基于软交换技术的PSTN网演进策略

软交换技术利用软件实现基本呼叫控制功能，将呼叫控制和呼叫传输分离开，并提供开发的API业务接口，灵活实现各种新的业务需求。传统PSTN单纯的语音业务已经无法满足客户的业务要求，引入新技术进行改革成为必然。本文介绍了软交换技术的概念及其网络结构，并在此基础上提出了传统PSTN网引入软交换技术向NGN网络的融合演进策略方案，为实现PSTN向NGN的平滑过渡提供了可行的解决方案。

一、前言

近年来，移动通信和Internet高速发展，移动话音、IP话音、即时通信等现代通信方式对传统PSTN语音产生了巨大的冲击，单纯的语音业务已不能满足用户的业务要求，普通用户对数据、视频等传统PSTN无法提供的业务需求量越来越大。而在此同时，由于软交换技术的兴起，在分组交换网络上统一提供的语音、数据、视频等多媒体综合业务的下一代（NGN）网络也在全世界范围内商用成功。

在当今电信行业内竞争愈演愈烈的情况下，面对以丰富多彩的话音和数据综合业务争抢客户的新兴运营商，全球传统固网运营商如何寻求网络整体转型，在激烈的竞争中留住已有客户并获得新的业务增长点，引进新技术实现PSTN的网络演进成为了必然。软交换技术吸取现有PSTN、Internet、智能网等众家之长，以其开放的架构、强大的业务能力，对现有网络以及未来技术的良好适应性得到业界的极大关注，成为解决网络平滑演进问题的主流技术方案。

二、软交换技术

软交换的基本含义[1]就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从SS7到IP的Sigtran协议族）。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，支持标准的API接口，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，为不同的用户群提供量身定做的个性化业务。

1.软交换的基本概念

软交换设备是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是下一代电信网络的重要设备之一。它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能。并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务和多样化的第三方业务。

2.软交换网络体系结构

软交换网络体系采用分层的网络结构，采用标准的协议接口使其具有完全的开发性。可分为边缘接入层、核心传送层、控制层和业务应用层。

（1）边缘层边缘层负责将各种不同的网络和终端设备接入软交换体系结构，将各种业务量进行集中，并利用公共的传送平台传送到目的地。接入层的设备包括各种不同的网络、终端设备，以及各种网关设备。这些网络或终端设备可以是公众交换电话网、ATM网络、帧中继网络、移动网络、各种IP电话终端及模拟终端等，它们通过不同的网关或接入设备接入核心网络。

（2）核心层核心层对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台。多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为IP网或ATM骨干网。

（3）控制层控制层完成呼叫控制、路由、认证、资源管理等功能。其主要实体为软交换设备。

（4）业务层业务层在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务，同时提供业务和网络的管理功能。该层的主要功能实体包括应用服务器、特征服务器、策略服务器、AAA服务器、目录服务器、数据库服务器、SCP、网管及安全保障系统。

3.软交换的主要功能

软交换的主要功能包括以下6个方面：

（1）呼叫控制和处理功能为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。

（2）业务提供和交换功能软交换机应能够实现现有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的业务；更为重要的是，软交换还应该能够提供开放的、标准的API或协议，以实现第3方业务的快速接入。

（3）互通功能通过信令网关实现分组网与现有七号信令网的互通；通过信令网关与智能网互通，提供多种智能业务；采用RAS协议实现与H.323网络的互通；采用SIP协议实现与SIP网络的互通；通过SIP或BICC实现软交换设备之间的互通；提供网内H.248终端，SIP终端与MGCP终端之间的互通。

（4）资源管理功能对系统中的各种资源进行集中的管理，如资源的分配、释放和控制等。

（5）计费功能具有采集详细话单的功能，送给计费服务器。

（6）地址解析、路由和鉴权认证功能将管辖区域内的用户、媒体网关信息送给认证中心进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入，并完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能。

三、PSTN的演进策略

PSTN的演进应该以市场为导向，以提高收益为目的。引入软交换的PSTN演进组网策略原则建议如下：（1）尽量保护已有的网络资源，减少重复投资，提高收益率；（2）有利于本地网业务发展，提高本地网综合业务能力；（3）确保本地网络安全，实现网络的平稳过渡。

1.PSTN端局优化改造

传统PSTN端局存在很多的弊端：（1）用户数据封闭在端局设备中，使得被叫类业务很难开展；（2）业务提供受制于端局设备的能力，新业务很难大规模推广；（3）大多数端局不具备SSP功能，只能采用叠加SSP来触发智能业务，电路迂回严重；（4）端局数量过多，机型庞杂，业务提供差异大，所以，网络结构复杂，资源利用率及网络运行效率低，管理困难。

为此，可建立基于软交换的业务中心，采用软交换网关设备替代C5端局，软交换网络与PSTN形成叠加网络。利用接入网关，下行支持双绞线、V5、远端模块等现有PSTN网的接入手段，为用户提供数据/语音综合接入应用。组网方案示于图1。

    图1 PSTN端局优化改造方案

该方案改造后的端局上行链路通过接入网关AG接入到软交换网络，下行链路利用原有端局已有的接入资源，支持双绞线、V5、E1或MSTP等多种接入方式，实现语音、ISDN、DDN、DSL等业务的综合接入。改造后端局的长途业务通过中继网关TG和信令网关SG的方式与长途局或汇接局互通，信令网关完成电路交换网与IP网之间的SS7信令转换功能，中继网关在软交换的控制下完成语音的媒体流转换功能。

改造后，原有端局的用户数据集中到软交换平台进行集中管理或将用户数据归入iHLR（集中的用户属性数据库）进行统一管理。用户将可直接获得由软交换综合业务平台统一提供的增值业务。

该方案可解决端局数量多，机型杂，业务提供差异大，智能业务开展困难等问题。但是，由于端局数量庞大，所以，这种策略的工作量大，只适合新建局的情况。

2.PSTN汇接局优化改造

为了减少改造的工作量，将尚未改造的端局用户无缝转至NGN网络，实现开放业务，可以采用汇接局的演进优化改造方案，如图2[4]所示，用中继媒体网关TG和信令网关SG替换现有的汇接局，实现话音和信令由传统的PSTN网接入到软交换网络，由软交换实现呼叫控制功能。

    图2 PSTN汇接局优化改造方案

改造后的汇接局和端局之间通过ISUP中继方式连接，接入网络通过V5中继接入。如果原有汇接局直接下挂部分用户，这部分用户可以采用中继媒体网关下挂接入单元的方式接入。原有端局用户的数据管理和业务提供统一由软交换支持，端局用户的业务触发提升到汇接局，避免对端局的改造，同时，用户可以使用软交换业务平台提供的各类智能业务和增值业务。汇接局网络优化后，原有端局无法提供的业务均可以由软交换业务系统提供。

该方案实现老机型端局用户的数据管理和业务提供统一由软交换支持，在对端局改造的同时，用户可用软交换业务平台提供的各类智能业务和增值业务，降低了改造成本和工作量。

3.PSTN长途分流

PSTN长途分流组网方案示于图3。

    图3 PSTN长途分流

随着PSTN固网省内/省际长途业务的增加和长途交换局设备的老化，PSTN长途局需要扩容和改建。利用丰富的宽带骨干数据网资源，采用软交换设备分流长途业务，对现有PSTN长途网实施优化改造。如图3所示，PSTN长途TDM媒体流经过中继网关TG全部转化为IP媒体流，通过IP宽带数据网络发送到软交换核心设备指定的对端中继网关，对端的中继网关再把IP长途媒体流转换为电路侧的中继媒体流。

全国网络以省或大区为单位，组建多个软交换域，软交换域间长途通过两个软交换系统的互通实现；省或大区内长途业务由各域内的软交换单独实现控制。

这种方式保持PSTN网C5端局不变，在业务流程中，来自A城市的C5端局汇接上来的长途语音，由本地中继网关和系统内的信令网关，将PSTN话音转至IP骨干网，在经过B城市电信中继网关，信令网关落地，最终将呼叫路由至被叫方。B至A的长途来话按同样的方法处理。

采用软交换技术实现长话业务，不仅能缓解PSTN长途中继的压力，而且可以通过提供有吸引力的增值业务吸引诸如商业和集团用户一类的高端长话用户，赢得高额利润。

该方案已在中兴通讯公司承建的哥伦比亚EmcaliNGN综合软交换项目中得到了应用。

四、结论

PSTN网仍然是现在拥有用户数量最大的网络，但其业务开发性差、成本高等缺点，已经严重制约了新业务的发展，对PSTN的优化改造势在必行。软交换网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等多种业务的综合开放的网络架构。将软交换引入PSTN中，可大幅度地降低运营商的成本，并能实现许多以前无法实现的新业务，提高运营利润，适应未来的市场竞争。然而，PSTN的演进过程必定是个渐进的过程，本文提出了分别从端局和汇接局层面上进行的演进策略。当然策略可以是灵活多变的，但是如何在兼顾网络发展的同时，充分利用原有网络资源，保护运营商已有投资，完成传统PSTN网络的平稳演进，仍然是一个需要进行深入研究的问题。

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