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Softswitch 软交换网络架构概述

IT知识

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。Softswitch体系结构（后文对Softswitch简称SS）是目前颇受推崇的面向网络融合的新一代多媒体业务整体解决方案，在继承的基础上实现了对目前在各个业务网络（如PSTN／ISDN、PLMN、IN和Internet等）之间进行互通的思想的突破 。它通过优化网络结构不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，使得包交换网络能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能，同时可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务 。
   
   该体系结构将网络设备划分四个主要层次：边缘接入层、核心传输层、控制层、业务层 。
   
   在SS的框架下的呼叫过程，其寻址可以有以下几种方式达到本SS外用户：
   
   1.通过本SS控制的TG、SG等设备上PSTN、PLMN网，依赖庞大的现有电路交换网络到达被叫（PSTN、PLMN）用户 。
   
   2.直接在数据网上定位被叫用户所受控的SS，向该SS发起呼叫，完成呼叫，这种寻址方式能定位到被叫SS内PSTN、PLMN用户同时也可到达被叫SS控制的数据网智能语言终端、IAD等用户 。
   
   两种路由方式比较，前者依赖现有的电路交换网络，路由寻址方式类同于现有的PSTN多级框架，所能涉及用户仅限于电路交换网络用户，无法呼叫数据网相关终端用户；后者根据Softswitch的扁平网络框架结构，理论上讲只要一次寻址定位即可，且能呼叫数据网、电路交换网任意用户 。
   
   按照最理想的情况，SS的框架中可以只要一个控制设备，这样全世界的用户均在该SS的控制之下，不存在路由问题；实际上我们知道现实是不可能出现这样情况的，必然会存在多个控制设备并存的问题，那么控制设备之间的路由问题即摆在了我们面前：是不是每个控制设备都需要存放全体用户所属SS的相关信息？否则的话，如何实现这种扁平结构下的寻址一次定位？一个现实的产品是不可能存放全世界用户的位置信息，即使能存放，也存在当用户信息改变时如何同时更新全体SS上的相关信息，以及维护管理上的麻烦；如何合理地解决这个矛盾的同时发挥SS框架的优越性是后文希望解决的问题 。
   
   解决方案
   终极组网路由方案
   
   让我们首先看看在SS框架体系下整个网络的组网是如何完成的，所有的语音用户已经构架在包交换的网络上由各类接入设备完成接入，由SS控制呼叫并支持完成各类业务，各个SS对控制领域外的用户呼叫需要一个路由服务器群体提供的服务来完成 。
   
【Softswitch 软交换网络架构概述】

Softswitch 软交换网络架构概述

文章插图
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   上图是一个典型的下一代终极网络图，所有的SS构成一个扁平的网络结构，但是为SS提供路由范围的RS是具备分层结构的；以公用电信网络为例来说，每个县级、大中城市的城区配置一台SS，可以为若干个SS配置一个片区RS提供一个地市范围的SS的路由服务；同一省的片区RS彼此之间可以提供路由服务，若话务联系较少也可以由主干RS服务而不直接为对方RS提供服务；主干RS群彼此之间均提供路由服务，一个国际长途呼叫需要发起地的片区RS、主干RS至国家级RS寻求路由服务，国家RS将向对方国家级RS请求路由服务；此时的层次与现在PSTN的层次概念相仿，只是PSTN中有真实的路由电路存在，而Softswitch的RS群提供路由服务时，只有请求信息根据这个层次有个来回具体呼叫是在确定落地SS后有起呼SS直接向对端发起呼叫请求，直接建立媒体连接完成呼叫 。在落地SS确定后RS就完成了它的任务不再发挥任何作用 。
   
   路由服务器本身是Softswitch框架下的一个重要组成，其功能性能根据厂家实现的情况或许会存在若干差异，但是下面的特征应该是基本共性的：
   
   1.支持一种或多种协议信令完成路由服务器本身之间的信息互换；
   
   2.支持一种或多种协议方式接受路由查询申请（目前一般采用LDAP协议）；
   
   3.支持基于E.164、IP地址、URI等等的路由信息；
   
   4.支持类似电路交换网络中的交换局分层概念，基本可以划分片区路由服务器、主干路由服务器、国家级路由服务器等层次；
   
   5.RS接受按照规范的协议接口经过认证接受所服务的SS发起的查询申请；
   
   6.对于收到的查询不属于本RS范畴的请求，可以按照预先配置数据向其他RS发起协查请求或者将请求发向上级RS；各级RS均可以具备汇接查询功能；
   
   7.提供安全性服务以及根据政府等方面的特别需求做出一些监控等特殊服务 。
   
   路由服务器完全可以根据网络容量的大小随意增删设备，如果合理的规划好各级RS的管理范畴能很好的解决大型网络的组网问题 。在由SS组建有RS参与的大型VoIP网络时候，SS本身的配置将会简化不少，考虑到SS每个呼叫都需要到RS寻找路由信息必然会延长每个连接建立的时间，这个问题并不是难以克服的，SS本身可以保存自己控制范围内的全体用户完整的路由信息内容，这样本SS控制的用户呼叫不需要借助RS的帮助，此外SS可以考虑对于一些常用地址建立一个本地映射库来加快常见呼叫的接通时间，当然SS需要付出维护这个本地映射库的代价 。一个比较好的建议是RS建立这样的本地映射库，RS根据由业界认可的策略负责同步关联的路由数据 。
   演进前期的组网路由方案
   
   在多网并存、PSTN网占据绝对优势点面的情况下，Softswitch独立设点，逐步由点到面，扩展网络容量，属于前期演进的状况 。这样的情况下SS没有大面积铺开，能有直接联系的SS也有限，更多的用户互通需要依赖SG、TG上电路交换网络解决，IP网上的直接数据用户有限，此时我们可以主要采用前面概述中介绍的第一种方案；对于数据网上的用户采用第二种方式互通，由于数据网用户并不多，可以在数目有限的SS上根据粗略的局码或区域号码即配置出域到对端SS，此种方式配置并不复杂细致，在早期是很适合的方式 。
   
   我们可以称呼这个演进解决方案为SS域方式，换句话说可以称分区域发展建设方式，在城市的某一地区先设Softswitch点，在SS域内使用的是SS框架的语音服务，其他地区仍然使用PSTN、PLMN等网络提供语音业务；我们称提供SS框架语音业务的区域为一个域 。
   
   Softswitch框架推行的前期路由服务器与SS是合二为一的，由于几乎是孤立设点，一个SS就构建了我们前面介绍的一个域；根据演进前期组网示意图可以看到，处于同一IP网上的SS之间路由数据是全互连的，每个SS／RS都拥有网络上其他全部SS的相关路由信息，早期SS较少的时候这是个经济简便的组网方案，但是SS逐步增多后这样的路由信息配置会渐渐成为一个繁重的负担，这时候已经进入演进中、后期了，应该启用演进后期的解决方案 。
   演进后期的组网路由方案
   
   进入到演进后期则是SS控制的包交换网与电路交换网所占用户面及其接近甚至略胜一筹的局面，旧有的电路交换网继续发挥它的网络利用价值，数据网用户遍地开花 。这个时候要依靠SS本身细化相关路由的配置已经很难实现，且不论SS需要配置及其繁杂庞大的数据，日常的路由信息维护将会相当困难，会出现类似某个SS所属部分用户改号、升位时其他所有的SS均需要修改配置的情况，显然这是我们不愿意接受的 。此时应该引进相当数量的RS来负担起路由服务的重任，RS的出现可以开始是个别的，分别负担部分SS，这时候RS全部处于一个层次；当网络容量大到一定程度则网络组建者可以考虑优化网络添置主干RS甚至国家RS 。
   
   当同一地域的SS扩展到一定数额并感受到路由信息配置的压力后，应该考虑添置一台RS为指定一组SS提供路由服务，RS出现后可以取代所服务的域中全体SS的路由压力，但是某些联系密切的本域内SS之间可以保持彼此的路由信息以确保快速的呼叫建立 。随着有较多SS的域配置RS后，RS会成为逐步成燎原之势，这些RS应该说都属于片区RS，当RS的个数增加到一定程度时每个RS会出现当时与SS合二为一时承受的路由维护压力，此时需要配置主干RS来缓解各个片区RS的困顿，配置主干RS后随着网络的继续发展必然需要引进国家级RS，到这时候应该是已经跨越了漫长的历程进入到NGN的终极网络局面，网络已经在演进过程中自然形成了前文介绍的终极组网方案的情况 。

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