（通信与信息系统专业论文）软交换系统中多方通话业务的研究与实现.pdf

i 摘 要 业务提供是下一代网络中最关键的问题。下一代网络实现了业务提供、呼叫控 制与承载连接的分离，软交换作为其核心技术具有无可比拟的优势。软交换设备可 以提供一个开放式的业务平台为用户提供丰富多彩的增值业务。 论文重点研究了多方通话业务逻辑的实现。首先从现代电信业务的发展现状引 入了下一代网络和软交换的构架，然后介绍了基于软交换的下一代网络的构架，着 重介绍了软交换网络利用软交换设备提供增值业务的方式这一方式，阐述了这一方 式的优势所在。借鉴了软交换和智能网之间的互通，将软交换和智能网技术结合， 介绍了基于智能网构架的软交换系统和其内部的各功能实体。分析了增值业务中的 共性问题，结合智能网的业务交換功能实体/呼叫控制功能实体（ssf/ccf）模型设 计了软交换呼叫服务器中的基本呼叫处理和高级业务处理功能模块，并在此基础上 介绍了基于连接视图状态（cvs）的业务设计方法。 详细说明了实际项目中使用的软交换呼叫处理器中的基本呼叫处理（bcp）， 高级呼叫处理（acp）模块的设计思想和业务触发机制，详细列出了高级呼叫处理 （acp） 与基本呼叫处理 （bcp） 之间的消息接口并且重点研究了基本呼叫状态模型， 研究了各种高级业务设计的基础半呼叫模型。深入研究了呼叫的连接视图状态 （cvs） ，分析了多方通话业务的业务需求，并通过深入研究业务逻辑中的状态迁移 和高级呼叫处理模块（acp） 、基本呼叫处理模块（bcp）之间的消息接口给出了多 方通话业务的连接视图状态转移，使用基于连接视图状态的业务设计方法对设计了 多方通话业务的业务逻辑。最后搭建软交换测试环境对多方通话业务进行了详细的 测试，结合实践证明了提出的方案设计的软交换系统对业务的支持性和兼容性。 关键词：软交换 智能网 业务控制功能实体 多方通话 连接视图状态 ii abstract services providing is the most decisive problem in the next generation network. the next generation network carried out services to provide, separation of call control and connection with loading , the softswitch is its core technique to have incomparable advantage. softswitch equipments can provide a service platform of open type to provide for the customer abundant and colorfully supplementary services. the thesis point studied the realization of multi party call s service logic. led to go into the frame of the next generation network and softswitch from the development present condition of modern telecommunication services first, then introduced the frame of the next generation network based on the softswitch, emphasized to introduce the method that softswitch network use softswitch equipments provide the supplementary services, elaborating the advantage of this method. drew lessons from the mutual communication of softswitch and intelligence network, combine the softswitch and intelligence network technique, introduced softswitch system based on the intelligence network frame and each function entity in its inner part .analyzed the similar problems in the supplementary services, consult the ssf/ccf model in the intelligence network designed the basic call processing model and the advanced call processing model in the call server, and introduced the design method of the services which based on the connection view state. illuminate the design method and the service trigger mechanism in the basic call processing model and the advanced call processing model of the call sever which is used in the actual project in detail, listing the interfaces information between the acp and the bcp in detail, point to study the basic call state model, studying the half call model which is the foundation of services design. go deep in to study the call s connection view state(cvs), analyzing the request of multi party call service, and give the multi party call s connection view states migration pass thorough research of the service logic state s migration and the interface information between the acp and the bcp, using the design method according to the connection view state design the service logic of the multi party call service. at last build a softswitch test environment to carry on a detailed test of the iii multi party call service, combining fulfil to prove the softswitch system which is designed according the design method in the article is compatible and sustaining to the services. keywords: softswitch intelligence network service control function multi party cal connection view state 1 1 绪论 1.1 引言 随着社会信息化程度的进一步加深，通信已经成为人们生活和工作中不可缺少 的工具，人们对通信要求也不再仅仅是基本的语音通信业务和简单的 www 浏览和 收发 email，人们需要的是能够随时、随地、灵活地获取所需要的信息。因此要求 电信运营商能够灵活地为用户提供丰富的电信业务，而基于由不同通信网络提供不 同业务的运营模式难以满足用户“ 灵活地获取所需要的信息” 的需求，只有构建一个 “ 全业务网络 即能够同时承载和疏通语音、数据、多媒体业务的网络” 才能满足 用户日益增长的对通信业务的需求,随着传输设备及半导体芯片的不断发展,传输网 络(ip/atm )传输数据的能力不断增强,由此便有在 ip 网络上传输电信业务的可能性 和必要性1- 2。 在 pstn 中，向用户提供的每一项业务都与交换机直接有关，业务和控制都由 交换机来完成。因此，每提供一项新的业务都需要制定规范，再对网络中所有交换 机进行改造。pstn 因新业务提供周期长，所以不能适应当今电信运营商激烈市场竞 争的需要。为满足用户对新业务的要求，人们在 pstn 的基础上提出了智能网的概 念。智能网的核心思想就是将呼叫控制和接续功能与业务提供分离，交换机只完成 基本的接续控制和呼叫功能，而业务提供则由叠加在 pstn 上的智能网来提供。这 种呼叫控制与业务的分离大大增强了网络提供业务的能力和速度，可满足业务快速 生长，更新升级的需要，但这种分离还只是对传统电信网的有限改造，并未从根本 上改变传统电信网的不足。随着 ip 网络技术的发展，出现了很多新型承载网络希望 接入 ip 网络的需求，如各种接入网、移动网、帧中继网、数据网等。因此，从简化 网络结构，便于网络发展的观点出发，有必要将呼叫控制与承载连接进行进一步的 分离，并对所有的媒体流提供统一的传送平台。这样就提出了分层结构的概念，将 未来的网络功能从纵向分成四层，即业务层、控制层、传送层和接入层，其中呼叫 控制层的核心功能实体就是软交换3。下一代网络（ngn）的提出加速了软交换技 2 术的发展。 人类的通信包括话音、数据、视频与音频组合的多媒体三大内容。一直以来， 分别由不同的通信网来承载和疏通。电话网承载和疏通语音业务、数据网承载和疏 通数据业务，多媒体网承载和疏通多媒体业务。但电话网和数据网均存在一定的先 天缺陷、无法通过简单地改造而成为一个“ 全业务网” 。ngn 是一种建立在 ip 技术 基础上的新型公共电信网络,它的出现使计算机互联网、公众电话交换网(pstn)和有 线电视网三网融合成为可能,是真正能实现宽带与窄带、有线与无线、有源与无源、 传输与接入一体化的综合通信业务网络。 ngn 的网络特点决定了其业务应用层与核 心传输层必须分开, 这就催生了软交换技术4。软交换是 ngn 的控制功能实体,为 ngn 的实时业务提供呼叫和链接控制,是 ngn 的核心技术。 可见，传统电信网络（硬交换）的弊端，通信业务的融合需求（即在一个网络 上同时提供语音、数据以及多媒体业务）都为软交换技术的产生奠定了需求基础；ip 技术大行其道的今天也为软交换技术奠定了生存与广泛应用和发展的基础。 1.2 现代电信业务的发展 1.2.1 基本电话网业务 从业务的角度讲，电信网络提供业务的能力包括:网络运营商对基本业务的支持 能力，业务提供商利用基本业务提供高级业务的能力，应用提供商与内容和企业资 源集成的能力，客户订购、定制业务的能力。不同的网络架构对应不同的网络业务 能力。业务的设计、创建、部署、定制、修改、撤销构成了业务生命周期，业务架 构包含了这一生命周期中用到的概念、原理、规则和指南。业务架构是与网络架构 紧密相关的，随着网络架构的发展，相应的业务架构也在不断发生变化，以适应不 同的网络智能分布特征。 传统的电话网中，在采用间接控制技术的机电式自动电话交换后，就具有一定 的智能4。它表现为交换机公共控制功能及译码功能，具有在直达路由遇忙时选择各 种迂回路由的网络功能。能够提供的业务包括：本地电话，国内、国际长途电话等。 当电话网中采用程控电话交换机后，所具有的智能就更多了。除具有比间接控制机 3 电式交换机更为广泛与完善的公共控制及译码功能之外，还具有缩位拨号、呼叫转 移等多种新业务功能。此时电话网除了最基本的电话业务，开始可以提供缩位拨号 等增值业务了。 随着采用时分复用技术和大规模集成电路的程控数字交换机的引入，电话网交 换和中继已经基本上实现了数字化，即电话局和电话局之间从传输到交换全部实现 了数字化。而综合业务数字网（isdn）的实现，使电话局和终端用户之间仍采用一 对铜线，也能够做到数字化，可向用户提供除拔打电话外诸如可视电话、数据通信 会议电视等多种新业务，使电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的 数字网络中进行传输和处理。 总而言之，公共电信网（pstn）是以 64kbit/s 的话音信道为基本单元的电路交 换模式进行交换、选路和传送用户信息的体系结构。在这种结构中，呼叫选路和特 征业务的智能化控制都紧紧和交换机的处理软件、网络架构捆绑在一起。交换机同 时承担着呼叫控制、业务逻辑和媒体连接的责任。这种模式使得在这一阶段提供增 值业务的特点是：业务准备周期长、业务使用范围小、业务处理能力差。随着通信 网络技术的发展以及用户业务需求的日益膨胀，这种代价昂贵的业务提供方式必将 遭到淘汰，而支持新的业务提供方式的技术智能网技术便产生了。 1.2.2 智能网业务 智能网，包含业务交换点（ssp） 、业务控制点（scp） 、业务管理点（smp） 、 业务数据点（sdp） 、智能外设（intelligent peripheral，ip） 、业务管理接入点（smap） 和业务生成环境（sce）等实体，它们均独立于现有的网络，是一个附加的网络结构。 智能网目前所提供的业务主要包括 300 业务（记账卡呼叫业务） 、600 业务（虚拟专 用网业务） 、700 业务（通用个人通信业务） 、800 业务（被叫集中付费业务） 、广域 集中用户交换机业务，大众呼叫业务、电话广告业务和一号通（one number links you，only）业务等5。 智能网是在原有的通信基础上，为快速提供新业务而设置的一种附加网络结构， 其核心思想是在不改变现有的各基础网络结构的条件下，把对业务的控制从交换机 中分离出来，由附加的智能网络层完成对业务的集中控制，即交换机仅完成最基本 4 的呼叫接续功能，而对所有的智能业务复杂的控制功能均由附加的网络层来实现。 这样，通过“ 业务控制和交换功能的分离” 实现了集中的业务控制，业务配置，业务 管理以及业务生成等功能，从而达到快速而灵活的提供新业务的目的。因此，智能 网可以很好的保护网络运营商和设备供应商的原有投资，并能够有效的提供客户所 需的各类新业务，增强客户对网络的控制功能，从而方便而灵活的获取所需信息。 目前，我国现有的智能网分为固定智能网和移动智能网两大类型，其应用主要 集中在语音领域。 最早投入商用的是固定智能网， 它叠加在pstn/isdn 上， 支持inap （intelligent network application protocol，智能网应用协议） ，固定智能网在传统电 信网络（即 pstn）的领域建立了自己的理论基础，形成了基于 cs- 1cs- 5 的智能 网理论，目前的应用主要集中在 cs- 1、cs- 2 阶段。移动智能网是叠加在移动通信网 （gsm 网、cdma 网）之上，提供移动增值业务，目前的应用主要有对应于 cdma 的无线智能网 win 和对应于 gsm 的移动智能网 camel。 1.2.3 下一代网络的开放式业务 随着通信技术的快速发展，电话网（pstn/isdn）、移动网（gsm/cdma）、 因特网（internet）以及各类广播电视网之间的融合己经成为大势所趋，人们对网络 业务需求也逐步呈现多样化、综合化和个性化的趋势，各种数据业务、多媒体业务 在整个通信市场中正占有越来越大的份额。在这一背景下，下一代网络能够提供 包括语音、视频、图像和数据等各种业务在内的综合开放网络的体系结构逐渐形成， 并成为目前国内外网络界最关注的研究热点6。 下一代网络的业务提供将具有以下六 个方面的特点： （1）多媒体特性。ngn 业务将呈现更多的多媒体特性，多媒体业务也将称为 ngn 的主要业务成分。 （2）移动性。 ngn 是一种融合网络，包括 gsm、3g、无线网络（wifi、wimax 等）以及移动 internet都会融入到 ngn 中，因此业务需要能够适应这种移动性，为 用户提供一致的业务环境。 （3）开放性。应将网络控制接口开放，支持第三方控制的业务创建、业务更新 和业务逻辑。 5 （4）个性化。推出独立于网络运营商的业务提供商，促使 ngn 业务提供竞争 格局的形成，以利于丰富多样的增值业务的快速提供。个性化的业务提供也将给未 来的运营山/提供商带来丰厚的利润。 （5）虚拟化。虚拟业务是将各人身份、联系方式甚至住所都虚拟化，用户可使 用个人号码、号码可携带等虚拟业务，实现任何时候、任何地点的统一通信。 （6）智能化。ngn 的通信终端将更为多样化、智能化，网络业务和终端特性 结合起来可以提供更加智能化的业务。 下一代网络是业务驱动的网络，业务提供是下一代网络中最关键的问题。下一 代网络实现了业务提供与呼叫控翻、呼叫控制与承载连接的分离，网络结构的开放 性是其主要的一个特性。在这种开放的网络环境下，网络中各层实体可以独立发展， 新业务的开发可以不受底层技术变化的影响，业务层可以成为一个开放的公共平台， 可以吸引更多专业化的业务提供商基于该平台去创造各类新业务。 1.3 多方通话业务简介 “ 多方通话” 是一种实现两人以上同时通话的语音增值业务，利用这种业务，异 地用户可在同一时间通过固定电话或移动电话实现多方通话。“ 多方通话” 服务 对用 户没有额外的使用要求，固定电话、移动电话、 “ 小灵通 ” 用户均可使用。业务 不仅操作简单、 通话清晰， 使用者还可以选择多方付费和一方付费两种付费模式。 不 论用户在本地还是异地，该项业务都能立刻实现与多方用户同时进行电话沟通的需 求。 多方通话作为一种创新的增值服务，已被公认为是我国传统电信运营商丰富服 务内容的重要手段。目前在北京、上海、武汉等一些城市已经开始出现类似的服务， 而中国移动在广州也已经推出了针对手机用户的多方通话业务。可见，家庭用户市 场已经成为服务商纷纷瞄准的新目标 根据电信专家预测，中国未来 58 年内，与群组交互应用通讯系统技术相关的 应用通讯市场（包括相关设备、技术服务、增值服务等），市场的容量总额可达 3000 亿人民币以上。 6 业内人士分析认为，多方通信业务之所以受到市场的重视，是因为传统通信的 点对点方式已同时给运营商和用户双方造成了发展的障碍。对电信运营商而言，点 对点的通话方式使得目前各大增值业务运营商共同面临着网络资源、号码资源不足、 经营方式单一、沟通效率低下的问题；对用户而言，点对点的通话方式已不再满足 家庭成员、亲朋好友、公司职员，以及社会群组之间随时随地进行信息交流的需求， 也不符合信息时代以高度分散、高速移动、网络群组活动为主的社会活动的基本特 征。 1.4 国内外研究现状 近年来，电信网综合通信能力明显增强，业务需求也趋于多样化，运营商必须 提供更多的多媒体业务才能吸引住用户，因而网络面临的压力越来越大。在这一发 展背景下，基于 ims 和软交换的 ngn 技术应运而生。国内外各大电信设备厂商， 如西门子、朗讯科技、北电网络、爱立信、华为、中兴通讯、大唐电信、烽火科技 和 ut 斯达康等公司纷纷推出自己在下一代网络中新的解决方案和产品， 其中包括华 为的 u- sys 解决方案、 中兴通讯的 zte softswitch解决方案、 北电网络的 succession 解决方案、朗讯科技的 acceletate ims 解决方案、西门子的 surpass 解决方案、大 唐电信的 open sp 解决方案、ut 斯达康的 mswitch 软交换系统、烽火科技的 netswitch解决方案等。总的看来，各公司开发提供下一代网络解决方案的突破口都 在软交换、开放的 api 平台和新业务开发等主要方面7- 10。 与此同时，网络运营商也在积极进行相关的试验。在国外，以 sprint 和 docomo 公司为代表的运营商已实现了软交换的成功商用，象 telecom italia 在 2002.02，德国 o2 在 2002.07 也实现了 parlay/osa网关的商用。国内各运营商也陆续开通软交换试 验网，继 2003 年中国电信在上海、中国网通在山东开展了 ngn 商用试验之后，中 国卫通、中国铁通也陆续在 ngn 商用试验方面做了大胆的尝试。3g 由于牌照发放 前景不明以及尚未解决业务市场定位问题，增值业务将成为最受关注的市场，对其 开发程度就成为电信企业增收的主渠道。基于软交换及 parlay 网关的平台因其所能 带来的差异化服务，大为运营商所青睐11- 12。 7 以软交换为基础的开放式业务提供技术的成熟性正在经历进一步的验证，新技 术的应用需要相当长的时间来完善，从目前厂家所提供的解决方案来看，目前所存 在的主要问题是13： （1） 传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经相当成熟；而基于 软交换的大型网络组织运营目前国内外尚无经验，绝大部分试验网限于软交换的汇 接功能，都是单域的小规模的网路。规模运营网络是采用软交换机静态配置、互为 连接的全平面结构，还是分区域选路结构等在技术和实践方面都有待进一步的探索。 （2） 相关协议及标准还在发展之中， 不同厂家的软交换设备在技术标准的选用 上不同，难以做到相互兼容，影响互联互通。应用服务器和软交换设备、应用服务 器和媒体服务器之间的接口目前还没有形成被广泛支持的具体规范，无论是交互的 框架协议，还是交互过程中的原语、具体的参数暂时都需要自行定义。 （3） 基于开放的业务平台， 采用标准的 api 接口为网络运营商提供新业务描绘 了美好前景，但业务提供恰恰是各厂商最脆弱的一环， api 产品如应用服务器媒体服 务器等仍不成熟，还在进一步研发之中。目前主要应用的都是语音业务，更丰富的 新业务如多媒体业务等还有待开发和实验。由于软交换技术刚刚起步,软交换在很多 方面值得深入研究,同时也需要经历时间和市场的考验。目前，无论是从技术角度还 是从网络角度来讲，全球范围内下一代网络均处于研究和试验阶段。同时当前网络 到下一代网络的演进和过渡还需要一段时间。世界各国正在进行下一代网络相关技 术和网络试验，国内外一些运营商也开始进行 ngn 的小规模商用，对下一代网络 相关技术还需进行较深入的研究。目前已建的通信网络还会与下一代网络在较长的 时间内以重叠网的形式共存。从国外的发展情况看，发达国家已经从当前网络发展 过程中获得了很多的利益，因而为在下一代网络发展过程中继续获得更大的利益， 纷纷投入一定力量进行下一代网络的研究随着软交换在全球范围内研究和应用的深 入,相信以开放、分步、灵活提供业务为基础特征的软交换,在不久的将来一定能够得 到长足的发展。 1.5 本文主要内容及章节安排 下一代网络的发展和生存之道在于其强大的增值业务提供能力，保证这种增值 业务提供能力和不断创新能力的核心是下一代网络的统一业务开放平台，它是实现 8 下一代网络的增值业务创新，第三方业务开放，用户数据统一，终端业务能力增强， 商业价值链关系理顺的关键。因此，业界需要加强对统一业务开放平台技术和商业 应用模式的研究。 本文首先从下一代网络产生的背景入手，概述了现代电信业务的发展和下一代 网络的国内外发展趋势。接着介绍了下一代网络的核心技术软交换的功能结构和软 交换系统中开放式的业务体系和补充业务的提供，简述了以软交换技术为核心的下 一代网络中开放式业务的提供技术及在软交换提供增值业务的优势所在。结合实际 项目简述了软交换系统中基本呼叫处理和高级呼叫处理模块的设计， 和采用 cvs （连 接视图状态）方法设计业务的方法。最后重点研究了基于软交换技术的多方通话业 务（呼叫等待业务，三方通话业务，会议电话业务）的设计和实现。本文各章节内 容安排如下： 第一章概述了下一代网络产生的背景和现代电信业务发展的趋势，介绍了下一 代网络的国内外研究现状，强调了软交换技术在下一代网络中的关键地位。总结出 虽然从当前网络到下一代网络的过渡还需要一段时间，但是以软交换技术为核心的 下一代网络取代当前网络在未来一定能够取得长足的发展。 第二章主要介绍了软交换的特点和功能结构，概述了基于软交换技术的下一代 网络结构。介绍了软交换可提供的业务和利用软交换设备提供业务的优势，重申了 在下一代网络的业务提供中软交换技术的重要性。 第三章研究了基于软交换技术的呼叫业务的处理，给出了软交换系统中基本呼 叫处理模块和高级呼叫处理模块的设计方案。并介绍了基于智能网架构的软交换网 络和基于连接视图状态的业务设计方法，为第四章中的业务设计奠定了理论基础。 第四章提出了基于软交换的多方通话业务的设计方案，给出了呼叫等待、三方 通话和会议业务的业务逻辑并根据业务逻辑推出了这三种多方通话业务的连接视图 状态，给出了消息序列图。 第五章对业务逻辑的正常流程和各个异常分支进行测试，详细介绍了为测试所 搭建的软交换平台和测试用例，分析了测试结果之后证明文章中提出的方案设计出 的软交换系统能够很好的完成对多方通话业务的支持，达到了设计要求。 第六章总结全文并展望了今后的研究方向。 9 本文对从事软交换中增值业务设计的研发人员有一定的帮助，对于基于软交换 的相关业务的研发有一定的参考作用。 10 2 基于软交换的增值业务的提供基于软交换的增值业务的提供 软交换是业务驱动的网络，它通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分 离实现相对独立的业务体系，允许业务和网络分离提供和独立发展，使业务真正独 立于网络，从而提供独立有效的业务创建、业务应用和业务管理功能，支持不同带 宽的、实时或非实时的各种媒体业务使用，用户可以自行配置和定义自己的业务特 征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有着较大 的灵活性，从而满足用户不断发展和更新的业务需求，也使得网络具有可持续发展 的能力和竞争力。 我国网络与交换标准研究组早在1999年下半年就开始对软交换技术进行跟踪和 研究，并启动了“软交换设备总体技术要求”规范的编制工作。“软交换设备总体技术 要求”规定了软交换在网络中的位置，明确了其功能要求、业务要求、操作维护和网 管要求、协议和接口要求、计费要求和性能指标，以及基于软交换的网络分别与基 于 h.323 的 ip 电话、智能网的互通要求等。它是运营企业、制造企业和科研机构共 同协作所取得的成果，对指导厂商的设备研发和网络应用起到积极作用。此外，网 络与交换研究组和其他相关标准研究组也在积极进行软交换系列标准的研究工作， 如：信令网关设备规范、atm 中继媒体网关设备规范、ip 中继媒体网关、媒体网关 控制协议、bicc 协议、sctp 协议、m3ua、m2pa 等等，同时也开始研究网络开 放式体系架构、相关设备单元的测试规范。 2.1 软交换的特点和功能结构软交换的特点和功能结构 软交换是一种功能实体，为下一代网络 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，是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换的基本含义是把 呼叫控制从媒体网关(传输层)中分离出来， 通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功 能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制、( 建立会话、拆除会话) 和信令互通。一 般说来，软交换技术有以下三大主要特点14-15： （1）软交换系统具有综合业务的提供能力，可以构建集语音、数据、传真与视 11 频等综合业务于一体的全新网络，真正意义上实现语音、数据与视频在传输于业务 上的融合与统一。 （2）软交换技术可以应用于分层的全开放的网络体系架构，使得网络设备基于公 共计算平台， 且交换、 路由与业务功能的分离， 可大幅度降低网络建设与升级更新成本。 （3）软交换技术提供了开放的业务（基于 api 支持新业务二次开发）；软交换 机提供基本网络管理与控制功能，新的业务尤其是增值业务由第三方提供，这样可 以快速加载原有网络难以提供的新业务。 基于软交换技术下一代网络的体系结构参考模型如图 1.1。 应用服务器应用服务器 软交换软交换 支持支持qos的核心的核心ip网络网络 mg （媒体网关）（媒体网关） 综合接入设备综合接入设备 mg （媒体网关）（媒体网关） plmnpstn 企业网络企业网络 软交换软交换 sigtran h.248 应用服务器应用服务器 sip-t/bicc parlay apisip 媒体服 务器 媒体服 务器 sip/h.248 sg （信令网关）（信令网关） h.248/mgcp h.248/mgdp 媒体媒体/接入层 传输层 控制层 业务 接入层 传输层 控制层 业务/应用层应用层 h323终 端 终 端 sip终端终端 h323 sip 图1.1 基于软交换技术的下一代网络的体系结构参考模型 软交换的主要设计思想是业务/ 控制与传送/ 接入分离,各实体间通过标准的协 议进行连接和通信，其主要功能包括以下几部分16-18： （1）网关接入功能。 该功能可认为是一种适配功能，它可以连接各种媒体网关，完成网关控制协议 的功能；同时还可以直接与 h.323 终端和 sip 客户端终端进行连接提供相应业务。 12 （2）呼叫控制和处理功能。 呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，他完成基本呼叫的建立，维持和释放 提供控制功能，包括呼叫处理，连接控制，智能呼叫触发检出和资源控制等。另外， 软交换还可以支持两方呼叫控制和多方呼叫控制功能，如多方呼叫的特殊关系、呼 叫成员的加入/退出/隔离/旁听以及混音过程的控制等。 （3）业务提供功能。 由于软交换在网络从电路交换向分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因 此软交换应能够提供pstn/isdn交换机提供的全部业务， 包括基本业务和补充业务； 同时还应该可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务。除此之外，由于网 络发展的根本目的是提供业务，而方便的新业务升级恰是软交换最明显的特点之一， 这就决定了其可以提供程控交换机与智能网难以提供的各种新兴业务。软交换提供 可编程的、逻辑化控制的、开放的 api 协议，可以实现与外部应用平台的互通。因 而软交换新业务的提供功能主要体现在可以和第三方合作来提供多种增值业务和智 能业务，这不仅增加了服务的种类，而且加快了服务应用的速度。 （4）互通功能。 软交换的多协议支持功能和以软交换为核心的新式开放式结构，满足了不同网 络中的互通功能。例如软交换通过控制信令网关和媒体网关满足与现有的 no.7 号信 令网互通，与现有的智能网互通，与采用 h.323 协议的 ip 电话网的互通等。而且在 当前，利用软交换技术解决现有的通信网络如 pstn、in、因特网和 catv 等的融 合问题也有着深刻的应用价值，并可与 3g 协同，最终完成在骨干包交换网中提供综 合多媒体业务。 （5）操作维护功能。 操作维护系统是软交换设备中负责系统的管理和操作维护的部分，是用户使用、 配置、管理、监视软交换设备的工具集合。 2.2 软交换网络提供的业务类型软交换网络提供的业务类型 软交换网络是一种基于分组传输、承载与呼叫控制分离的网络，利用该网络， 13 可以为用户提供各种各样的业务，这些业务具有多媒体、开放性、高效性和多用户 等特点。多媒体是软交换业务最基本最重要的特征，在一个呼叫中可以同时为用户 传递语音、数据和图像等信息，并在多媒体的基础上为用户提供丰富多彩的业务。 同时，软交换网络采用开放分布式的网络结构，通过开放式的协议和接口，除了运 营商可以灵活、快速的提供业务以外，第三方也可以利用自身的优势向用户提供各 种各样的业务，而不必关心承载业务的网络形式和终端的类型。个人用户也可以自 己定义业务特征和用户数据，实现量身定做的业务。这种开放的、标准的接口，使 业务的提供更加开放、方便和快捷19。 在下一代分组语音网中提供增值业务的框架结构如图 2.2 所示。 媒体服务器媒体服务器 软交换软交换 sg sigtran h.248/mgcp pstnpstn7号信令网号信令网7号信令网号信令网 mg sgmg 软交换软交换 sigtran h.248/mgcp 增值业务增值业务 业务业务api 应用服务器应用服务器 rtp sip-t/h.323 siprtprtpsip 图 2.2 软交换网络的业务体系结构 通过软交换网提供的业务种类繁多，不同业务之间存在着交叉和重复，并且出 于市场和运营的考虑某些业务具有相同的特征，但却使用不同的业务名称，因而很 难对所有的业务进行不重不漏的细致分类。但从业务的基本特征和实现方式上，软 14 交换网络提供的业务大致可以分为三类，即基本业务、补充业务和增强业务20。 （1）基本业务 基本业务是在软交换网络中最普通的业务，是组成补充业务的基础，包括基本 的语音传真和视频多媒体业务。这些基本业务都由软交换控制，通过不同协议的基 本呼叫流程来实现的。对于某些业务，例如视频多媒体业务，需要软交换控制媒体 服务器为用户提供各种媒体资源 （2）补充业务 补充业务是在基本业务的基础上增加用户的业务数据和业务特征，并由软交换 控制的业务。软交换除了能够提供原有 pstn/isdn 提供的各种补充业务外，由于本 身的能力核技术特点，还可以为用户提供很多其他种类的补充业务。软交换网络提 供的原有 pstn/isdn 的补充业务包括号码显示类、呼叫前转类和多方通信类等。其 中多方通话类业务需要软交换控制媒体服务器提供语音资源和会议资源。 除了上述补充业务之外，软交换还可以提供呼叫等待、呼出限制、语音邮箱、 缩位拨号、热线服务、免打扰服务、消息提示、闹钟服务、截接服务、遇忙回叫、ip centrex、查找恶意呼叫和缺席用户等。 （3）增强业务 软交换网络提供的增强业务的种类更加繁多，包括点击拨号、web800、统一消 息、点击传真、vpn、web 会议、即时消息、在线、记帐卡、被叫集中付费、用户 自助服务、区别振铃、个人用户号码、等各种业务和应用。这些业务和应用有丰富 的业务特征，并且不同业务/应用之间可以组合，形成新的业务和应用。可以说真正 能够体现软交换网络优势和特色的正是这些增强业务，软交换网络中的应用服务器 和第三方接口为增强业务提供了灵活、丰富的接入方式。 2.3 利用软交换设备提供业务利用软交换设备提供业务 在由软交换设备提供业务的方式下，基本业务和补充业务都是由软交换设备来 实现的。这些业务可以在一个软交换设备的范围内提供业务，也可以跨越多个软交 换设备，在更大的范围内提供。对于语音，传真，点对点视频通信这类基本业务， 15 软交换通过不同协议的基本呼叫流程来控制呼叫的建立，连接和释放，以及控制媒 体服务器提供语音资源，来实现这类基本业务，而不需要特殊的业务处理。但对于 号码显示、呼叫前转等各类补充业务，软交换需要查询用户的业务数据，判断用户 状态、设置呼叫参数、来控制媒体服务器来提供各类资源，进而实现各类补充业务。 由软交换设备提供业务如图 2.3 所示。 ip/atm核心网核心网 第三方第三方 api网关网关 软交换软交换媒体服务器媒体服务器 应用服务器应用服务器scp sg iadag sip终 端 终 端 h.323 终端终端 pstn/isdn / plmn用户用户 tg 图 2.3 由软交换设备提供业务 与传统的交换方式相比，基于软交换所提供的增值业务具有以下特点： （1）可以方便灵活的修改业务特征，提供新业务。 由于软交换实现了传输。交换和业务三者之间的分离，因而可以把交换和业务 功能分别集中在专门的设备上来实现。当引入新业务时，升级相应的业务功能即可 实现，从而可以方便灵活的引入新的业务。 （2）开放的业务提供方式 软交换通过开放的业务层接口和业务平台，可以为第三方业务商提供的新业务 创建一个开放的环境。任何业务提供商都可以在该平台上提供自己的业务，用户也 可以自定义业务的执行特征，运营商可以根据自己的运营方式和商业模式来调整业 务的提供方式和运营方式。 16 （3）多种媒体，业务种类丰富 软交换可以提供更多的多媒体业务，包括多媒体业务、统一消息等各种综合语 音、数据和图像的多媒体业务。而由传统交换网络提供的业务，相对匮乏，形式也 较单一。 以上这些特点，正好迎合了目前移动增值业务的需求。传统平台在增加新的增 值业务时，需要对移动网元做较大修改；而采用软交换平台增加新业务时，则可以 通过该软交换平台提供相应的开发接口，由第三方进行业务的开发即可，这样可以 减少对原有交换机的修改。另外，当增加新的业务时（如移动背景音业务） ，只需在 该软交换平台上进行相应的业务模块开发，即可通过提供新的业务流程来实现21-22。 从根本上来讲，软交换网络所提供的业务与现有的各个网络相比，从种类特征 上来讲并没有很大的差异，最主要的区别在于软交换网络中的业务和网络相对分离 导致业务提供模式的变化，从而带来商业模型的变化。在软交换网络环境下，灵活 的体系结构使得业务的提供更加开放、更加灵活，业务用户、网络提供商、业务/应 用提供商等多种角色都可以参与业务提供，充分发挥自己的优势，并且在价值链上 互相作用、互相支持、各取所需。此外，终端更加智能化，能够参与更多的业务提 供，从而使得软交换业务市场份额不断扩大。 软交换网络中提供业务的方式很多，这里仅详细介绍通过软交换设备提供增值 业务这一方式。其他几种方式与本文的研究联系不大，所以这里不再一一介绍。 2.5 本章小结本章小结 这一章主要介绍了软交换的功能和系统结构及软交换网络可提供的业务类型， 着重介绍了软交换网络通过软交换设备提供增值业务的方式，阐述了该思想的优势 所在， 为后面的章节提供了理论依据。 17 3 软交换系统中呼叫处理的研究软交换系统中呼叫处理的研究 任何多方通话业务的实现都是建立在两方基本呼叫建立的基础上的，所以要实 现通过软交换系统提供多方通话业务的目的，首先要基于软交换技术设计一个呼叫 服务器，在呼叫服务器中内嵌入基本呼叫处理模块和高级呼叫处理模块，以实现对 基本呼叫和高级业务的处理。呼叫服务器（cs，call sever） ，负责呼叫处理和信令传 输，管理和控制 tg（中继网关）和 sg（信令网关） ，并且发送帐单到计费系统，它整 合了应用服务器（as，application server） ，路由管理（rm，route management） ，媒体 网关控制器（mgc，media gateway controller ）的功能，其中，acp 模块与bcp 模块 共同实现了应用服务器的功能， 负责整个系统中的基本呼叫和高级呼叫处理。 一个cs-p 系统包括若干呼叫服务器（call server），通过 e1 中继连通 tg，通过 no.7 信令 stp 连通 sg，从逻辑结构上来看，一个cs-p 和tg，sg 可看作分布式交换系统。 bcp-trunk （bcp中继）中继） acp (高级呼叫处理高级呼叫处理) cmd bcp-terminal （bcp终端）终端） agents （代理）（代理） rm protocols （协议层）（协议层） mgc （媒体 网关控 制器） （媒体 网关控 制器） ssi transport function ha manager 图 3.1 cs-p 系统结构 csp 系统结构如图 3.1 所示。在 cs-p 系统中 bcp（basic call processing，基 本呼叫处理）是实现呼叫处理的核心部分，负责协议交互功能，也负责部分增值服 务。cs-p 系统中基本上所有的增值业务都通过 acp（advanced call processing，高 级呼叫处理）实现，因为 cs-p 的呼叫模型建立在智能网架构的基础上，所以 acp 18 实际上执行了嵌入式业务控制功能，差别在于它是通过内部协议与 bcp 交互，而不 是智能网应用规程（inap）或者移动网增强逻辑用户应用应用部分（cap） 。bcp 与 acp 即执行了应用服务器的功能。 3.1 基于智能网构架的软交换系统基于智能网构架的软交换系统 软交换网络体系在业务层面同样采用了与智能网相似的概念，即呼叫控制和业务控 制相分离，因而可以基于智能网的架构，将软交换设计成一个模拟的业务交换点，实现 智能网模型的 ssf/ccf 等功能，应用服务器设备即相当于智能网中的业务控制点 （service control point，scp）23。基于智能网架构的软交换系统如图 3.2 所示。软交换 与应用服务器之间采用 q.1228 规定的操作过程进行交互，在应用服务器看来，仅有软 交换为其提供的连接视图是可见的，真正的物理连接是不可见的，而且，当某用户由于 业务嵌套的缘故，同时有几个业务逻辑对其对应的呼叫leg（腿）进行控制时，这几个 业务逻辑之间不可见，并且不直接交互，它们是相对独立地叠加在该呼叫方的；软交换 则可以看到特定呼叫方的所有业务逻辑，即对话（transaction）24-26。 业务逻辑实例业务逻辑实例业务逻辑实例业务逻辑实例 对话对话 呼叫段连 接视图 呼叫段连 接视图 对话对话 呼叫段连 接视图 呼叫段连 接视图 呼叫段耦合呼叫段耦合呼叫段呼叫段呼叫段呼叫段 leg 基本呼叫 状态模型 基本呼叫 状态模型 特殊资源功能实体 代理特殊资源功能实体 代理 ccf srf ssf scf 图 3.2 基于智能网构架的软交换系统 19 图 3.2 给出了基于智能网架构的软交换系统， 其中各功能实体的交互实现了基本 业务和智能业务。下面对它们进行详细介绍： （1）业务控制功能（scf，service control function） 业务控制功能实体包含一个或者多个逻辑业务实例（sli，service logic instance） ，每个 sli 对应 ssf 中的一个事务处理，进而实