深度講解網(wǎng)絡交換機技術
下面文章進行學習網(wǎng)絡交換機的相關技巧和流程，這都是在一些技術網(wǎng)站和論壇上找到的，希望大家能夠通過本篇文章學習相關技巧，在新世代因特網(wǎng)電信架構(gòu)中組件之間有了溝通的標準接口。
在過去，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(Public Switched Telephone Network；PSTN)與因特網(wǎng)(Internet Protocol Network；IP Network)分屬不同連結(jié)網(wǎng)絡，電信網(wǎng)絡僅單純的用來傳輸模擬電話及傳真，而因特網(wǎng)則是處理數(shù)字數(shù)據(jù)的傳送。
由于數(shù)字訊號處理DSP技術的開發(fā)，計算機電話整合(Computer Telephony Integration；CTI)技術的演進，衍生出新的產(chǎn)品與服務，使得計算機與電話市場增加了新的應用，像是計算機電話應用產(chǎn)生器(Application Generator)訊息整合系統(tǒng)(Unified Messaging System；UMS)和自動話務分配(Automatic Call Distribution；ACD)。
有了計算機電話整合技術成功的經(jīng)驗，遂想進而融合現(xiàn)有的因特網(wǎng)，于是有了因特網(wǎng)電話網(wǎng)關(Internet Telephony Gateway；ITG)的設計。 過去幾年是以ITU-T H.323標準作為VoIP(Voice over IP)技術的基礎。
透過IP網(wǎng)絡提供基本之電話服務。不過近來的發(fā)展已逐漸顯示出原先H.323的架構(gòu)并不符合VoIP系統(tǒng)未來長久發(fā)展之需，而勢必得在其現(xiàn)有基礎上做適當?shù)恼{(diào)整，才能滿足未來VoIP與PSTN/PLMN整合上的需求。
現(xiàn)在，一些世界標準組織及策略聯(lián)盟紛紛提出新的協(xié)議與架構(gòu)，例如：IETF(Internet Engineering Task Force)訂定了MGCP、MEGACO、SIP、SIGTRAN等協(xié)定；ISC協(xié)會(International Softswitch Consortium)亦著手制定網(wǎng)絡交換機(Softswitch)系統(tǒng)架構(gòu)。
在這個系統(tǒng)中，有新的設備及協(xié)議，希望能整合傳統(tǒng)電信PSTN網(wǎng)絡到IP網(wǎng)絡中。藉由電信與信息技術的結(jié)合、標準化的系統(tǒng)架構(gòu)，以及開放的應用程序接口，改變了電信產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。
而網(wǎng)絡交換機(Softswitch)技術負責因特網(wǎng)電信與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的介接，將在新一代的因特網(wǎng)電信系統(tǒng)扮演相當重要的角色。 Softswitch系統(tǒng)架構(gòu) 發(fā)展新世代因特網(wǎng)電信技術，首要面對的課題就是要能與現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡架構(gòu)整合。在圖1中，分別描繪了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(圖左側(cè))及因特網(wǎng)電信(圖右側(cè))的架構(gòu)示意圖。
傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡中電話建立的過程為：語音(Voice)部份是經(jīng)由局用網(wǎng)絡交換機(CO Switches)之間的Trunk接口傳輸；信令(Signaling)部份則是透過SS7網(wǎng)絡傳遞。如果只是一般的通話，負責通話控制(Call Control)的SS7 ISUP信令，僅會透過SS7網(wǎng)絡的信號轉(zhuǎn)運點(Signal Transfer Point；STP)。
在發(fā)話端交換機(Originating Switch)與受話端網(wǎng)絡交換機Terminating Switch)之間傳送；然而，當通話需要智能網(wǎng)絡服務(IN Services)時，則要發(fā)送SS7 TCAP信令，經(jīng)由SS7網(wǎng)絡轉(zhuǎn)送至提供該服務的服務控制點(Service Control Point；SCP)，要求提供該項服務；
若是該項服務包括語音播放(Announcement)、互動語音響應(Interactive Voice Response；IVR)，此時SCP就會要求智能型設備(Intelligent Peripheral；IP)播放語音給發(fā)話端，同時偵測發(fā)話端的按鍵，并將按鍵結(jié)果之DTMF回傳給SCP，用來決定該項服務的進行。
在因特網(wǎng)電信架構(gòu)中，為了與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡介接(Interworking)，安排了信令網(wǎng)關(Signaling Gateway；SG)和SS7網(wǎng)絡連接，以接收由SS7網(wǎng)絡傳送來的信令，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換再交由媒體網(wǎng)關控制器MGC(Media Gateway Controller；
在MGCP稱之為話務代理(Call Agent))。MGC的功能包含通話控制與路由(Routing)、信令處理、媒體網(wǎng)關控制，以及產(chǎn)生通話記錄(Call Detail Records；CDR)。MGC和信令網(wǎng)關之間的接口規(guī)格目前正由IETF SIGTRAN(Signaling Transport)這個工作小組所制定。
在此架構(gòu)中，媒體網(wǎng)關(Media Gateway；MG)則扮演著媒體格式轉(zhuǎn)換的角色，它負責將電信網(wǎng)絡傳遞來的語音或影像格式轉(zhuǎn)換成IP網(wǎng)絡上所傳遞的RTP格式。而MGC則透過MGCP或MEGACO/H.248來控制不同類型的媒體網(wǎng)關。另外，MGC與MGC之間的溝通則是藉由SIP-T(SIP for Telephones)，現(xiàn)今SIP-T仍在IETF作進一步的研議。
相對于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡提供服務的SCP與IP，在因特網(wǎng)電信架構(gòu)中也有類似的組件，例如：應用服務器(Application Server；AS)類似SCP，負責提供加值性的服務(如：080、Voice Mail服務)，它可支持JAIN或Parlay的標準應用程序接口，提供給上層的應用程序發(fā)展者，使得應用服務的開發(fā)更為容易且具可移植性(Portability)；
而AS與MGC間的通訊協(xié)議SIP-TSI(SIP-Telephony Service Interface)，目前尚在ISC討論階段，并無明確的文件數(shù)據(jù)；另外，媒體服務器(Media Server；MS)則類似傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的智能型設備(Intelligent Peripheral；IP)，利用RTP來傳送語音訊息給媒體網(wǎng)關(或網(wǎng)絡電話)。
或是接收媒體網(wǎng)關(或網(wǎng)絡電話)傳送來的語音訊息和DTMF按鍵數(shù)據(jù)。而應用服務器與媒體服務器間的通訊協(xié)議，甚至兩者間的架構(gòu)關系，都仍在ISC討論，并無確切的結(jié)果。 Softswitch相關通訊協(xié)議 透過通訊協(xié)議的制定，在新世代因特網(wǎng)電信架構(gòu)中組件之間有了溝通的標準接口。
使得組件的開發(fā)者有了共通的依據(jù)，而組件的購買者也有了選擇的機會，可以依照需要來選購所要的組件產(chǎn)品，同時降低了系統(tǒng)更新的成本，也讓系統(tǒng)架構(gòu)擁有彈性擴充(Scalability)的能力。另外，制造商可以自由地發(fā)展自己的產(chǎn)品，而且不同廠商所生產(chǎn)的產(chǎn)品也具有互通性。接下來我們將介紹Softswitch相關的三個開放式接口標準。
SIGTRAN (Signaling Transport) 首先來看Signaling Gateway接收來自SS7網(wǎng)絡的信令，如何在IP網(wǎng)絡上傳遞。圖2和圖3分別顯示SS7 ISUP(ISDN User Part)和TCAP(Transaction Capabilities Applications Part)信令如何作信令格式的轉(zhuǎn)換。
其中，IETF SIGTRAN工作群組定義了交換線路網(wǎng)絡信令調(diào)適SSA(Switched Circuit Network Signaling Adaptation；SSA)和共通信令運輸CST(Common Signaling Transport；CST)這兩層的功能。
CST層建構(gòu)在IP層之上，提供SS7信令在IP網(wǎng)絡上可靠的傳輸。目前正為CST層制訂SCTP(Stream Control Transmission Protocol)這個通訊協(xié)議；之所以會舍棄現(xiàn)有的TCP，而另外定義SCTP的主要原因有二。
一為SS7的信令傳遞通常都是很急迫的，稍有延遲便失去了意義，TCP的Retransmission機制將會造成不良的影響。二為TCP容易受到Resource-Attack這樣的攻擊而造成系統(tǒng)的當機，而SCTP針對安全性的議題則有較周延的考慮。至于SSA層則是專門負責支持SS7信令中原有的特性或功能(例如：SCCP(Signaling Connection Control Part)層的全域名稱轉(zhuǎn)換(Global Title Translation)。
MGCP/MEGACO MEGACO與MGCP (Media Gateway Control Protocol)與從字面上解釋即知，它們是定義媒體網(wǎng)關控制器MGC用來控制媒體網(wǎng)關MG的溝通標準，MGCP與MEGACO兩者運作方式都采主從式(Master-Slave)架構(gòu)，僅僅使用數(shù)個簡單的命令(Commands)就可完成通話的建立與終結(jié)。
MGCP第一次發(fā)表于1998年10月，而最后版本于1999年10月發(fā)表為RFC 2705；至于MEGACO /H.248則己在2000年11月分別為ITU-T與IETF會議接受，發(fā)表為RFC 3015。雖然這兩個協(xié)議具有相同的架構(gòu)與類似的運作精神，但是相較于MGCP，MEGACO提供更彈性的接口，讓MGC對MG上的資源作動態(tài)管理。
像在網(wǎng)絡交換機中，通話建立的過程，MGC透過Commands管理媒體網(wǎng)關MG上的端點(Endpoints)，此端點同時包含了一組分別面對PSTN與Internet的資源；相對地，在MEGACO的聯(lián)機模式中，MGC透過Commands管理的是媒體網(wǎng)關MG上的終端(Terminations)，而不論是面對PSTN或Internet的資源，都個別地被視為一終端。
SIP(Session Initiation Protocol) SIP是一種屬于因特網(wǎng)應用層(Application-Layer)的信令控制協(xié)議，用來建立(Create)、更改(Modify)與終結(jié)(Terminate)議程。目前有六個方法(Methods)可供使用來發(fā)送需求(Requests)，分別是邀請(INVITE)、確認(ACK)、再見(BYE)、取消(CANCEL)、選項(OPTIONS)、注冊(REGISTER)。
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