软交换网络与管理技术

摘要 本文对软交换网络与管理技术的概念、管理、实施方案及其实现、技术等方面进行了总结和概括。

关键词 软交换技术;管理技术;电信

中图分类号TN91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0223-02

0 引言

随着人们生活水平的日益提高,对信息通信需求也逐渐多样化,由原来占主导地位的语音通信需求正逐步向数据、图像、视频等多媒体通信需求过渡。

以前,电信运营商根据业务来建设不同的承载网络,不仅投入巨大,推出业务的时间较长,而且由于各种业务网络的复杂性、异构性,造成网络运营维护成本增加,综合性业务开展困难。

软交换技术是一个很好的解决方案,该技术以松绑传统电路交换机的核心功能为前提,以软件组件的形式把这些核心功能分布在一个分组骨干网上,并使其运行在商用标准的计算机上。软交换可以实现跨域的控制,可以对接入层面丰富多样的设备进行控制和管理,以为用户同时提供话音、数据和视频业务,以及其它各种融合业务。这是传统程控交换机无法实现的。

作为软交换网络的核心部件,软交换设备可以独立开发、生产和采购。其开发成本、生产成本和采购成本都相对较低,因而运营商的设备投资成本也会相应降低。

对运营商而言,软交换继承原PSTN网络业务,最大限度地保护运营商投资。软交换的出现,使三网在网络层面上实现网间的互联互通,在业务层面上实现各种业务互相渗透和交叉、承载多种业务成为可能,Open API为运营商提供了一个强大的业务生成能力。

1 什么是软交换

软交换网络是以软交换技术为核心构建的集话音、数据、传真和视频业务于一体的下一代网络,它是TDM的PSTN语音网络和基于ATM/IP的分组网络融合的产物,它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。

软交换把呼叫控制功能从媒体网关(传输层)中分离出来,通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能,包括呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)和信令互通(如从SS7到IP),并采用了开放式应用程序接口(API),允许在交换机制中灵活引入新业务。

软交换位于网络分层中的控制层,它与媒体层的网关交互作用,接收正在处理的呼叫相关信息,指示网关完成呼叫。

总的来说,软交换主要提供了媒体网关控制,呼叫控制,业务提供和信令互通的功能。

2 软交换网络结构与模型

该模型可以看出,软交换网络与电路交换网的明显区别就是软交换网络实现了业务/呼叫控制与传送/接入分离,各实体之间通过标准的协议进行连接和通信,以便在网上更加灵活地提供业务。

软交换网络的物理模型如下图:

软交换网络在功能上可分为如下4层:

媒体/接入层:与现有网络相关的各种接入网关或终端设备相连,将用户接入网络。

传输层:由宽带ATM交换机或IP路由器等骨干传输设备组成,负责信息传输。

控制层:完成呼叫处理控制、接入协议适配、互连互通等综合控制处理功能,提供应用支持平台。

网络业务层:提供面向客户的综合智能业务,实现业务的客户化。

3 媒体网关与控制技术

媒体网关是处于不同媒体域之间的一种转换设备,主要功能是实现不同媒体域(如电路域、IP域和ATM域等)的互连互通。

媒体网关(MG)在媒体网关控制器(MGC)或软交换(Softswitch)的控制下,实现跨媒体业务。MGC与MG之间是控制与被控制的主从关系。在软交换网络中,MGC与MG之间的交互协议采用标准、开放的协议,如MGCP协议、H.248协议、SIP协议和H.323协议等。

软交换网络中,将呼叫控制“智能”部分从MG中抽取出来,由外部的呼叫控制单元MGC来处理。

目前,比较成熟的媒体网关控制协议有MGCP协议、H.248协议、SIP协议和H.323协议等。在MGC-MG模型中,这些协议都工作在主从方式。

4 软交换网运营支撑系统

软交换网网络管理主要实现TMN分层模型中的NMS管理功能,对应于NGOSS体系中的服务保障领域的内容。它是基于各个软交换设备厂家网元管理系统EMS之上,采集不同厂家、多个软交换系统的告警、性能、配置数据,并将不同格式的数据转化为系统内部统一格式的数据,提供故障的统一监控,网络层面的性能趋势分析和业务流量流向分析,从而实现对多厂家设备的集中监控、集中控制和集中管理。

除此之外,软交换网网络管理还应能够接收综合营业系统受理的软交换业务工单,经过拆分、翻译为软交换设备识别的命令,并下发给软交换设备,完成用户业务在网络的登记和激活,为实现服务自动开通提供必要的支撑功能。

5 数据采集和适配

数据采集和适配主要负责采集不同厂家软交换网络设备的告警、性能、配置数据,并将不同格式的数据转化为系统内部统一格式的数据,将转化后的数据上送给应用界面或保存在数据库中,以供上层应用的查询、统计和分析。

由于目前国家没有制订统一的标准和规范,各个软交换设备厂家的网元管理系统向上级管理系统提供北向接口的协议和内容不尽相同。这就要求NMS的数据采集能够支持多种方式和协议,并能够通过接口描述语言(IDL)来描述接收报告的格式和提取的报告字段,当报告格式发生变化时,只需要修改描述文件而不需要修改程序,就能完成报告的适配。

6 故障管理

故障管理的目的是使操作维护人员能及时了解NGN设备和网络出现的非正常运行状态,帮助操作维护人员确定故障原因和故障位置,以便能及时纠正问题,保证设备和网络的正常运行。

故障管理需要屏蔽多厂家告警格式的差异性,给用户呈现统一形式的告警信息。

NMS故障管理除应具备基本功能外,如提供拓扑图和列表等监视方式,告警的声、光提示,历史告警信息的查询、统计分析等。重点应在于对EMS上送的告警信息进行相关性分析,屏蔽和过滤无用的告警,帮助维护人员分析和定位根源告警,使维护人员从海量的告警信息中解放出来,将精力投入到解决真正影响网络的故障中去。

相关性分析规则包括告警压缩,告警屏蔽,告警过滤,告警升级,告警延时,根源告警等。

用户需要在网络维护过程中不断总结和积累经验,形成根告警分析规则。同时,系统应能够具有专家系统功能,能通过一定的智能算法,分析和计算出网络发生各种故障的相关程度,自动形成根告警分析规则,并在运用过程中由用户不断完善和维护,帮助用户提炼出根告警分析规则。

7 性能管理

性能管理的目的是对NGN网络、网络单元进行性能监视,采集相关的性能表征参数,报告设备的状态,评价网络和网络单元的有效性,支持网络分析和网络规划。性能管理功能是通过对NGN网内的软交换、TG、AG等设备的数据流量情况进行监视和分析,向网管人员提供各种直观的性能分析结果,及灵活的性能报表,使网管人员能够据此采取措施协调整个NGN网的数据流量,从而为客户提供高质量的服务。

性能管理提供面向网络层面的性能趋势分析和业务流量流向统计,包括全局各类接续的呼叫话务统计和接续类型,按呼叫类型的业务量统计,按目的码业务量统计,按来话/去话路由(中继群)业务量统计,来/去话路由(中继群)按目的码业务量统计,按用户群的业务量统计,实施话务控制后影响地呼叫次数统计,对智能网业务的统计,对Centrex业务的统计等,以及中继网关提供的统计信息和接入网关统计。

8 配置管理

配置管理功能实现对NGN网中各种资源数据的管理,包括网元设备(软交换、TG、SG、AG),机架-机框-插板-端口,中继群,字冠,路由,七号信令点,七号信令链路组,七号信令链路等。

配置管理能从软交换网厂家网管系统中采集各种配置数据,尽量减小人工录入工作量。同时,能够自动与网元管理系统进行配置数据的同步,将网络发生变化的数据同步更新到系统中,保持系统的配置数据与网元管理系统的配置数据一致,实现网络资源的动态管理和调度,充分有效利用资源,发挥资源的最大效益。

9 网络激活和开通

网络激活和开通主要是实现业务系统的工单以电子化的手段在网管系统内部执行,完成用户业务数据在网络设备中的登记和激活,同时将工单的处理结果返回给业务系统,完成业务工单的闭环处理。从流程上,网络激活和开通可以看作业务开通工作流程的一个环节,是业务工单的执行者。

通过网络激活和开通功能,可以实现业务工单的自动执行和业务的自动开通,可以有效地把营业系统与生产系统结合起来,做到对用户业务的”即开即通”,大大缩短对用户的服务时限。同时将大量的简单重复操作,改由计算机系统来实现,减少错误率,更好的服务于用户。

对于失败的工单,转发到相应的人工台,由维护人员进行人工干预。

10 安全管理

安全管理是支撑网管系统安全运行的一个重要管理功能。包括用户管理,角色和权限管理以及用户行为日志管理等功能。

11 系统管理

系统管理提供对网管系统自身的监控和管理,保证系统的安全、可靠、稳定运行。并提供一定的系统自愈能力,在系统出现故障时能够以可闻可视告警提示用户。并提供对网管软件版本的管理能力,保证系统软件的版本一致性、功能统一性。

12 软交换网络管理系统方案及实现

软交换网络管理系统组网方案如下图:

如图所示,整个网管系统组网方案分为核心侧和接入侧两个层面。

接入侧:各厂家的软交换网设备通过网管前置机提供北向接口接入到网管系统中,接口协议采用TCP/IP,通过网口连接到DCN网络。

核心侧:位于网管中心,主要由各种网管服务器以及网络设备组成。采用两台高性能Unix小型机作为网管数据库服务器,二者组成双机互备结构,通过三层交换机连接DCN网络,通过光纤通道接入磁盘阵列系统。配置多台档次较低的PC服务器作为采集机,负责采集和处理多厂家软交换网网元设备的告警、性能、配置等数据;采用档次较高的PC服务器作为应用服务器,运行各种服务进程,负责业务逻辑的处理,如告警相关性分析、告警服务,性能服务等。核心侧网络设备采用两台三层以太网交换机,实现系统容错,保证核心网设备无单点故障。为了提高数据的可靠性和安全性,采用一台磁带机对一些重要数据进行备份。另外,网管中心可以配置多台PC机作为操作终端,维护人员可以通过操作终端操作和使用网管系统,完成对 软交换网网络的集中操作和维护。

13 结论

本文从软交换网络技术出发,阐述了软交换网络体系与模型结构,并提出了管理方案。软交换网络是新型的、综合性的业务网络,信息技术的发展也是日新月异,加之篇幅有限,本文描述较为粗略,一些细节的内容还是要在日常的管理过程中深入理解。