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本章主要介绍了软交换网络的主要设备，包括软交换设备、媒体网关、信令网关和归属位置寄存器。通过本章学习要求掌握软交换设备、中继媒体网关（综合媒体网关）、综合接入设备IAD、信令网关和归属位置寄存器HLR的功能和接口；了解软交换设备、中继媒体网关（综合媒体网关）、综合接入设备IAD、信令网关和归属位置寄存器HLR的硬件结构和软件结构。
第一节 软交换设备
一、软交换设备的功能
固定网络软交换设备的功能结构如图3-1所示。 图3-1 固定网络软交换设备的功能结构 移动软交换设备的功能结构如图3-2所示。 图3-2 移动软交换设备的功能结构 1. 呼叫控制功能
软交换设备可以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫请求的处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。
2. 业务交换功能
软交换设备的业务交换功能主要包括：
（1） 业务控制触发的识别以及与SCF间的通信。
（2） 管理呼叫控制功能和SCF之间的信令。
（3） 在SCF控制下处理智能网业务请求。
（4） 业务交互作用管理。
3. 协议功能
交换设备采用标准协议与各种功能实体进行通信，这些协议包括： 媒体网关控制协议：H.248、MGCP等。呼叫控制协议：ISUP、TUP、BICC、PRI、BRI、V5.2、H.323、SIP等。传输控制协议：SCTP、UDP、TCP、M3UA等。业务应用协议：PARLAY、JAIN、INAP、CAMEL、MAP、RADIUS等。维护管理协议： SNMP、CORBA、COPS等。
4. 业务提供功能
软交换设备的业务提供方式主要有三种。方式一：软交换设备自身提供业务，包括话音、视频；方式二：软交换设备与智能网设备配合提供成熟智能网业务；方式三：软交换与应用服务器协同提供提供多媒体增值业务。
5. 互通功能
（1） 采用SIP、SIP-T或BICC协议与其他软交换设备互通；
（2） 通过信令网关及中继网关实现与PSTN、无线市话网络和移动网的互通；
（3） 通过信令网关实现分组网与现有No.7信令网的互通；
（4） 通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；
（5） 通过H.323协议实现与现有H.323体系的IP电话网的互通；
（6） 可以通过软交换中的互通模块，采用SIP协议实现与未来SIP网络体系的互通。
6. 资源管理功能
软交换设备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，接受网关的报告，掌握资源当前状态，对使用情况进行统计，以便决定此次呼叫请求是否进行接续等。
7. 计费功能
软交换设备能够根据不同的计费对象进行计费和信息采集。
主叫计费、被叫计费、帐号计费
按时间计费、按流量计费、按内容计费
具有采集详细话单及复式计次的功能，并能够按照运营商的需求将话单传送到相应的计费中心。
8. 认证与授权功能
能够与认证中心连接，并可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息(如IP地址及MAC地址等)送往认证中心进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入。
9. 地址解析及路由功能
（1） E.164地址至IP地址，SIP用户URL编码方式至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能；
（2） 能够对号码进行路由分析，通过预设的路由原则(如拥塞控制路由原则)找到合适的被叫软交换设备，将呼叫请求送至被叫软交换设备；
（3） 软交换应具有配置多区号的能力。
10. 语音处理功能
呼叫建立之前，软交换设备会分别向主／被叫网关发送可选的(按优先级由高到低的)编码方式列表，网关根据自身情况回送(按优先级由高到低的)编码方式列表，最后双方选取都支持的最高优先级编码方式，完成两个网关之间编码方式的协商。当网络发生拥塞时，软交换设备会控制网关设备切换至压缩率高的编码方式，减少网络负荷。当网络负荷恢复至正常时，软交换设备会控制网关设备切换至压缩率低的编码方式，提高业务质量。
（1） 控制媒体网关之间语音编码方式的协商过程，语音编码算法至少包括 G.711、G.729、G.723等。对于移动软交换，算法应支持UMTS-AMR2编解码(必选)、UMTS_AMR编解码(可选)和G711A编解码；
（2） 控制媒体网关是否采用回声抑制功能；
（3） 向媒体网关提供语音包缓存区的最大容量，以减少抖动对语音质量带来的影响。
11. 过负荷控制能力
（1） 能在系统或网络过负荷时，具有对负荷控制的能力，例如限制某些方向的呼叫或自动逐级限制普通用户的呼出等。
（2） 能根据网络拥塞的不同程度进行分级拥塞控制。
（3） 能根据资源的使用情况和网络的拥塞情况，动态调整编码方式，并通知网关设备(可选功能)。
（4） 能够定义服务质量的门限值并下发给网关设备。
（5） 能对话务统计数据和设备运行状态进行分析。
（6） 能按百分比根据来话的主叫类别、主叫号码、时间段、入中继群标识来限制至特定出中继、目的码的呼叫量。
（7） 能根据来话的主叫类别、主叫号码、时间段、入中继群标识来限制在规定的时间间隔内至特定出中继、目的码允许选择路由的最大试呼次数。
12. 与移动业务相关的功能
除了完成固定软交换设备需完成的功能外，移动软交换服务器需增加的功能主要包含：
（1） 移动性管理功能
（2） 安全保密功能
（3） 查询被叫移动位置，完成对被叫移动用户呼叫控
二、软交换设备的性能及可靠性指标
1. 系统容量
（1） 位于端局时为10 万以上；
（2） 位于汇接局为20万中继以上。
2. 系统处理能力（BHCA）
（1） 位于端局时为140万BHCA以上；
（2） 位于汇接局时为300万BHCA以上。
3. 时延
平均为50ms，保证时延不超过200ms的概率为95℅
4. 系统可靠性和可用性
（1） 达到或超过99.999%的可用性，全系统每年的中断时间<3min
（2） 具有高可靠性和高稳定性。有热备份冗余，并支持热插拔功能。
三、软交换设备的维护管理要求
1. 配置管理
提供SNMP配置管理、脱机/在线配置、远程配置等方式；提供数据备份功能和数据升级功能等。
2. 故障管理
能根据故障的严重程度分类，以产生不同程度的告警信息。
3. 性能管理
（1） 提供业务统计功能，以反映本设备的业务负荷信息和运行状况。
（2） 通过人机命令预定或即时执行话务控制命令，有效疏通正常话务，遏制超量话务对网络冲击。
4. 安全管理
对维护员的访问权限有严格的规定，记录所有操作员的操作日志。
5. 计费管理
根据计费对象进行计费和信息采集功能，并负贵将采集信息送往计费中心，同时还应可选支持复式计费、立即计费的功能。
四、软交换设备的硬件结构
软交换设备的硬件结构如图3-3所示。 图3-3 软交换设备的硬件结构 1. 业务处理子系统（又称“主机”或“前台” ）
设备的核心部分，主要完成业务处理、资源管理等功能。主要包括宽带信令处理板、多媒体信令处理板、固定呼叫控制板、中心数据库板、系统管理板等部分。
（1） 宽带信令处理板处理经过IP转发模块分发的IP包，进行UDP、SCTP、M3UA、H.248等协议的处理后，将消息分发到相应的固定呼叫控制板进行事务层／业务层处理。
（2） 多媒体信令处理板完成UDP、TCP和H.323、SIP多媒体协议的处理。
（3） 固定呼叫控制板完成MTP3、ISUP、INAP、MGCP、H.248、H.323、SIP等呼叫控制及协议的处理，M3UA、IUA、V5UA消息的转发，并生成话单。
（4） 中心数据库板作为设备的核心数据库，存储软交换系统中所有与呼叫定位、网关资源管理、出局中继选路等有关的数据。
（5） 系统管理板完成系统程序、数据加载和管理功能，通过串口总线、共享资源总线对机框中所有单板进行管理并将其状态反馈给后台，控制系统的显示面板指示灯的状态。
（6） 协议的处理和业务生成、控制全部由软件完成。各个模块通过高速以太网连接在一起。
2. 核心交换网络
（1） 完成主机系统各单板之间的通信，主机系统各单板与后台的维护管理子系统和计费网关之间的通信。
（2） 由两个以太网（LAN）交换机组成。
3. 维护管理子系统（又称“后台” ）
（1） 主要完成操作维护、话单管理等功能。
（2） 由维护管理模块BAM、应急工作站、操作维护终端、计费网关和连接设备构成。
4. 计费网关
与计费中心通信。
5. 网络接口
（1） 提供经过IP网络与各类网关设备的外部接口。
（2） 主要由IP网络接口板和IP转发模块板组成。
五、软交换设备的软件结构
软交换设备的运行软件由程序和数据两大部份组成，如图3-4所示。  图3-4 软交换设备的运行软件 1. 软交换设备的程序
（1） 设备(协议)适配层：处理外部（信令网关或媒体网关）通过各种标准协议发来的信令消息，并将这些信令消息转化为统一的内部消息送给呼叫服务器进行处理，或相反。
（2） 呼叫服务器：系统的控制枢纽，提供统一的呼叫控制。呼叫服务器模块主要包括呼叫控制程序、呼叫分析程序和资源管理程序。
（3） 资源管理器：负责与呼叫相关的电路资源和各种媒体资源的管理和分配。
（4） 业务处理器：负责提供软交换控制设备与上层SCP、应用服务器之间的交互。
（5） 数据管理器：提供对内部数据库的统一存取接口
2. 软交换设备的数据
（1） 局数据
局数据包括基础数据、对接数据和业务数据三大类。基础数据又包含硬件数据：主要说明软交换设备安装的位置。例如：机架所处的机房的编号、单板的模块号、IP地址等。 本局数据：定义软交换机在No.7信令网中的基础信息和与呼叫处理有关的基础信息。例如：软交换机的信令点编码 、软交换机所在国家的国家码、所在地区的区号等。计费数据：说明如何确定各类呼叫的付费方（主叫付费，被叫付费，第三方付费和免费），计费的费率，话费记录方式（详细话单、计次表）。对接数据包含软交换与媒体网关、PSTN交换机、其它软交换、PBX等设备对接时与信令、协议以及中继密切相关的数据。 主要包括媒体网关数据、MRS资源数据、协议数据、信令数据、路由数据、中继数据。业务数据定义拨号方案、用户号码分配方案、限呼方案、业务配合信息、业务规则信息等数据。主要包括号码分析数据、限呼数据、话务控制 网管控制、智能业务数据、查询SHLR数据和其他应用数据。
（2） 用户数据
包括各类用户的电话号码，设备安装位置（用户所在的媒体网关的地址和用户的终端标识号），处理该用户的呼叫控制板的模块号，用户对应的呼叫源码，计费源码，呼入呼出权限（国际长途有权、国内长途有权、本地网有权等）用户可使用的补充业务数据（如无条件前转业务、来电显示等）。对于多媒体用户，还包括设备标识、协议类型、设备类型、认证方式和认证密码等。
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