（计算机软件与理论专业论文）软交换计费系统的研究与实现.pdf

北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 软交换的出现是传统电信话音网络走向开放体系架构的发展结 果，它在下一代网络( n g n ) 的呼叫与控制中将起到核心作用。软交 换以其“业务与控制相分离，控制和接入相分离”的思想，能够快捷、 方便的提供对多种业务的控制，并支持不同媒体的接入，这促进了网 络的融合和应用的发展。因此，已成为国际通信与信息高新技术研究 发展的热点和主流技术方向之一。 计费系统是软交换的主要功能模块之一，计费能力在很大程度上 影响了整个系统的性能。软交换的多业务、多媒体接入特性对相应的 计费提出了符合灵活性、可扩展性、健壮性、实时性的设计要求。 本文在介绍了n g n 、软交换技术和计费的技术背景和应用状况 后，对软交换计费的位置、特点和基本要求进行了分析，然后重点阐 述了软交换计费系统的设计和实现，详细说明了采集计费模块、转 储模块和计费接口模块的设计思想和功能结构。其中，第一章“绪论” 介绍本文写作的背景和硕士论文过程中主要完成的工作：第二章“软 交换与计费简介”对n g n 、软交换和计费的背景、技术体系、和发 展状况进行了介绍；第三章“软交换计费的分析”对计费子系统在软 交换中的位置、特点和基本要求进行了分析；第四章“软交换计费系 统的设计”从设计角度对计费流程、选用的接口协议进行了描述；第 五章“软交换计费系统实现”详细说明了软交换计费各子模块的功能 和实现流程，以及测试。最后，本文对论文完成过程中的收获和论文 的不足之处进行了总结。 u n i n e t s s 3 0 0 0 是在国家8 6 3 计划“支持移动和多媒体的软交换” 课题基金支持下完成的科研成果，笔者在完成论文的过程中实现的计 费系统就是其中的一个子系统。 本论文解决了在多业务环境下同时计费、实时计费、计费接口协 议( r a d i u s 、f t p ) 实现等问题，给出了实现软交换计费的方案。 该系统已经在完成论文的过程中编码实现。 关键词：软交换计费 下一代网络( n g n )远程拨号用 户接入服务协议( r a d i u s ) 文件传输协议( f t p ) 北京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t t h ee m e r g e n c eo fs o f t s w i t c hl st h er e s u l to ft h et r a d i t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n v o i c en e t w o r k sd e v e l o p i n gt ot h eo p e ns y s t e m s o f f s w i t c hw i l lp l a yak e r n e lr o l ei n t h ec a l l i n ga n dc o n t r o l l i n go fn g n b a s e do i lt h es p i r i to f “s e r v i c ei sd i v i d e df r o m c o n t r o l ；c o n t r o l i sd i v i d e df r o ma c c e s sm e d i a ”，s o f t s w i t c hc a np r o v i d ef u n c t i o no f c o n t r o lt ov a r i o u ss e r v i c eq u i c k l ya n dc o n v e n i e n t l y ；m e a n w h i l e ，i tc a r ls u p p o r ta c c e s s o fv a r i o u sh i e d i a s t h e s ea d v a n t a g e sh a v ea c c e l e r a t e dt h en e t w o r ks y n c h r o n i z i n ga n d t h ed e v e l o p m e n to f a p p l i c a t i o n t h e r e f o r e ，i th a sb e c o m et h eh o t a ) o i n to fr e s e a r c h a n dd e v e l o p m e n ti nt h ei n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o nh i g h _ t e c h ， a n dh a sb e c o m eo n eo ft h ed i r e c t i o no f t e c h n o l o g ym a i n s t r e a m b i l l i n gs y s t e mi so n e o ft h em a i nf u n c t i o nm o d u l e t h eb i l l i n ga b i l i t y , i nag r e a t d e g r e e ，a f f e c t s t h e p e r f o r m a n c e o ft h ew h o l e s y s t e m s o f f s w i t c h h a st h e c h a r a c t e r i s t i c so fm u l t is e r v i c ea n dm u l t im e d i aa c c e s s ，w h i c h p u t sf o r w a r d t ob i l l i n g s y s t e mt h er e q u i r e m e n to f a g i l i t y , e x p a n s i b i l i t ya n dr e a lt i m ea b i l i t y t h i sp a p e r ，a f t e ri n t r o d u c i n gt h et e c h n o l o g yb a c k g r o u n da n d a p p l i c a t i o n s t a t u so f n g n ，s o f t s w i t c ha n db i l l i n g ，a n a l y s e st h el o c a l i z a t i o n ，c h a r a c t e r i s t i ca n dp r i m a r y r e q u i r e m e n to f t h es o f t s w i t c h b i l l i n gs y s t e m t h e n ，i ts e tf o r t h ，m a i n l y , t h ed e s i g na n d r e a l i z a t i o no ft h es o f l s w i t c hb i l l i n gs y s t e m ；a n de x p l i c a t et h ed e s i g ni d e aa n df t m c t i o n s t r u c t u r eo fm e t e r i n g b i l l i n g s u b s y s t e m ，m i g r a t es u b s y s t e ma n db i l l i n g i n t e r f a c e s u b s y s t e m i nt h e p a p e l t h e c h a p t e ro n e ，e x o r d i u m ，i n t r o d u c e s t h e w r i t i n g b a c k g r o u n da n dm a i nw o r ka c c o m p l i s h e dd u r i n gt h ep a p e rw r i t i n gp r o c e s s ；t h e c h a p t e rt w o ，s o f f s w i t c h a n db i l l i n gb r i e fi n t r o d u c t i o n ，l a yo u tt h e b a c k g r o u n d ， t e c h n o l o g y f r a m ea n dd e v e l o p m e n ts t a t u so fn g n ，s o f t s w i t c ha n d b i l l i n g ；t h e c h a p t e rt h r e e ，t h ea n a l y s i so fs o f l s w i t c hb i l l i n gs y s t e m ，a n a l y s e st h el o c a l i z a t i o n ， c h a r a c t e r i s t i ca n db a s i cr e q u i r e m e n to fb i l l i n gs y s t e m ；t h ec h a p t e rf o u r , d e s i g no f s o f r s w i t c hb i l l i n gs y s t e m ，d e s c r i b e st h eb i l l i n gp r o c e s s ，i n t e r f a c ep r o t o c o ls e l e c t e d f r o mt h ed e s i g np o i n to f v i e w ；t h ec h a p t e rf i v e ，t h er e a l i z a t i o no fs o f l s w i t c hb i l l i n g s y s t e m ，e x p l i c a t e st h ef u n c t i o na n df l o wo f e a c hs u b m o d u l eo f b i l l i n gs y s t e m ，a n dt e s t r e l a v a n tc o n t e n t f i n a l l y , t h eh a r v e s ta n dd e f i c i e n c yih a v eb e e na w a r e do fi nt h e p r o c e s so f w r i t i n gt h i sp a p e ri ss u m m a r i z e d t h eu n i n e t s s 3 0 0 0i st h ef r u i to fn a t i o n a lh i g h _ t e c h p l a n , s o f l s w i t c hs y s t e m s u p p o s i n gm o b i l ea n dm u l t i _ m e d i a ”r e s e a r c hp r o j e c t t h e b i l l i n gs y s t e m ih a v e a c c o m p l i s h e d ，i so n e o f t h e s u b s y s t e m o f t h i ss y s t e m 北京邮电大学硕士研究生学位论文 t h i s p a p e r h a v es o l v e dt h e p r o b l e mo f b i l l i n g f u n c t i o ni n m u l t i s e r v i c e e n v i r o n m e n ti nt h es a m e t i m e ”， r e a l t i m eb i l l i n g a n d “r e a l i z a t i o n o fb i l l i n g i n t e r f a c ep r o t o c o l ”，e t c f u r t h e r m o r e ，t h i ss y s t e mh a sb e e nr e m i z e da f t e rc o d i n gi nt h e p r o c e s so fa c c o m p l i s h i n gt h i sp a p e r k e y w o r d s ：s o f f s w i t c h b i l l i n g n g nr a d i u sf t p 北京邮电大学硕士研究生学位论文 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了请十意。 申请学位论文与资料盖有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：= 羔查i 生日期：兰翌垒：童：! 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、 r - 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：耋垒! 兰。 日期： 堡竺主：2 导师签名：才望! 刍竖日期：塑竺：至： 软交换计费系统的研究与实现 第一章 第一章绪论 下一代网络( n g n ) 是全业务的网络，包括移动、固话、i s d n 、x d s l 、多 媒体、数据等业务，其网络和技术特征是基于分组化的。软交换作为下一代网络 的核心，这个名词已经提出了好几年，应该说已经不是一个新概念，但一直处于 试验阶段，没有得到大规模应用，主要原因有三：一是核心技术尚在试验测试中； 二是目前没有好的盈利方式：三是与之匹配的计费及运行支撑系统有待研究。本 文就是主要针对其中第三点中的计费部分，进行研究。 软交换作为下一代网络的核心，要在电信网络上运行必须对相应的计费系统 深入分析。传统电信网络对每一业务网络都有单一的计费系统；而软交换支持在 其上的多种业务，这就要求同时实现多种计费方式。既要支持市话计次，又要支 持详细话单：既要有定时计费接口，又要有实时计费接口；既要采集通话时长信 息，又要采集数据流量信息 目前，对于软交换计费还没有统一的规范要求，本文根据现有的各种电信业 务网络的计费进行综合，结合软交换的特点，作了一定的尝试。 另外，计费是一个与政策相关性比较大的系统( 如：单向、双向收费，优惠 措施) ，本文尽量避开与政策相关的内容，主要从技术角度阐明计费实现。 笔者在完成论文的过程中，在u n i n e t s s 3 0 0 0 系统的计费子系统开发中，主 要进行了二期的需求分析、概要设计、计费接口( 文件存储、文件传送、r a d i u s 接口) 模块的详细设计、编码和测试的工作，以及三期的需求分析和概要设计， 出于对论文结构性和完整性的考虑，这里不对二期和三期区分描述。代码编写量 约2 3 万行。同时还对计费中心的功能要求进行了研究，并模拟连接计费中心进 行了程序测试。 第1 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 第二章软交换与计费简介 要介绍软交换计费系统就必须明晰相关知识，本章将对n g n 、软交换、计 费的背景知识进行简要的介绍。 2 1n g n 简介 2 1 1n g n 概念 n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 即下一代网络，它是电信史一块里程碑， 标志着新一代电信网络时代的到来。从发展的角度来看，n g n 是从传统的以电 路交换为主的p s t n 网络中逐渐迈向以分组交换为主，它承载了原有p s t n 网 络的所有业务，把大量的数据传输卸载到口网络中以减轻p s t n 网络的重荷， 又以d 技术的新特性增加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，n g n 是基 于t d m 的p s t n 语音网络和基于i p a t m 的分组网络融合的产物，它使得在新 一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。目前，对n g n 的研究成 为热点，在研讨下一代网络体系及技术时，应从业务需求分析和网络装备的情况， 研究新一代网络体系架构。 2 1 2n g n 研究范围 n g n 具有广泛的内涵，其研究范围相当广泛，主要研究的内容有：新业务 及应用；网络传送的基础设施；网络体系架构；p 网络技术；网络融合技术； 互通和互操作；新型的控制、管理和运维机制；各网络单元；新的网络协议：网 络安全体系和技术；测试技术等。 i t u 的专家们认为全球信息基础设施g i i 已经涵盖了现有网络和未来网络的 全部内涵，随着业务和技术的发展，应不断加以扩充。r r u 领导的g i i 标准化工 作包括p s t n i s d n 、a t m 、i p 和基于多协议的网络，这些领域的成果对n g n 起着重要的作用。 2 】 2 1 3n g n 特点 n g n 可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务综合开放的网络构架。 n g n 采用开放的网络构架体系，其特点有：将传统交换机的功能模块分离 成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展；部件间的 协议接口基于相应的标准。部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可 以根据业务需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接1 5 的标准 第2 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 化可以实现各种异构网的互通。 n g n 是业务驱动的网络，其功能特点为：业务与呼叫控制分离：呼叫与承 载分离。分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效的实现业务的提供。业 务供应商和用户可以配置和定义相应的业务特征，使得业务和应用的提供有较大 的灵活性。【2 】 2 1 4 支撑n g n 的主要技术 n g n 需要得到许多新技术的支持，虽然i t u t 要等到2 0 0 4 年才会做一个清 晰的规定，但目前为大多数人所接受的n g n 相关技术是：采用软交换技术实现 端到端业务的交换：采用口技术承载各种业务，实现三网融合：采用i p v 6 技术 解决地址问题，提高网络整体吞吐量：采用m p l s ( 多协议标签交换) 实现口 层和多种链路层协议( a t m 厚r 、p p p 、以太网，或s d h 、光波) 的结合；采用 o t n ( 光传输网) 和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采用宽带接入手段 解决”最后一公里”的用户接入问题。 8 】 因此，可以预见实现n g n 的关键技术是软交换技术、高速路由交换技术、 大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术是n g n 的核心技术。 2 。2 软交换技术简介 2 2 i 软交换基本概念 软交换是n g n 的控制功能实体，为n g n 提供具有实时性要求的业务呼叫控 制和连接控制功能，是n g n 呼叫与控制的核心。 软交换设备位于控制层，提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、 计费、认证等功能。软交换设备与各种媒体网关、终端、应用服务器及其它软交 换设备间采用标准协议相互通信。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传 统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，由于不同的业务所需要的呼叫控 制功能不同，因此要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。 目前软交换主要完成以下功能：媒体网关接入功能、呼叫控制功能、业务提 供功能、互连互通功能( h 3 2 3 和s i p 、i n ) 、支持开放的业务应用接口功能、认 证与授权功能、计费功能、资源控制功能和q o s 管理功能、协议和接口功能等。 第3 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 2 22 软交换的体系结构 软交换是基于软件实现的交换功能实体，是下一代网络呼叫与控制的核心。 呼叫代理( c a l la g e n t ) 、呼叫服务 ( c a l l $ e r v e r ) 或媒体网关控制器( m e d i a g a t e w a yc o n t r o l l e r ) 也可被看作软交换设备。它能满足下一代网络提供实时性业 务和快速生成业务的需要，并为之提供所需的呼叫、交换、连接控制功能，主要包 括呼叫控制、连接控制、信令处理、地址翻译、路由选择、网关管理、带宽管理、 安全管理和呼叫详细记录( c a l ld e t a i l e dr e c o r d ) 的生成等。由此可见，软交换所 完成的功能包含了传统交换机所提供的功能，s o f ts w i t c h 的基本思想就是将原有 交换设备提供的呼叫控制功能与负责传输的媒体网关分离开，将交换功能软件 化、模块化。 2 - 2 2 1 软交换网络体系结构组成 _ 垤刖荫蓠商向赢 l 一燕ll 一黄i 量舞雅i 一关ii 棒曩 ，哆 、l 电僭再墉t 一 图2 - 1 ：软交换网络体系结构图【1 由于传统电信网的“呼日q 控制”功能是与业务结合在一起的，不同的业务所 需要的呼叫控制功能也不同。而软交换则与业务无关，这要求它提供的呼叫控制 功能能完成对各种业务的基本呼叫控制。通过把呼叫控制和业务交换分离到不同 平面，提供强大的软件a p i 接口，软交换可将底层的传输服务与控制信令协议绑 定，实现业务应用层中一种服务到另一种服务的平滑过渡，并可快速地将新的业 务引入到现有的平台上。图1 给出了基于软交换的网络系统结构。 1 】 软交换网络体系结构分成媒体接入层、传输服务层、控制层和业务应用层。 与传统电信网络体系结构相比，最大的不同就是把呼叫的控制和业务的生成从 媒体层中分离出来。媒体接入层主要实现异构网络到核心传输网以及异构网络之 第4 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 间的互连互通，集中业务数据量并将其通过路由选择传送到目的地。传输服务层 完成业务数据和控制层与媒体接入层间控制信息的集中承载传输。控制层决定呼 叫的建立、接续和交换，将呼叫控制与媒体业务相分离，理解上层生成的业务请求， 通知下层网络单元如何处理业务流。网络业务层则决定提供和生成哪些业务，并 通知控制层做出相应的处理。 2 2 2 2 软交换网络体系结构分析 根据上面给出的软交换网络体系结构，我们不难分析得出：位于控制层中的 软交换，通过传输服务层中的核心传输网，与处于媒体接入层中的媒体网关交互 作用，接收正在处理呼叫的相关信息，根据业务应用层已定义好的相关设定，指 示媒体网关完成呼叫。这可以说是软交换网络体系结构的基本处理框架。 作为媒体接入层的基本处理单元，媒体网关负责管理p s t n 与分组数据网络 之间的互通和媒体、信令的相互转换，包括协议分析、话音编解码、回声消除、 数字检测和传真转发等。信令网关则提供s s 7 信令网络( s s 7 链路) 和分组数据 网络之间的交换，其中包括协议i s u p 、t c a p 等的转换。而无线网关则负责移 动通信网到分组数据网络的交换。软交换通过提供基本的呼叫控制和信令处理功 能，对网络中的传输和交换资源进行分配和管理，在这些网关之间建立起呼叫或 是已定义的复杂的处理，同时产生这次处理的详细记录。 业务应用层中的应用服务器提供了执行、管理、生成业务的平台，负责处理 与控制层中软交换的信令接口，提供开放的a p i 用于生成和管理业务。媒体服务 器则是用于提供专用媒体资源( i v r 、会议、传真) 的平台，并负责处理与媒体网 关的承载接口 1 。如果在应用中应用服务器不与媒体服务器一起使用，则应用服 务器只支持不要求媒体操作的业务，如阻截、前转和与选路相关的业务。应用服 务器也可单独生成和提供各种各样增强的业务。 应用服务器和软交换之间的接口采用i e t f 制定的会话发起协议( s 疋) ，软交 换可以通过它将呼叫转至应用服务器进行增强业务的处理，同时应用服务器也 可通过该接口将呼叫重新转移到软交换设备。应用程序接m ( a v i ) 驻留于应用服 务器之中，为下面的业务和交换功能提供接入和生成的手段。它们为分组话音业 务提供者提供了一个可以迅速高效地开发各种不同业务的环境，由于这些a p i 接 口具有开放和灵活的特性，因此它们可以使得在生成、管理业务时不必对软交换 的功能进行更新或升级。 2 2 2 3 软交换网络的开放协议 第5 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 图2 - 2 ：软交换与外部设备协议接口图 软交换作为一个开放的功能实体，采用标准的开放协议与外部实体实现通 信。图2 2 给出了软交换与外部的接口采用的标准协议。 媒体网关与软交换之间的接口用于软交换对媒体网关进行承载控制和资源 管理。此接口采用h 2 4 8 ( m e g a c o ) 协议，也可考虑采用媒体网关控制协议 第6 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 ( m g c p ) 和i n t e m e t 设备控制协议( i p d c ) 。信令网关与软交换之间的接口完成 软交换和信令网关之间信令信息的传递。此接口采用信令控制传输协议( s c t p ) 。 软交换与网管中心之间的接口实现对软交换的管理，采用简单网络管理协 议( s n m p ) 。软交换与智能网的s c p 之间的接口提供对现有智能网业务的支持， 此接口使用智能网应用协议i n a p 。 软交换与应用服务器间的接口提供对三方应用和各种增值业务的支持功能， 此接口可采用s i p 协议或软交换提供的a p i 。 软交换与策略服务器间的接口实现对网络设备的工作进行动态调整，此接口 可使用c o p s 协议。 软交换间的接口主要实现不同软交换设备之间的交互。此接口采用s i p t 、 h 3 2 3 或i t u t 最新推出的b i c c 协议。f 3 1 在以上提到的协议中，m g c p 是简单网关控制协议( s g c p ) 和i n t e m e t 设备 控制协议( i p d c ) 的结合产物，由i e t f 于1 9 9 9 年制订，现已被大多数的媒体网关 与软交换设备采用，成为目前事实上的一个准工业标准。m g c p 侧重的是简化媒 体网关的功能，提高其可靠性，只限于处理媒体流的控制与传输，而呼叫控制等智 能工作由软交换设备来完成。 但随着认识的深入，对于怎样将呼叫控制与媒体传输进行功能分离，i e t f 和u t 两大国际组织逐渐达成一致。i e t f 的m e g a c o 工作组在m g c p0 1 的 基础上提出m e g a c o ，后又受到m d c p 协议的影响，m e g a c o 可阻说是m g c p 与m d c p 的折中。 1 i t u t 于1 9 9 9 年4 月采用m e g a c o0 1 作为h g c p ( 目ph 2 4 8 ) 的蓝本， 在h 2 4 8 中引入了多媒体上下文( c o n t e x t ) 概念，并增加了许多包( p a c k a g e ) 的定 义。i e t f 与i t u t 于1 9 9 9 年6 月达成共识，此后的m e g a c o 与h ，2 4 8 完全 一致。h ，2 4 8 m e g a c o 在很多方面优化了协议的处理机制，比起m g c p 大大前 进了一步。因此，无论从协议本身功能，还是从标准化支持程度来说，h 2 4 8 m e g a c o 协议取代m g c p 的趋势已经注定，成为m g c 与m g 之间的标准通 信协议。现在的最新版本为1 0 版本。 h 3 2 3 协议是i t u t 第1 6 研究组( s g l 6 ) 在1 9 9 6 年提出的，国内的各大电 信运营商提供的口电话业务均采用它作为标准通信协议。h 3 2 3 原本是专门为 基于分组数据网的多媒体会议系统而制订，后又考虑到职电话的需要加入了诸 如快速连接( f a s t s t a r t ) 等内容。它的主要特点是提供了一种集中处理和管理的工 作模式，与电信网的管理方式相适应，这就是电信网的口电话几乎都采用h 3 2 3 的缘故。目前i t u t 发布的最新版本为1 9 9 8 年的第2 版本，第3 版本正在制订 中。 第7 页 软交换计费系统的研究与实现第二章 s i p 协议由i e t f 在1 9 9 9 年3 月制定，其出发点是想借鉴w e b 业务成功的 经验，以现有的i n t e m e t 为基础来构架口电话业务网，因此s 口有着与h 3 2 3 完全不同的设计思想。它是一个分散式的协议，将网络设各的复杂性向网络边缘 推，使核心网络成为一个尽力传送( b e s te f f o r t ) 的数据传送通道。s i p 协议最大 的特点是有利于与i n t e m e t 的各项应用集成开发v o 口的增值服务。i e t f 目前 正在制订适应电信网络需要的s i p t 协议，以方便实现s i p 与p s t n 的融合。目 前，已有包括c i s c o 在内的3 0 多个厂商推出符合s i p 协议的v o d 产品，但国内 的应用尚不多见。 b i c c 是i t u ts g l l 目前最重要的研究课题。其中的能力集2 ( c s 一2 ) 信令 协议定义了如何在宽带数据网上传送p s t n i s d n 业务流，重点解决d 网传输 n i s d n 业务流的控制信令问题。 b i c c 的协议体系已比较完善，c s 2 的制订也于2 0 0 0 年1 2 月基本完成， 很可能成为传统电信网向软交换网络演进的通用支持信令。 2 2 3 基于软交换的业务框架及应用 2 - 2 3 1 软交换的业务框架 软交换本身可以提供现有电话网中的一些基本业务和补充业务，但由于软交 换的灵活性，它还可以与智能网的s c p 相结合，提供各种智能业务，并且，通过 引入个新的组件一应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) ，软交换还可以为三方应 用提供应用平台，不仅提高了服务的种类，而且加快了服务应用的速度。 软交换体系结构中引入了一个新的组件应用服务器( a s ) ，应用服务器是专 为增值业务而引入的。应用服务器负责各种增值业务的逻辑产生和管理，并且还 提供各种开放的a p i ，为第三方业务的开发提供创作平台。应用服务器是一个独 立的组件，与控制层的软交换无关，从而实现了业务与呼叫控制的分离，有利于 新业务的引入。基于软交换的增值业务架构如图1 4 所示 第8 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 s i p q 增值业务一 业务a p i 。 应用服务器 媒体服务器。 r t 科j r t p 一 s i p 图2 - 3 ：基于软交换的增值业务袈构 应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) ：提供增值业务的执行，管理和开发平台， 处理与软交换间的接口信令。 媒体服务器( m e d i as e r v e r ) ：提供特殊业务( 如w r 、会议，传真) 的资源 平台，处理与媒体网关间的承载接口。 组件闻的接口如下： r t p 一此协议用于传输媒体网关和媒体服务器间的媒体流。 s i p 此协议用于应用服务器和软交换间的通信，使得软交换可将需要增值业 务的呼叫发至应用服务器进行增值业务处理。 应用服务器和软交换间用s i p 协议进行通信，而s i p 是用于创建，修改和终 止呼叫的应用层控制( 信令) 协议，这样，使得应用服务器可以涉入呼叫的控制 方面，但不能对媒体资源作出控制，而媒体服务器则可提供这方面的功能，让媒 体服务器与应用服务器相配合，就可让应用服务器处理呼叫的信令方面( s i p ) ，而 媒体服务器负责处理媒体流( r t p ) ，这样就可支持那些需要控制媒体流的业务， 如w r 、会议，传真，媒体混合等。当然，如果业务不需要对媒体的控制功能， 如编号转换、转发、路由相关业务等，那么这些业务仅用应用服务器就能支持。 另外，由于媒体网关具备媒体服务器的部分或所有的功能，随着s i p 协议的进 第9 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 一步扩展，应用服务器则可以通过软交换从媒体网关那里获得一些媒体功能，即 应用服务器分配一定的媒体相关功能在媒体网关上实现，这样可以减轻应用服务 器上的媒体功能，进一步降低增值业务使用的成本。 2 _ 2 3 2 软交换的应用 软交换的核心竞争力主要在软件方面，它即可以作为独立的n g n 网络部件， 分布在网络的各处，为所有媒体提供基本业务和补充业务，也可以与其它的增强 业务节点结合，形成新的产品形态。正是软交换的灵活性，使得它可以应用在各 个领域。 ( 1 ) 电路领域的应用 在电路领域，软交换和媒体网关和信令网关相结合，完成控制转换和媒体接 入转换，可作为汇接局和长途局的接入，提供现有的p s t n 网中的基本业务和补 充业务。如图1 5 所示。 ( 2 ) 电路一分组领域的应用 图2 - 4 ：电路域的应用 在电路分组领域，软交换可与分组终端进行互通，实现分组网与电路网的 互通。如在h 3 2 3 呼叫中，软交换可视为h 3 2 3 终端，在s i p 呼叫中，可视为用 户代理( u a ) ，如图1 6 所示。 第l o 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 h3 2 3 终端厂i t 互卜 、 软交换+ 一 ；s i p 用户代理延 电路网分组网一 图2 - 5 ：电路域一分组域的应用 ( 3 ) 智能网领域的应用 在智能网领域，软交换与媒体网关相结合，完成s s p 功能，与现有智能网的 s c p 相结合，提供各种智能业务。软交换系统可以通过信令网关与现有智能网的 业务控制点互通，通过媒体网关与现有智能网的智能外设互通，进而接入现有智 能网。 6 雠l卜 li li 岁 软交换 图2 6 ：智能网领域的应用 2 ，2 4 软交换网络与传统电信网络的比较 在传统电信网络中，给用户提供的服务直接依赖于程控交换机。因此，当程控 交换机增加新的功能或业务时，诸如三方通话、呼叫等待、呼叫转移、网络闹钟、 来电显示等业务，需要呼叫所涉及的网络路径中每一个交换节点都支持这些业务， 才能保证业务的提供。 第1 1 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 由于传统交换网络采用依靠交换机和信令来提供业务的方式，通常在制订 交换机规范时就要确定该交换机应提供什么业务。因此，在增加新的业务时，必须 要对交换机和相关的信令流程作相应的修改。为了满足快速修改和生成业务的需 要，缩短提供业务的时间，出现了公共的业务平台，即智能网。智能网的设计思想 就是把呼叫连接和业务提供分离开。交换机完成呼叫连接，智能网则完成业务提 供。智能网的出现大大增强了传统电信网络提供业务的能力，缩短了业务提供的 时间8 1 。但是这种分离仅仅是第一步，随着承载的多样化还必须将呼叫控制和承 载连接进一步分离，这就是软交换。 软交换网络与传统电信网络相比，传统的交换机是属于菜一厂商专用的系 统。它提供的服务与硬件、软件及业务应用绑定在起，开放性差；软交换是基 于开放体系结构的系统，在不同层次均提供基于标准协议的开放接i z ，这使得它 易于改进更新和扩展，具有良好的伸缩性。在软交换网络中，服务运营商可根据 发展需要对网络进行合理的扩容，自由选择第三方提供的增值产品来改进或增 加提供的服务，所需功能的提供简单到只需增加一个服务器就可完成。软交换提 供的服务与采用的硬件设备、厂家、技术( p 、a t m 、t d m ) 以及协议都无关，服 务运营商可以自行配置和定义自己的业务特征，而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具有较大的灵活性。传统电信网络在设 计和容量上的限制对软交换网络都不是问题，它支持语音、传真、数据、视频等 多种业务，更可生成新的多媒体业务，在同等网络规模下比传统电信网更灵活也 更经济。它可以从只有几百个用户起步，而传统的程控交换机需要网络达到一定 大的规模。软交换也使得用户在异构网络环境中更有效地进行网络管理，实时地 监测和调整网络性能。 软交换网络体系结构可以克服现有电信网络存在的以下问题：它是一个开 放的网络体系结构，既能在p s t n 中传送数据业务，又能在分组网中以一定的质 量传送话音，克服了异构网络环境下进行业务交换的难题；将网络的媒体传输部 分、呼叫控制部分以及业务生成部分相分离，解决了上层服务交替时难以平滑过 渡的问题；在各层与各单元之间采用标准协议和开放接口进行通信，有利于不同 网络设备之间的互通和集成，不会重蹈“七国八制”的覆辙；通过利用基于包交 换的网络进行承载传送，如口、a t m 、f r 等，克服了基于t d m 的传统网络容 量不足的缺点。 1 】 功能、软变换。一j 4 1 譬。 传统的电路交换“ 交换的基本方式基于软件基于电路 【体系结构模块化的，基于开放式专用的，封闭的 第1 2 页 软交换计费系统的研究与实现第二章 结构 灵活性 自 低| 司 集成第三方应用容易难 的能力 个性化服务能力强很难 价格比同等配置的传统交换较贵 机便宜4 0 扩展性从几百个连接平滑过渡几百个干线容量形成 到上百万个连接上百万个连接 线路容量比较可以提供几百个用户的需要较大数量的用户 小交换机 视频会议很高的质量可以提供 交换媒体类型语音数据视频传主要是语音，对其他 真媒体能力有限 呼叫设计时长灵活，没有限制 比较短( 到1 0r a i n ) 表2 - 1 ：软交换与传统电路交换系统的对比 5 】 2 2 5 软交换盈利模型 以软交换为核心技术的下一代网络为广大运营商带束了新的希望，宽带网络 将成为能给运营商带来切实收益的聚宝盆。传统运营商能够通过网络的演进与整 合降低网络运营成本并进一步拓展新业务，新兴运营商则能够通过单一的宽带网 络提供多种综合业务，大大降低网络建设成本。 笔者认为，依托宽带数据网络发展“高质量的话音业务+ 多样化的数据业务 + 多媒体视频业务”是以软交换为核心技术的下一代网络发展的重点业务模式。 原因有三： 话音业务一直是所有通信业务之中最具压倒性优势的应用，而运营商在 话音业务领域已经创建了一套完整的价格体系和盈利模式； 多样化的宽带数据业务主要面向商业用户，他们需求量大，对服务质量 要求高，对价格不敏感； 多媒体视频业务主要面向高级商业用户，他们希望能够享受一些高级的 宽带数据多媒体应用，如视频通信、协同应用、网络白板、一号通等。川 最后，根据不断细分的业务种类，分别定义相应的资费策略，形成一套完整 的网络盈利模式。 第1 3 页 软交换计费系统的研究与实现 第二章 软交换的盈利模式对计费的影响，如下： 1 、对于各种业务，必须能够同时进行计费支持：能够同时提供多种业务是 软交换的特色，由此对计费产生相应的要求。 2 、对于不同的业务，其计费策略不同； 语音业务，包括市话、长途、移动，需要支持按时长计费： 数据业务，需要支持按流量、内容计费； 多媒体业务，需要支持按时长和流量计费。 3 、能够与原有的计费系统相融合，平滑过度。 要与原有的计费中心连接，提供相应的接口。 2 2 6 软交换目前的主要问题和研究进展 目前虽然不少厂家推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关的 试验，但新技术的应用需要相当长的时间来完善。 在新兴运营商积极探索分组承载网络是否能提供语音业务的可行性时，传统 运营商正在思考这种新的架构是否能提供新的业务。但是新技术总是需要时间来 完善的，从目前厂家所提供的解决方案来看，目前应研究的主要问题有以下六个 方面。 ( 1 ) 组网方式需探讨 传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经 验，而基于软交换的网络组织目前国内外尚无成熟的经验。是采用基于软交换的 全平面结构，还是分区域选路结构? 如果软交换能解决多个软交换的协同工作， 那么，应该采用何种网路等级? 是采用一级还是多级，有些厂商也认为如果采用 一级体系，即使采用多个软交换方案，该方案也只适合于中型运营商在中型网络 中实施。对于大型电信运营商来说，因为该方案组建的是一个平面的网络，其扩 展性同样难以满足覆盖全国的电信级运营商的需求。因此，有的厂商甚至提出软 交换也分成端局一级和汇接局一级。如果将端局业务通过全网统一的业务点来提 供，则由于过于复杂的流程交互和媒体流控制，使得业务提供的效率很低，而且 可能损害部分业务特征，并降低业务改进的灵活性。所以网络组织在技术和实践 方面都有待进一步的探索。 特别是基于软交换网络的运行维护、业务管理等都有待积累经验。还有像 地址、号码资源、网络安全、网络之间互通互连这样跨技术和政策领域的问题需 要解决。 ( 2 ) 协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中 第1 4 页 软交换计费系统的研究与实现第二章 不同厂家的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互 兼容。 b i c c 协议、s i p t 协议和h 2 4 8 协议也在发展之中。协议的选项需要运营 商根据业务的需要来进一步确定。有关软交换的标准、协议是网络融合的关键。 现在包括设备制造商、业务提供者在内的业界都在为标准制定工作而努力，希望 把先进业务、语音应用引入到数据网中，并能和传统网络顺利融和。 现在的标准工作主要涉及：互操作性，媒体控制协议( 如m g c p 、h 2 4 8 ) ， 软交换机之间的通信( 如s i p