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通信百科
2022-02-02 10:49:20

什么是软交换?工作方式、系统架构与Class 4/5应用

软交换(Softswitch)是一种以软件实现呼叫控制、信令处理和路由管理的通信平台。本文介绍软交换如何建立电话呼叫、媒体网关与信令网关分别负责什么、Class 4与Class 5软交换的区别,以及在VoIP、运营商互联和企业通信中的实际应用。
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什么是软交换?工作方式、系统架构与Class 4/5应用

软交换(Softswitch,Software Switch)是一种以软件完成呼叫控制、信令处理和号码路由的通信交换技术。传统电话交换机把用户接口、中继、呼叫控制等能力集中在专用设备中,软交换则把其中的呼叫控制部分独立出来,通过IP网络管理终端、网关和其他通信系统。

它主要决定一通电话“从哪里来、应该送到哪里、使用哪条路由、什么时候建立和释放”。实际语音可以在两个IP终端之间直接传输,也可能经过SBC、媒体服务器或媒体网关。

Softswitch软交换与VoIP通信示意图

因此,软交换并不能简单理解成“把模拟电话变成IP电话”的设备。模拟语音、E1/TDM与IP媒体之间的转换,通常由媒体网关承担;软交换更关注上层的呼叫控制和业务逻辑。

软交换和传统电话交换机有什么不同

传统程控交换机通常采用专用机箱和板卡。需要增加模拟分机、E1中继或其他接口时,要增加对应的用户板、中继板或机框。

软交换把控制层与接入层分开以后,不同类型的终端可以通过IP网络和网关进入同一个电话系统。

科能软交换系统集中管理示意图
对比项目 传统交换机 软交换
呼叫控制 运行在专用交换设备中 由软件平台完成
终端接入 与用户板、接口板关系较紧 IP终端和媒体网关均可接入
扩容 增加板卡或机框 增加服务器、授权、网关或媒体资源
跨站点 通常通过传统中继连接 可利用IP网络统一号码和路由

这种结构尤其适合原有电话资源和新IP通信长期共存的项目。旧模拟电话、E1线路可以继续使用,新建区域再部署SIP话机或软电话,不需要一次性拆掉原系统。

软交换是怎么完成一次电话呼叫的

软交换收到呼叫信令后,首先分析主叫、被叫号码和当前呼叫状态,再检查权限和路由规则。

例如企业分机1001拨打一部外部手机,平台可能按照下面的流程处理:

分机1001 → 软交换接收呼叫 → 检查号码与权限 → 匹配出局路由 → SIP Trunk或媒体网关 → 运营商网络 → 被叫手机

如果被叫也是同一平台中的IP分机,呼叫则可以直接在内部完成,不需要进入运营商电话网络。

呼叫控制

软交换负责处理呼叫建立、振铃、接听和挂机等过程。IP网络中常见SIP,部分系统也可能涉及H.323、MGCP或其他信令协议。

号码与路由

平台根据号码规则判断呼叫目的地。例如1XXX作为内部分机,手机号码使用运营商SIP中继,某些特殊号码则送到另一套PBX或业务平台。

媒体处理

电话建立以后,语音通常通过RTP等媒体协议传输。两个SIP终端可以直接交换媒体;需要录音、转码、安全边界控制时,媒体也可能经过中间节点。

软交换与SIP网络、E1中继和传统PBX互联示意图

上图反映的就是软交换项目中经常遇到的情况:IP侧已经使用SIP,但现场仍然存在PSTN、E1和传统TDM PBX,需要利用媒体网关把两侧连接起来。

软交换系统由哪些部分组成

典型软交换架构会把控制、媒体和传统信令接入分开。

软交换系统媒体网关控制器媒体网关与信令网关架构

软交换或媒体网关控制器

媒体网关控制器(MGC、Call Agent)负责呼叫控制和信令处理。号码分析、路由选择、呼叫状态以及对媒体网关的控制通常都在这一层完成。

媒体网关

媒体网关连接不同类型的语音网络。例如IP网络需要进入E1/TDM或PSTN时,由媒体网关提供对应接口并处理媒体转换。

SIP / RTP ↔ 媒体网关 ↔ E1 / TDM / PSTN

信令网关

传统运营商网络可能使用SS7等信令体系。信令网关负责把传统信令网络与IP控制层连接起来,让软交换能够与已有运营商网络互联。

SBC和业务服务器

现代VoIP系统还经常部署SBC,用于网络边界、安全策略、NAT处理和媒体代理。录音、IVR、会议、计费等能力则根据平台设计由独立业务服务器或软交换平台提供。

所以现在的软交换系统不一定严格按照早期架构把所有组件拆成独立设备,但呼叫控制层和媒体接入层之间的分工仍然存在。

Class 4和Class 5软交换有什么区别

Class 4和Class 5主要区别在于服务对象和处理的电话业务不同。

Class 4与Class 5软交换应用关系示意图

Class 4软交换

Class 4更偏向运营商和语音网络之间的中继互联,主要处理大量长途或批发VoIP流量。

常见关注点包括:

  • 高并发呼叫处理;
  • 运营商SIP中继互联;
  • 多路由选择;
  • 目的地和号码路由;
  • 线路状态与流量管理;
  • 计费平台或费率系统接口。

Class 5软交换

Class 5更靠近企业、住宅用户和最终电话终端,除了呼叫控制,还要提供具体用户使用的电话业务。

常见功能包括:

  • SIP账号和分机注册;
  • 内部号码互拨;
  • 呼叫转移和呼叫等待;
  • 振铃组;
  • IVR;
  • 语音信箱;
  • 会议;
  • DID号码管理。
Class 4和Class 5软交换网络连接示意图
项目 Class 4 Class 5
主要对象 运营商、批发语音网络 企业、住宅用户和分机
核心任务 中继互联、大规模路由 用户号码和电话业务
关注重点 容量、路由、运营商互联 分机、功能和用户管理

软交换有哪些实际特点

扩容不再完全依赖固定板卡

传统交换机扩容经常需要增加用户板、中继板或机框。软交换主要运行在服务器和IP网络中,增加用户和呼叫容量时,可以根据平台结构增加计算资源、软件授权、中继或媒体节点。

但这并不意味着软交换“不需要硬件”。服务器、网络设备、SBC、媒体网关以及运营商线路仍然属于完整系统的一部分。

传统线路和IP电话可以同时使用

通过FXS、FXO和E1等媒体网关,原有模拟电话、PSTN和数字中继可以继续接入;新区域则可以直接部署SIP话机和软电话。

号码和路由集中管理

分机号码、呼叫权限、中继和路由策略可以在软件平台中集中配置。总部、分支机构和远程站点之间也可以根据网络条件统一号码体系。

可靠性要靠系统设计保证

软交换运行在软件平台上,并不代表系统天然不会故障。需要连续运行的电话系统仍然要考虑主备服务器、数据库、SBC、网络、媒体网关以及备用运营商线路。

软交换主要用在哪些通信系统

运营商VoIP互联

运营商和语音服务提供商可以使用Class 4软交换连接不同SIP中继,根据号码、目的地和线路策略处理大量电话流量。

企业IP电话

面向企业用户时,Class 5类软交换能力可以用于管理SIP话机、软电话、分机号码和运营商线路。

SIP话机 / 软电话 → 软交换 → SIP Trunk → 运营商网络

传统电话系统IP化

已经部署模拟电话、E1线路或传统PBX的单位,可以通过媒体网关接入新的软交换平台。原电话资源继续使用,新建部分逐步转向IP。

模拟电话 / E1 / PSTN → 媒体网关 → 软交换 → SIP电话 / IP网络

多站点语音和融合通信

总部、分公司和现场站点可以通过IP网络连接同一套呼叫控制平台,统一管理号码和路由。

在融合通信系统中,软交换还可以作为基础语音控制层,与呼叫中心、录音、调度等业务连接,同时向下接入SIP终端、语音网关和运营商线路。

实际判断一套软交换是否适合项目,重点还是看协议、线路、并发、号码路由以及现有通信资源能不能接进来。名称相同的平台,面对运营商中继、企业分机或传统电话改造时,配置重点并不一样。

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