软交换技术在电力通信网中的应用

王妙心

（华北电力大学电气与电子工程学院 北京 102206）

1 引言

软交换是下一代网络的发展方向，它能较好地实现网络融合和业务融合，软交换技术逐步取代电路交换技术已成为必然趋势，运营商对软交换技术的应用实践证明，软交换体系在技术上已经成熟，经济上分析可行。

电力通信网具有和运营商网络类似的技术特征，适时引入软交换技术，使得同一网络可以提供多种业务和应用，并使新业务的开发和部署非常方便地提供完善的用户安全体系，使投资更加经济，从而优化通信专网的网络建设，简化运行维护管理，充分满足电网生产调度、语音、视频传输的通信需求，同时提升电力通信网络支撑力度，提高服务质量。

电力通信网不仅起到数据传输的作用，它必须面向不同的部门来支撑各种类型的业务和解决方案。软交换提供了开放式的应用程序接口，借助中间件就能很快实现异构系统的统一维护和管理，通信人员可以主动了解各个部门和电力用户的需求，制定实现方案，为他们提供综合的、高附加值的服务。

2 软交换技术概述

软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（call manager、call server），实现 PBX 功能（IP PBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网络环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好地服务于用户[1]。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H-248）且主要使用纯软件进行处理，于是，Soft Switch（软交换）技术应运而生。

软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

3 软交换体系结构

如图1所示，软交换体系结构分为控制层、交换层、业务层和接入层。这些功能层完全地分离，并利用一些具有开放接口的网络部件去构造各个功能层。因此，软交换系统是具有开放接口协议的网络部件的集合[2]。

（1）接入层

提供各种用户终端，用户驻地网和传统通信网接入到核心网的网关，并将需要传送的信息转换成IP网上可承载的格式。其主要设备包括信令网关(SG)、中继网关(TG)、接入网关(AG)、综合接入设备(IAD)、无线接入网关(WAG)以及各种智能终端等设备。

（2）传输层

为各种数据流和媒体提供宽带传输通道，并将数据经过路由传送至目的地。传输层是基于IP分组交换技术实现其功能的，这是软交换的核心支撑技术。

（3）控制层

该层的设备被称为软交换设备、软交换机或媒体网关控制器，其主要用于控制接入层设备完成呼叫接续，其功能包括呼叫控制、业务提供、业务交换、资源管理、用户认证、SIP代理等。

（4）业务层

利用底层的各种资源为用户提供多种网络业务和资源管理。它具有开放式的接口，可以接入第三方提供的业务[3]。

其中，控制层设备之间的互通采用BICC、ISP或SIP；控制层设备与接入层网关设备之间的互通采用H.248或MGCP；控制层设备与智能终端互通采用H.323或SIP；信令网关与控制层设备之间采用SIGTRAN协议[4]。

4 软交换的功能特点

软交换位于网络中的控制层，它与下层的各种网关互联作用，接受正在处理的呼叫的有关数据，可以指定网关完成呼叫任务。软交换设备在各点之间建立各种互联关系，这些关系可以是一个简单的呼叫，也可以是一个较复杂的处理。软交换技术的处理功能种类繁多，一般包括以下主要功能。

（1）媒体网关接入功能

软交换可以实现类似于适配器的功能。软交换设备可以连接各种媒体网关，如ATM媒体网关、用户媒体网关、PSTN/ISDN IP中继媒体网关、无线媒体网关和数据媒体网关等。

（2）呼叫控制和处理功能

呼叫控制和处理功能是软交换的重要功能之一。软交换设备通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为网络呼叫过程的连接、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测及资源控制等。这种控制处理功能在电力通信网可以得到有效的实现。

（3）业务提供功能

在基于电路交换的传统通信网络向基于分组的下一代网络的演进中，软交换技术起着举足轻重的作用。因此，软交换可以提供目前现有的PSTN/ISDN电路交换机所提供的全部业务，包括基本业务和补充业务。同时，软交换还可以与现有网络相互配合，实现与外部应用平台的互联互通[5]。我们可以看到，在建立基于软交换的电力通信网的过渡阶段，可以与原有电力通信网进行无缝的连接。

（4）与其他网络互连互通功能

软交换是下一代网络的核心，电力公司在组建以软交换为核心的软交换网络时，各网络体系架构可能有所不同，但必须考虑与公共网络的互通，尤其是在现有的网络向下一代网络的发展演进中，不可避免地要实现与现有多个网络的互连互通。因此，要求软交换支持相应的协议，从而实现上述要求。

5 软交换在电力通信的建设方案

软交换电力通信网的建设应在国家电网公司统一领导和管理下，采取统一规划、分步实施的原则，同时要注重经济效益，加强支撑系统的建设。

随着软交换网络规模的逐渐部署扩大，越来越多的网络节点从传统的电路交换网转换为软交换网络。随着网络规模的增大和承载业务的不断发展，软交换网络需要经历3个建设阶段。

（1）网络建设初期。

初期的目的是实现与现有程控电路交换网络的互联互通以及为新建管理部门或变电站等提供IP语音接入。在电网中心汇接局设置一套软交换设备，配合综合接入设备I或媒体接入网关和智能终端等，覆盖本地用户，提供语音和多媒体业务。设置一套通用网关设备，连接电力电话交换专网汇接中心及公网，实现与电话交换网络的互通。在这一阶段，软交换设备相互之间都有直达路由，并且都配置有其他软交换设备的信息。这种方式的优点是寻址时间短，只需经过一次寻址就可找到被叫所对应的软交换设备，建立起连接。

（2）网络建设中期

在网络建设中期，随着业务量的增大，软交换网络规模的扩展，节点数逐步增加。随着软交换路由不断的扩充，维护也越来越复杂。这时，可以将软交换网络分为一、二两个层次，二级设备仅存储本区域内的信息，上一级设备则存储各个二级软交换设备的信息。可在电力公司设置通用网关作为一级软交换设备，通用网关设备主要作为中继媒体网关来使用，连接各省电力公司和电话交换网，实现电力电话交换专网的汇接覆盖，开展远距离通信调度。

（3）网络建设后期

在网络进入大规模应用时，可以引入路由服务器，将网络中所有软交换设备设置为平等组网模式[6]。把软交换划分为若干个区域，在管辖区域内，软交换系统网管实现分权、分域管理，省网管中心设置为最高权限，可管理全省的中继网关及软交换终端设备，各地区局均相应配置网管终端，分配本地区权限，能够对本地区所属的中继网关、软交换终端设备及用户权限进行管理。

6 结束语

部署软交换网络是一项系统工程，其本质是重构新一代交换网络，并从传统的语音业务向融合多媒体方向转移。现在，软交换网络技术已经基本成熟，各个电力公司对软交换技术都表现出了浓厚的兴趣，有些地区已开始软交换网络的建设，以此为电力行业新业务的展开提供稳定的通信能力，增强电力通信网可持续发展的能力。伴随着通信业务进一步转型和演进，下一代网络将成为未来几年电力通信发展和建设的重要方向。软交换网络作为交换技术的发展方向，必将在电力行业得到广泛应用，为电力行业的发展做出卓越的贡献。

1 郭经红,蔡斌,高芸等.下一代网络及其“十一五”期间的电力发展策略.电力系统通信,2006,27(10):62～67

2 赵慧玲,叶华.以软交换为核心的下一代网络技术.北京：人民邮电出版,2002

3 刘伟红.软交换技术在电力通信网的研究.浙江大学,2008

4 ITU 2T Recommendation H.323.Packet-based Multimedia Communications Systems(version4),2000

5 Handley M,Schulzrinne H,Schooler E,et al.RFC 2543 SIP:Session Initiation Protocol,1999.

6 王彩云.下一代网络（NGN）的核心——软交换.广播与电视技术,2004（12）:42～43