下一代網(wǎng)絡的核心：軟交換

霍皓迪 2002/06/10

　　通信技術更新?lián)Q代的速度日益加快，對下一代網(wǎng)絡的爭奪成為今日通信制造與運營企業(yè)關注的重點。電信網(wǎng)絡從承載單一業(yè)務的獨立網(wǎng)絡向承載多種業(yè)務的統(tǒng)一的下一代網(wǎng)絡的演進正成為不爭的事實，軟交換技術是下一代網(wǎng)絡的核心，可以說，軟交換的革命即將到來。

　　面向下一代網(wǎng)絡的軟交換

　　話音、傳真、文本、圖象、視頻、多媒體……通信網(wǎng)上承載的業(yè)務日益豐富，下一代網(wǎng)絡要求能承載多種業(yè)務、采用開放的體系結構、網(wǎng)絡結構靈活并易于擴充，以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡體系結構逐步顯現(xiàn)，成為電信網(wǎng)絡發(fā)展的熱點。

　　下一代網(wǎng)絡是業(yè)務驅動的網(wǎng)絡，通過業(yè)務與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離實現(xiàn)相對獨立的業(yè)務體系，使業(yè)務真正獨立于網(wǎng)絡，靈活有效的實現(xiàn)業(yè)務的提供。用戶可以自行配置和定義自己的業(yè)務特征，不必關心承載業(yè)務的網(wǎng)絡形式以及終端類型，使得業(yè)務和應用的提供有較大的靈活性，從而滿足用戶不斷發(fā)展更新的業(yè)務需求。也使得網(wǎng)絡具有可持續(xù)發(fā)展的能力和競爭力。

　　軟交換技術作為業(yè)務/控制與傳送/接入分離思想的體現(xiàn)，是下一代體系結構中的關鍵技術，其核心思想是硬件軟件化，通過軟件的方式來實現(xiàn)原來交換機的控制、接續(xù)和業(yè)務處理等功能，各實體之間通過標準的協(xié)議進行連接和通信，便于在下一代網(wǎng)絡中，更快地實現(xiàn)各類復雜的協(xié)議及更方便地提供業(yè)務。

　　軟交換作為一種開放的體系，必需采用標準的協(xié)議。并通過API接口提供對第三方應用的支持。目前ITU—T、IETF、ISC等國際組織正在合作制定和完善相關的協(xié)議和標準。ISC（International softswitch consortium）的成立使軟交換技術得到了迅速發(fā)展，軟交換相關的標準和協(xié)議同時得到了IETF、ITU—T等國際標準化組織的重視。ISC目前已經有近200個成員，幾乎包括了全球各主要電信設備供應商和一些大的電信運營商，如美國的Level 3、Qwest、AT&T、日本的NTT等。經過幾年的發(fā)展，軟交換技術的標準化和產業(yè)化的工作也取得了長足進展，一些老協(xié)議如H.323、MGCP等不斷完善成熟，BICC、SIP/SIP—T等新協(xié)議也不斷推出，一些基于軟交換技術的產品已逐步進入實用化階段，軟交換成為下一代網(wǎng)絡中最活躍和熱門的話題。

　　在我國，對軟交換技術的研究始終保持與世界同步。信息產業(yè)部傳輸所正在制定軟交換的標準，關于軟交換的技術白皮書已經發(fā)出。國內各運營商也對軟交換非常關注，中國電信總部正著手制定相關的企業(yè)標準，部分省市電信公司開始和各制造商就軟交換的技術和應用進行交流和實驗，軟交換技術在我國的發(fā)展前景非常廣闊。

　　向下一代網(wǎng)絡平滑演進

　　通信網(wǎng)絡從電路交換向以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡演進已成為不爭的，但對廠商和運營商來說，如何很好地解決現(xiàn)有網(wǎng)絡的無縫融合和平滑演進卻是首先面對的問題。

　　以Softswitch為核心的架構借鑒了先進的網(wǎng)絡設計思想和網(wǎng)絡建設的成熟經驗，它的主要特征就是通過提供一個分層的、開放的、可靠的、擴展性良好的網(wǎng)絡結構，使得業(yè)務的提供能真正地獨立于網(wǎng)絡的運營，從而可以靈活、快速地提供各種新業(yè)務。

　　作為網(wǎng)絡控制核心的Softswitch，它本身是一個開放的、標準化的軟件系統(tǒng)，能夠在開放計算平臺上執(zhí)行分布式通信功能，并具有傳統(tǒng)TDM電話交換機的功能。Softswitch能夠合成話音、數(shù)據(jù)和視頻，在此基礎上提供綜合網(wǎng)絡業(yè)務。Softswitch支持傳統(tǒng)的交換協(xié)議（如SS7）。同時，通過在不同協(xié)議之間進行翻譯（例如無線和有線系統(tǒng)之間）完成不同類型網(wǎng)絡的互通。

　　Softswitch優(yōu)化的網(wǎng)絡結構，簡化了網(wǎng)絡的復雜性，在實施下一代網(wǎng)絡的建設中，不需要對原來的網(wǎng)絡結構進行破壞性改造，網(wǎng)絡的演進可以量力而行，由點及面，“和平演變”、平滑過渡。即使將來增加全新設備，也只需在軟件實體中增加相應的協(xié)議就可以了，升級換代容易。

　　基于分組交換技術的數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展及其帶寬的迅速增大為數(shù)據(jù)網(wǎng)傳遞各種實時業(yè)務提供了可能。這其中話音業(yè)務是目前人們最主要的需求。協(xié)議的開放性以及分組網(wǎng)傳輸?shù)慕y(tǒng)計復用的特性，使基于分組網(wǎng)的話音業(yè)務與傳統(tǒng)的PSTN相比有著成本低、配置靈活、更易于引進新業(yè)務等優(yōu)勢。

　　軟交換的核心是將呼叫控制功能與媒體網(wǎng)關（傳輸層）分離，通過網(wǎng)絡或服務器上的軟件實現(xiàn)呼叫路由、連接控制（建立與拆除）及信令轉換（如電路方式到IP）。軟交換采取分布交換、分布業(yè)務智能、集中網(wǎng)絡智能的體系結構，智能集中于網(wǎng)絡，接入設備（媒體網(wǎng)關）只完成最基本的語音壓縮編碼等功能。

　　從電路交換走向軟交換

　　雖然PSTN交換機已經實現(xiàn)了全數(shù)字化，但其模擬接入方式、以64kbps電路交換為基礎的結構在很大程度上限制了PSTN上服務的提供。Internet、幀中繼、ATM等技術的發(fā)展已經給了人們更多的選擇。新的技術不僅提高了傳輸效率，更重要的是使服務和配置更加靈活。

　　傳統(tǒng)交換機的交換矩陣、呼叫控制及業(yè)務提供集中在一個平臺上，各層之間采用內部接口相連，功能的增加費用高、周期長，并且受到設備制造商的限制。在軟交換體系結構中，業(yè)務、呼叫控制與接入層之間通過標準的協(xié)議進行通信，并提供API可編程接口，運營商可以自由的選擇獨立于設備供應商的第三方軟件開發(fā)商，提供更具個性化和競爭力的增值服務。

　　在軟交換體系結構中，只需將接入設備（媒體網(wǎng)關）部署在網(wǎng)絡邊緣，由于媒體網(wǎng)關與軟交換機之間只傳遞信令信息，軟交換系統(tǒng)可以放置在網(wǎng)絡中的任意位置，并根據(jù)系統(tǒng)容量靈活配置，網(wǎng)絡智能可以集中，也可以分布在任何需要的網(wǎng)絡邊緣節(jié)點。而PSTN的交換機則必需根據(jù)模擬接入線的敷設情況及按照本地—匯接—長途交換的體系安裝在各自固定的局所。

　　雖然目前軟交換每端口的費用還要高于傳統(tǒng)的電路交換機，但由于軟交換利用的是普通計算機平臺，其價格性能比每年提高60%～80%，而電路交換機的價格性能比每年提高大約20%。使用軟交換技術，運營商可以將話音與數(shù)據(jù)或圖像等業(yè)務在一個單一網(wǎng)絡（IP、ATM或直接在光纖上傳送）傳送，所以與電路交換機相比，軟交換在成本方面將會有更大優(yōu)勢。在北美近年來已經開始有電信運營商進行較交換的商業(yè)運作試驗。我國的一些運營商和負責電信標準的機構也進行這方面的試驗和研究工作。

　　根據(jù)美國洋基集團（Yankee Group）2000年1月的報告預測，今后幾年全球軟交換市場每年都會成倍增長，預計市場價值將會從1999年的1.04億美元增長到2004年的43億美元。北美的一些運營商已經開始進行小規(guī)模的商業(yè)試驗。雖然目前軟交換還面臨諸如協(xié)議標準化、來自傳統(tǒng)電信運營市場阻力等方面的一些問題，但其優(yōu)勢是傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)無法比擬的，軟交換的廣闊前景已經展現(xiàn)在我們面前。

　　通信設備制造商各顯神通

　　目前，國際上著名的通信設備商都提出了各自的軟交換解決方案，以美國冠遠公司（Clarent）提出的軟交換解決方案為例。它主要包括了提供智能服務及業(yè)務管理的指揮中心（Command Center）、應用服務器（CAS）及數(shù)據(jù)庫；實現(xiàn)呼叫控制用戶鑒權的呼叫控制器（Call Manager）；媒體網(wǎng)關（包括骨干網(wǎng)關BHG和住宅網(wǎng)關CPG）用于業(yè)務接入與傳輸；信令網(wǎng)關（Multipoint Signaling Server）完成信令由電路方式到IP方式的轉換�？蓪崿F(xiàn)通過HFC、無線接入、xDSL、以太網(wǎng)等技術，服務商可以快速地提供低成本的語音、數(shù)據(jù)和視頻服務；主要完成業(yè)務匯接和長途VoIP功能，通過信令網(wǎng)關實現(xiàn)與現(xiàn)有PSTN電路交換機的互聯(lián)互通；提供的Internet業(yè)務卸載（Off load）功能。

　　國內中興、華為也各自推出了自己的軟交換產品和方案，華為C&C08 iNET綜合網(wǎng)絡平臺采用構件化分層體系結構，支持基于軟交換的分組交換，適用于現(xiàn)有PSTN平滑演進和面向NGN建設的綜合網(wǎng)絡平臺。作為C&C08 iNET的核心構件，其軟交換構件SoftX1000實現(xiàn)跨域的業(yè)務和功能，充分體現(xiàn)控制與承載分離的設計思想，實現(xiàn)與承載網(wǎng)絡無關的呼叫控制、綜合業(yè)務，具有媒體網(wǎng)關接入、呼叫控制、業(yè)務提供、軟業(yè)務交換、資源管理、互連互通、SIP代理和信令網(wǎng)關功能。

　　SoftX1000內部采用模塊化、構件化的分層結構設計，分信令協(xié)議層、設備管理層、呼叫控制層。信令協(xié)議層可靈活地擴展支撐的協(xié)議，可實現(xiàn)SS7、NO.1、V5等信令和分組協(xié)議H.323、SIP、BICC、MGCP、H.248之間的轉換和適配，支持采用MGCP/H.248/H.323/SIP對終端或網(wǎng)關實現(xiàn)控制，支持BICC/SIP/H.323實現(xiàn)系統(tǒng)間的互通；設備管理層進行物理實體到邏輯映射封裝，方便實現(xiàn)在各種接入方式（傳統(tǒng)窄帶接入方式、Ephone、VoDSL等）、各種中繼承載（TDM、VoIP、VoATM、VoMPLS）上提供語音業(yè)務；呼叫控制層使用統(tǒng)一的核心呼叫處理，統(tǒng)一的開放業(yè)務接口，保證統(tǒng)一的寬窄帶一體化業(yè)務提供能力，在業(yè)務的提供上屏蔽用戶的差異性，在快速提供業(yè)務的同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　SoftX1000的結構保證了其應用領域從PSTN到分組話音旁路、數(shù)據(jù)旁路到端到端全分組話音到多媒體通訊的良好適應性。

　　中興ZTE Softswitch體系架構不僅可實現(xiàn)從現(xiàn)有網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡的平滑演進，還可使業(yè)務提供可以忽略承載網(wǎng)的復雜性，一方面使眾多獨立軟件提供商開發(fā)、提供復雜電信業(yè)務成為可能，一方面最大限度地保證了業(yè)務邏輯的共享。在網(wǎng)管方面，ZTE Softswitch更是革命性地吸收了面向業(yè)務和應用的策略管理思想，使得網(wǎng)絡可以根據(jù)業(yè)務的需要高度自治地運行，提高資源的利用率，增加效益。

　　Softswitch體系中不同層次之間的設備根據(jù)標準協(xié)議進行通信，為不同廠家的不同設備之間的互通提供了保證，不同的運營商可以根據(jù)不同的需要，采用不同的組網(wǎng)方式，極大地增加了降低商業(yè)成本的靈活性。

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