劉功民

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，廣西 柳州 545007）

為最大限度挖掘并利用FAP強(qiáng)大的通信功能和處理能力，進(jìn)一步給移動(dòng)核心網(wǎng)減負(fù)，文章提出一種基于家庭基站和Asterisk的分布式交換機(jī)制FA-DSM（Distributed Switching Mechanism based on Femtocell and Asterisk，基于家庭基站和Asterisk的分布式交換機(jī)制），使FAP成為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的“PBX”。

1 系統(tǒng)模型

FA-DSM的具體實(shí)現(xiàn)思路如下：通過(guò)在FAP中增加相應(yīng)的功能模塊，使其具備實(shí)現(xiàn)呼叫接續(xù)、號(hào)碼翻譯、路由選擇以及IP交換等原屬于MSC（Mobile Switching Center，移動(dòng)交換中心）的功能，而MSC的鑒權(quán)和加密、移動(dòng)性管理等需要HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）、VLR（Visitor Location Register，訪問(wèn)位置寄存器）、AUC（Authentication Centre，鑒權(quán)中心）和 EIR（Equipment Identity Register，設(shè)備識(shí)別寄存器）配合才能完成其它功能仍然依托其CN中的相應(yīng)功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)。據(jù)此思路構(gòu)建的系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)模型

考慮到依托VoIP（Voice over Internet Protocol，基于因特網(wǎng)的語(yǔ)音通信，俗稱IP電話或因特網(wǎng)電話或IP語(yǔ)音）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的IP-PBX（VoIP based PBX，基于IP語(yǔ)音的PBX）系統(tǒng)層出不窮和FA-DSM的橫向兼容性，在圖1所示的系統(tǒng)模型中加入了IP-PBX系統(tǒng)；圖中的CM（Call Manager，呼叫管理器）是其核心部件，主要完成呼叫控制功能，而其交換功能主要依托CM所屬Ethernet（以太網(wǎng)）中的交換機(jī)和路由器實(shí)現(xiàn)。另外，圖 1中的 FGW-P（Femto GateWay for PSTN，PSTN中的家庭基站網(wǎng)關(guān)）和FGW-M（Femto GateWay for PLMN，PLMN中的家庭基站網(wǎng)關(guān)）分別表示PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交換電話網(wǎng)絡(luò)）和PLMN（Public Land Mobile Network，公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）中的網(wǎng)關(guān)。

仔細(xì)分析圖1可知，由于能無(wú)縫兼容到原有的IP-PBX系統(tǒng)，此時(shí)可能發(fā)生的通信情境紛繁復(fù)雜。通信業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)乃至視頻，通信終端涉及到普通固定電話機(jī)、IP電話機(jī)、基于 PC（personal computer）的 Soft phone（軟件電話）等固定終端以及PDA（Personal Digital Assistant，個(gè)人數(shù)字助理）、手機(jī)、筆記本電腦等移動(dòng)終端設(shè)備，通信發(fā)生的范圍包括企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)分支機(jī)構(gòu)、家居生活區(qū)、PLMN覆蓋區(qū)以及PSTN等區(qū)域內(nèi)部或區(qū)域之間。為方便分析，并且僅從通信過(guò)程角度考量的話，完全可以忽略業(yè)務(wù)類型和終端之間的差異，即只需考慮通信雙方所處的位置即可，據(jù)此得出的通信過(guò)程詳情如表1所示。

表1 可能的通信過(guò)程一覽表

2FA-DSM應(yīng)用場(chǎng)景

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前無(wú)線通信中50%的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和70%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境下；另?yè)?jù)預(yù)測(cè)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)60%的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和90%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將發(fā)生在如辦公室、家里、機(jī)場(chǎng)和學(xué)校等室內(nèi)場(chǎng)所。因此，文章著重分析FA-DSM在家居區(qū)域中的應(yīng)用。

（1）企業(yè)級(jí)應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)的信息化程度越來(lái)越高，信息化手段越來(lái)越先進(jìn)，其在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中所占的比重也越來(lái)越大。企業(yè)配置Ethernet、IP-PBX系統(tǒng)甚至IP呼叫中心等信息化設(shè)施也越來(lái)越普遍，再加上家庭基站產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，此時(shí)企業(yè)的綜合信息平臺(tái)如圖2所示。在此平臺(tái)上加載FA-DSM之后，相當(dāng)于組建了基于移動(dòng)通信終端的“PBX”系統(tǒng)，繼而可以實(shí)現(xiàn)VPMN（Virtual Private Mobile Network，虛擬專用移動(dòng)網(wǎng)，俗稱集團(tuán)網(wǎng)）、集團(tuán)彩鈴、手機(jī)短號(hào)等移動(dòng)特色功能以及短信群發(fā)、無(wú)線傳真乃至移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的視頻會(huì)議等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在提高辦公效率的同時(shí)，由于其兼具“PBX”內(nèi)部私有這一屬性，無(wú)疑將進(jìn)一步降低辦公中的通信費(fèi)用和信息化成本。同時(shí)，若進(jìn)一步將企業(yè)職員家中的FAP也接入到該綜合平臺(tái)，則離UC（Unified Communications，統(tǒng)一通信）又近了一步。

圖2 企業(yè)級(jí)規(guī)模應(yīng)用

圖3 家庭級(jí)應(yīng)用

（2）家庭級(jí)應(yīng)用。家庭級(jí)應(yīng)用主要包括單位同事、學(xué)校同學(xué)、經(jīng)常聯(lián)系的朋友、分散在各地的親人等常用聯(lián)系人之間的互聯(lián)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景如圖3所示。由圖3可知，此時(shí)各加載了FA-DSM的FAP相當(dāng)于一臺(tái)小容量PBX，它們之間依托固定寬帶和Internet互聯(lián)，構(gòu)成了一個(gè)虛擬PBX系統(tǒng)。其具體實(shí)現(xiàn)與圖2中企業(yè)分支機(jī)構(gòu)之間的互聯(lián)類似，只是在企業(yè)應(yīng)用中，為了保證其安全性、可靠性以及帶寬保障，通常由電信運(yùn)營(yíng)商采用VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)；而對(duì)于普通的家庭級(jí)應(yīng)用而言，可以采用開(kāi)源的OpenVPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)，從而避免增加額外的成本和開(kāi)支。

［1］Spyros Apostolakos，Apostolos Meliones，George Lykakis,Emmanuel Touloupis and Vassilis Vlagoulis, “Design，Implementation and Validation of an Open Source IP-PBX/VoIP Gateway Multi-Core SoC”，International Journal of Parallel Programming，Vol.38，No.3-4，pp.288-302，Jun，2010.

［2］Jianfeng Zhu,Zhuang Li，Yuchun Ma，“Realization of Extended Functions of SIP-Based IP-PBX”，Proceedings Second International Workshop on Education Technology and Computer Science（ETCS 2010），pp.488-490，Jan，2010.

［3］Sonaskar S.and Giripunje S.，“Voice Over Intranet Based Private Branch Exchange System Design”，2011 3rd International Conference on Electronics Computer Technology （ICECT 2011），Vol.6，pp.287-91，Jan.2011.

［4］Johann Márquez-Barja，Carlos T.Calafate，Juan-Carlos Cano，Pietro Manzoni，“An overview ofverticalhandovertechniques：Algorithms， protocolsandtools”，COMPUTER COMMUNICATIONS，Vol.34，No.8，pp.985-997，Jun，2011.