如何在电力通信系统中应用软交换技术

摘要:文章介绍了下一代网络(NGN) 的关键技术——软交换技术的网络结构及特点,阐述了软交换与传统交换机的区别,并对软交换技术引入电力系统的通信网简要阐明了观点。

关键词:软交换 技术 网络 电力

1 引言

由于科技的进步,企业的竞争,人们的需求促进了通信的发展,为适应各种业务发展的需求,提出了下一代网络的概念。NGN从广义上来说是指可以提供语音、数据及多媒体业务,能够实现网络终端用户之间的业务互通及共享的融合网络。从狭义来讲特指以软交换设备为控制核心,能够实现业务与控制、接入与承载彼此分离,各功能部件之间采用标准的协议互通,兼容各业务网(PSTN、IP网等)技术,提供丰富的用户接入手段,支持标准的业务开发接口,采用统一的分组网络进行传送,能够实现语音、数据和多媒体业务开放的分层体系架构。

2 软交换概念及其网络结构

软交换是提供呼叫控制功能的软件实体,也称作A2gent ,是下一代网络(NGN) 的核心技术,在NGN 分层结构中位于控制层面的位置,是多种逻辑功能实体的集合,能提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能,实现传统程控交换机的"呼叫控制"功能。传统呼叫控制功能必须与业务结合在一起,而软交换与业务无关,因此它提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制,而将智能尽可能移至外部的业务层。软交换设备是下一代通信网中语音、数据、视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备,也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。

其核心是一个采用标准化协议和应用编程接口(API) 的开放体系结构。这就为第三方开发新应用和新业务敞开了大门。软交换体系结构的其他重要特性还包括应用分离( de coupling of applications) 、呼叫控制和承载控制。软交换系统4个功能层,各功能层完全地分离,并利用一些具有开放接口的网络部件去构造各个功能层,实现了开放的分层架构。各层次网络单元通过标准协议互通,可以各自独立演进,具有开放接口协议的网络部件的集合。

这种网络拓扑结构与现有网络相比具有如下优点:可以使用基于包的承载传送,例如IP、ATM ,克服了TDM网络中容量不足的缺点;具有开放式端点的拓扑结构,既能良好的传送话音,也能支持数据业务;将网络的承载部分与控制部分相分离,允许二者分别演进,有效地打破了单块集成交换的结构;在各单元之间使用开放的接口,允许运营者为其网络的每一部分购买最理想的产品。

3 软交换的主要协议

3.1 H.323 协议

H.323协议标准是ITU T 的Study Group16 在1996 年提出的,并1998 年2 月修订第2 版。该标准是用于包交换网的多媒体通信的标准,用于不支持QOS的网络环境,这些网络构成当前企业的主要计算机环境,包括高速Ethernet、FDDI、令牌环网、ATM 上的TCP/IP和IPX。H.323 基于集中式对等结构,其优点是协议成熟,定义完全,设备的稳定性强,互通性较好,缺点是协议复杂,成本高,不能与No.7集成,不适用于组建大规模网络,且没有拥塞控制机制,服务质量不能得到保证,效率和扩展性较差。

3.2 SIP 协议

SIP(Session Initiation Protoco1) 是IETF 提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议,采用基于文本格式的C/S的工作方式,由客户机发起请求,服务器进行响应。SIP 独立于低层协议,采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送,最大的特点是仅需利用已定义的消息头字段,对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和智能业务,具有很强的灵活性和扩充性。SIP 协议简单、灵活,很容易增加新业务,扩展性强,具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力,而且采用文本格式,开发人员容易理解,并被指定为3G的控制协议。其缺点是不够成熟,需与其他协议配合使用,单独应用的范围窄。

3.3 MGCP 协议

MGCP(Media Gateway Control Protocol) 是1998 年年底SGCP 与新的VOIP 协议IPDC 合并而成,由IETF 所提出的。MGCP 针对H.323 在VOIP 应用上的缺点进行了改良,在MGCP中扩充了原本SGCP中Call Agent的功能成为MGC(Media Gateway Cont roller)。在软交换系统中,MGCP协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与MGCP终端之间,软交换通过此协议控制媒体网关/MGCP终端上的媒体/控制流的连接、建立和释放。MGCP 协议基于主从结构,因此其解决方案有利于网关的互连,适合构建大规模网络,且可以和No.7信令网关配合工作,能与No.7信令网良好集成,协议具有很好的扩展性。其缺点是MGCP与H.248/MEGACO存在竞争关系,而后者已于2000年年初由IETF和ITU签署认可。

3.4 H248/MEGACO 协议

在MGCP提出之后,IETF 在1999年初便以现有的MGCP为基础制定了MEGACO协议,后来被提交给ITUTSG l6并被采纳,形成了ITUT H.248协议,因而H.248和MEGACO实质上是一样的,是IETF 和ITU T 共同认可的标准协议。在软交换系统中,H.248协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与H.248终端之间,软交换通过此协议控制媒体网关/H.248终端上的媒体/ 控制流的连接、建立和释放。

4 软交换系统的主要功能

软交换实际上是多种逻辑功能实体的集合,提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能,是下一代电信网中语音/ 数据/ 视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备,也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。其主要设计思想是业务/ 控制与传送/ 接入分离,各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。作为新、旧网络融合和关键设备,他必须具有以下功能:

4.1媒体网关接入功能

该功能可以认为是一种适配功能。他可以连接各种媒体网关,如PSTN/ISDN 的IP 中继媒体网关、ATM 媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等,完成H.248协议功能。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。

4.2呼叫控制功能

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,所提供的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。

4.3 业务提供功能

由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进的过程中起着十分重要的作用, 因此软交换应能够支持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。

4.4 互联互通功能

目前,存在两种比较流行的IP电话体系结构,一种是ITUT制定的H.323 协议,另一种是IETF 制定的SIP协议标准,2 者是并列的、不可兼容的体系结构,均可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。软交换可以支持多种协议,当然也可以同时支持这两种协议。

5 软交换技术在电力通信系统中的应用

采用软交换技术组建电力通信网可应用纯IP的底层网络,使得底层网络建设和维护成本大大降低。但考虑到保护现有网络投资,部分话音业务仍采用现有TDM 网络承载,利用媒体网关提供的IP语音网关功能无缝连接IP电话、传统电话及话音交换机。

在供电局通信中心设置媒体网关和特征服务器(融合了媒体服务器) ,其他边缘供电所、办公大楼、营业点、变电站等电力生产场所作为远程数据采集系统(主要包括通信调度、数据流、工业监控视频采集) 和接人终端,把语音、数据和采集到的视频信号进行压缩处理后经IP网传输到媒体网关统一管理、分发和资源控制。电力系统IP 专网通过路由器/ 防火墙与Internet相连,媒体网关通过Et与PSTN和移动通信网相连,实现各种业务与公网的互联互通,从而利用公网的多种资源和提供的服务对电力通信专网进行有效的业务补充。由于软交换技术自身的功能及特点,电力系统引入软交换技术,可以解决以下几个方面的问题:

5.1在电力通信信息网中实现网络互通,并能统一不同介质的网络。

电力通信网中的电话网是一种交换网络;同时电力通信网中也存在以IP协议为基础的分组网络( 计算机网络)。软交换可以提供支持多种信令协议的接口,可以实现电话网和计算机网之间的信令互通及不同网关的互操作问题。

电力通信网有光纤、微波、载波等多种传输介质。就形成了光纤网、微波网等不同传输介质的网络形式,以前各网络间只能通过各自的复接及终端设备进行简单的模拟或数据信号转接。若引进了软交换技术,在一台交换服务器上可对多种介质的信息进行交换,各种介质的网络达到了融合互通。在不同介质的网络中传递信息时也省掉了复杂的转换环节,节约资金避免浪费,特别是提高了网络的可靠性, 而且在管理上也极易实现对整个网络的维护。

5.2极易实现新业务

软交换提供了开放式的应用程序接口(API),非常便于提供新业务。这对于满足电力发展过程中对通信网中传输的信息不断提出的新要求,避免重复投资,都大有益处。

5.3 可实现各种业务统计功能

此外,在电力通信网中引入软交换,其应用将不仅限于以上几个方面,由于软交换技术自身的功能及特点,将会产生很多方面有益的影响和作用。

6 结语

软交换技术是促进网络融合、业务整合的主要技术之一,能支持各种网络实体的互通和业务的互操作,适应各种赢利模式,代表网络技术的发展趋势。随着下一代网络的逐步实现,软交换技术将会发展得更加完善。在合适时机引入,必能提高电力行业通信信息水平,为电网提供高质量的服务。

参考文献

[1]赵学军,陆立,林俐等.软交换技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2004.

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