卢玲玲 苏森
智能网国家重点实验室
摘 要 本文从下一代网络（NGN）入手，主要讨论了软交换在下一代网络中的地位、软交换的体系结构和主要功能，讨论了软交换所面临的机遇和挑战。
关键词 软交换 NGN
1 下一代网络
近年来，随着Internet的飞速发展，IP 宽带的实现，以及各种数据业务的发展，传统电信业受到很大冲击。同时，享受到网络乐趣的人们开始对信息网络有了更高的追求。受到市场和需求的强力推动，设备厂商、运营商都加大力度投入到新产品的研发中，推出了一系列新的技术和设备，比如基于以太网的路由管理器，以时分网络为主体的智能光网络，无线宽带接入网，无线移动3G等。由此，也推出了下一代网络（NGN）的理念。
到底什么是NGN呢？有人认为：凡是传统网络与IP 网的连接互通就是NGN。但是当你认真研究NGN 所追求的目的时你就会发现实现IP 与传统网络互联只是NGN真正含义的一小部分。事实上，NGN 具有极其丰富的内涵，它包含电信网络各个层面的新技术，ITU 的专家认为它是全球信息基础设施的具体实现。一般而言，NGN是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务在内的综合开放的网络构架，有以下三大特征：
1. 下一代网络（NGN）的网络结构对话音和数据采用基于分组的传输模式，采用统一的协议。它把传统的交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，它们通过标准的开放接口进行互联，部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要，自由组合各部分的功能产品来组建新网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。
2. NGN也是业务独立于网络的网络，通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务体系，允许业务和网络分别提供和独立发展，提供灵活有效的业务创建、业务应用和业务管理功能，支持不同带宽的、实时的或非实时的各种媒体业务使用，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展更新的业务需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。
3. NGN通过网关设备实现与现有网络，例如PSTN、ISDN和GSM等的互通，同时NGN也支持现有终端和IP智能终端，包括模拟电话、传真机、ISDN终端、移动电话、GPRS终端、SIP终端、 H.248终端、MGCP终端、通过PC的以太网电话、线缆调制解调器等。
目前ITU-T 对NGN 的定义是GII 的外延，并建议有关GII/NGN 的研究方向包括以下几个方面：
1. 第一层和第二层交换的研究。第一层指光网络基础设施引入光交换，第二层指引入MPLS 的交换。
2. IP选路的研究。
3. 在网络边缘提供业务平台的研究。
4. 核心网络技术与相关协议体系结构的研究。
5. 层间控制能力转化的研究通常控制和管理的区别是有度的，例如交叉连接与交换的区别是用电路颗粒和反应时间来区别的，同样底层的保护倒换和IP 层的动态选路之间的差别也有度，因此有必要研究层间功能的变化。
6. 网络端到端业务的研究。QoS和带宽控制和管理的融合研究，动态选路和保护倒换等。
7. 接入网的研究。研究新业务、新技术和新结构在接入网传送分组数据和语音所需要的能力，和接入网支持不同QoS 业务的能力。
2 软交换在下一代网络中的地位
下一代网络是集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新网络。在向未来网络发展的过程中，运营商们已经越来越清楚地意识到一点：业务已经逐渐成为他们在市场竞争中立于不败之地的主要因素。软交换思想作为下一代网络控制层面的核心技术，正是在下一代网络建设的强烈需求下孕育而生的。它的主要设计思想是业务/ 控制、传送/ 接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活地提供业务。更具体地讲，软交换是一个基于软件的分布式交换/ 控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境并可以方便地在网上引入多种业务。这种设计理念，使得各个运营商可以根据自己的需要，全部或者部分利用软交换体系的产品，采用适合自己的网络解决方案，在充分利用现有资源的同时，开发新的业务，寻找到自己的网络立足点。
3 软交换的体系结构和主要功能
软交换的主要功能是：呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等。它可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务和多样化的第三方业务。
软交换的实现机制就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从SS7到IP的Sigtran协议族）。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。其中更重要的是，软交换采用了开放式应用程序接口（Parlay API），允许在交换机制中灵活引入新业务。而原来的4类、5类交换机仍可通过SS7链路保留。
软交换的设计理念包含了分布、开放、模块化的思想，包含以下几个功能模块：
· 接入功能模块：该模块可以认为是一种适配功能，软交换可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关和综合接入网关等；支持 H.248媒体网关控制协议或MGCP协议来实现对媒体网关的控制、接入和管理。包括H.248、H.323、SIP、SCTP、ISUP+、INAP+、RADIUS、SNMP的接口，采用标准协议与各种媒体网关、终端和网络进行通信。实现PSTN和IP网间/ATM网间的信令互通和不同网关的互操作。
· 呼叫控制功能模块：该模块是软交换的重要功能之一，实现基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。能够与信令网关配合完成整个呼叫的建立与释放功能。（采用SS7/IP，承载协议为SCTP）。提供多方呼叫控制、二次拨号功能，支持拨号运营商的计划。
· 业务提供功能模块：在网络从电路交换向分组交换的演进中，对终端用户而言，业务应当具有完全的继承性。因此软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务，以及与现有智能网配合提供智能网业务。此外，新业务作为NGN不可或缺的组成部分，软交换要提供可编程的、开放的API接口，实现与外部应用平台的互通，从而易于新业务的引入和开发；可以与现有智能网配合提供智能网业务；可以与第三方合作，提供多种增值业务。并在将来提供视频和多媒体业务。
· 互连互通功能模块：下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向NGN的发展演进中，不可避免地要实现与现有多个网络的互联互通（包括PSTN、PLMN、SS7网、VoIP网、智能网、其他软交换网等）。因此需要软交换设备支持相应的信令与协议，例如中国ISUP、INAP、PRI、V5.2、MAP，从而完成与上述网络之间的互联互通。通过信令网关实现分组网与现有七号信令网的互通；通过信令网关与智能网互通，提供多种智能业务；采用RAS协议实现与H.323网络的互通；采用SIP实现与SIP网络的互通；通过SIP或BICC实现软交换设备之间的互通；提供网内H.248终端、SIP终端和MGCP终端之间的互通。
· 地址解析功能模块：完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换功能，同时也可完成重定向的功能。
· 语音处理功能模块：可以控制媒体网关是否采用语音压缩和回音抵消技术，以及语音包缓冲区大小的设定，并提供可以选择的语音压缩算法和回音抵消算法，包括G.729、G.723、G.168等。
· 网管与计费功能模块：要支持本地的维护管理以及通过SNMP实现与网管中心的通信；实现维护、配置、业务统计、告警以及计费信息的采集等功能。
4 软交换面临的机遇和挑战
目前固定网络的大量长途电话业务被IP 分流而本地电话业务被移动分流，因此固定网络运营商亟待寻求一种增加业务收入，降低成本和拓展市场空间的发展之路，希望能够超越传统业务开发出新的业务空间。同时，电信运营商也不可能抛弃现有的网络，而是希望能够采用渐进的方式对网络进行改造和发展。在这种形势下，软交换作为下一代网络的核心技术，作为网络演进的基础设备，面临着巨大的机遇。
但是新技术的发展不是一蹴而就的，必须能够经受各种严峻的考验。能否被采用取决于该项技术的成熟性，其投资回收效率是否能被运营商接受，是否有足够的业务灵活性等因素。
目前运营商对于软交换的发展和应用采用比较务实和谨慎的态度，根据网络的实际情况和业务的发展来采取对策。在国内虽然不少厂家推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关的试验，但新技术的应用需要相当长的时间来完善。在新兴运营商积极探索以分组承载网络是否能够提供语音业务的可行性时，传统运营商正在思考这种新的架构是否能够提供新的业务。从当前各厂家所提供的解决方案来看，目前所存在的主要问题有：
1. 国际上尚无大型网络的组网和运营经验。传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验；而基于软交换的网络组织目前国内外尚无成熟的经验，是采用基于软交换的全平面结构，还是分区域选路结构等在技术和实践方面都有待进一步地探索。
2. 协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中。不同厂家的软交换在技术标准的选用及协议的兼容性方面还难以做到相互兼容。BICC协议、SIP-T协议和H.248协议也在发展之中，协议的选项需要运营商根据业务的需要来进一步确定。
3. API没有成熟的产品。基于开放的业务平台，采用标准的API接口为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景，但是相应的产品仍在探索和研发之中。
4. 业务不明朗。虽然软交换系统在理论上提供了网络开放的体系架构，有利于业务的开发和提供，但目前在应用方面还难以看出诱人的业务前景。目前，多数软交换的试验是提供基本的语音业务、会议业务（含视频）和网上浏览业务。目前，除语音业务外，提供业务的操作都较为复杂。但使用业务和应用服务器的方式和手段来提供业务应该肯定，应用平台的商用还需要时间。
5. 网络QoS和网络安全问题没有较好的解决方案。采用IP网络作为承载语音的网络时，合理有效地调配网络资源，解决QoS和网络安全的问题一直希望有较为可行的方案。
6. 商业模型问题。软交换应用的商业模型有待研究。
以上问题的存在并不会阻碍新技术的应用，相反运营商会与设备供应商一起冷静地解决这些问题，并积极进行试验，不断加以完善。
5 结束语
软交换的出现为下一代网络注入了生机和活力，使广大运营商和设备厂商看到了未来网络发展的趋势。但是任何新技术的出现都不可能是十全十美的，都需要经历时间和市场的考验。随着软交换在全球范围内研究和应用的深入，我们相信以开放、分布、灵活提供业务为基础特征的软交换，在不久的将来一定能够得到长足的发展。
----《中国数据通信》
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