在軟交換系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，軟交換設(shè)備的實(shí)現(xiàn)占了大部分工作量。同時(shí)，軟交換設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方案也集中體現(xiàn)了軟交換系統(tǒng)的重要技術(shù)要求。我國(guó)有關(guān)支持多媒體和移動(dòng)業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)的研究得到863計(jì)劃重大課題立項(xiàng)。該課題以軟交換技術(shù)為核心，重點(diǎn)研究能夠支持多媒體業(yè)務(wù)和應(yīng)用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的軟交換系統(tǒng)。在863項(xiàng)目的支持下，北京郵電大學(xué)設(shè)計(jì)并開發(fā)了支持基本語音業(yè)務(wù)、支持多媒體業(yè)務(wù)以及支持移動(dòng)業(yè)務(wù)的UniNet系列軟交換設(shè)備。下面將以UniNet軟交換設(shè)備所采用的軟件體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想為例，簡(jiǎn)要分析軟交換設(shè)備核心功能的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方式。
一、UniNet軟交換設(shè)備的硬件平臺(tái)
簡(jiǎn)單地說，UniNet軟交換設(shè)備是一套分布式的實(shí)時(shí)信息交換控制平臺(tái)，由通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)和運(yùn)行其上的軟件系統(tǒng)組成。由于軟交換技術(shù)自身的特點(diǎn)，UniNet軟交換設(shè)備的重點(diǎn)和難點(diǎn)都反映在軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，硬件平臺(tái)處于相對(duì)次要的地位。一般而言，在軟交換設(shè)備的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方面，目前有兩種主流模式。
1、采用專用硬件平臺(tái)。由于對(duì)設(shè)備的可靠性以及處理性能有著近乎苛刻的要求，傳統(tǒng)電信設(shè)備一般采用專用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，以滿足電信級(jí)應(yīng)用的要求。在軟交換設(shè)備的研發(fā)中，大型的傳統(tǒng)電信設(shè)備制造商繼續(xù)選擇了專用的硬件平臺(tái)。
2、采用通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)（如SUN公司、HP公司以及IBM公司的服務(wù)器產(chǎn)品）也開始在電信領(lǐng)域得到應(yīng)用，并且成為一種趨勢(shì)。采用通用計(jì)算平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于可快速繼承計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)成果，并且降低通信設(shè)備開發(fā)的門檻，使原來軟硬合一的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐攒浖O(shè)計(jì)為主，從而更有利于設(shè)備的平滑演進(jìn)。UniNet軟交換設(shè)備的硬件平臺(tái)就采用了這種方式。
二、UniNet軟交換設(shè)備的軟件系統(tǒng)
UniNet軟交換設(shè)備的核心是一套獨(dú)立于底層硬件和操作系統(tǒng)的、分布式的實(shí)時(shí)通信軟件系統(tǒng)。它可以處理各種各樣的通信協(xié)議，為下一代網(wǎng)絡(luò)提供核心呼叫控制和連接控制功能；能在基于各種不同技術(shù)、協(xié)議和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間提供無縫的互操作性，并可為第三方提供創(chuàng)建新業(yè)務(wù)的開放式應(yīng)用編程接口。通過前文的分析，可以看出，盡管軟交換設(shè)備有著不同的分類，在功能上有著一定的差異性，但是從核心功能（提供呼叫和會(huì)話控制）角度來看，其體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)是可以采用相同模式的。而且從NGN發(fā)展的角度，尤其是固定移動(dòng)融合的需要，在軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上應(yīng)實(shí)現(xiàn)體系架構(gòu)的統(tǒng)一，可以根據(jù)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用要求增加相關(guān)的軟件模塊，使其能適應(yīng)未來平滑升級(jí)以支持網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展的需要。
以移動(dòng)軟交換和固定軟交換為例，位于移動(dòng)匯接長(zhǎng)途局的MSC服務(wù)器與固定網(wǎng)的4類軟交換設(shè)備差別不大，可以采用統(tǒng)一軟交換控制實(shí)體來實(shí)現(xiàn)。在端局應(yīng)用層面，簡(jiǎn)單地說，由于移動(dòng)和固定網(wǎng)中的軟交換都采用控制與媒體分離的思想，因此兩網(wǎng)中的軟交換設(shè)備可采用統(tǒng)一的呼叫控制模塊，只要分別提供與移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)中各種接入設(shè)備（如AG、MG、SG、IAD等）對(duì)應(yīng)的協(xié)議處理功能，如RANAP、Megaco、MGCP等，并增加與移動(dòng)性管理相關(guān)的功能（支持用戶漫游、切換），移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)中的軟交換設(shè)備就可以合二為一。這樣，對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的接入設(shè)備來說，它們“看到＂的將是同一個(gè)軟交換設(shè)備。因此，UniNet系列軟交換設(shè)備，無論是用于語音業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)還是移動(dòng)業(yè)務(wù)，其軟件系統(tǒng)都采用了分層的、模塊化的設(shè)計(jì)思路，基于同樣的軟件體系架構(gòu)，保持了軟件系統(tǒng)的一致性和延續(xù)性。UniNet的軟件基本框架如圖所示。
UniNet軟交換設(shè)備軟件體系基本框架
1、軟件子系統(tǒng)功能說明
UniNet軟交換設(shè)備的軟件系統(tǒng)可以被認(rèn)為是一套軟件組件，其主體部分包含4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，分別是協(xié)議適配子系統(tǒng)、會(huì)話控制子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)以及管理子系統(tǒng)。所有的這些子系統(tǒng)可以分布于一個(gè)或更多的硬件平臺(tái)上。
（1）協(xié)議適配子系統(tǒng)
作為一個(gè)開放的系統(tǒng)，UniNet軟交換設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議與其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體通信，處理在用戶設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的控制和相關(guān)信令。協(xié)議適配子系統(tǒng)的主要功能就是提供對(duì)不同信令／協(xié)議的接入功能，并抽象和規(guī)范所接收的信令消息，以屏蔽不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的差異性，從而將不同的協(xié)議統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)呼叫控制功能與協(xié)議的無關(guān)性。協(xié)議適配子系統(tǒng)主要包括以下協(xié)議適配模塊：ISUP、H.323、SIP/SIP-T、BICC、MGCP、Megaco、RANAP等。簡(jiǎn)單地說，協(xié)議適配模塊的主要功能是負(fù)責(zé)接收和發(fā)送特定協(xié)議消息，并對(duì)協(xié)議消息的語法和語義進(jìn)行處理，完成外部協(xié)議消息（或消息序列）與內(nèi)部呼叫控制指令之間的映射。在一定程度上，協(xié)議適配模塊的能力主要是由它們使用的協(xié)議及接口來決定，雖然不能用來維護(hù)呼叫狀態(tài)，但它們具有多路交互功能。
協(xié)議適配模塊在結(jié)構(gòu)和功能的設(shè)計(jì)上具有很強(qiáng)的通用性，具有即插即用的特點(diǎn)，因此協(xié)議適配于系統(tǒng)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的需要，隨時(shí)增添新的協(xié)議適配模塊。
(2)會(huì)話控制子系統(tǒng)
會(huì)話控制子系統(tǒng)是軟交換設(shè)備的主體部分，它主要完成對(duì)呼叫處理和連接控制功能，并在呼叫事件符合應(yīng)用業(yè)務(wù)所設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，激活上層的應(yīng)用業(yè)務(wù)。會(huì)話控制子系統(tǒng)包括呼叫控制模塊(CallControl)和呼叫服務(wù)模塊(CallService)兩個(gè)主要部分。呼叫控制模塊是整個(gè)軟交換控制功能的主體部分。所有的呼叫都將通過協(xié)議適配子系統(tǒng)上報(bào)到呼叫控制模塊并在本模塊得到統(tǒng)一的處理。在呼叫控制模塊中處理呼叫的實(shí)體可以稱為＂呼叫模型”。這個(gè)實(shí)體處理所有抽象后的信令消息，并控制媒體連接路徑。通過協(xié)議適配器發(fā)送的呼叫請(qǐng)求事件，將觸發(fā)呼叫模型的工作。呼叫模型在處理呼叫時(shí)不考慮底層協(xié)議的差異，而是進(jìn)行統(tǒng)一的控制操作，包含發(fā)起、應(yīng)答、處理、觀察和操縱呼叫所需要的功能，以及在呼叫處理過程中激活應(yīng)用業(yè)務(wù)并返回處理結(jié)果的能力。呼叫模型管理所有呼叫或會(huì)話，維護(hù)呼叫狀態(tài)，并作為一個(gè)實(shí)體協(xié)調(diào)多個(gè)協(xié)議適配模塊之間的通信。
呼叫服務(wù)的主要功能是為呼叫控制模塊提供輔助服務(wù)，包括：號(hào)碼分析、路由選擇、用戶屬性管理、位置管理和資源管理等功能。
(3)業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)
業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)的主要功能是提供業(yè)務(wù)交換功能，向外部業(yè)務(wù)平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)接口，開放針對(duì)第三方的可編程能力，以便靈活、快速地提供各種業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)主要由附加業(yè)務(wù)模塊、INAP/MAP模塊、Parlay接口模塊組成。
附加業(yè)務(wù)模塊用以提供基于軟交換設(shè)備的附加業(yè)務(wù)，如三方呼叫、熱線電話、縮位撥號(hào)、來電顯示等。
INAP/MAP模塊負(fù)責(zé)提供符合固定／移動(dòng)智能網(wǎng)要求的業(yè)務(wù)交換功能以及標(biāo)準(zhǔn)的INAP/MAP協(xié)議接口，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的互通。Parlay接口模塊提供符合Parlay規(guī)范的呼叫控制接口，實(shí)現(xiàn)與Parlay應(yīng)用服務(wù)器的連接。
(4)管理子系統(tǒng)
管理子系統(tǒng)是軟交換設(shè)備中負(fù)責(zé)管理和操作維護(hù)(OAM,Operations,Administra-tion,Maintenance)的部分，是用戶使用、配置、管理、監(jiān)視軟交換設(shè)備的丁具集合。管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循電信管理網(wǎng)(TMN)網(wǎng)管規(guī)范，其主要功能由性能管理模塊、故障管理模塊、配置管理模塊、安全管理模塊、日志管理模塊以及話務(wù)統(tǒng)計(jì)模塊和計(jì)費(fèi)管理模塊分別實(shí)現(xiàn)。性能管理模塊主要提供對(duì)軟交換設(shè)備軟、硬件使用情況的測(cè)最功能，包括性能數(shù)據(jù)的采集、性能數(shù)據(jù)顯示等，并可通過人機(jī)命令進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行控制。
安全管理模塊主要管理和處理軟交換設(shè)備的安全問題，防止非法用戶訪問和操作被管資源，并保證對(duì)各種被管資源進(jìn)行的操作是正確的。
配置管理模塊主要提供對(duì)各類系統(tǒng)資源的配置工作，并可以通過命令行和圖形兩種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。故障管理模塊定期執(zhí)行系統(tǒng)自檢，檢測(cè)系統(tǒng)故障，提供完備的告警機(jī)制，此外還可以根據(jù)預(yù)定的故障處理策略進(jìn)行故障隔離或者故障排除操作。話務(wù)統(tǒng)計(jì)模塊主要提供業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)功能，以反映設(shè)備的業(yè)務(wù)負(fù)荷信息和運(yùn)行狀況。其主要內(nèi)容包括呼叫次數(shù)測(cè)鼠、業(yè)務(wù)扯統(tǒng)計(jì)、平均占用時(shí)間測(cè)量、話務(wù)擁塞統(tǒng)計(jì)、服務(wù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)。計(jì)費(fèi)模塊可根據(jù)計(jì)費(fèi)對(duì)象實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)信息采集功能，并負(fù)責(zé)將采集的計(jì)費(fèi)信息送往計(jì)費(fèi)中心，該模塊同時(shí)還可支持復(fù)式計(jì)費(fèi)、立即計(jì)費(fèi)等功能。
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軟件子系統(tǒng)之間的關(guān)系
在UniNet軟交換設(shè)備的軟件分層結(jié)構(gòu)中，會(huì)話控制子系統(tǒng)處于比較特殊的位置，它是各種信息流的集散地，起到了類似于＂樞紐＂的作用。其余子系統(tǒng)（包括協(xié)議適配子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)和管理子系統(tǒng)）都以會(huì)話控制子系統(tǒng)為中心開展主作。
協(xié)議適配子系統(tǒng)采用了一種“平行”的工作方式，也就是說其內(nèi)部模塊在功能上是并列的，相互之間不直接發(fā)生任何信息交互關(guān)系。業(yè)務(wù)交換子系統(tǒng)采用了一種綜合形式的工作方式，在主體功能的實(shí)現(xiàn)上類似于會(huì)話控制子系統(tǒng)，而在接口的實(shí)現(xiàn)上則類似于協(xié)議適配子系統(tǒng)。
管理子系統(tǒng)則基本上是被動(dòng)的，其工作方式表現(xiàn)為“請(qǐng)求－響應(yīng)”和“采集－反饋＂，共同為設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)提供支持。從上面的體系結(jié)構(gòu)介紹中，可以看到，UniNet軟交換設(shè)備的軟件系統(tǒng)采用了分層的模塊化思想，各子系統(tǒng)間的接口采用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制，子系統(tǒng)之間保持相對(duì)的獨(dú)立性和自治性。各子系統(tǒng)內(nèi)部均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，某一子系統(tǒng)功能模塊的升級(jí)、擴(kuò)充和改變不會(huì)影響到子系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)其他子系統(tǒng)功能的影響也可控制在有限的范圍內(nèi)。這種方式不僅簡(jiǎn)單、高效，而且容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的分布，便于系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試，同時(shí)使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性和可伸縮性能力。
比如，在協(xié)議適配子系統(tǒng)，針對(duì)不同協(xié)議處理的模塊是相互獨(dú)立的，每個(gè)模塊都可以根據(jù)需要增加、減少或更新，做到”即插即用“，具有很好可擴(kuò)展性；在業(yè)務(wù)接入和控制層，各個(gè)業(yè)務(wù)接口模塊也是彼此獨(dú)立的，都可根據(jù)需要進(jìn)行增加或減少，當(dāng)新的業(yè)務(wù)接口出現(xiàn)時(shí)，只要增加相應(yīng)的業(yè)務(wù)接口模塊即可，對(duì)其他模塊的影響幾乎為零；核心會(huì)話控制層也可以通過替換增強(qiáng)后的新型呼叫控制模塊來擴(kuò)充呼叫控制能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)新業(yè)務(wù)的支持。
