1.2.3 Концепция Softswitch

Три основные назначения Softswitch:

1) Softswitch представляет собой устройство, непосредственно связанное с сетью сигнализации и работающее на принципе объединения нескольких элементов. Данные элементы могут быть локализованы или территориально разделены по сети;

2) Softswitch – это сетевая архитектура, которая включает в себя MGC, MG, SG;

3) Softswitch – это идеология построения системы управления в сетях NGN.

Современная концепция Softswitch представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структура современного Softswitch

Как следует из рисунка, ядром Softswitch является один или несколько управляющих элементов – контроллеров медиашлюзов MGC. Последний выполняет роль координации всех остальных подсистем Softswitch.

Для присоединения к Softswitch сегментов современных телефонных сетей на основе VoIP используются серверы. Поскольку в настоящее время существует две технологии VoIP – SIP и H.323-серверы. Эти серверы взаимодействуют с MGC по протоколам сигнализации SIP и H.323 соответственно.

Помимо новых сегментов VoIP, к Softswitch должны подключаться сегменты традиционной сети, использующей ОКС№7. Для этого используют шлюз сигнализации SG, взаимодействующий с MGC на основе протокола SIGTRAN.

Для присоединения сетей VoIP и сегментов традиционных сетей TDM к Softswitch используются только сигнальные каналы.

Особняком от всех элементов системы стоит система биллинга NGN, которая часто называется сервером ААА (Authentication, Authorization, Accounting). В архитектуре Softswitch подсистема ААА взаимодействует с MGC по протоколу RADIUS.

Отдельным уровнем в архитектуре Softswitch является уровень приложений. Концепция этого уровня заимствована из интеллектуальных сетей (IN), чем и обусловлено, что одно из приложений – подсистема SCP, которая взаимодействует с MGC по протоколу INAP/SIGTRAN. Но в отличие от ТфОП, где IN решала задачи предоставления ДВО телефонным абонентам, в NGN объем различных услуг увеличивается на порядок. Это связано с тем, что абонентские устройства NGN теперь более разнообразны.

Таким образом, Softswitch представляет собой сложную архитектурную модель, включающую от нескольких до нескольких сотен устройств, призванных выполнять функции управления всеми процессами в NGN.

1.2.4 Протоколы и интерфейсы Softswitch

Softswitch несет в себе интеллектуальные возможности IP-сети. Его функции заключаются в координации управления обслуживания вызовов, сигнализации и функции, обеспечивающие установление соединения через

IP-сеть.

Softswitch поддерживает протоколы:

I. H.323 II. SIP III. MGCP

Данные протоколы лежат в основе технологии Voice over IP. SIP ( Session Initiation Protocol) — протокол установления сеанса, предназначен для VoIP шлюзов и оконечного оборудования. Регламентирует установление соединения и завершения сеанса, предусматривающего обмен мультимедийными данными.

Протокол H.323 v.4, в которых стандартизировались сжатие речи и установление соединения и обмен медиа информацией между системами через сети, в том числе и IP. Используется H.323 v.4 (в том числе H.245 v.7) и SIP v.2 по UDP.

Протокол MGCP (Media Gateway Control Protocol) - протокол контроля медиашлюзов, представляет собой протокол связи в распределенных сетях IP-телефонии по протоколу IP.

Специальная надстройка IXC Protocol Transcoding позволяет ретранслировать перечисленные выше протоколы SIP в H.323 и наоборот H.323 в SIP. Также, при помощи Protocol Transcoding софтсвитч может обрабатывать сигнализацию по протоколу MGCP, выступая в качестве Call Agent.

Поддерживает протоколы G.723, G.729, G.711, G.726, G.728 регламентирующие сжатие речи при обмене мультимедийной информацией, соответственно процедуры кодирования и декодирования.

Кодек G.723 принят ITU-T в 1995 году. Кодек G.723 был выбран базовым для всех приложений VoIP. G.723.1 - кодек стандарта ITU. Он имеет низкий битрейт - 6.3 Kbps или 5.3 Kbps и используется в стандарте H.323 . Предусмотрены два режима работы.

Режимы работы могут изменятся от кадра к кадру. Кодек специфицирован на основе операций как с плавающей точкой, так и с фиксированной точкой в виде кода на языке С. Кодек G.723.1 отслеживает речевую активность и генерирует комфортный шум на дальнем конце в период молчания.

Кодек G.728 применяет уникальную технологию с малой задержкой LD-CELP (low delay code excited linear prediction). Разрабатывался специально для оборудования уплотнения телефонных каналов, с условием обеспечения очень малую величину задержки (менее 5 мс), чтобы избежать необходимость применения эхокомпенсаторов. Битрейт составляет 16 Kbps.

Кодек G.726 принятая в 1990 г. Не получил широкого распространения в приложениях IP-телефонии по причине не достаточной устойчивости качества голоса к потерям информации. Использует адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ADPCM). Битрейт может быть 16, 24, 32 или 40 Kbps, однако 32 Kbps является наиболее часто используемым.

Речевые данные передаются через IXC Softswitch по протоколам RTP/RTCP (Real-Time Transport Protocol /Real-Time Transport Control Protocol).

Поддерживает протокол T.38 для передачи факсимильных сообщений по IP сетям. Факсы можно передавать в чистом кодеке G.711 без сжатия голоса. Факс передается либо по TCP/IP, либо по UDP.

В общем случае протокол Т.38 не затрагивает сигнализацию, и, таким образом, без проблем работает в стеке других VoIP протоколов: H.323, SIP, MGCP и IAX.

IXC Softswitch работает с Т.38 только по протоколу H.323.

Стремление операторов обеспечить весь набор классических телефонных услуг на пакетных сетях привело к появлению протокола BICC как эволюции протокола ISUP.

Естественно, что при переходе к разделенной архитектуре необходим протокол управления шлюзовыми элементами и основным направлением становится совершенствование протокола H.248, который создавался совместными усилиями организаций IETF (рабочая группа Megaco) и ITU-T.

Работы в рамках протоколов Sigtran стали необходимыми для обеспечения более надежной передачи информации сигнализации, чем это возможно при использовании стека TCP/IP.

Ниже, в таблице 1, кратко приводятся функциональные назначения и некоторые особенности данных протоколов.

Протокол	Функция в архитектуре Softswitch	Комментарий
SIP	Управление и установление сеанса связи	Применяется для установления, как голосовых, так и мультимедийных вызовов по IP сетям. Использует очень много наработанных механизмов принятых в Интернет и считается более простым в сравнении с протоколом H.248. Терминальные устройства содержат программное обеспечение SIP агента. Интеллектуальность смещается от опорной сети к абонентским устройствам.
SIP-T	Передача сигнализации ТфОП ISUP через SIP сеть	Специальная разновидность протокола SIP , обеспечивающая ?прозрачную? передачу сообщений ISUP по сети SIP. Фактически, SIP сеть выполняет в этом случае функцию классической транзитной станции. Работа по стандартизации продолжается для обеспечения всей функциональности принятой в ТфОП.
H.323	Управление и установление сеанса связи	Наиболее распространенный протокол в сетях передачи голоса по IP. Считается трудно масштабируемым и менее перспективным по сравнению с SIP протоколом.
H.248/MEGACO	Управление шлюзами доступа в пакетную сеть	Наиболее перспективный и разрабатываемый стандарт. Потенциально должен обеспечить намного большие возможности по совместимости различного оборудования.
MGCP	Управление шлюзами доступа в пакетную сеть	Несмотря на то, что существуют сети с использованием данного протокола, дальнейшая работа по его развитию видится проблематичной в силу особенностей протокола.
BICC	Управление вызовом в сетях с разделенными уровнями управления и переноса информации	Протокол установления соединения независящий от типа использованной сети переноса (IP, ATM). Реализовывает полный набор услуг сети ТфОП/ЦСИО. Содержит комплект стандартов, описывающих не только сигнальные процедуры, но и сетевую архитектуру. Основная идея протокола отвечает на требования обеспечить полную реализацию всех принятых голосовых услуг классической телефонии при использовании пакетных сетей. Принят организацией 3GPP для сетей мобильной связи 3-го поколения
SIGTRAN	Передача протоколов управления и сигнализации по IP сети	Набор стандартов предлагаемых организацией IETF для обеспечения надежной передачи сигнализации по IP сети.

Таблица 1. Протоколы Softswitch