在過去,傳統電信網絡(Public Switched Telephone Network;PSTN)與因特網(Internet Protocol Network;IP Network)分屬不同連結網絡,電信網絡僅單純的用來傳輸模擬電話及傳真,而因特網則是處理數字數據的傳送。
由于數字訊號處理DSP技術的開發,計算機電話整合(Computer Telephony Integration;CTI)技術的演進,衍生出新的產品與服務,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生器(Application Generator)訊息整合系統(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驗,遂想進而融合現有的因特網,于是有了因特網電話網關(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網絡提供基本之電話服務。不過近來的發展已逐漸顯示出原先H.323的架構并不符合VoIP系統未來長久發展之需,而勢必得在其現有基礎上做適當的調整,才能滿足未來VoIP與PSTN/PLMN整合上的需求。
現在,一些世界標準組織及策略聯盟紛紛提出新的協議與架構,例如:IETF(Internet Engineering Task Force)訂定了MGCP、MEGACO、SIP、SIGTRAN等協定;ISC協會(International Softswitch Consortium)亦著手制定網絡交換機(Softswitch)系統架構。
在這個系統中,有新的設備及協議,希望能整合傳統電信PSTN網絡到IP網絡中。藉由電信與信息技術的結合、標準化的系統架構,以及開放的應用程序接口,改變了電信產業未來的發展。
而網絡交換機(Softswitch)技術負責因特網電信與傳統電信網絡的介接,將在新一代的因特網電信系統扮演相當重要的角色。 Softswitch系統架構 發展新世代因特網電信技術,首要面對的課題就是要能與現有的電信網絡架構整合。在圖1中,分別描繪了傳統電信網絡(圖左側)及因特網電信(圖右側)的架構示意圖。
傳統電信網絡中電話建立的過程為:語音(Voice)部份是經由局用網絡交換機(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網絡的信號轉運點(Signal Transfer Point;STP)。
在發話端交換機(Originating Switch)與受話端網絡交換機Terminating Switch)之間傳送;然而,當通話需要智能網絡服務(IN Services)時,則要發送SS7 TCAP信令,經由SS7網絡轉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)播放語音給發話端,同時偵測發話端的按鍵,并將按鍵結果之DTMF回傳給SCP,用來決定該項服務的進行。
在因特網電信架構中,為了與傳統電信網絡介接(Interworking),安排了信令網關(Signaling Gateway;SG)和SS7網絡連接,以接收由SS7網絡傳送來的信令,經過格式轉換再交由媒體網關控制器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、媒體網關控制,以及產生通話記錄(Call Detail Records;CDR)。MGC和信令網關之間的接口規格目前正由IETF SIGTRAN(Signaling Transport)這個工作小組所制定。
在此架構中,媒體網關(Media Gateway;MG)則扮演著媒體格式轉換的角色,它負責將電信網絡傳遞來的語音或影像格式轉換成IP網絡上所傳遞的RTP格式。而MGC則透過MGCP或MEGACO/H.248來控制不同類型的媒體網關。另外,MGC與MGC之間的溝通則是藉由SIP-T(SIP for Telephones),現今SIP-T仍在IETF作進一步的研議。
相對于傳統電信網絡提供服務的SCP與IP,在因特網電信架構中也有類似的組件,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展者,使得應用服務的開發更為容易且具可移植性(Portability);
而AS與MGC間的通訊協議SIP-TSI(SIP-Telephony Service Interface),目前尚在ISC討論階段,并無明確的文件數據;另外,媒體服務器(Media Server;MS)則類似傳統電信網絡的智能型設備(Intelligent Peripheral;IP),利用RTP來傳送語音訊息給媒體網關(或網絡電話)。
或是接收媒體網關(或網絡電話)傳送來的語音訊息和DTMF按鍵數據。而應用服務器與媒體服務器間的通訊協議,甚至兩者間的架構關系,都仍在ISC討論,并無確切的結果。 Softswitch相關通訊協議 透過通訊協議的制定,在新世代因特網電信架構中組件之間有了溝通的標準接口。
使得組件的開發者有了共通的依據,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品,同時降低了系統更新的成本,也讓系統架構擁有彈性擴充(Scalability)的能力。另外,制造商可以自由地發展自己的產品,而且不同廠商所生產的產品也具有互通性。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網絡的信令,如何在IP網絡上傳遞。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換。
其中,IETF SIGTRAN工作群組定義了交換線路網絡信令調適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層建構在IP層之上,提供SS7信令在IP網絡上可靠的傳輸。目前正為CST層制訂SCTP(Stream Control Transmission Protocol)這個通訊協議;之所以會舍棄現有的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,它們是定義媒體網關控制器MGC用來控制媒體網關MG的溝通標準,MGCP與MEGACO兩者運作方式都采主從式(Master-Slave)架構,僅僅使用數個簡單的命令(Commands)就可完成通話的建立與終結。
MGCP第一次發表于1998年10月,而最后版本于1999年10月發表為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,發表為RFC 3015.雖然這兩個協議具有相同的架構與類似的運作精神,但是相較于MGCP,MEGACO提供更彈性的接口,讓MGC對MG上的資源作動態管理。
像在網絡交換機中,通話建立的過程,MGC透過Commands管理媒體網關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的聯機模式中,MGC透過Commands管理的是媒體網關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是一種屬于因特網應用層(Application-Layer)的信令控制協議,用來建立(Create)、更改(Modify)與終結(Terminate)議程。目前有六個方法(Methods)可供使用來發送需求(Requests),分別是邀請(INVITE)、確認(ACK)、再見(BYE)、取消(CANCEL)、選項(OPTIONS)、注冊(REGISTER)。