深度講解網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)
下面文章進(jìn)行學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的相關(guān)技巧和流程，這都是在一些技術(shù)網(wǎng)站和論壇上找到的，希望大家能夠通過本篇文章學(xué)習(xí)相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)接口。
在過去，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)(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(luò)，電信網(wǎng)絡(luò)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?jǐn)?shù)據(jù)的傳送。
由于數(shù)字訊號(hào)處理DSP技術(shù)的開發(fā)，計(jì)算機(jī)電話整合(Computer Telephony Integration；CTI)技術(shù)的演進(jìn)，衍生出新的產(chǎn)品與服務(wù)，使得計(jì)算機(jī)與電話市場(chǎng)增加了新的應(yīng)用，像是計(jì)算機(jī)電話應(yīng)用產(chǎn)生器(Application Generator)訊息整合系統(tǒng)(Unified Messaging System；UMS)和自動(dòng)話務(wù)分配(Automatic Call Distribution；ACD)。
有了計(jì)算機(jī)電話整合技術(shù)成功的經(jīng)驗(yàn)，遂想進(jìn)而融合現(xiàn)有的因特網(wǎng)，于是有了因特網(wǎng)電話網(wǎng)關(guān)(Internet Telephony Gateway；ITG)的設(shè)計(jì)。 過去幾年是以ITU-T H.323標(biāo)準(zhǔn)作為VoIP(Voice over IP)技術(shù)的基礎(chǔ)。
透過IP網(wǎng)絡(luò)提供基本之電話服務(wù)。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(zhǎng)久發(fā)展之需，而勢(shì)必得在其現(xiàn)有基礎(chǔ)上做適當(dāng)?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(biāo)準(zhǔn)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(huì)(International Softswitch Consortium)亦著手制定網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Softswitch)系統(tǒng)架構(gòu)。
在這個(gè)系統(tǒng)中，有新的設(shè)備及協(xié)議，希望能整合傳統(tǒng)電信PSTN網(wǎng)絡(luò)到IP網(wǎng)絡(luò)中。藉由電信與信息技術(shù)的結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)架構(gòu)，以及開放的應(yīng)用程序接口，改變了電信產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。
而網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(Softswitch)技術(shù)負(fù)責(zé)因特網(wǎng)電信與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的介接，將在新一代的因特網(wǎng)電信系統(tǒng)扮演相當(dāng)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(shù)，首要面對(duì)的課題就是要能與現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整合。在圖1中，分別描繪了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)(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(luò)中電話建立的過程為：語(yǔ)音(Voice)部份是經(jīng)由局用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(CO Switches)之間的Trunk接口傳輸；信令(Signaling)部份則是透過SS7網(wǎng)絡(luò)傳遞。如果只是一般的通話，負(fù)責(zé)通話控制(Call Control)的SS7 ISUP信令，僅會(huì)透過SS7網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)(Signal Transfer Point；STP)。
在發(fā)話端交換機(jī)(Originating Switch)與受話端網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)Terminating Switch)之間傳送；然而，當(dāng)通話需要智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(IN Services)時(shí)，則要發(fā)送SS7 TCAP信令，經(jīng)由SS7網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)送至提供該服務(wù)的服務(wù)控制點(diǎn)(Service Control Point；SCP)，要求提供該項(xiàng)服務(wù)；
若是該項(xiàng)服務(wù)包括語(yǔ)音播放(Announcement)、互動(dòng)語(yǔ)音響應(yīng)(Interactive Voice Response；IVR)，此時(shí)SCP就會(huì)要求智能型設(shè)備(Intelligent Peripheral；IP)播放語(yǔ)音給發(fā)話端，同時(shí)偵測(cè)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(xiàng)服務(wù)的進(jìn)行。
在因特網(wǎng)電信架構(gòu)中，為了與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)介接(Interworking)，安排了信令網(wǎng)關(guān)(Signaling Gateway；SG)和SS7網(wǎng)絡(luò)連接，以接收由SS7網(wǎng)絡(luò)傳送來的信令，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換再交由媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC(Media Gateway Controller；
在MGCP稱之為話務(wù)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(guān)控制，以及產(chǎn)生通話記錄(Call Detail Records；CDR)。MGC和信令網(wǎng)關(guān)之間的接口規(guī)格目前正由IETF SIGTRAN(Signaling Transport)這個(gè)工作小組所制定。
在此架構(gòu)中，媒體網(wǎng)關(guān)(Media Gateway；MG)則扮演著媒體格式轉(zhuǎn)換的角色，它負(fù)責(zé)將電信網(wǎng)絡(luò)傳遞來的語(yǔ)音或影像格式轉(zhuǎn)換成IP網(wǎng)絡(luò)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(guān)。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(jìn)一步的研議。
相對(duì)于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)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(yīng)用服務(wù)器(Application Server；AS)類似SCP，負(fù)責(zé)提供加值性的服務(wù)(如：080、Voice Mail服務(wù))，它可支持JAIN或Parlay的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，提供給上層的應(yīng)用程序發(fā)展者，使得應(yīng)用服務(wù)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(wú)明確的文件數(shù)據(jù)；另外，媒體服務(wù)器(Media Server；MS)則類似傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的智能型設(shè)備(Intelligent Peripheral；IP)，利用RTP來傳送語(yǔ)音訊息給媒體網(wǎng)關(guān)(或網(wǎng)絡(luò)電話)。
或是接收媒體網(wǎng)關(guān)(或網(wǎng)絡(luò)電話)傳送來的語(yǔ)音訊息和DTMF按鍵數(shù)據(jù)。而應(yīng)用服務(wù)器與媒體服務(wù)器間的通訊協(xié)議，甚至兩者間的架構(gòu)關(guān)系，都仍在ISC討論，并無(wú)確切的結(jié)果。 Softswitch相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)接口。
使得組件的開發(fā)者有了共通的依據(jù)，而組件的購(gòu)買者也有了選擇的機(jī)會(huì)，可以依照需要來選購(gòu)所要的組件產(chǎn)品，同時(shí)降低了系統(tǒng)更新的成本，也讓系統(tǒng)架構(gòu)擁有彈性擴(kuò)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(guān)的三個(gè)開放式接口標(biāo)準(zhǔn)。
SIGTRAN (Signaling Transport) 首先來看Signaling Gateway接收來自SS7網(wǎng)絡(luò)的信令，如何在IP網(wǎng)絡(luò)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(luò)信令調(diào)適SSA(Switched Circuit Network Signaling Adaptation；SSA)和共通信令運(yùn)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(luò)上可靠的傳輸。目前正為CST層制訂SCTP(Stream Control Transmission Protocol)這個(gè)通訊協(xié)議；之所以會(huì)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(jī)制將會(huì)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(dāng)機(jī)，而SCTP針對(duì)安全性的議題則有較周延的考慮。至于SSA層則是專門負(fù)責(zé)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(guān)控制器MGC用來控制媒體網(wǎng)關(guān)MG的溝通標(biāo)準(zhǔn)，MGCP與MEGACO兩者運(yùn)作方式都采主從式(Master-Slave)架構(gòu)，僅僅使用數(shù)個(gè)簡(jiǎn)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(huì)議接受，發(fā)表為RFC 3015。雖然這兩個(gè)協(xié)議具有相同的架構(gòu)與類似的運(yùn)作精神，但是相較于MGCP，MEGACO提供更彈性的接口，讓MGC對(duì)MG上的資源作動(dòng)態(tài)管理。
像在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中，通話建立的過程，MGC透過Commands管理媒體網(wǎng)關(guān)MG上的端點(diǎn)(Endpoints)，此端點(diǎn)同時(shí)包含了一組分別面對(duì)PSTN與Internet的資源；相對(duì)地，在MEGACO的聯(lián)機(jī)模式中，MGC透過Commands管理的是媒體網(wǎng)關(guān)MG上的終端(Terminations)，而不論是面對(duì)PSTN或Internet的資源，都個(gè)別地被視為一終端。
SIP(Session Initiation Protocol) SIP是一種屬于因特網(wǎng)應(yīng)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(gè)方法(Methods)可供使用來發(fā)送需求(Requests)，分別是邀請(qǐng)(INVITE)、確認(rèn)(ACK)、再見(BYE)、取消(CANCEL)、選項(xiàng)(OPTIONS)、注冊(cè)(REGISTER)。
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