（中国电信集团北京研究院100083） 赵慧玲 谭国权 单秀云
编者按：最近一段时间以来，下一代网络（NGN，Next Generation Network）成为电信业界人士关注的焦点。那么，什么是下一代网络？它的内涵是什么？它的研究进展如何？应用前景怎样？现有网络如何与它共存并逐步向其演进？这些都是人们十分关注的。
据我们了解，软交换是下一代网络的核心技术，IP与光的融合也是下一代网络的主要发展方向。为了能比较全面、系统、深入地介绍下一代网络的概念、研究开发现状及其发展方向，更好地引导我国电信网的健康发展，我们特约聘请了国家网络与交换标准研究组主席、国家IP与多媒体标准研究组副主席、国家“863”通信主题专家组成员。国家“863”中国高速信息示范网技术总体组副组长——赵慧玲同志作为我刊“下一代网络”专题的总策划。本期的重点是“软交换”，下一期的重点是“IP与光的融合”。在此，真诚感谢赵慧玲同志给予我刊的大力支持。
软交换技术将是下一代网络（NGN）话音解决方案的焦点。我国网络与交换标准研究组已经完成了我国有关软交换体系的总体技术要求框架。我国各运营商正在积极进行试验，设备供应商的设备正在陆续推出。但如何将软交换技术应用于网络中，其主要的切入点在哪里？当前设备供应商的产品有哪些特点？是否成熟可用？这些都是目前国内外关注的热点问题。本文将概述目前有关软交换技术的研究进展，介绍软交换的功能及应用方案，简述供应商的产品特点和软交换应用所面临的问题。
1 软交换技术的研究进展
我国网络与交换标准研究组在1999年下半年就启动了软交换项目的研究，《软交换设备总体技术要求》规范了软交换在网络中的位置，明确了其功能要求、业务要求、操作维护和网管要求、协议和接口要求，计费要求和性能指标，规定了与IP电话及智能网的互通要求等。该标准经过近两年的研究，是运营商、设备供应商和科研机构共同协作所取得的成果。软交换系列标准的形成将对指导研发和网络应用起到积极作用。在软交换的研究进展方面，我国处于世界同步水平。由于标准的研发早于市场的应用，因此其多项指标仍有待试验验证和在实践中不断完善。此外，网络与交换研究组也在积极制定有关信令网关和媒体网关及相关协议的技术规范，已经列项开始研究网络开放式体系架构及相关设备单元的测试规范。
我国高科技“863”计划已经列项有关软交换系统在移动和多媒体应用的研究。该课题以软交换技术为核心，重点研究能够支持多媒体业务和应用于无线系统的软交换体系，采用开放式APl的业务和应用支撑环境，以及软交换系统的组网技术。
·多媒体业务一般由基于包交换的宽带多媒体通信网所承载。由于涉及到图像等因素，在终端、业务和资源等主要方面都比单纯的话音业务要苛刻得多。为了达到在公众电信网中提供实用的多媒体业务，就需要对这些问题认真地加以研究和解决，以实现真正意义上的融合网络。
·在包交换迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着与NGN融合和向NGN演进的问题。就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络（3G）。但从更广泛的意义上来说，3G也是NGN的一个组成部分，而且它和其他组成部分间的联系比现在GSM网络与其他网络问的联系要密切得多。软交换技术在其中发挥了重要的粘合作用。移动性包括3类：终端移动性，终端位置移动时仍然能使用其业务；用户移动性，用户可以用任一终端使用其业务；业务移动性，用户可在任意地点用任意终端使用其业务。
·下一代业务及应用支撑环境主要包括应用服务器、业务能力服务器、业务生成环境工具和业务管理服务器。应用服务器向用户提供增值业务，业务能力服务器向应用服务器提供网络基本能力，业务生成环境工具用于业务的自动生成以及业务的仿真和测试，业管理服务器对业务和用户数据进行集中式管理。
·研究软交换环境下的网络融合技术，分层的、全开放的网络体系架构以及基于软交换的组网技术。
2 软交换的主要功能
软交换是NGN的控制功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。
简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。相信未来的软交换应该是尽可能简单的，智能则尽可能移至外部的业务服务器和／或业务层。软交换主要完成以下功能。
（1）媒体网关接入功能
该功能可以认为是一种适配功能，它可以连接各种媒体网关，如PSTN／ISDN IP中继媒体网关，ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关和数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应的业务。
（2）呼叫控制功能
呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，它为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等，可以说是整个网络的灵魂。
（3）业务提供功能
由于软交换在网络从电路交换向分组网演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时，还应该可以与现有智能网配合提供现有智能网的业务。提供可编程的、逻辑化控制的和开放的API协议，实现与外部应用平台的互通。
（4）互连互通功能
目前，H.323和SIP是分组网内两大相互竞争的协议，其中，H.323协议是“ITU-T制定的标准，SIP协议是IETF制定的标准，两者均可以完成呼叫建立、释放、补充业务和能力交换等功能。H.323协议采用了ISDN的设计思想，采用Q.931协议完成呼叫的建立和释放，明显具有电信网可管理性和集中的特征。目前，H. 323协议已经在网上得到广泛的应用，与SIP比较，H.323更成熟，因此目前我国各运营商的IP电话网均选用该协议。而SIP协议具有简单、扩展性好以及和现有的Internet应用紧密结合的特点，许多人认为该协议比较容易实施，最近在美国得到快速发展，同时SIP将在第三代移动通信核心网和智能业务中得到广泛应用。支持多种协议是软交换的主要特点之一，因此软交换应可以同时支持这两种协议。
（5）网守功能
即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。
（6）操作维护功能
主要包括业务统计和告警等。
（7）计费功能
应具有采集详细话单的功能。
3 世界各国运营商对于软交换的态度
目前，欧洲运营商对于软交换的发展和应用持比较务实和谨慎的态度，它们都是根据网络的实际情况和业务的发展来采取对策。
德国电信1997年开始国内电话网络优化工作，目前网络仍有充足的容量，近期在其国内没有开展软交换试验的计划；在国际网络方面，正在积极进行技术准备，目前正在准备技术投标、实验室设备测试等计划，计划在2002年开始在国际网络进行软交换的试验，放置一台软交换机和4个媒体网关来开展IP网络提供话音业务。呼叫中心业务和VPN业务的试验。德国电信在软交换的标准方面计划采用SIP-T协议。
英国电信（BT）话音网络在长途网层面进行网络优化，1998年开始将原有的近200个长途／汇接交换机优化为67个大容量的基于ATM的交换机NGS，NGS处理能力达5Mbit／s BHCA，具有155 Mbit／s中继接口和256 K个交换模块。在本地网层面，准备开展有关软交换的试验，计划利用5年的时间替换65％的TDM交换机。软交换的本地试验拟选择5个节点，2个或3个设备供应商参与试验。
比利时电信（Belgacom）的策略是积极发展ADSL，充分利用传统电信网络的优势，及时地为用户提供IP接入。Belgacom认为近期网络增容不大，在网络发展趋于平稳的条件下发展软交换不是有利的战略。Belgacom认为2004年左右引入NGN比较适当，但目前需注意跟踪技术和设备的发展。Belgacom的技术部门在NGN方面，重点研究未来分组话音网络的体系架构和需求，开展NGN技术培训，建立NGN实验室，为开展现场试验进行技术准备，研究新型网络管理等。
一些北美运营商正在积极开展利用软交换提供话音业务的试验，有些运营商已经开始提供商用业务，例如，用Globalcrossing采用软交换提供全球的VoIP业务，AT&T开展开放业务平台的试验等。
针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换主要应用在以下4个方面。
（1）虚拟中继（Virtual Trunking）
提供电信级。No.7信令端到端的大规模VOIP／ATM呼叫。软交换与MG之间通过MGCP／H.248通信，软交换可面向其他网络提供No.7、INAP、H.323和SIP等多种协议，实现NGN和PSTN、IN、H.323、SIP等网络的通信。
（2）多业务应用（Multi-media Applications）
通过应用服务器向第三方提供API，支持第三方的应用开发。
（3）电信级拨号接入（Carrier Class Dial-in）
其MG同时具备VOIP网关和RAS两种功能，在软交换控制下，使得全网MG能被统一管理，并能进行拨号上网用户数据旁路，利用L2TP支持多ISP方案。
（4）下一代本地交换系统（Next Generation Local Switch）
提供数据终端与PSTN电信级互联互通。支持对个人用户（IP Phone/PC）。企业用户（IP PBX）以及不同网络（H.323／SIP）的接入。
4 设备情况
4.1 西门子的SURPASS解决方案
（1）SURPASS解决方案主要涉及的设备
1）软交换hiQ9200。hiQ9200基于分布式结构实现，由呼叫控制模块。信令处理模块、MGC模块和IP信令网关模块构成，基于其专用平台，总线多机框结构实现。hiQ9200的处理能力为4～16M次BHCA，控制110 000-240 000个中继通道。hiQ9200可实现信令网关的功能（信令网关也可单独实现）。
2）SIP服务器hiQ6200。提供对SIP用户的管理，能同时管理100 000个SIP用户，并提供和软交换之间基于SIP协议的通信。
3）应用服务器hiQ4000。基于Sun平台，面向第三方开放的API，并可提供开放业务子模块和功能子模块以保证第三方进行各种程度的开发。对外提供CORBA接口，计划提供PARLAY和JAIN接口。
4）信令网关hiS700。完成不同网络之间的信令转换，支持1500条信令链路，2 Mbit／s高速信令链路100条，呼叫处理能力500 000 MSU／s，支持多信令点编码最大为32个。
5）媒体网关hiG1000。完成VoIP的同时可以作为拨号接入服务器使用，每机柜支持2 400个DS0中继接入（2002年支持13 020个DS0）。
6）综合接入网关hiA7500。提供POTs、ISDN，xDSL、V5和PRI等用户的接入，并支持软交换通过MGCP的管理，并具有内部交换功能，面向数据网可提供ATM或者IP接口。
7）NGN网络管理系统。NetManager统一网络管理系统负责对SURPASS相关NGN设备的统一管理。
（2）SURPASS的特点
1）电信级的业务特性。主要表现在核心设备的处理能力满足电信级业务的需求，SURPASS hiQ9200的处理能力目前为400万次BHCA，支持240 000条中继和120 000次并发的呼叫，支持250 000个H.323用户。2002年能升级到1600万次BHCa。
2）设备的可靠性。核心设备本身采用备份机制，达到99.999％的电信级要求，在网络方案中也可以提供1+1冗余设计。
3）话音／数据融合的业务。话音／数据融合的业务能够使在NGN中的用户充分感受到增值业务为自己带来的便利，刺激市场的发展，帮助运营商尽快收回投资。
4）丰富的业务种类，SURPASS方案中除了能提供对于以前PSTN融合的解决方案以外，同时还提供基于H.323和SIP的数据终端（包括电话终端和IP PBX），并提供这些终端和PSTN之间互通的方案。针对不同类型的用户（商业、个人）能提供不同的解决方案。
（3）设备应用情况
目前SURPASS已经签定的项目总数为46个，其中商业合同36个，试运行项目10个，如Swisscom、Qwest等。
4.2 阿尔卡特的NGN方案
（1）阿尔卡特NGN方案主要涉及的设备
1）软交换A1000／A2000。A1000软交换基于分布式结构实现，由包括信令、呼叫处理、网关管理和控制功能等相关的控制单元（CE）组成，采用cPCI组成要素，背板总线多机框结构，A1000围绕管理、呼叫控制、信流服务、测量业务、监控与集成控制节点6个基本机架建造。A1000的处理能力为5M次BHCA，如用于长途传输可控制大到338 000条中继通道，如用于本地应用则可控制1 100 000条线路和将近110 000条中继通道。与其他厂家设备比较，阿尔卡特的A1000更像集成全部控制管理层面功能的“大熔炉”。A1000主要完成传统电信的CLASS4和CLASS5功能，并实现信令网关的功能。A2000是其计划在2002年推出的软交换设备，主要是完成对多媒体业务的支持，如对SIP相关呼叫的支持，对固定／移动业务，多媒体业务的支持，并提供开放的API。
2）系列接入网关设备。支持多种不同类型的网关接入设备，包括住户网关（RGW）、接入网关（AGW）、企业网关（CGW）、无线网关，中继网关（TGW）。以下主要介绍中继网关和综合接入网关。
·7505MG：是支持IP中继媒体网关设备（IP Trunking Gateway），最多支持8 000个DS0中继，支持ISDN PRI接入，支持H.248和MGCP相关协议。
·7510MG：2002年第4季度计划推出的媒体网关设备（Universial Media Gateway），支持IP接入核心网，支持4～16 k个的DS0接入能力，其软件特性与亨505MG相同。
·7670MG：2002年计划推出的ATM中继媒体网关接入设备，支持ATM接入到核心网，支持AAL1和AAL2的接入。
·Lifespan-1540接入网关：是支持多种能力的综合接入网关设备，支持IP／ATM接入核心网，支持模拟用户线接入（480POTS），计划在2002年支持ISDN PRI／BRI接入（最多2000个用户），支持V5接入，同时计划支持Modem POOL和FAX over IP功能。该设备基本上是更靠近用户端的受软交换控制（支持H.248）的综合接入网关设备，组网原则为分散式布置。
（2）设备应用情况
阿尔卡特NGN主要在欧洲一些国家得到应用（如挪威等）。
4.3 北电网络的NGN方案
（1）北电网络的NGN方案主要涉及的设备
1）软交换CS3000。CS3000是一个独立的软交换平台，用于支持长途话音业务，基于Sun的商用NETRO平台（如Sun NETRO T 1400），具有容错能力和冗余备份能力。CS3000支持H.248协议用于控制媒体网关，支持BICC和SIP-T协议用于与其他软交换设备的互通。CS3000的单节点处理能力为300K次BHCA，在其解决方案中，可以最多由25个节点组成一个CS3000域，处理能力可以达到7.5M次BHCA。
2）软交换CS2000，CS2000基于cPCI平台，是机架插卡式结构，负责控制本地业务中继接入、PRI接入和V5接入业务，同时支持IAD业务的接入。CS2000支持500k次BHCA的处理能力，支持4000个DS0中继或6400个用户线接入。
3）交互式多媒体服务器（IMS）。IMS基于Sun的商用NETRO平台（如Sun NETRO T 1400）来实现。IMS基本上实现与SIP呼叫相关的功能、多媒体业务控制功能和提供第三方API的功能。
4）信令网关（USP），USP支持M3UA、M2PA和工TP协议，最多支持216个64kbit／s的No.7LINK，在平均每消息长度29字节和0.8 Erlang条件下，支持的信令处理能力达220MSU／s。
5）通用话音服务器（UAS）。UAS基于Motorola CPX8216t平台实现，负责产生信号音和通知音。
6）中继和接入媒体网关（PVG）。PVG支持PSTN／ISDN中继接入，支持ISDN PRI接入和V5接入，接口包括E1、STM-1和STM-4接口，PVG 7480最多支持7680个DS0中继接入，PVG 15000最多支持13440个DS0中继接入。PVG目前支持通过ATM接入到核心网，支持PVC、SVC和SPVC。PVG支持H.248和MGCP。
7）NGN网络管理系统。Succession NGN系统由Preside MDM网络管理系统统一管理，其CS300、CS2000和IMS等设备同时具有单独的网络管理系统。
（2）设备应用情况
北电网络NGN的用户包括FRANCE TELECOM、BT和EUR0COM等。
4.4 中兴通讯的NGN解决方案
（1）中兴通讯的NGN解决方案主要涉及的设备
1）Netune SS1000，即中兴软交换机，提供呼叫处理功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互连互通功能以及应用系统支持功能，支持H.248、MGCP以及SIP接入，可与应用服务器配合提供增值业务。核心的系统协议处理板（SPC）单板处理能力为180K次BHC，单个机框可配置13个协议处理板（采用12 ∶1备份）／单机框可处理200万个用户，现有硬件结构设计支持3个单框系统的直接扩展，超过3个单框，可通过扩展接口再进一步扩展。
2）Netune TG3000。中继媒体网关，负责完成PSTN／ISDN中继侧的话音／传真与分组侧话音／传真媒体流的转换，单系统最大容量可达1680路中继／1680路IP电话用户接入。
3）Netune AG2000。接入媒体网关，负责完成PSTN／ISDN用户线侧的话音／传真与分组侧话音／传真媒体流的转换，单系统最大容量可达3840线／960路的IP电话用户接入。
4）Netune SG7000。信令网关，通过M3UA／SCTP／UDP取代MTP或SCUA／SCTP／UDP取代SCCP＋MTP来实现信令转换功能的，最多可支持32条链路。
5）IAD 500／600综合接入设备，为用户提供基于IP的数据、话音的综合接入，目前支持H.248媒体控制。IAD500只提供话音接入，其网络侧接口为10／100 Mbit／s以太网口，用户侧接口为1～48个不等的Z接口；IAD600系列提供话音与数据综合接入，其网络侧接口为100 Mbit／s以太网口或光口，用户侧接口为1～48个不等的Z接口及RJ45接口。
6）DB数据库服务器，提供软交换的配置数据和相应MIB，支持SNMP。
7）附属设备。包括媒体服务器、AAA服务器、策略服务器和公用数据库服务器等，分别提供资源。计费／鉴权／认证、OSS策略和路由／用户属性抛址解析等服务。
（2）中兴通讯软交换体系特点
1）标准的网络体系。中兴通讯为中国软交换设备行业标准的主要起草单位，其软交换体系符合中国通信行业标准。
2）综合的网络解决方案。中兴通讯软交换体系可针对不同的应用场合，采用不同的组网形式，是小区、商业用户、居民单元、家庭和长途等应用的一揽子解决方案。
3）支持设备的综合接入。中兴通讯软交换体系结构支持现有PSTN／ISDN、PLMN、IN和Internet中各种协议，从而支持种类众多的设备的综合接入。
4）强大的业务能力。中兴通讯软交换体系结构通过和现有SCP互通，设置独立的应用服务器以及在内部直接实现等3种方式快速提供新型业务。
5）基于策略的OSS。中兴通讯软交换体系结构提供全新的，集中、实时、智能化的、基于策略的运行支持系统（Operating Support System，OSS）机制。
（3）设备应用情况
目前已经与中国网络通信有限公司合作，在宁波、广州等地进行城域网实验并取得较好成绩。
4.5 Sonus的软交换解决方案
（1）Sonus的解决方案主要涉及的设备
1）GSX 9000。提供中继媒体网关功能和呼叫控制功能，基于Sonus专用软硬件平台，采用多处理板和分布式处理结构，由电路服务器、电路适配器、分组服务器，分组适配器、信令处理服务器、管理服务器、管理适配器以及定时适配器几大模块组成，模块问通过ATM总线互连，单机可支持8064个DS0中继接入，最多可同时处理8064个VoIP呼叫，特色是支持OSPF协议。
2）SGX 2000。基于Sun Netra平台，提供信令网关功能，负责终结No.7低层协议和将高层的ISUP和TCAP消息转接给GSX 9000或PSX 6000，其单CPU处理能力为720000次BHCA。
3）ASX 5000。基于Sun Netra平台，提供5类软交换功能，支持H.323、SIP以及MGCP接入，计划支持H.248接入，其单CPU处理能力为90 000次BHCA。
4）PSX 6000。软交换基于Sun Netra平台，为GSX 9000和ASX 5000提供策略信息。业务信息和路由及路由相关业务，不负责维护呼叫状态，可与应用服务器相结合提供增值业务。PSX 6000可灵活支持多种路由策略，其与SIP代理服务器相配合的分域组网理念比较适合组建大规模网络。单CPU处理能力为360 000次BHCA。
5）Insight EMS。基于Sun Netra平台，是Sonus网管平台，支持标准例览器访问接入，为OSA网元提供操作、运营、维护和配置支持。
（2）特点
独特的组网方案。软交换体系将路由与呼叫控制相分离，软交换机PSX 6000只负责提供路由及相关服务，降低了ASX、CSX的负荷，改善网络性能，组网结构灵活，但其网关设备具有呼叫处理的功能，其独特的分域组网理念可满足大规模网络的组网需求。
（3）设备应用情况
已经与Global Crossing、中国网通等运营商合作。
5 软交换论坛简介
软交换论坛又称国际软交换协会（International Softswitch Consortium，ISC），成立于1999年5月，目前有近180个成员，是运营商和设备供应商交流需求和动态的组织。国际上大多数知名的电信设备制造商均为该协会成员，如阿尔卡特、朗讯科技、Cisco、西门子、富土通、诺基亚、爱立信和北电网络等，另外有一些电信运营商如美国的Level 3、Qwest、AT&T和日本的NTT等。
软交换论坛包含5个工作组，负责网络架构、协议制定等技术工作。
1）业务应用工作组（Application）。负责业务功能制定、协调以及API标准的应用。
2）网络结构工作组（Architecture）。负责软交换网络功能架构的制定。
3）设备控制工作组（Device Cntrol）。负责软交换间以及软交换与其他网络设备问控制协议的制定、补充和增强，如MGCP、MEGACO和设备的兼容性等。
4）网络管理工作组（Session Management）。负责网络管理的结构和协议制定。
5）SIP工作组（SIP）。负责SIP协议在软交换网络中的应用和增强。
6 软交换技术待研究的问题
目前，虽然不少设备供应商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话音业务的可行性时，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。但是新技术总是需要时间来完善的，从目前设备供应商所提供的解决方案来看，所存在的主要问题如下。
（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的探索。
（2）协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中
不同设备供应商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话音业务、会议业务（含视频）和网上例览业务。目前，除话音业务外，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和安全问题没有较好的解决方案
采用IP网络作为承载话音的网络时，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，但软交换还没有提供较好的解决方案。
（6）商业模型
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，相反地，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。
摘自《电信技术》2002.1
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