn)電力電話交換專網(wǎng)的匯接覆蓋，開展遠(yuǎn)距離通信調(diào)度。

（3）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后期

在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用時，可以引入路由服務(wù)器，將網(wǎng)絡(luò)中所有軟交換設(shè)備設(shè)置為平等組網(wǎng)模式[6]。把軟交換劃分為若干個區(qū)域，在管轄區(qū)域內(nèi)，軟交換系統(tǒng)網(wǎng)管實現(xiàn)分權(quán)、分域管理，省網(wǎng)管中心設(shè)置為最高權(quán)限，可管理全省的中繼網(wǎng)關(guān)及軟交換終端設(shè)備，各地區(qū)局均相應(yīng)配置網(wǎng)管終端，分配本地區(qū)權(quán)限，能夠?qū)Ρ镜貐^(qū)所屬的中繼網(wǎng)關(guān)、軟交換終端設(shè)備及用戶權(quán)限進(jìn)行管理。

6 結(jié)束語

部署軟交換網(wǎng)絡(luò)是一項系統(tǒng)工程，其本質(zhì)是重構(gòu)新一代交換網(wǎng)絡(luò)，并從傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)向融合多媒體方向轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在，軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，各個電力公司對軟交換技術(shù)都表現(xiàn)出了濃厚的興趣，有些地區(qū)已開始軟交換網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，以此為電力行業(yè)新業(yè)務(wù)的展開提供穩(wěn)定的通信能力，增強電力通信網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的能力。伴隨著通信業(yè)務(wù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型和演進(jìn)，下一代網(wǎng)絡(luò)將成為未來幾年電力通信發(fā)展和建設(shè)的重要方向。軟交換網(wǎng)絡(luò)作為交換技術(shù)的發(fā)展方向，必將在電力行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為電力行業(yè)的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。

1 郭經(jīng)紅,蔡斌,高蕓等.下一代網(wǎng)絡(luò)及其“十一五”期間的電力發(fā)展策略.電力系統(tǒng)通信,2006,27(10):62～67

2 趙慧玲,葉華.以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京：人民郵電出版,2002

3 劉偉紅.軟交換技術(shù)在電力通信網(wǎng)的研究.浙江大學(xué),2008

4 ITU 2T Recommendation H.323.Packet-based Multimedia Communications Systems(version4),2000

5 Handley M,Schulzrinne H,Schooler E,et al.RFC 2543 SIP:Session Initiation Protocol,1999.

6 王彩云.下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的核心——軟交換.廣播與電視技術(shù),2004（12）:42～43