在軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，軟交換設備的實現(xiàn)占了大部分工作量。同時，軟交換設備的實現(xiàn)方案也集中體現(xiàn)了軟交換系統(tǒng)的重要技術要求。我國有關支持多媒體和移動業(yè)務的軟交換系統(tǒng)的研究得到863計劃重大課題立項。該課題以軟交換技術為核心，重點研究能夠支持多媒體業(yè)務和應用于移動網(wǎng)絡的軟交換系統(tǒng)。在863項目的支持下，北京郵電大學設計并開發(fā)了支持基本語音業(yè)務、支持多媒體業(yè)務以及支持移動業(yè)務的UniNet系列軟交換設備。下面將以UniNet軟交換設備所采用的軟件體系結構和設計思想為例，簡要分析軟交換設備核心功能的設計及實現(xiàn)方式。
一、UniNet軟交換設備的硬件平臺
簡單地說，UniNet軟交換設備是一套分布式的實時信息交換控制平臺，由通用計算機平臺和運行其上的軟件系統(tǒng)組成。由于軟交換技術自身的特點，UniNet軟交換設備的重點和難點都反映在軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)上，硬件平臺處于相對次要的地位。一般而言，在軟交換設備的硬件平臺設計方面，目前有兩種主流模式。
1、采用專用硬件平臺。由于對設備的可靠性以及處理性能有著近乎苛刻的要求，傳統(tǒng)電信設備一般采用專用硬件平臺實現(xiàn)，以滿足電信級應用的要求。在軟交換設備的研發(fā)中，大型的傳統(tǒng)電信設備制造商繼續(xù)選擇了專用的硬件平臺。
2、采用通用計算機平臺。近年來，隨著計算機技術的快速發(fā)展，通用計算機平臺（如SUN公司、HP公司以及IBM公司的服務器產(chǎn)品）也開始在電信領域得到應用，并且成為一種趨勢。采用通用計算平臺的優(yōu)勢在于可快速繼承計算機領域的最新技術成果，并且降低通信設備開發(fā)的門檻，使原來軟硬合一的設計轉變?yōu)橐攒浖O計為主，從而更有利于設備的平滑演進。UniNet軟交換設備的硬件平臺就采用了這種方式。
二、UniNet軟交換設備的軟件系統(tǒng)
UniNet軟交換設備的核心是一套獨立于底層硬件和操作系統(tǒng)的、分布式的實時通信軟件系統(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、協(xié)議和設備的網(wǎng)絡環(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)務的開放式應用編程接口。通過前文的分析，可以看出，盡管軟交換設備有著不同的分類，在功能上有著一定的差異性，但是從核心功能（提供呼叫和會話控制）角度來看，其體系架構的設計是可以采用相同模式的。而且從NGN發(fā)展的角度，尤其是固定移動融合的需要，在軟件系統(tǒng)的設計上應實現(xiàn)體系架構的統(tǒng)一，可以根據(jù)技術發(fā)展和應用要求增加相關的軟件模塊，使其能適應未來平滑升級以支持網(wǎng)絡融合發(fā)展的需要。
以移動軟交換和固定軟交換為例，位于移動匯接長途局的MSC服務器與固定網(wǎng)的4類軟交換設備差別不大，可以采用統(tǒng)一軟交換控制實體來實現(xiàn)。在端局應用層面，簡單地說，由于移動和固定網(wǎng)中的軟交換都采用控制與媒體分離的思想，因此兩網(wǎng)中的軟交換設備可采用統(tǒng)一的呼叫控制模塊，只要分別提供與移動網(wǎng)和固定網(wǎng)中各種接入設備（如AG、MG、SG、IAD等）對應的協(xié)議處理功能，如RANAP、Megaco、MGCP等，并增加與移動性管理相關的功能（支持用戶漫游、切換），移動網(wǎng)和固定網(wǎng)中的軟交換設備就可以合二為一。這樣，對于移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的接入設備來說，它們“看到＂的將是同一個軟交換設備。因此，UniNet系列軟交換設備，無論是用于語音業(yè)務、多媒體業(yè)務還是移動業(yè)務，其軟件系統(tǒng)都采用了分層的、模塊化的設計思路，基于同樣的軟件體系架構，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軟交換設備的軟件系統(tǒng)可以被認為是一套軟件組件，其主體部分包含4個相對獨立的子系統(tǒng)，分別是協(xié)議適配子系統(tǒng)、會話控制子系統(tǒng)、業(yè)務交換子系統(tǒng)以及管理子系統(tǒng)。所有的這些子系統(tǒng)可以分布于一個或更多的硬件平臺上。
（1）協(xié)議適配子系統(tǒng)
作為一個開放的系統(tǒng)，UniNet軟交換設備使用標準的協(xié)議與其他網(wǎng)絡實體通信，處理在用戶設備、網(wǎng)絡設備以及網(wǎng)絡系統(tǒng)間的控制和相關信令。協(xié)議適配子系統(tǒng)的主要功能就是提供對不同信令／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)絡協(xié)議的差異性，從而將不同的協(xié)議統(tǒng)一起來，實現(xiàn)呼叫控制功能與協(xié)議的無關性。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。簡單地說，協(xié)議適配模塊的主要功能是負責接收和發(fā)送特定協(xié)議消息，并對協(xié)議消息的語法和語義進行處理，完成外部協(xié)議消息（或消息序列）與內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)議適配模塊在結構和功能的設計上具有很強的通用性，具有即插即用的特點，因此協(xié)議適配于系統(tǒng)可以根據(jù)網(wǎng)絡未來發(fā)展的需要，隨時增添新的協(xié)議適配模塊。
(2)會話控制子系統(tǒng)
會話控制子系統(tǒng)是軟交換設備的主體部分，它主要完成對呼叫處理和連接控制功能，并在呼叫事件符合應用業(yè)務所設定的觸發(fā)條件時，激活上層的應用業(yè)務。會話控制子系統(tǒng)包括呼叫控制模塊(CallControl)和呼叫服務模塊(CallService)兩個主要部分。呼叫控制模塊是整個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體可以稱為＂呼叫模型”。這個實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)送的呼叫請求事件，將觸發(fā)呼叫模型的工作。呼叫模型在處理呼叫時不考慮底層協(xié)議的差異，而是進行統(tǒng)一的控制操作，包含發(fā)起、應答、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用業(yè)務并返回處理結果的能力。呼叫模型管理所有呼叫或會話，維護呼叫狀態(tài)，并作為一個實體協(xié)調多個協(xié)議適配模塊之間的通信。
呼叫服務的主要功能是為呼叫控制模塊提供輔助服務，包括：號碼分析、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)務交換子系統(tǒng)
業(yè)務交換子系統(tǒng)的主要功能是提供業(yè)務交換功能，向外部業(yè)務平臺提供標準的業(yè)務接口，開放針對第三方的可編程能力，以便靈活、快速地提供各種業(yè)務。業(yè)務交換子系統(tǒng)主要由附加業(yè)務模塊、INAP/MAP模塊、Parlay接口模塊組成。
附加業(yè)務模塊用以提供基于軟交換設備的附加業(yè)務，如三方呼叫、熱線電話、縮位撥號、來電顯示等。
INAP/MAP模塊負責提供符合固定／移動智能網(wǎng)要求的業(yè)務交換功能以及標準的INAP/MAP協(xié)議接口，實現(xiàn)與傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務控制點的互通。Parlay接口模塊提供符合Parlay規(guī)范的呼叫控制接口，實現(xiàn)與Parlay應用服務器的連接。
(4)管理子系統(tǒng)
管理子系統(tǒng)是軟交換設備中負責管理和操作維護(OAM,Operations,Administra-tion,Maintenance)的部分，是用戶使用、配置、管理、監(jiān)視軟交換設備的丁具集合。管理子系統(tǒng)的設計遵循電信管理網(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統(tǒng)計模塊和計費管理模塊分別實現(xiàn)。性能管理模塊主要提供對軟交換設備軟、硬件使用情況的測最功能，包括性能數(shù)據(jù)的采集、性能數(shù)據(jù)顯示等，并可通過人機命令進行對系統(tǒng)的性能進行控制。
安全管理模塊主要管理和處理軟交換設備的安全問題，防止非法用戶訪問和操作被管資源，并保證對各種被管資源進行的操作是正確的。
配置管理模塊主要提供對各類系統(tǒng)資源的配置工作，并可以通過命令行和圖形兩種方式對數(shù)據(jù)進行配置。故障管理模塊定期執(zhí)行系統(tǒng)自檢，檢測系統(tǒng)故障，提供完備的告警機制，此外還可以根據(jù)預定的故障處理策略進行故障隔離或者故障排除操作。話務統(tǒng)計模塊主要提供業(yè)務統(tǒng)計功能，以反映設備的業(yè)務負荷信息和運行狀況。其主要內容包括呼叫次數(shù)測鼠、業(yè)務扯統(tǒng)計、平均占用時間測量、話務擁塞統(tǒng)計、服務質量統(tǒng)計。計費模塊可根據(jù)計費對象實現(xiàn)計費信息采集功能，并負責將采集的計費信息送往計費中心，該模塊同時還可支持復式計費、立即計費等功能。
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軟件子系統(tǒng)之間的關系
在UniNet軟交換設備的軟件分層結構中，會話控制子系統(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)務交換子系統(tǒng)和管理子系統(tǒng)）都以會話控制子系統(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)生任何信息交互關系。業(yè)務交換子系統(tǒng)采用了一種綜合形式的工作方式，在主體功能的實現(xiàn)上類似于會話控制子系統(tǒng)，而在接口的實現(xiàn)上則類似于協(xié)議適配子系統(tǒng)。
管理子系統(tǒng)則基本上是被動的，其工作方式表現(xiàn)為“請求－響應”和“采集－反饋＂，共同為設備的功能實現(xiàn)提供支持。從上面的體系結構介紹中，可以看到，UniNet軟交換設備的軟件系統(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動機制，子系統(tǒng)之間保持相對的獨立性和自治性。各子系統(tǒng)內部均采用模塊化結構設計，某一子系統(tǒng)功能模塊的升級、擴充和改變不會影響到子系統(tǒng)的整體結構，同時對其他子系統(tǒng)功能的影響也可控制在有限的范圍內。這種方式不僅簡單、高效，而且容易實現(xiàn)系統(tǒng)功能的分布，便于系統(tǒng)的開發(fā)和調試，同時使系統(tǒng)具有良好的可擴展性和可伸縮性能力。
比如，在協(xié)議適配子系統(tǒng)，針對不同協(xié)議處理的模塊是相互獨立的，每個模塊都可以根據(jù)需要增加、減少或更新，做到”即插即用“，具有很好可擴展性；在業(yè)務接入和控制層，各個業(yè)務接口模塊也是彼此獨立的，都可根據(jù)需要進行增加或減少，當新的業(yè)務接口出現(xiàn)時，只要增加相應的業(yè)務接口模塊即可，對其他模塊的影響幾乎為零；核心會話控制層也可以通過替換增強后的新型呼叫控制模塊來擴充呼叫控制能力，實現(xiàn)對新業(yè)務的支持。
