袁海洲 尤三伟
摘 要 本文介绍了下一代网络（NGN）的基本概念和特点，分析了下一代网络的体系结构，其核心技术软交换（SoftSwitch）及存在问题，指出了软交换在下一代网络的演进发展中所起的关键作用。
关键词 下一代网络 软交换 服务质量 协议
1 下一代网络（NGN）
近年来，以软交换为核心的下一代网络（NGN，Next Generation Network）成为电信产业的聚焦点，开发下一代的可持续发展的网络来支持语音业务和变得日益重要的数据以及多媒体业务已经成为众多电信运营商的战略目标。从发展的角度来看，NGN是从传统的以电路交换为主的PSTN逐渐迈向以分组交换为主，它承载了原有PSTN的所有业务，把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻PSTN的重荷，形成开放的、融合的、统一的网络平台。因此，NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP/ATM的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。这样不仅能降低网络成本，而且能派生出许多新型的、集成的业务，为运营商创造了新的利润增长点，使网络向着信息传送更加高效、业务生成更加灵活的方向发展。
2 NGN的特点
NGN并不是传统的PSTN和IP网络的简单的互联，它具有丰富的内涵，包含了电信网络各个层面的新技术。一般来说，NGN是可以提供包括语音、数据和多媒体等各种业务在内的，集通信、信息、电子商务、娱乐于一体，满足自由通信的分组融合网络。为实现这一目标，它具有以下的特点：
（1）NGN的网络结构对语音和数据采用基于分组的传输模式，采用统一的协议。他把PSTN功能模块分离成为独立的网络部件，使他们通过标准的开放接口进行互联，使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，自由组合个部分的功能产品来组建新的网络。部件之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，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而不断满足不断发展更新的业务需要，这也是网络具有的可持续发展的能力和竞争力。
（3）多样化接入方式。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。
（4）多业务的支持。支持语音、数据、视频的多媒体综合应用。
（5）合适的性能价格比，保证较低的网络建设和运营成本。
3 NGN的体系结构
下一代网络的特征是网络分层。一般认为，其层次结构可分为：接入与传输层（Access and Transport Layer）、媒体传送层（Media and Transport Layer）、控制层（Control Layer）和应用业务层（Network Service Layer）。
3.1 接入与传输层
其功能是提供灵活的接入手段，保护已有的用户接口，同时支持更先进的接入技术。例如，各种宽窄带，移动或固定用户接入，包括各种媒体网关或智能接入终端设备，主要有：信令网关（SG）、中继网关（TG）、接入网关（AG）、综合接入设备（IAD）、无线接入网关（WAG）、媒体资源服务器、H.323网关（H.323 GW）等。
3.2 媒体传送层
其功能是负责将不同类型的信息格式转换成为能够在网络上传送的信息格式。例如，将来自PSTN的语音信号转换成ATM信元或IP包。此外，媒体层可以将信息媒体流选路至目的地。
3.3 控制层
提供呼叫智能，控制媒体层网络元素建立端到端连接。主要涉及软交换相关的功能，完成业务逻辑的具体执行，其中包含呼叫控制，资源管理，接续控制和路由等操作，实现各种信令协议的互通和转换。此层是NGN的核心神经，决定用户收到的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。
3.4 业务层
提供终端用户增值业务的网络管理功能。主要负责在呼叫建立的基础上提供各种各样的增值业务，控制逻辑相应的网络管理及服务，完成增值业务处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口等。此外，业务层还负责业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费等。同时提供开放的第三方可编程接口（API），易于引入新型业务。业务层由一系列的业务应用服务器组成，包括SCP、AAA服务器、数据库、应用服务器、网管服务器等。
4 NGN的关键技术——软交换
4.1 软交换技术
软交换（SoftSwitch）又称为呼叫代理（Agent）、呼叫服务器或媒体网关控制。其基本含义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。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，使软交换能无缝地软统一于通信数据、传真、视频等多媒体业务。其中更重要的是，软交换采用了开放式应用程序接口（API），允许在交换机制中灵活引入新业务。
软交换是下一代网络呼叫与控制的核心，是NGN体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件来实现原来交换机的控制接续和业务处理等功能，各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议，更方便地提供业务。软交换主要处理实时业务，首先是语音业务，也可以包括视频业务和其他多媒体业务，软交换通常也提供一些基本的补充业务。它是NGN中语音、数据、视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。
软交换结合了PSTN的可靠性和IP技术的灵活性、有效性和开放性等优点，并吸取了ATM和IN等技术的长处，形成分层的全开放的体系架构，使得电信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，充分利用现有资源，采用适合自己的网络解决方案。因此，电信运营商十分看好软交换技术。
4.2 软交换技术的功能
一般认为，软交换应具有以下几项功能：
1. 媒体网关接入功能
该功能可以被认为是一类适配功能，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、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时它还可以直接与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，它完成基本呼叫的建立、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，因此软交换应能够提供PSTN / ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；可与现有智能网配合，提供现有智能网所能提供的业务；同时可在现有网络的基础上，通过软件开发，提供多种增值业务和智能业务。
4. 互连互通功能
软交换技术作为一种新兴技术，它的产生和发展必须适应市场需求，以低成本、高技术为基本思想，在现有网络基础上发展，完成传统网络向新型网络的过渡。因此，软交换网络需要完成与现有网络的互连互通。可通过信令网关实现分组网与现有7号信令网、智能网互通；可通过互通模块，实现与现有H.323体系的IP电话网、SIP网络体系的互通；提供IP网内H.248终端、SIP终端和MGCP终端之间的互通。采用SIP、BICC协议，可实现与其它软交换的互连互通。
5 NGN存在的问题
目前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。从目前厂家所提供的解决方案来看，存在的主要问题如下：
1. 组网方式
传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面有一套很成熟的模式，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一种全新的平面结构，还是采用和PSTN相同的分级方式，在技术和实践方面都有待进一步的探索。
2. 协议兼容性
软交换的协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中。有关软交换的标准、协议是网络融合的关键，但不同厂家的软交换在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进一步确定。
3. API
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美好的前景，但相应的产品仍在探索和研发之中。
4. 业务开发
标准、开放的API接口能够快速、灵活地提供丰富的业务，这是软交换体系的一个优势所在，但目前厂家能够提供的业务多集中为基本语音业务及补充业务，目前还未出现使人眼前为之一亮的业务。
5. 网络QoS
NGN的业务实时性要求很高，因此对网络服务质量（QoS）提出了很高的要求。IETF组织已经提出了多种服务模型和机制来满足QoS的需求，其中比较著名的有综合业务模型、区分业务模型、MPLS技术、流量工程等，具体这些方案如何组合使用，可行性如何，效果如何，有待研究。
以上这些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。
6 结束语
NGN综合通信网和计算机网技术，是业务驱动的网络，以SoftSwitch为核心的软交换体系提供业务，采用分布式网关互通、集中式呼叫控制和开放式业务提供相结合的架构，支持传统电信网向以IP为核心的分组网的平滑演进，符合固定网络和移动网络融合的趋势，提供语音、数据、视频业务和多媒体融合业务，满足通信个性化、移动化和随时随地获取信息的发展目标，已被业界接受为下一代通信网的发展方向，并被用于第三代移动通信全IP网络结构。积极开展软交换网络的组网研究对于推动我国下一代网络的建设具有重要的意义。
参 考 文 献
[1] 张萍萍, 王巧巧. 基于软交换的下一代网络技术 . 中国数据通信, 2003, 5（2）：82~85
[2] 金宏, 屠成宇. 软交换技术概述 . 高性能计算技术, 2003, 12 (165): 1~4
[3] 黄本雄, 黄荣哲. 软交换的内涵与发展趋势 . 现代计算机, 2002, 5 (139)：51~56
[4] 邱相群, 叶建军, 刘忠华. NGN和软交换技术发展探讨 . 电信工程技术与标准化, 2003(5): 52~56
[5] 沈保锁, 宋欣, 崔晓峰. 软交换技术的研究与展望 . 通信技术, 2003, 12 (144)：51~55
[6] 李瑞峰 . 软交换技术发展现状 . 邮电设计技术, 2004, (5)：44~46
----《中国数据通信》
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