深度讲解网络交换机技术

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1、深度讲解网络交换机技术深度讲解网络交换机技术ISC 协会与交换机厂家携手制定网络交换机 Softswitch 系统架构， 而不论是面对 PSTN或 Internet 的资源，都个别地被视为一终端。下面文章进行学习网络交换机的相关技巧和流程，这都是在一些技术网站和论坛上找到的， 希望大家能够通过本篇文章学习相关技巧， 在新世代因特网电信架构中组件之间有了沟通的标准接口。在过去， 传统电信网络(Public Switched Telephone Network； PSTN)与因特网(InternetProtocol Network；IPNetwork)分属不同连结网络，电信网络仅单纯的用来传输模拟

2、电话及传真，而因特网则是处理数字数据的传送。由 于数 字 讯号 处 理 DSP 技 术的 开 发， 计 算机 电 话整 合 (Computer TelephonyIntegration；CTI)技术的演进，衍生出新的产品与服务，使得计算机与电话市场增加了新的应用， 像是计算机电话应用产生器(Application Generator)讯息整合系统(Unified MessagingSystem；UMS)和自动话务分配(Automatic Call Distribution；ACD)。有了计算机电话整合技术成功的经验， 遂想进而融合现有的因特网， 于是有了因特网电话网关(Internet Tel

3、ephony Gateway；ITG)的设计。 过去几年是以 ITU-T H.323标准作为VoIP(Voice over IP)技术的基础。透过 IP 网络提供基本之电话服务。不过近来的发展已逐渐显示出原先 H.323的架构并不符合 VoIP 系统未来长久发展之需，而势必得在其现有基础上做适当的调整，才能满足未来 VoIP 与 PSTN/PLMN 整合上的需求。现在，一些世界标准组织及策略联盟纷纷提出新的协议与架构，例如：IETF(InternetEngineering Task Force)订定了 MGCP、MEGACO、SIP、SIGTRAN 等协定；ISC 协会(Internation

4、al Softswitch Consortium)亦着手制定网络交换机(Softswitch)系统架构。在这个系统中，有新的设备及协议，希望能整合传统电信 PSTN 网络到 IP 网络中。藉由电信与信息技术的结合、标准化的系统架构，以及开放的应用程序接口，改变了电信产业未来的发展。而网络交换机(Softswitch)技术负责因特网电信与传统电信网络的介接， 将在新一代的因特网电信系统扮演相当重要的角色。 Softswitch 系统架构 发展新世代因特网电信技术，首要面对的课题就是要能与现有的电信网络架构整合。在图1中，分别描绘了传统电信网络(图左侧)及因特网电信(图右侧)的架构示意图。传统电信

5、网络中电话建立的过程为：语音(Voice)部份是经由局用网络交换机(COSwitches)之间的 Trunk 接口传输；信令(Signaling)部份则是透过 SS7网络传递。如果只是一般的通话， 负责通话控制(Call Control)的 SS7 ISUP 信令， 仅会透过 SS7网络的信号转运点(Signal Transfer Point；STP)。在发话端交换机(Originating Switch)与受话端网络交换机Terminating Switch)之间传送；然而，当通话需要智能网络服务(IN Services)时，则要发送 SS7 TCAP 信令，经由SS7网络转送至提供该服务的

6、服务控制点(Service Control Point； SCP)， 要求提供该项服务；若是 该项服 务包括 语音播 放(Announcement)、互 动语音 响应(Interactive VoiceResponse；IVR)，此时 SCP 就会要求智能型设备(Intelligent Peripheral；IP)播放语音给发话端，同时侦测发话端的按键，并将按键结果之 DTMF 回传给 SCP，用来决定该项服务的进行。在因特网电信架构中，为了与传统电信网络介接(Interworking)，安排了信令网关(Signaling Gateway；SG)和 SS7网络连接，以接收由 SS7网络传送来的

7、信令，经过格式转换再交由媒体网关控制器 MGC(Media Gateway Controller；在 MGCP称之为话务代理(Call Agent)。MGC 的功能包含通话控制与路由(Routing)、信令处理、媒体网关控制，以及产生通话记录(Call Detail Records；CDR)。MGC 和信令网关之间的接口规格目前正由 IETF SIGTRAN(Signaling Transport)这个工作小组所制定。在此架构中，媒体网关(Media Gateway；MG)则扮演着媒体格式转换的角色，它负责将电信网络传递来的语音或影像格式转换成 IP 网络上所传递的 RTP 格式。 而 MGC

8、 则透过MGCP 或 MEGACO/H.248来控制不同类型的媒体网关。另外，MGC 与 MGC 之间的沟通则是藉由 SIP-T(SIP for Telephones)，现今 SIP-T 仍在 IETF 作进一步的研议。相对于传统电信网络提供服务的 SCP 与 IP，在因特网电信架构中也有类似的组件， 例如： 应用服务器(Application Server； AS)类似 SCP， 负责提供加值性的服务(如： 080、 VoiceMail 服务)， 它可支持 JAIN 或 Parlay 的标准应用程序接口， 提供给上层的应用程序发展者，使得应用服务的开发更为容易且具可移植性(Portabili

9、ty)；而 AS与 MGC 间的通讯协议 SIP-TSI(SIP-Telephony Service Interface)， 目前尚在 ISC讨论阶段，并无明确的文件数据；另外，媒体服务器(Media Server；MS)则类似传统电信网络的智能型设备(Intelligent Peripheral；IP)，利用 RTP 来传送语音讯息给媒体网关(或网络电话)。或是接收媒体网关(或网络电话)传送来的语音讯息和 DTMF按键数据。 而应用服务器与媒体服务器间的通讯协议，甚至两者间的架构关系，都仍在 ISC 讨论，并无确切的结果。Softswitch 相关通讯协议 透过通讯协议的制定，在新世代因特网

10、电信架构中组件之间有了沟通的标准接口。使得组件的开发者有了共通的依据， 而组件的购买者也有了选择的机会， 可以依照需要来选购所要的组件产品，同时降低了系统更新的成本，也让系统架构拥有弹性扩充(Scalability)的能力。另外，制造商可以自由地发展自己的产品，而且不同厂商所生产的产品也具有互通性。接下来我们将介绍 Softswitch 相关的三个开放式接口标准。SIGTRAN (Signaling Transport) 首先来看 Signaling Gateway 接收来自 SS7网络的信令 ， 如 何 在 IP 网 络 上 传 递 。 图 2 和 图 3 分 别 显 示 SS7 ISUP(

11、ISDN User Part) 和TCAP(Transaction Capabilities Applications Part)信令如何作信令格式的转换。其中，IETF SIGTRAN 工作群组定义了交换线路网络信令调适 SSA(Switched CircuitNetwork Signaling Adaptation；SSA)和共通信令运输 CST(Common Signaling Transport；CST)这两层的功能。CST 层建构在 IP 层之上，提供 SS7信令在 IP 网络上可靠的传输。目前正为 CST 层制订 SCTP(Stream Control Transmission P

12、rotocol)这个通讯协议； 之所以会舍弃现有的 TCP，而另外定义 SCTP 的主要原因有二。一为 SS7 的信 令传 递通 常都 是很 急迫 的， 稍有延 迟便 失去 了意 义， TCP 的Retransmission 机制将会造成不良的影响。二为 TCP 容易受到 Resource-Attack 这样的攻击而造成系统的当机，而 SCTP 针对安全性的议题则有较周延的考虑。至于 SSA 层则是专门负责支持 SS7信令中原有的特性或功能(例如： SCCP(Signaling ConnectionControl Part)层的全域名称转换(Global Title Translation)。

13、MGCP/MEGACO MEGACO 与 MGCP (Media Gateway Control Protocol)与从字面上解释即知，它们是定义媒体网关控制器 MGC 用来控制媒体网关 MG 的沟通标准，MGCP与 MEGACO 两者运作方式都采主从式(Master-Slave)架构，仅仅使用数个简单的命令(Commands)就可完成通话的建立与终结。MGCP 第一次发表于1998年10月，而最后版本于1999年10月发表为 RFC 2705；至于MEGACO /H.248则己在2000年11月分别为 ITU-T 与 IETF 会议接受，发表为 RFC 3015。虽然这两个协议具有相同的架构

14、与类似的运作精神，但是相较于 MGCP， MEGACO 提供更弹性的接口，让 MGC 对 MG 上的资源作动态管理。像在网络交换机中， 通话建立的过程， MGC 透过 Commands 管理媒体网关 MG 上的端点(Endpoints)，此端点同时包含了一组分别面对 PSTN 与 Internet 的资源；相对地，在MEGACO 的联机模式中， MGC 透过 Commands 管理的是媒体网 关 MG 上的终端(Terminations)，而不论是面对 PSTN 或 Internet 的资源，都个别地被视为一终端。SIP(Session Initiation Protocol) SIP 是一种属于因特网应用层(Application-Layer)的信令控制协议，用来建立(Create)、更改(Modify)与终结(Terminate)议程。目前有六个方法(Methods)可供使用来发送需求(Requests)， 分别是邀请(INVITE)、 确认(ACK)、 再见(BYE)、取消(CANCEL)、选项(OPTIONS)、注册(REGISTER)。本文由西安京科皮肤病医学研究院(http:/