1、軟交換在3G中的應用                        摘 要：隨著軟交換體系的完善和相關設備的成熟，3G商用已被國內主要運營商提上日程，國內主要運營商為應對業務需求多樣化的挑戰，都積極采用軟交換架構來建設自己的3G核心網，移動核心網的軟交換時代已經來臨。本文描述了軟交換在3G中的應用模式、在3G核心網中的應用，以及在3G增值業務中的應

2、用，并分析了軟交換在3G中的優勢。關鍵詞：3G  IMS  CSCF  MGCF  MSC-Server  MGW 3G無疑是下一代網絡(NGN)的一個有機組成部分，因此，作為NGN主流解決方案，軟交換在3G中得到廣泛應用是順理成章的，可有效地促進未來基于軟交換的單一通信網絡的形成。ITU批準的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三種主要的3G標準中，WCDMA由于GSM普及程度最高和自身擁有的一些優點得到廣泛的支持；CDMA2000可以從2G/2.5G平滑過渡得到推廣；而T

3、D-SCDMA優勢在空中接口方面。三種標準的主要區別集中在無線接入網上，核心網差異不大,本文主要討論軟交換在WCDMA中的應用。一、軟交換概念和功能1. 軟交換的概念軟交換是基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的設備和系統。從廣義上講，軟交換是指以軟交換設備為控制核心的下一代網絡；從狹義上講，軟交換是指位于NGN控制平面的軟交換設備。軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過服務器上的軟件實現基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）和信令互通（如從SS7到IP）。其結果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開，為控制

4、、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業務提供者可以自由地將傳輸業務與控制協議結合起來，實現業務轉移。其中更重要的是，軟交換采用了開放式應用程序接口（API），允許在交換機制中靈活引入新業務。軟交換思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長，完全形成分層的全開放的體系架構，使得各個運營商可以根據自己的需要，全部或者部分利用軟交換體系的產品，采用適合自己的網絡解決方案，在充分利用現有資源的同時，尋找到自己的網絡立足點。3GPP制定WCDMA R4規范時，第一次把NGN提出的軟交換概念引入移動核心網。在網絡結構上，NGN和3G都提出了承載和控制分離的網絡體系結構；在接口協議上，3G

5、與NGN許多協議是一致的；在業務上，3G和NGN提供的業務種類相似，并且業務的實現方式也大體相同。2. 軟交換的功能 呼叫控制功能  呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一，它完成基本呼叫的建立、維持和釋放控制功能，包括呼叫處理、翻譯和選路、連接控制、智能呼叫觸發檢出和資源控制等。 媒體網關控制功能  媒體網關功能可以認為是一種適配功能，可以連接各種媒體網關，如PSTN/ISDN網關、ATM網關、IP中繼媒體網關、數據媒體網關和用戶媒體網關等。媒體網關可以完成H.248協議功能，可直接與H.323終端和SIP客戶終端連接，提供相

6、應業務。 信令互通功能  軟交換可以通過一定的協議與外部實體如媒體網關、應用服務器、SCP、媒體服務器、多媒體服務器、策略服務器、信令網關、其它軟交換進行交互。軟交換具有支持各種協議的特點，可同時支持SIP協議和H.323協議。 業務提供功能  軟交換應能夠提供PSTN/ISDN交換機提供的全部業務，包括基本業務和補充業務；同時還應該能夠與現有智能網配合，提供現有智能網提供的業務。 計費功能  具有采集詳細話單和計次表話單的功能，可根據運營需求將話單傳送至計費中心。對于記賬卡計費業務，具備實時斷線功能。&

7、#160;網守功能  網守功能即接入認證與授權、地址解析和帶寬管理功能。二、軟交換與傳統交換的區別電路交換是一條物理鏈路對應一個連接，而軟交換則是一條物理鏈路對應多條虛連接。軟交換控制功能與交換功能分離，軟件實現控制功能、網絡功能分層，各網絡實體通過標準協議進行連接和通信。傳統電路交換將控制和交換功能均集中于MSC，而軟交換僅將控制功能集中于MSC-Server，交換功能則分布于媒體網關MGW。傳統電路交換是基于TDM交換技術實現交換，而軟交換是則是基于IP分組網實現交換。三、軟交換在3G中的應用3G網絡是在現有的各種網絡向下一代網絡（NGN）演進大趨勢下發展起來的，使各種

8、網絡融合于下一代網絡主要采用軟交換和IP技術。3G的方向也是基于軟交換的全IP網絡，IP網絡承載從話音、視頻到電子商務等多種業務，網絡控制由軟交換服務器實現，網上業務由智能業務提供商提供。從而實現傳輸網絡、網絡控制、業務提供的分離。1. 軟交換在3G中的應用模式WCDMA的R4版本已經在電路交換域采用網關分離模式，通過(G)MSC Server和MGW功能實體實現了MSC功能，而全IP的WCDMA R5版本則進一步實現這種模式。R6版本研究剛開始，將會在分組交換域（PS）中引入這種模式，從而使整個核心網（CN）都基于網關分離模式。網關分離是軟交換最重要的技術基礎，

9、只要是采用這種思想實現的系統，都可以認為是軟交換技術的應用形式。因此，可以說WCDMA的核心網部分是采用軟交換技術實現的。2. 軟交換在3G核心網中的應用主流的3G制式有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三種。在這三種制式中，WCDMA和TD-SCDMA的標準由標準組織3GPP制定，CDMA2000的標準由標準組織3GPP2制定。由于WCDMA/TD-SCDMA共用同一核心網，核心網的網絡結構和演進代表了3G核心網絡的發展，我們就以這個核心網為例介紹軟交換在3G核心網絡中的應用。    到目前為止，3GPP定義的WCDMA系統有R9

10、9、R4、R5和R6四個版本。其中R6版本不涉及網絡架構，主要是業務研究。涉及網絡架構的是R99、R4和R5，在這三個版本中，由于涉及軟交換應用的是核心網電路域，我們可以看到，軟交換技術在R4和R5網絡中得到了充分的應用。應用軟交換技術后，R99網絡中的移動交換中心（MSC）在R4網絡中被分解為MSC服務器（軟交換機）和媒體網關，前者提供傳統MSC的呼叫控制部分，后者提供傳統MSC的媒體交換部分。R5版本將MSC Server在功能上分離為MGCF（媒體網關控制功能）和CSCF（呼叫控制功能），分別處理語音呼叫控制和多媒體呼叫控制。WCDMA R4 階段的網絡模型

11、如圖1所示。電路域引入了基于軟交換架構的分層結構，將呼叫控制和承載層相分離。承載層MGW負責為用戶數據提供傳送手段；控制層MSC 服務器負責提供原MSC中的呼叫控制、移動性管理、計費等功能。WCDMA R4版本主要變化是將R99的電路域（CS）中的(G)MSC分解成兩個功能實體(G)MSC Server和MGW。(G)MSC Server主要完成對信令和呼叫的控制，而MGW則主要提供媒體流的處理。(G)MSC Server和MGW之間采用H.248協議，(G)MSC Server之間采用BICC協議。(G)MSC Serve

12、r通過SGW(信令網關)實現與PSTN和PLMN的互通。HLR也可以被替換為歸屬用戶服務器HSS（Home Subscriber Server）。圖片1粗線：表示支持用戶業務的接口細線：表示支持信令的接口圖1  R4網絡模型                             

13、;R5版本引入了IP多媒體子系統，簡稱IMS。IMS負責完成移動終端的所有基于IP的業務，包括語音、無線實時業務。IMS架構在分組域網絡之上，完成對IP多媒體通信的控制和業務的提供。在核心網內全部基于IP傳送，采用網關體系與傳統的PSTN/PLMN/ISDN等網絡進行互通和轉換。采用基于軟交換的分層網絡體系結構，使控制與承載分離。由CSCF（呼叫狀控制態功能）、MGCF（媒體網關控制功能）、MRF（媒體資源功能）和HSS等功能實體組成。CSCF處理與多媒體會話有關的控制層功能，主要包括查詢CSCF，服務CSCF和代理CSCF。其中S-CSCF處理網絡中的會話狀態，對用戶終端進行會話控制。MGC

14、F用于控制MGW建立媒體通道，完成傳統電路域網絡與IP多媒體子系統間呼叫相關的協議轉換，并且根據路由號為從傳統網絡來的入呼叫選擇CSCF。HSS是核心網內所有簽約用戶的主要數據庫，包含用于支持SGSN和CSCF處理呼叫和會話所必須的簽約相關信息，是支持用戶移動性和呼叫控制的關鍵。3. 軟交換在3G增值業務中的應用3G在增值業務的實現方面有三種方式：一種是由MSC Server直接實現；第二種是通過和移動的SCP（業務控制點）互通實現；第三種是通過開放的業務體系實現。    第一種方式效率最高，但開放性較差，實際上就是傳統的程控交換機實

15、現方式。主要適用于和基本呼叫關系密切，本身沒有獨立邏輯的簡單業務的實現。    第二中方式主要是為了保護移動智能網的已有投資。MSC Server實現SSP(業務交換點)功能，并且通過CAMEL和SCP（業務控制點）互通，適用于繼承網絡中已實現的智能語音業務。    第三種方式是3G的主流實現方式，主要適用于融合了語音、數據、視頻等特征，采用類似與因特網工作模式的綜合業務的實現。通常通過提供一個完全開放的，可編程的業務環境來實現。由于R4階段仍以語音業務為主，R5和R6階段才會大規模應用。 &#

16、160;  3G牌照發放以后，3G進入商用階段，傳統電信商業運營模式將發生重大變化，三種方式將越來越多地被采用，以實現新業務。軟交換始終是立足于在單一的承載網絡上構建電信應用平臺，其技術特點和優勢是多方面的，主要體現在： 網絡模型是分層的   整個網絡分為接入層、控制層和業務層等，各層分別完成特定的功能，互相配合，共同實現系統的目標。 協議接口是開放的  軟交換系統全部采用標準化的協議接口，以便于不同廠商設備的互連互通。這種標準化不但體現在軟交換系統和其它網絡之間，也體現在軟交換系統內部各設備之間。

17、60;分布式組網節省投資成本  傳統電路交換網利用集中的MSC在RAN和PSTN之間完成話音交換，存在布點多，運行成本和運維人員成本高的問題。運營商為解決這個問題，大多建設大型、集中的MSC，其代價是要建設來自各城市RAN的回程話音電路。由于多數呼叫是本地的，這就造成電路迂回，從本地RAN到MSC，又從MSC到本地PSTN。軟交換的體系結構由集中的MSC服務器/軟交換機與分布的媒體網關組成，網關可以布設在提供最大價值的地方，復雜的呼叫控制被集中在一起。這樣，運營商可以明顯降低建設成本。  升級簡單易行  多種功能集成在一起的設備進行升級時相當復雜，如GSM網中的MSC，無論是GSM網業務功能升級還是交換能力升級都需要升級MSC。而在3G核心網中，軟交換分離的媒體網關和業務服務器均可單獨的升級和擴容。在一個適應現代通信發展的3G網絡中，業務功能升級應該相當頻繁，遠多于交換能力升級，而采用軟交換后，業務功能升級僅需在少量的業務服務器上進行，這將大大簡化網絡升級過程，同時會節省大量軟件升級費用。  通過軟交換利用基于IP的服務平臺來開放業務  在WCDMA的