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UniNet软交换设备的平台

编辑:燕子 时间:2020-04-28

导读:  UniNet软交换设备的平台

在软交换系统的实现过程中,软交换设备的实现占了大部分工作量。同时,软交换设备的实现方案也集中体现了软交换系统的重要技术要求。我国有关支持多媒体和移动业务的软交换系统的研究得到863计划重大课题立项。该课题以软交换技术为核心,重点研究能够支持多媒体业务和应用于移动网络的软交换系统。在863项目的支持下,北京邮电大学设计并开发了支持基本语音业务、支持多媒体业务以及支持移动业务的UniNet系列软交换设备。下面将以UniNet软交换设备所采用的软件体系结构和设计思想为例,简要分析软交换设备核心功能的设计及实现方式。

一、UniNet软交换设备的硬件平台

简单地说,UniNet软交换设备是一套分布式的实时信息交换控制平台,由通用计算机平台和运行其上的软件系统组成。由于软交换技术自身的特点,UniNet软交换设备的重点和难点都反映在软件系统的实现上,硬件平台处于相对次要的地位。一般而言,在软交换设备的硬件平台设计方面,目前有两种主流模式。

1、采用专用硬件平台。由于对设备的可靠性以及处理性能有着近乎苛刻的要求,传统电信设备一般采用专用硬件平台实现,以满足电信级应用的要求。在软交换设备的研发中,大型的传统电信设备制造商继续选择了专用的硬件平台。

2、采用通用计算机平台。近年来,随着计算机技术的快速发展,通用计算机平台(如SUN公司、HP公司以及IBM公司的服务器产品)也开始在电信领域得到应用,并且成为一种趋势。采用通用计算平台的优势在于可快速继承计算机领域的最新技术成果,并且降低通信设备开发的门槛,使原来软硬合一的设计转变为以软件设计为主,从而更有利于设备的平滑演进。UniNet软交换设备的硬件平台就采用了这种方式。

二、UniNet软交换设备的软件系统

UniNet软交换设备的核心是一套独立于底层硬件和操作系统的、分布式的实时通信软件系统。它可以处理各种各样的通信协议,为下一代网络提供核心呼叫控制和连接控制功能;能在基于各种不同技术、协议和设备的网络环境之间提供无缝的互操作性,并可为第三方提供创建新业务的开放式应用编程接口。通过前文的分析,可以看出,尽管软交换设备有着不同的分类,在功能上有着一定的差异性,但是从核心功能(提供呼叫和会话控制)角度来看,其体系架构的设计是可以采用相同模式的。而且从NGN发展的角度,尤其是固定移动融合的需要,在软件系统的设计上应实现体系架构的统一,可以根据技术发展和应用要求增加相关的软件模块,使其能适应未来平滑升级以支持网络融合发展的需要。

以移动软交换和固定软交换为例,位于移动汇接长途局的MSC服务器与固定网的4类软交换设备差别不大,可以采用统一软交换控制实体来实现。在端局应用层面,简单地说,由于移动和固定网中的软交换都采用控制与媒体分离的思想,因此两网中的软交换设备可采用统一的呼叫控制模块,只要分别提供与移动网和固定网中各种接入设备(如AG、MG、SG、IAD等)对应的协议处理功能,如RANAP、Megaco、MGCP等,并增加与移动性管理相关的功能(支持用户漫游、切换),移动网和固定网中的软交换设备就可以合二为一。这样,对于移动网和固定网的接入设备来说,它们“看到"的将是同一个软交换设备。因此,UniNet系列软交换设备,无论是用于语音业务、多媒体业务还是移动业务,其软件系统都采用了分层的、模块化的设计思路,基于同样的软件体系架构,保持了软件系统的一致性和延续性。UniNet的软件基本框架如图所示。

UniNet软交换设备软件体系基本框架

1、软件子系统功能说明

UniNet软交换设备的软件系统可以被认为是一套软件组件,其主体部分包含4个相对独立的子系统,分别是协议适配子系统、会话控制子系统、业务交换子系统以及管理子系统。所有的这些子系统可以分布于一个或更多的硬件平台上。

(1)协议适配子系统

作为一个开放的系统,UniNet软交换设备使用标准的协议与其他网络实体通信,处理在用户设备、网络设备以及网络系统间的控制和相关信令。协议适配子系统的主要功能就是提供对不同信令/协议的接入功能,并抽象和规范所接收的信令消息,以屏蔽不同网络协议的差异性,从而将不同的协议统一起来,实现呼叫控制功能与协议的无关性。协议适配子系统主要包括以下协议适配模块:ISUP、H.323、SIP/SIP-T、BICC、MGCP、Megaco、RANAP等。简单地说,协议适配模块的主要功能是负责接收和发送特定协议消息,并对协议消息的语法和语义进行处理,完成外部协议消息(或消息序列)与内部呼叫控制指令之间的映射。在一定程度上,协议适配模块的能力主要是由它们使用的协议及接口来决定,虽然不能用来维护呼叫状态,但它们具有多路交互功能。

协议适配模块在结构和功能的设计上具有很强的通用性,具有即插即用的特点,因此协议适配于系统可以根据网络未来发展的需要,随时增添新的协议适配模块。

(2)会话控制子系统

会话控制子系统是软交换设备的主体部分,它主要完成对呼叫处理和连接控制功能,并在呼叫事件符合应用业务所设定的触发条件时,激活上层的应用业务。会话控制子系统包括呼叫控制模块(CallControl)和呼叫服务模块(CallService)两个主要部分。呼叫控制模块是整个软交换控制功能的主体部分。所有的呼叫都将通过协议适配子系统上报到呼叫控制模块并在本模块得到统一的处理。在呼叫控制模块中处理呼叫的实体可以称为"呼叫模型”。这个实体处理所有抽象后的信令消息,并控制媒体连接路径。通过协议适配器发送的呼叫请求事件,将触发呼叫模型的工作。呼叫模型在处理呼叫时不考虑底层协议的差异,而是进行统一的控制操作,包含发起、应答、处理、观察和操纵呼叫所需要的功能,以及在呼叫处理过程中激活应用业务并返回处理结果的能力。呼叫模型管理所有呼叫或会话,维护呼叫状态,并作为一个实体协调多个协议适配模块之间的通信。

呼叫服务的主要功能是为呼叫控制模块提供辅助服务,包括:号码分析、路由选择、用户属性管理、位置管理和资源管理等功能。

(3)业务交换子系统

业务交换子系统的主要功能是提供业务交换功能,向外部业务平台提供标准的业务接口,开放针对第三方的可编程能力,以便灵活、快速地提供各种业务。业务交换子系统主要由附加业务模块、INAP/MAP模块、Parlay接口模块组成。

附加业务模块用以提供基于软交换设备的附加业务,如三方呼叫、热线电话、缩位拨号、来电显示等。

INAP/MAP模块负责提供符合固定/移动智能网要求的业务交换功能以及标准的INAP/MAP协议接口,实现与传统智能网业务控制点的互通。Parlay接口模块提供符合Parlay规范的呼叫控制接口,实现与Parlay应用服务器的连接。

(4)管理子系统

管理子系统是软交换设备中负责管理和操作维护(OAM,Operations,Administra-tion,Maintenance)的部分,是用户使用、配置、管理、监视软交换设备的丁具集合。管理子系统的设计遵循电信管理网(TMN)网管规范,其主要功能由性能管理模块、故障管理模块、配置管理模块、安全管理模块、日志管理模块以及话务统计模块和计费管理模块分别实现。性能管理模块主要提供对软交换设备软、硬件使用情况的测最功能,包括性能数据的采集、性能数据显示等,并可通过人机命令进行对系统的性能进行控制。

安全管理模块主要管理和处理软交换设备的安全问题,防止非法用户访问和操作被管资源,并保证对各种被管资源进行的操作是正确的。

配置管理模块主要提供对各类系统资源的配置工作,并可以通过命令行和图形两种方式对数据进行配置。故障管理模块定期执行系统自检,检测系统故障,提供完备的告警机制,此外还可以根据预定的故障处理策略进行故障隔离或者故障排除操作。话务统计模块主要提供业务统计功能,以反映设备的业务负荷信息和运行状况。其主要内容包括呼叫次数测鼠、业务扯统计、平均占用时间测量、话务拥塞统计、服务质量统计。计费模块可根据计费对象实现计费信息采集功能,并负责将采集的计费信息送往计费中心,该模块同时还可支持复式计费、立即计费等功能。

  1. 软件子系统之间的关系

    在UniNet软交换设备的软件分层结构中,会话控制子系统处于比较特殊的位置,它是各种信息流的集散地,起到了类似于"枢纽"的作用。其余子系统(包括协议适配子系统、业务交换子系统和管理子系统)都以会话控制子系统为中心开展主作。

    协议适配子系统采用了一种“平行”的工作方式,也就是说其内部模块在功能上是并列的,相互之间不直接发生任何信息交互关系。业务交换子系统采用了一种综合形式的工作方式,在主体功能的实现上类似于会话控制子系统,而在接口的实现上则类似于协议适配子系统。

    管理子系统则基本上是被动的,其工作方式表现为“请求-响应”和“采集-反馈",共同为设备的功能实现提供支持。从上面的体系结构介绍中,可以看到,UniNet软交换设备的软件系统采用了分层的模块化思想,各子系统间的接口采用消息驱动机制,子系统之间保持相对的独立性和自治性。各子系统内部均采用模块化结构设计,某一子系统功能模块的升级、扩充和改变不会影响到子系统的整体结构,同时对其他子系统功能的影响也可控制在有限的范围内。这种方式不仅简单、高效,而且容易实现系统功能的分布,便于系统的开发和调试,同时使系统具有良好的可扩展性和可伸缩性能力。

    比如,在协议适配子系统,针对不同协议处理的模块是相互独立的,每个模块都可以根据需要增加、减少或更新,做到”即插即用“,具有很好可扩展性;在业务接入和控制层,各个业务接口模块也是彼此独立的,都可根据需要进行增加或减少,当新的业务接口出现时,只要增加相应的业务接口模块即可,对其他模块的影响几乎为零;核心会话控制层也可以通过替换增强后的新型呼叫控制模块来扩充呼叫控制能力,实现对新业务的支持。

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