軟交換漫談

2019-11-03 10:21:57

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供稿：網友

盧玲玲　蘇森
智能網國家重點實驗室

　　摘要本文從下一代網絡（NGN）入手，主要討論了軟交換在下一代網絡中的地位、軟交換的體系結構和主要功能，討論了軟交換所面臨的機遇和挑戰。

　　關鍵詞軟交換 NGN

1 下一代網絡

　　近年來，隨著Internet的飛速發展，ip 寬帶的實現，以及各種數據業務的發展，傳統電信業受到很大沖擊。同時，享受到網絡樂趣的人們開始對信息網絡有了更高的追求。受到市場和需求的強力推動，設備廠商、運營商都加大力度投入到新產品的研發中，推出了一系列新的技術和設備，比如基于以太網的路由管理器，以時分網絡為主體的智能光網絡，無線寬帶接入網，無線移動3G等。由此，也推出了下一代網絡（NGN）的理念。

　　到底什么是NGN呢？有人認為：凡是傳統網絡與IP 網的連接互通就是NGN。但是當你認真研究NGN 所追求的目的時你就會發現實現IP 與傳統網絡互聯只是NGN真正含義的一小部分。事實上，NGN 具有極其豐富的內涵，它包含電信網絡各個層面的新技術，ITU 的專家認為它是全球信息基礎設施的具體實現。一般而言，NGN是可以提供包括話音、數據和多媒體等各種業務在內的綜合開放的網絡構架，有以下三大特征：

　　1. 下一代網絡（NGN）的網絡結構對話音和數據采用基于分組的傳輸模式，采用統一的協議。它把傳統的交換機的功能模塊分離成為獨立的網絡部件，它們通過標準的開放接口進行互聯，部件化使得原有的電信網絡逐步走向開放，運營商可以根據業務的需要，自由組合各部分的功能產品來組建新網絡。部件間協議接口的標準化可以實現各種異構網的互通。

　　2. NGN也是業務獨立于網絡的網絡，通過業務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離實現相對獨立的業務體系，允許業務和網絡分別提供和獨立發展，提供靈活有效的業務創建、業務應用和業務管理功能，支持不同帶寬的、實時的或非實時的各種媒體業務使用，使得業務和應用的提供有較大的靈活性，從而滿足用戶不斷發展更新的業務需求，也使得網絡具有可持續發展的能力和競爭力。

　　3. NGN通過網關設備實現與現有網絡，例如PSTN、ISDN和GSM等的互通，同時NGN也支持現有終端和IP智能終端，包括模擬電話、傳真機、ISDN終端、移動電話、GPRS終端、SIP終端、 H.248終端、MGCP終端、通過PC的以太網電話、線纜調制解調器等。

　　目前ITU-T 對NGN 的定義是GII 的外延，并建議有關GII/NGN 的研究方向包括以下幾個方面：

　　1. 第一層和第二層交換的研究。第一層指光網絡基礎設施引入光交換，第二層指引入MPLS 的交換。

　　2. IP選路的研究。

　　3. 在網絡邊緣提供業務平臺的研究。

　　4. 核心網絡技術與相關協議體系結構的研究。

　　5. 層間控制能力轉化的研究通常控制和管理的區別是有度的，例如交叉連接與交換的區別是用電路顆粒和反應時間來區別的，同樣底層的保護倒換和IP 層的動態選路之間的差別也有度，因此有必要研究層間功能的變化。

　　6. 網絡端到端業務的研究。QoS和帶寬控制和管理的融合研究，動態選路和保護倒換等。

　　7. 接入網的研究。研究新業務、新技術和新結構在接入網傳送分組數據和語音所需要的能力，和接入網支持不同QoS 業務的能力。

2 軟交換在下一代網絡中的地位

　　下一代網絡是集話音、數據、傳真和視頻業務于一體的全新網絡。在向未來網絡發展的過程中，運營商們已經越來越清楚地意識到一點：業務已經逐漸成為他們在市場競爭中立于不敗之地的主要因素。軟交換思想作為下一代網絡控制層面的核心技術，正是在下一代網絡建設的強烈需求下孕育而生的。它的主要設計思想是業務/ 控制、傳送/ 接入分離，各實體之間通過標準的協議進行連接和通信，以便在網上更加靈活地提供業務。更具體地講，軟交換是一個基于軟件的分布式交換/ 控制平臺，它將呼叫控制功能從網關中分離出來，開放業務、控制、接入和交換間的協議，從而真正實現多廠家的網絡運營環境并可以方便地在網上引入多種業務。這種設計理念，使得各個運營商可以根據自己的需要，全部或者部分利用軟交換體系的產品，采用適合自己的網絡解決方案，在充分利用現有資源的同時，開發新的業務，尋找到自己的網絡立足點。

3 軟交換的體系結構和主要功能

　　軟交換的主要功能是：呼叫控制、媒體網關接入控制、資源分配、協議處理、路由、認證、計費等。它可以向用戶提供現有電路交換機所能提供的所有業務和多樣化的第三方業務。

軟交換的實現機制就是把呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過服務器上的軟件實現基本呼叫控制功能，包含呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從SS7到IP的Sigtran協議族）。其結果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業務提供者可以自由地將傳輸業務與控制協議結合起來，實現業務轉移。其中更重要的是，軟交換采用了開放式應用程序接口（Parlay API），允許在交換機制中靈活引入新業務。而原來的4類、5類交換機仍可通過SS7鏈路保留。

　　軟交換的設計理念包含了分布、開放、模塊化的思想，包含以下幾個功能模塊：

　　· 接入功能模塊：該模塊可以認為是一種適配功能，軟交換可以連接各種媒體網關，如PSTN/ISDN中繼媒體網關、ATM媒體網關、用戶媒體網關、無線媒體網關和綜合接入網關等；支持 H.248媒體網關控制協議或MGCP協議來實現對媒體網關的控制、接入和管理。包括H.248、H.323、SIP、SCTP、ISUP+、INAP+、RADIUS、SNMP的接口，采用標準協議與各種媒體網關、終端和網絡進行通信。實現PSTN和IP網間/ATM網間的信令互通和不同網關的互操作。

　　· 呼叫控制功能模塊：該模塊是軟交換的重要功能之一，實現基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發檢測和資源控制等。能夠與信令網關配合完成整個呼叫的建立與釋放功能。（采用SS7/IP，承載協議為SCTP）。提供多方呼叫控制、二次撥號功能，支持撥號運營商的計劃。

　　· 業務提供功能模塊：在網絡從電路交換向分組交換的演進中，對終端用戶而言，業務應當具有完全的繼承性。因此軟交換必須能夠實現PSTN/ISDN交換機提供的全部業務，包括基本業務和補充業務，以及與現有智能網配合提供智能網業務。此外，新業務作為NGN不可或缺的組成部分，軟交換要提供可編程的、開放的API接口，實現與外部應用平臺的互通，從而易于新業務的引入和開發；可以與現有智能網配合提供智能網業務；可以與第三方合作，提供多種增值業務。并在將來提供視頻和多媒體業務。

　　· 互連互通功能模塊：下一代網絡并不是一個孤立的網絡，尤其是在現有網絡向NGN的發展演進中，不可避免地要實現與現有多個網絡的互聯互通（包括PSTN、PLMN、SS7網、VoIP網、智能網、其他軟交換網等）。因此需要軟交換設備支持相應的信令與協議，例如中國ISUP、INAP、PRI、V5.2、MAP，從而完成與上述網絡之間的互聯互通。通過信令網關實現分組網與現有七號信令網的互通；通過信令網關與智能網互通，提供多種智能業務；采用RAS協議實現與H.323網絡的互通；采用SIP實現與SIP網絡的互通；通過SIP或BICC實現軟交換設備之間的互通；提供網內H.248終端、SIP終端和MGCP終端之間的互通。

　　· 地址解析功能模塊：完成E.164地址至IP地址、別名地址至IP地址的轉換功能，同時也可完成重定向的功能。

　　· 語音處理功能模塊：可以控制媒體網關是否采用語音壓縮和回音抵消技術，以及語音包緩沖區大小的設定，并提供可以選擇的語音壓縮算法和回音抵消算法，包括G.729、G.723、G.168等。

　　· 網管與計費功能模塊：要支持本地的維護管理以及通過SNMP實現與網管中心的通信；實現維護、配置、業務統計、告警以及計費信息的采集等功能。

4 軟交換面臨的機遇和挑戰

　　目前固定網絡的大量長途電話業務被IP 分流而本地電話業務被移動分流，因此固定網絡運營商亟待尋求一種增加業務收入，降低成本和拓展市場空間的發展之路，希望能夠超越傳統業務開發出新的業務空間。同時，電信運營商也不可能拋棄現有的網絡，而是希望能夠采用漸進的方式對網絡進行改造和發展。在這種形勢下，軟交換作為下一代網絡的核心技術，作為網絡演進的基礎設備，面臨著巨大的機遇。

　　但是新技術的發展不是一蹴而就的，必須能夠經受各種嚴峻的考驗。能否被采用取決于該項技術的成熟性，其投資回收效率是否能被運營商接受，是否有足夠的業務靈活性等因素。

　　目前運營商對于軟交換的發展和應用采用比較務實和謹慎的態度，根據網絡的實際情況和業務的發展來采取對策。在國內雖然不少廠家推出了軟交換的解決方案，各運營商也在積極進行相關的試驗，但新技術的應用需要相當長的時間來完善。在新興運營商積極探索以分組承載網絡是否能夠提供語音業務的可行性時，傳統運營商正在思考這種新的架構是否能夠提供新的業務。從當前各廠家所提供的解決方案來看，目前所存在的主要問題有：

　　1. 國際上尚無大型網絡的組網和運營經驗。傳統電信網經過長期的運營積累，在網絡組織方面已經具有相當成熟的經驗；而基于軟交換的網絡組織目前國內外尚無成熟的經驗，是采用基于軟交換的全平面結構，還是分區域選路結構等在技術和實踐方面都有待進一步地探索。

　　2. 協議尚未做到兼容性，標準還在發展之中。不同廠家的軟交換在技術標準的選用及協議的兼容性方面還難以做到相互兼容。BICC協議、SIP-T協議和H.248協議也在發展之中，協議的選項需要運營商根據業務的需要來進一步確定。

　　 3. API沒有成熟的產品?；陂_放的業務平臺，采用標準的API接口為網絡運營商提供新業務開創了未來美好的前景，但是相應的產品仍在探索和研發之中。

　　4. 業務不明朗。雖然軟交換系統在理論上提供了網絡開放的體系架構，有利于業務的開發和提供，但目前在應用方面還難以看出誘人的業務前景。目前，多數軟交換的試驗是提供基本的語音業務、會議業務（含視頻）和網上瀏覽業務。目前，除語音業務外，提供業務的操作都較為復雜。但使用業務和應用服務器的方式和手段來提供業務應該肯定，應用平臺的商用還需要時間。

　　5. 網絡QoS和網絡安全問題沒有較好的解決方案。采用IP網絡作為承載語音的網絡時，合理有效地調配網絡資源，解決QoS和網絡安全的問題一直希望有較為可行的方案。

　　6. 商業模型問題。軟交換應用的商業模型有待研究。

　　以上問題的存在并不會阻礙新技術的應用，相反運營商會與設備供應商一起冷靜地解決這些問題，并積極進行試驗，不斷加以完善。

5 結束語

　　軟交換的出現為下一代網絡注入了生機和活力，使廣大運營商和設備廠商看到了未來網絡發展的趨勢。但是任何新技術的出現都不可能是十全十美的，都需要經歷時間和市場的考驗。隨著軟交換在全球范圍內研究和應用的深入，我們相信以開放、分布、靈活提供業務為基礎特征的軟交換，在不久的將來一定能夠得到長足的發展。

----《中國數據通信》