軟交換機與下一代網的重新審視

2019-11-03 10:20:09

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供稿：網友

殷康　　近來年，隨著國內ip電話技術的迅速普及成熟和市場運營的成功實踐，人們對電信下一代網的關注和熱情有增無減。很少有人再對IP技術作為電信運營商下一代電信網絡基礎骨干業務平臺提出異議。然而，每當人們談論下一代網時，往往會集中在軟交換機技術上。似乎軟交換機技術就是下一代網技術討論的全部。但是，軟交換機技術自身只能提供非常有限的“網絡”概念和功能，更談不上提供下一代網的總體網絡體系架構。這使得對下一代網的思考和討論常常只能局限于軟交換機技術的局部結構和范疇。同時，這也使得下一代網的實踐和目標出現了一些為技術而技術的盲目和混淆。一些基本概念命題上的邏輯沖突導致了很多人至今仍困惑于軟交換機技術、IP電話技術與下一代網之間的相互關系；也有人把IP電話技術與軟交換機技術看成是孤立和對立的。因此，筆者認為目前有必要重新審視軟交換機技術和IP電話技術的概念以及它們在下一代網中所扮演的角色。

關于下一代網中的軟交換機概念

　　盡管軟交換機（Softswitch）是目前下一代網討論的熱點，然而人們對其概念仍有些似是而非。那么它究竟是設備概念？系統概念？體系概念？還是技術架構？軟交換機與IP電話和下一代網的關系究竟是什么？

　　根據國際Softswitch論壇ISC的定義，Softswitch是基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能的設備和系統。據此定義，我們可以清楚地看到Softswitch是典型的為分組網的語音目的而設計的技術實踐手段。它更多的是關注呼叫控制功能的設備和系統，其本身不能構成特別的整體組網技術機制和網絡體系構架。但是為什么這樣一個單純的概念會使人產生疑惑呢？問題的原因之一可能在于國內許多人將Softswitch譯為“軟交換”?！败浗粨Q”這個翻譯術語含義不夠明晰，容易給人造成一種邏輯錯覺。單從字面上看較難使人分清它究竟是設備系統概念還是體系概念。我國電信業歷來將名詞屬性的switch譯為交換機，而將動名詞屬性的switching譯為“交換”。那么為何在此破例？更為麻煩的是，這樣一來，中文將難以辨別“softswitching”和“softswitch”的區別。所以，筆者認為，為學術研討的嚴肅性，我們應該將Softswitch更為確切地譯為軟交換機。在正式的書面語中，應明確避免將“軟交換”當作軟交換機的一種簡稱。

　　關于軟交換機的討論已經非常多了，人們關于軟交換機的技術特征的看法基本一致。軟交換機通過MGCP/H.248媒體控制協議技術實現了呼叫控制與媒體承載相分離的思想。所以，國外也有學者將軟交換機稱為呼叫代理器CA或媒體網關控制器MGC。軟交換機概念的提出不僅使下一代網的語音業務功能和與傳統PSTN網的交換機功能可以完全透明地兼容，從根本上確保了IP電話技術能夠完全替代PSTN網絡。軟交換機基本上是為在IP網上實現PSTN交換機的功能所特別設計的。傳統PSTN網的交換機是垂直、封閉和私有的系統結構，軟交換機是呼叫控制與媒體相分離的、基于標準的、開放的系統結構。除此之外，軟交換機與PSTN的“硬”交換機還有一些共同的特征。比如說，它們都是相對集中控制和管理的系統設備，其系統中保存了所有面向用戶的數據及其呼叫狀態信息。這一點使得軟交換機受到電信運營商的特別重視，因為只有這樣才能滿足電信運營要求，對IP分組網的端點接入和與PSTN互通互連實施有效呼叫業務控制和運維管理。

　　特別值得一提的是，為了支持多媒體智能端點接入，一般軟交換機還有可能會支持H.323協議和SIP協議來控制管理H.323和SIP端點。這樣一來軟交換機本身也不能完全地對其所控制管理的所有端點實施徹底的呼叫控制與媒體承載分離。另外，軟交換機還必須在“局間”支持H.323和SIP協議來與H.323網和SIP網以及其他的軟交換機互聯。但是，MGCP/H.248媒體控制協議技術始終是軟交換機的基本特征。倘若某一呼叫控制設備系統不支持MGCP或H.248媒體控制協議，就不能將其稱為軟交換機。業界通常將以支持H.323協議為顯著特征的呼叫控制設備稱為網守（Gatekeeper），將以支持SIP協議為顯著特征的呼叫控制設備稱為代理服務器（PRoxyServer）。

　　所以，從由軟交換機所提供的電話業務和其技術特征來看，軟交換機是下一代網絡體系中一個重要的組成部分但并沒有提供任何網絡架構的根本創新。

　　軟交換機是下一代網IP電話技術的一種實現手段

　　有人可能會說，IP電話技術是H.323技術，軟交換機技術是下一代網技術，它們不是一回事。

　　那么，下一代網的根本挑戰究竟是什么呢？

　　下一代網的目標是將語音、數據、視頻業務逐漸融合演變并集多種業務于IP網絡之上。其中，語音是運營商最普及、最基本和最重要的業務。其市場涵蓋的范圍最廣，其商業收入的影響遠比其它業務更大。經過近百年的發展，傳統的PSTN技術和TDM網為運營商的語音業務提供了成熟的經營模式和品質標準。數據IP網絡原本是為數據業務而設計的，而語音是時間敏感性的業務，在數據IP網絡中提供大規模語音業務的IP電話技術是任何運營商在向下一代網過渡過程中所面臨的首要挑戰。

　　IP電話技術是展示傳統PSTN業務可以演進到分組IP網絡中必經階段，任何下一代網的架構如果不能更好地適應IP電話業務都將是無用的。同時，IP電話的呼叫控制架構體系也是任何多媒體業務的基礎。所以IP電話架構體系的研究和實踐自然成為下一代網架構體系研究中的核心和根本。

　　下一代網的任何試驗如果沒有IP電話將變得沒有意義，而且下一代網的小規模或試驗室中的試驗意義也非常有限。因為小網的試驗模式不一定適合做IP電信大網，試驗室的小網試驗結果并不一定完全說明IP電信大網的問題。所以只有在大型生產網絡中進行IP電話應用的試驗結果才能對下一代網的發展起根本性的推動作用。

　　毫無疑問，IP電話技術始終與下一代網的技術和發展緊密相關，在下一代網中提供呼叫控制功能的IP電話技術將扮演極其重要的角色。

　　在下一代網的網絡架構體系的討論中，歷來有兩種迥然不同的策略思路。一種是主張強調智能的端點和邊緣，簡單的網絡設施。因為端到端多媒體融合的業務的驅動力來源于端點和邊緣，下一代網業務的蓬勃創新和繁榮昌盛正依賴于此?；ヂ摼W的成功也證明了這種思路對多媒體業務的重要性。另一種思路主張，簡單的端點和邊緣，智能的網絡設施。因為只有單純統一的端點和邊緣設備，才有利于規模性經營管理和控制。PSTN網絡所提供的語音業務已驗證了這種思路商業實踐的可靠性。ITU－H.323協議和IETF－SIP協議正是在某種程度上體現第一策略思路的技術體制。而以IETF/ITU－MGCP/H.248協議為特征的軟交換機正是體現第二策略思路的實現手段。如上所述，為在更大程度上實現端到端IP電話的電信運營目標，人們為電信運營商設計出軟交換機技術機制。IP電話語音業務是軟交換機中的最主要、最根本的業務功能。值得特別一提的是，軟交換機本身并不直接提供IP數據業務。軟交換機可以通過呼叫控制模式和功能的擴展支持視頻和多媒體端點業務。軟交換機仍需要與其它關鍵技術和設備來協同開展更豐富全面的視頻及多媒體業務。

　　顯而易見的是，真正意義的下一代網既需要智能端點業務的創新繁榮，又需要其系統可規模經營管理。下一代網的網絡架構體系討論的難點正在于如何綜合平衡考慮多種技術。筆者以為，就目前的技術成熟和發展來看，基于ITU－H.323協議、IETF－SIP協議和MGCP/H.248協議的軟交換機都是IP電話和下一代網的實現手段。這三種技術各有區別和特長，需要相輔相成，只有采用融合三種技術的網絡架構體系和實現手段，才為上策。下一代網中最普及和最基本的IP電話業務的接入及匯聚節點主要依賴MGCP/H248協議為特征的軟交換機技術；下一代網中的多媒體和端到端的融合業務可能主要依賴于ITU－H.323協議和IETF－SIP協議技術；下一代網絡架構體系更是得由H.323和SIP網絡體系來決定。事實上，正如許多學者早已指出的那樣，軟交換機也可以看成在H.323和SIP體系下，智能網關分解的結果。這樣，三種技術融合的網絡架構體系或許就更加清楚了。

　　大規模地實施具備下一代網體系架構特征的IP電話網并使之具備擴展性、可靠性和可運營性是邁向下一代網演進的重要一環。不僅下一代網需要包括軟交換機技術、H.323技術和SIP技術等三種技術相融合的IP電話網絡體系架構的商業實踐，許多與下一代網的運營管理相關的其它問題也都需要通過IP電話網絡的運營實施來驗證。所以國內電信運營商按照商業和市場的需求首先建設分布結構的IP電話網絡，積極開展IP電話業務以驗證下一代網的可運營性和可管理性是非常及時和必要的。實踐證明，國內電信運營商在過去的幾年中有關IP電話各種技術的探索和運營所作的努力與貢獻是邁向下一代網目標演進過程中最具有里程碑意義的。

“軟交換是下一代網的核心”的提法有待推敲和商榷

　　目前下一代網討論中還有一個流行提法是“軟交換是下一代網的核心”。筆者以為這個提法值得推敲和商榷。綜上所述，軟交換機技術是下一代網中的非常重要而關鍵的語音業務匯聚節點技術之一。毫無疑問，我們應該給予特別重視和關注。但軟交換機的技術特征本身并不提供唯一的、直接的核心網絡技術。

　　另外，在概念上，“軟交換是下一代網的核心”這個提法將帶來一些基本命題上的混淆和邏輯上的困惑。下一代網的核心技術應該從根本上包括支持語音、數據、視頻業務等各種網絡技術體制。軟交換機本身只是局部的設備系統而并不具有全面網絡體制架構的特征。盡管軟交換機支持智能端點、視頻端點和多媒體端點的接入，但并不意味著所有的語音、數據、視頻業務都得集中在軟交換機上完成實現。理論上講，即使存在著這種設備的可能性也完全沒有必要這樣做。因為這種系統不具備任何優勢反而存在著一系列整體架構上的缺陷。軟交換機技術并不直接提供IP數據業務，軟交換機可以支持視頻端點呼叫業務，但一般并不能把它看成專注視頻會議業務控制的核心設備。軟交換機技術主要是為集中的呼叫控制功能而設計的。下一代網還將依賴于其它一系列已有的IP技術和其它應用技術來支持語音、數據、視頻等多種業務。

　　在策略上，“軟交換是下一代網的核心”這個提法往往容易使人以為軟交換機技術等同于下一代網技術，從而將研討和實踐的注意重點只放在單一的軟交換機技術及其周邊的范圍，將未來投資的考慮只放在與軟交換機相關的設備和系統上。

　　在技術上，“軟交換是下一代網的核心”這個提法往往容易使人寄一切下一代網的期望于軟交換機設備上，進而以軟交換機為核心來思考構造下一代網，使得有關下一代網的討論和實踐長期僅停留在初級的、局部的、小規模的和個體設備系統技術的概念層面上，從而陷入將軟交換機的局部結構作為下一代網的總體網絡體系結構的無解之惑。

　　在實踐中，圍繞軟交換機為核心進行組網方式的試驗和探討極容易使人忽視其它下一代網技術的實踐和探討，從而限定了下一代網只能是軟交換機互為聯接的、所謂全平面網的“無網模式”。顯而易見，“無網模式”的下一代網絡體系結構只能支持一個或幾個軟交換機，是不適合電信運營商規模運營的。筆者把這種現象稱為軟交換機技術實踐的“孤島現象”。

　　在網絡結構上，“軟交換是下一代網的核心”不能回答諸如下一代網需不需要核心網技術的問題。如不需要，如何避免軟交換機的“孤島現象”，如何解決軟交換機之間的協調和互聯，如何開展下一代網的全網性的業務等等；如需要，何為下一代網的核心網技術也難以回答。

　　作為業務覆蓋全國的下一代網的組建首先應該考慮網絡的可運營性，而可運營性包括網絡的可擴展性和可管理性，也就是說下一代網體系構架和組網非常重要。我們認為下一代網的網絡系統體系結構應該從橫向和縱向綜合考慮話音業務全網的網絡結構。

　　下一代網的體系應該由核心網及位于下一代網接入和邊緣位置的端局軟交換機所共同組成。其中下一代網的核心網是覆蓋運營商服務范圍的骨干通信網絡。下一代網的核心網絡實現各軟交換機之間、多運營商之間、不同網絡之間的互連互通，實現全網的話務控制及調度；共享集中數據庫檢索性質的全網性業務，共享業務創作環境，提供全網范圍的網絡管理等。

　　下一代網的核心網主要提供組網方式、路由策略、話務控制、全網業務創建管理、全網絡維護管理等功能；為了實現下一代網無限制的可擴展性和電信級的可管理性，下一代網的核心網應采用分層的呼叫信令體系和平坦的語音流結構。采用這種體系結構的主要目的是平坦的語音流傳送避免了傳統電路交換網中語音話路逐級匯接模式對電路資源的耗費，充分發揮分組網的優越性；采用分層的呼叫信令體系主要是為了滿足網絡運營的無限可擴展性，避免點到點直連的呼叫建立模式所帶來的對擴展性的限制，簡化系統的配置，統一資源服務器或數據庫。

　　顯而易見，在下一代網IP電話實施的三種主要技術中，ITU－H.323協議的網絡技術、IETF－SIP協議網絡技術將在核心網中起主要作用。所以，真正意義上的下一代網的核心網并不一定完全需要使用軟交換機，因為承載媒體的控制功能主要在端點的接入和PSTN交換網的邊緣。而下一代網的核心網位于IP分組網的業務和應用的中央，其功能結構必須更加分布獨立；其系統設備必須更加開放通用；其運營管理必須更加靈活機動。世界上有不少電信運營商已利用H.323的網守或SIP的代理服務器和其它網絡應用服務器實現組網、聯網和開展全網業務及運維。最近，一些新的核心網絡技術（如ITU－T的Q.GTD1、Q.GTD2）的出現，更加說明了這點。所以，“軟交換是下一代網的核心”這個提法并不確切。

　　這并不等于否認軟交換機技術在下一代網的重要和關鍵地位。事實上，真正意義的軟交換機應該是通用型（classless）的軟交換機，它在下一代網中承擔著區域或端局系統平臺的重任，肩負著同時控制網絡接入話務和控制PSTN網絡邊緣互聯話務的功能。區域性的通用型軟交換機和全國性核心骨干網共同組建才能構筑完整的下一代網通信體系。

下一代網有關軟交換機的實踐策略

　　當前，對于電信語音網絡實踐的下一步發展方向，有兩種截然不同的態度。一種是從PSTN業務出發著眼于將PSTN網絡的網元用下一代網的網元來逐步演進替換。所采用的思路是用軟交換設備去逐類替換原有的PSTN設備。這種方案強調面向未來、面向技術研討，但在實踐中卻面臨很大挑戰。如果將PSTN設備進行逐類替代作為下一代網演進策略和首要目標的話，容易使下一代網的實踐喪失現實意義和市場商業價值。另一種思路是采用新技術作為新的工具和手段來驅動新的業務模式，建立新的市場機制。這種觀念更強調資源的有效性，使技術服務于電信運營商的業務需求和商業動機。它強調將PSTN的有效業務功能采用新的技術手段加以靈活實現，從而使電信運營商能夠提供差異化業務。顯然，后者更具實用性和生命力，對運營商的投資保護性更強。

　　下一代網面向業務的根本在于技術機制和實現手段必須面向市場。而商用下一代網業務的最大驅動力將來自網絡邊緣和端點。下一代網的業務融合也必定始于網絡的邊緣和端點。軟交換機技術只有不斷地與端點和邊緣IP接入技術相結合，充分考慮到運營商在運營中可能遇到的各種挑戰并使其更有效地解決諸如QoS、安全、防火墻、IP地址等問題，才能體現出市場對新技術最為準確的需求，也才能更好地展現出下一代網的特征。這種“由外向里”的動力將是決定下一代網發展成功的重要因素。

摘自《人民郵電報》

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