软交换

**軟交換**（英語：softswitch）是電信網路中的一個中央設備，通過在通用計算機系統上運行的軟體，跨越電信網路或公共網際網路，將來自一個電話線路的電話呼叫完全連接到另一個電話線路。大多數固網電信通過專用電子硬體進行路由；然而，使用通用伺服器和 VoIP 技術的軟交換機正越來越受歡迎。

許多電信網路現在使用軟交換和更傳統的專用硬體的組合。

雖然術語「軟交換」可以指任何這樣的設備，但是更常用於指處理 IP 到 IP 電話呼叫的設備，而「接入伺服器」或「媒體閘道」這個短語則用來指代傳統的「陸線」（硬線）電話呼叫的終端設備。在實際中，這樣的設備通常可以兩類呼叫都可以做到。舉一個實際的例子，Skype 到 Skype 電話是完全基於 IP（網際網路）的，所以在中間連接發話方和受話方的地方使用軟交換。相比之下，接入伺服器可能會接收來自傳統電話線路的移動電話或呼叫，將其轉換為 IP 流量，然後通過網際網路將其發送到另一個這樣的設備，而終止呼叫是通過把這個過程倒過來，將 IP 語音呼叫轉換回傳統的，用非 IP 系統傳輸語音的 ISDN/PSTN 協定的舊式電路交換數位系統來終止呼叫。

軟交換通常用於控制電路交換和封包交換網路之間的連接點的連接。既有交換邏輯，也有交換結構的單個設備可用於此目的；但現代科技傾向於把這個設備分解成呼叫代理和媒體閘道兩個部分。

呼叫代理處理諸如計費、呼叫路由、信令、呼叫服務等功能，提供功能邏輯來完成這些電話元任務。呼叫代理可以通過 TCP/IP 鏈路來控制地理上分散的區域中的幾個不同的媒體閘道。它還用於控制媒體閘道的功能，以便與媒體以及其他接口進行連接。此過程用於保持接口清晰，以便接收來自任何電話線的呼叫。

媒體閘道將不同類型的數位媒體流連接在一起，為呼叫中的媒體（語音和數據）創建端到端路徑。它可能具有連接到傳統 PSTN 網路的接口，例如 DS1 或 DS3 埠（在非美國網路的情況下為 E1 或 STM1）。它還可能具有連接到 ATM 和 IP 網路的接口，最現代的系統將具有用於連接 VoIP 呼叫的乙太網接口。呼叫代理將指示媒體閘道在這些接口之間連接媒體流，以將呼叫全部透明地連接到最終用戶。

軟交換通常位於由稱作交換局或中心局的電信公司的建築物中。中心局或交換局具有高容量連接，可以通過 PSTN 呼叫其他該電信公司或其他電信公司的交換局。

從交換機的終端用戶看，軟交換可以通過 TCP/IP 網路連接到多個接入設備。這些接入設備可以是向集成接入設備（IAD）提供一個 RJ11 電話插孔的小型類比電話調節器（ATA），在電纜（VoCable）上使用 MGCP/NCS 協定 eMTA（嵌入式多媒體終端適配器）或可以提供幾百個電話連接的 PBX。

通常，較大的接入設備將位於電信公司擁有的建築物中，靠近他們所服務的客戶。每個最終用戶可以通過一對簡單的銅線連接到 IAD。

中型設備和 PBX 最常用於將這些設備放在自己房屋內的企業，而單線設備大多在私人住宅中使用。

在 21 世紀之交的 IP 多媒體子系統（或 IMS）中，軟交換元件由媒體閘道控制器（MGC）元素表示，術語「軟交換」在 IMS 語境中很少使用。在那時候，它叫做 AGCF（接入閘道控制功能，Access Gateway Control Function）。

## 特徵伺服器

通常內置在呼叫代理 / 軟交換中的功能伺服器是提供呼叫相關功能的功能組件。如果網路中實現了來電轉駁、呼叫等待、回撥上一通電話和三方視訊會議等功能，則會在功能伺服器中實現了這些功能。功能伺服器與呼叫代理密切配合，可以讓媒體伺服器提供這些服務。這些功能不需要用戶明確地請求，往往是在呼叫處理邏輯內被觸發。

## 第四類和第五類軟交換

VoIP 軟交換分為兩類：第四類和第五類軟交換，類似於公用交換電話網路絡中的傳統功能。

用於運營商之間傳輸 VoIP 流量的軟交換通常被稱為第四類軟交換。類似於其他第四類電話交換機，第四類軟交換的主要功能是路由大量長距離 VoIP 呼叫。第四類軟交換的最重要特徵有協定支持和轉換、轉碼、每秒呼叫速率、一次呼叫路由的平均時間、並發呼叫的數量。

第五類軟交換適用於最終用戶。這些軟開關既用於本地也用於長途電話服務。第五類軟交換的特點是為終端用戶和企業客戶提供額外的服務，如 IP PBX 功能、呼叫中心服務、電話卡平台、授權類型、QoS、業務組和其他第五類電話交換機類似的功能。

## 託管交換機服務

由於基礎架構及其維護成本高昂，通過託管服務提供商模式提供了一些軟交換解決方案。用戶依靠由第三方管理的軟交換基礎設施向最終用戶提供服務，而無需擁有或運行自己的軟交換。

## 發展

軟交換概念的提出最初來自於對處於 PSTN/ISDN 和 IP 網路邊界的 IP 電話閘道的分解。為了便於實現大容量 IP 電話閘道，一個 IP 電話閘道被分解為由一個媒體閘道控制器（MGC）和若干個媒體閘道（MG）組成的分布式系統。這裡的軟交換通常就是媒體閘道控制器。

進一步的，隨著封包承載技術被引入到 PSTN/ISDN 內部，PSTN/ISDN 交換機本身也可以被分解成為相對獨立的兩個部分：呼叫控制部分、和承載控制部分。這裡的軟交換通常是指呼叫控制部分。

## 軟交換關鍵技術

呼叫信令技術：軟交換之間的協定，用於建立呼叫。ITU-T 規定了 BICC（Bearer Independent Call Control）作為軟交換的呼叫信令（ITU-T REC Q.1902）。具體來說 BICC 是在承載獨立的網路中用於支持窄帶 ISDN 業務的呼叫信令。此外，ITU-T 還規定了 SIP-I（ITU-T REC Q.1912.5）做為 NISDN 呼叫穿越 SIP/IP 網時的呼叫信令。SIP-I 是指將 ISUP 資訊封裝在 SIP 訊息中轉送。在未來 IMS 占主導地位的 NGN 網路中，SIP-I 對於基於 IMS 實現 PSTN 仿真業務（PES）具有主要的意義。

承載控制協定：軟交換與承載控制單元（具體表現為媒體閘道等）之間，用於承載控制。ITU-T 與 IETF 共同制定了 H.248/Megaco 協定，用於進行承載 / 媒體控制。

## 軟交換相關建議標準

ITU-T：
給出了軟交換核心技術的規範，主要包括信令協定及與相關網路的互操作

* 呼叫信令
  * Q.1902.1~6 BlCC (CS 2): Approved in 2001-07
* 承載與媒體控制信令
  * H.248 "Gateway control protocol」
* 網路交互
  * Q.1912.1 BICC 與 SS7 ISUP 的交互
  * Q.1912.2 BICC 與特定信令系統的交互 (PSTN access, DSS1, C5, R1, R2, TUP)
  * Q.1912.3 BICC 與 H.323 的交互
  * Q.1912.4 BICC 與 DSS2 的交互
  * Q.1912.5 BICC（或 ISUP）與 SIP 的交互
* 信令傳輸
  * Q.2150.0~3: signalling transport

ETSI：
基本採納了 ITU-T 的技術規範標準

* EN 302 213 V1.1.2 (2004-01)：給出了對 ITU-T BICC 能力集 2 協定標準的認可（endorsement）
  * ITU-T Q.1902.1, Q.1902.2, Q.1902.3, Q.1902.4, Q.1902.5, Q.1902.6,
  * ITU-T Q.765.5 Amendment 1,
  * ITU-T Q.1912.1, Q.1912.2, Q.1912.3, Q.1912.4,
  * ITU-T Q.1922.2,
  * ITU-T Q.1950, Q.1970, Q.1990,
  * ITU-T Q.2150.0, Q.2150.1, Q.2150.2, Q.2150.3.

3GPP：
規定了基於軟交換的 3G CS 域核心網（TS 23.205），並且採納了 ITU-T 給出的協定標準（TS 29.205）

* 3GPP TS 23.205: "Bearer Independent CS Core Network; Stage 2"
* 3GPP TS 29.205: "Bearer Independent CS Core Network; Stage 3"

## 參見

* 電信交換
* IP 多媒體子系統
* 軟體定義行動網路

## 參考文獻