軟交換：只是一種過(guò)渡方案
邢小良
2005/03/29
摘要：電話(huà)網(wǎng)發(fā)展的第一階段是逐步過(guò)渡到以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )，但軟交換在許多地方沿用了電話(huà)網(wǎng)的思路，并不是純粹以IP為基礎通信網(wǎng)的最佳選擇。它作為電話(huà)網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的權宜之計和過(guò)渡方案而登場(chǎng)，但是IP網(wǎng)的無(wú)連接特性和開(kāi)放性注定了軟交換的作用將是曇花一現的；未來(lái)發(fā)展的趨勢是網(wǎng)絡(luò )將趨于簡(jiǎn)單，而終端將越來(lái)越復雜，功能越來(lái)越強大；在電話(huà)網(wǎng)發(fā)展的第二階段，在純IP的環(huán)境中具有更高效率的通信模式，將會(huì )成為通信的主流。
關(guān)鍵字：P to P，軟交換，純IP的環(huán)境
1.以軟交換為核心的NGN出現的背景
眾所周知，電話(huà)網(wǎng)從發(fā)明到現在已經(jīng)有一百多年的歷史，它一直采用著(zhù)電路交換的方式。在上個(gè)世紀九十年代興起的IP網(wǎng)，以無(wú)連接的通信方式開(kāi)創(chuàng )了通信史上的新篇章。IP網(wǎng)不僅能夠提供電話(huà)網(wǎng)所提供的所有業(yè)務(wù)，還能提供電話(huà)網(wǎng)所不能提供的許多業(yè)務(wù)，從而出現了IP網(wǎng)將逐步取代電話(huà)網(wǎng)的趨勢。這是問(wèn)題的一個(gè)方面。
問(wèn)題的另一個(gè)方面是電話(huà)語(yǔ)音業(yè)務(wù)是仍然是目前電信運行商的支柱業(yè)務(wù)，是收入的主要來(lái)源，它擁有龐大的客戶(hù)群，電話(huà)網(wǎng)的任何演進(jìn)不能不考慮到這樣一個(gè)現實(shí)情況，過(guò)于激進(jìn)的改變會(huì )嚴重損害運行商的利益。
在這種似乎有些矛盾的二種因素的作用下，于是出現了以軟交換為核心的NGN網(wǎng)，它兼顧了目前的電話(huà)網(wǎng)的現實(shí)，又極力試圖把電路交換的網(wǎng)絡(luò )轉變到分組交換的網(wǎng)絡(luò )中去，從這個(gè)意義上說(shuō)，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)的出現是合理的，它可以起到承上啟下的作用。
但從另一方面來(lái)看，以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )的主要作用將是逐步把電話(huà)網(wǎng)IP化，也就是說(shuō)，用戶(hù)都以IP的方式連接在網(wǎng)絡(luò )上的時(shí)候，一旦這一點(diǎn)做到了，以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )就完成了它的歷史使命，效率更高的通信方式將取代以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )而成為未來(lái)通信的主流。
以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )的局限性首先表現在它試圖把和IP網(wǎng)完全不同的電話(huà)網(wǎng)IP化，這時(shí)它不能不考慮電話(huà)網(wǎng)已有的特點(diǎn)，許多地方不得不沿用電話(huà)網(wǎng)的一些思路，這樣一些考慮在一個(gè)純IP的環(huán)境中是多余和有害的。
電話(huà)網(wǎng)主要提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而無(wú)法提供多媒體業(yè)務(wù)，這并不是僅僅因為電話(huà)網(wǎng)是電路交換方式的網(wǎng)，更主要的是電話(huà)網(wǎng)中電話(huà)交換機功能的限制，傳輸速率的限制，以及電話(huà)終端功能的限制，幾個(gè)方面的限制使得電話(huà)網(wǎng)只能提供語(yǔ)音為主的業(yè)務(wù)。
如果要在電話(huà)網(wǎng)上提供多媒體業(yè)務(wù)，就要把整個(gè)網(wǎng)絡(luò )從交換機到終端全部更新，這幾乎就等于重新建一個(gè)網(wǎng)。這又太不經(jīng)濟，于是以軟交換為核心的NGN網(wǎng)出現了，它主要作用應該是把以電話(huà)交換的電話(huà)網(wǎng)逐步轉變到以分組交換的IP網(wǎng)上去。
然而問(wèn)題的關(guān)鍵在于，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)在純IP的網(wǎng)絡(luò )中并不是一個(gè)很好的選擇。這一點(diǎn)決定了以軟交換為核心的NGN網(wǎng)只能是一個(gè)權宜之計的過(guò)渡方案。
2．以軟交換為核心的方式不是IP網(wǎng)中通信的最佳選擇
以軟交換為核心的NGN網(wǎng)。其主要特點(diǎn)是能在保持電話(huà)網(wǎng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量基本不變的情況下，使的話(huà)路的傳輸分組化，從而大幅度減低運行和維護的成本。這是推動(dòng)電話(huà)網(wǎng)向以軟交換為核心的NGN網(wǎng)發(fā)展的主要動(dòng)力之一。
其動(dòng)力之二是指望軟交換能提供一些新業(yè)務(wù)，確實(shí)有一些新的業(yè)務(wù)，如固定電話(huà)網(wǎng)上的個(gè)性化的回鈴音等業(yè)務(wù)如果利用軟交換來(lái)實(shí)現，會(huì )更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟。
VOIP在IP網(wǎng)上熱火朝天，但在初期，要想贏(yíng)得用戶(hù)不能不考慮在IP網(wǎng)上的用戶(hù)和電話(huà)網(wǎng)上的用戶(hù)之間的互通問(wèn)題。軟交換能更好地解決IP網(wǎng)中的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和電話(huà)網(wǎng)的互通問(wèn)題。
事實(shí)上，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)把目前的電話(huà)網(wǎng)和IP網(wǎng)連結起來(lái)作為主要的考慮之一，使IP網(wǎng)上的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和電話(huà)網(wǎng)上的語(yǔ)音能夠相通，這是目前軟交換思想能夠做到的事。
盡管軟交換極力想把視頻業(yè)務(wù)融入進(jìn)來(lái)，但是，電話(huà)網(wǎng)的速率和終端均不能很好地支持視頻業(yè)務(wù)。這里我們看到，目前所鼓吹的軟交換是一個(gè)神話(huà)，它不可能實(shí)現電話(huà)網(wǎng)上真正意義上的視頻業(yè)務(wù)。
真正意義上視頻業(yè)務(wù)只能在寬帶IP的環(huán)境中才能有效地實(shí)現，由于IP網(wǎng)和電話(huà)網(wǎng)是有本質(zhì)上的區別，一旦在純IP的環(huán)境中，帶著(zhù)濃厚的電話(huà)網(wǎng)思維的軟交換方案并不是最佳的方案，在高帶寬的環(huán)境中（設想每個(gè)用戶(hù)以一個(gè)G的速率連接在IP網(wǎng)上時(shí)）它甚至可能是一個(gè)敗筆。
由于把目前是電路交換的電話(huà)網(wǎng)逐步轉變?yōu)榉纸M交換的IP網(wǎng)能帶來(lái)運維成本的下降和提供某些新業(yè)務(wù)，軟交換的出現是合理的。
但是，一旦最基礎的通信網(wǎng)成為IP網(wǎng)的話(huà)，真正的視頻業(yè)務(wù)未必會(huì )把目前NGN網(wǎng)的一些技術(shù)作為主要的技術(shù)。因為，目前以軟交換為核心的NGN網(wǎng)基本上沿用了許多電話(huà)網(wǎng)的關(guān)鍵思路，而和真正以IP為基礎的通信網(wǎng)相去甚遠，而且真正的視頻業(yè)務(wù)沒(méi)有必要把和電話(huà)網(wǎng)相連作為主要的考慮，完全有可能采用新的技術(shù)。
目前在NGN中同時(shí)使用二個(gè)主要協(xié)議，H.323和SIP。但實(shí)際上H.323和SIP有非常大的區別，H.323的許多思路來(lái)自電話(huà)網(wǎng)，而SIP主要是基于IP網(wǎng)的。使用H.323比較適合和電話(huà)網(wǎng)融合，使用SIP比較適合純IP的網(wǎng)絡(luò )。在NGN開(kāi)始時(shí)，H.323可能會(huì )用的比較多，在電話(huà)網(wǎng)走向消亡的過(guò)程中，SIP會(huì )逐步占主導地位。
3.電話(huà)網(wǎng)發(fā)展的第二階段P to P方式
先看一下，電話(huà)通信的流程，大致如下：
電話(huà)通信的話(huà)路必須經(jīng)電話(huà)交換機，二個(gè)用戶(hù)的連接必須在電話(huà)交換機的控制下實(shí)現用戶(hù)甲想和用戶(hù)乙通話(huà)，他先撥通交換機甲，交換機甲根據被叫號呼叫交換機乙，交換機乙向用戶(hù)乙發(fā)送振鈴音，用戶(hù)乙聽(tīng)到振鈴聲后摘機，交換機甲和乙交換信令后連通用戶(hù)甲和乙（紅線(xiàn)為話(huà)路連接線(xiàn)）。用戶(hù)甲和乙的話(huà)路是通過(guò)電話(huà)交換機甲和乙而相連的。他們也只能通過(guò)電話(huà)交換機而相連，在信令建立通路之前，他們無(wú)法直接溝通。這是電話(huà)網(wǎng)的基本特性之一。
而軟交換則不同，軟交換的呼叫流程示意圖大致如下：
軟交換方式中，用戶(hù)的話(huà)路無(wú)需經(jīng)過(guò)軟交換機。
用戶(hù)甲想和用戶(hù)乙通話(huà)，他先撥通軟交換機甲，軟交換機甲根據被叫號呼叫軟交換機乙，軟交換機乙向用戶(hù)乙發(fā)送振鈴音，用戶(hù)乙聽(tīng)到振鈴聲后摘機，軟交換機甲和乙交換信令后由用戶(hù)甲通過(guò)IP網(wǎng)和用戶(hù)乙相連。
和電話(huà)網(wǎng)的最大區別是：在軟交換網(wǎng)中，用戶(hù)甲和乙的話(huà)路是通過(guò)IP網(wǎng)直接相連的，其話(huà)路繞開(kāi)了軟交換機甲和乙。同時(shí)，即使不在通話(huà)時(shí)，用戶(hù)甲和乙都連接在IP網(wǎng)上，只要知道對方的IP地址他們自己就可以直接對話(huà)。這是因為IP網(wǎng)本身提供了路由的機制，無(wú)需軟交換機的介入就能彼此溝通。這也是IP網(wǎng)和電話(huà)網(wǎng)根本不同點(diǎn)之一。
搞清楚了這一點(diǎn)，再看以軟交換為核心的NGN網(wǎng)很多地方沿用了電話(huà)網(wǎng)的思路，例如，用戶(hù)首先是向軟交換機發(fā)起呼叫，再有軟交換向被叫方呼叫，這類(lèi)似于電話(huà)網(wǎng)中，用戶(hù)向電話(huà)交換機發(fā)起呼叫，電話(huà)交換機再向被叫呼叫。但是，在IP環(huán)境中，如果主叫知道被叫的IP地址，主叫完全可以直接呼叫被叫。
既然如此，通過(guò)軟交換來(lái)建立連接，就顯得多余了。
在純IP的環(huán)境中，真正有效的呼叫應該是如下所示：
在純IP的環(huán)境中，二個(gè)用戶(hù)可以直接連通，無(wú)須軟交換機的干預。
當用戶(hù)甲要和用戶(hù)乙通信，他只要向電話(huà)名解析系統（PNS）發(fā)出查詢(xún)用戶(hù)乙的IP地址的請求，PNS經(jīng)查詢(xún)把對方的IP地址返回給用戶(hù)甲，用戶(hù)甲得到對方的IP地址就可以直接向對方發(fā)起呼叫，連通后即可通話(huà)。當然，這里的終端不是普通的電話(huà)機，而是智能終端了。
這樣一種通信模式更為有效和經(jīng)濟，也不易形成通信的瓶頸。這將是電話(huà)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的方向。
實(shí)際上，目前廣泛在使用的即時(shí)消息（Instant Message, IM）已具有上述通信方式的一些特點(diǎn)。還有一些正在使用的模式更先進(jìn)，每個(gè)聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)在通話(huà)的同時(shí)自動(dòng)把本方設置為 虛擬服務(wù)器，這使得同時(shí)在線(xiàn)的用戶(hù)帶寬總量大幅增加，因此這種VoIP服務(wù)的通話(huà)質(zhì)量已經(jīng)大幅改進(jìn)。目前這些通信模式的缺點(diǎn)是各自為政，每個(gè)運行者只擁有自己的用戶(hù)群，這些用戶(hù)只能在同屬一個(gè)運行者的范圍內互相通信，解決這一問(wèn)題的辦法就是建立全國唯一的電話(huà)名解析系統（PNS）[1]，所有的用戶(hù)無(wú)論他是移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)的用戶(hù)，還是固定電話(huà)網(wǎng)的用戶(hù)，還是IM（Instant Message，如QQ， 收狐，MSN等等）的用戶(hù)，全在全國唯一的電話(huà)名解析系統（PNS）中解析被呼叫者的IP地址，這樣一來(lái)，每個(gè)運行者的用戶(hù)群都能和所有其他運行者的用戶(hù)通信。
可以預測今后的電話(huà)網(wǎng)的發(fā)展方向將分為二個(gè)階段，第一階段是以軟交換為核心的NGN，第二階段是類(lèi)似于P to P（Peer To Peer）方式的VoIP。
就象在20世紀九十年代，人們起先非常看好ATM，ATM能夠保證QoS等，在IP的沖擊下，人們忽然發(fā)現，在處在傳輸層和IP層之間的ATM是多余的，如果把IP直接映射到傳輸層效率會(huì )更高。目前人們認為軟交換很時(shí)髦，不久可能就會(huì )發(fā)現軟交換完全是多余的，Peer To Peer的通信方式效率更高。
也許有人會(huì )問(wèn)，沒(méi)有了軟交換，如何計費？
確實(shí)，軟交換的出現既是目前龐大的電話(huà)網(wǎng)和龐大的電話(huà)用戶(hù)所帶來(lái)的必然結果，也是電話(huà)網(wǎng)逐步向IP網(wǎng)演進(jìn)的需要。任何電話(huà)網(wǎng)的革命，不能不考慮到目前電話(huà)網(wǎng)的現實(shí)，不能不考慮電話(huà)網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的需要，從這一點(diǎn)講，軟交換的出現是應運而生。
但 是，另外一方面，電話(huà)網(wǎng)和IP網(wǎng)有著(zhù)本質(zhì)上的區別，IP網(wǎng)終究將把電話(huà)網(wǎng)給并吞了，它將帶來(lái)全新的通信方式。帶著(zhù)濃厚的電話(huà)網(wǎng)思維的軟交換，是不能適應真正IP網(wǎng)的通信模式的。從這一點(diǎn)來(lái)看，軟交換也是ITU及一些電信運行商的一廂情愿，他們希望，未來(lái)的通信和目前的電話(huà)網(wǎng)類(lèi)似，相對的封閉，便于壟斷，采用現在的計費方式。但IP的開(kāi)放性和無(wú)連接的特點(diǎn)，決定了無(wú)法在其上面重現電話(huà)網(wǎng)的運行模式，希望在IP網(wǎng)上和電話(huà)網(wǎng)那樣來(lái)計費是要落空。就象以前寄信都是要收錢(qián)的，突然出現了不收錢(qián)的E-MAIL，如果有誰(shuí)指望發(fā)一封E-MAIL就象寄一封信那樣來(lái)收錢(qián)的話(huà)是違反技術(shù)發(fā)展的潮流的，因為按照以前郵政的思維，寄信的收費應該按照信的封數和重量來(lái)計費，對應到E-MAIL就應該是發(fā)E-MAIL的次數和信的長(cháng)度來(lái)計費，這樣的計費系統將被認為是多余的，因發(fā)一封E-MAIL的成本太低，不計費比計費對運行者來(lái)說(shuō)更經(jīng)濟。當真正的寬帶建起來(lái)之后，打個(gè)電話(huà)的成本同樣是非常之低，不值得為每個(gè)電話(huà)去計費。
從ATM失敗的例子中或許更可以看到一些端倪。
ATM曾經(jīng)被認為是未來(lái)寬帶綜合業(yè)務(wù)的核心（B-ISDN），是電話(huà)通信發(fā)展必經(jīng)之路，但突然之間大家都認為ATM不行了，比不過(guò)IP。
為什么呢？眾說(shuō)紛紜，有的說(shuō)，ATM太復雜，有的說(shuō)ATM太昂貴。應該說(shuō)，這些都是比較次要的原因，因為只要能大規模應用，昂貴的可以變成便宜，復雜的作成ASIC芯片后，也不成問(wèn)題，事實(shí)上，有很多芯片要遠比ATM接口復雜，但同樣可以大規模應用。ATM之所以失敗，最根本的原因是它無(wú)法達到人們所期望的，或者說(shuō)ATM沒(méi)能達到它原來(lái)所設定的最基本的目標。
ATM試圖用分組交換加面向連接的方式來(lái)取代電話(huà)網(wǎng)的電路交換加面向連接的方式。因而，它最基本的一條是要能夠實(shí)現SVC，遺憾的是，ATM的SVC從來(lái)就沒(méi)有真正在大規模的實(shí)際應用中成功過(guò)。目前決大部分在用的ATM都是PVC。如果ATM只能提供PVC，那連電路交換都不如，只能算是人工交換，因為電話(huà)網(wǎng)中，電路的連接和斷開(kāi)都是自動(dòng)的，而PVC電路的斷開(kāi)和連接都需要人工來(lái)配置。為什么ATM的SVC從來(lái)不能真正應用于大規模的網(wǎng)絡(luò )。其原因還待深入的研究，很有可能，在網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)上，在分組交換的模式下，當各路流量匯集到節點(diǎn)上，又要考慮到QoS，又要考慮到用戶(hù)的約定速率等等因素，使得建立連接的效率受到影響。當時(shí)，一臺ATM交換機建立連接的次數在每秒數十次到二百次之間，而一般的電話(huà)交換機能達到每秒數千次的水平。ATM既然連最基本的目標都無(wú)法達到，交換能力連電話(huà)交換機的水平都不如，ATM當然只能是敗走麥城了。
這是電信界企圖把電話(huà)網(wǎng)面向連接的思維應用于分組交換為基礎的網(wǎng)絡(luò )的第一次最重大的失敗，它也顯示了在以分組交換為基礎的網(wǎng)絡(luò )中應用電話(huà)網(wǎng)式的面向連接技術(shù)的不可行。而IP技術(shù)在分組交換為基礎的網(wǎng)絡(luò )上應用無(wú)連接的新思維開(kāi)創(chuàng )了通信技術(shù)的新天地。
而現在許多人在考慮在IP的分組網(wǎng)上繼續沿用電話(huà)網(wǎng)的連接方式（指信令層），在IP網(wǎng)上疊加一個(gè)信令網(wǎng)，在某種程度上是在重走ATM的老路。盡管它可以實(shí)現，但它的效率不是最高的。例如它人為地把流量集中到網(wǎng)關(guān)上，加重了出現流量瓶頸的概率。而這樣做的目的只是為了加強對用戶(hù)和通信流的控制，從而犧牲了IP高效的特性。也有的人希望在IP網(wǎng)上建一個(gè)信令網(wǎng)能夠解決QoS問(wèn)題，實(shí)際上從ATM的失敗中可以看到信令網(wǎng)很難解決QoS問(wèn)題，用IPV6取代IPV4來(lái)提升QoS，或許更現實(shí)一些。
從上面的比較和圖3中可以看到，在純IP的環(huán)境中，去掉軟交換機效率更高。
從另一方面來(lái)看，由于電話(huà)網(wǎng)（包括移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)）的封閉性，電信運行商一手控制了用戶(hù)，另一手控制了信息源，是獲取高額利潤的主要原因，因為任何用戶(hù)要想訪(fǎng)問(wèn)信源，必須在電話(huà)網(wǎng)的控制之下才能實(shí)現，同樣任何信源要向用戶(hù)發(fā)送信息，也需在電話(huà)網(wǎng)的控制之下實(shí)現，從移動(dòng)通信的短信中就可以看到這一點(diǎn)。
而軟交換方式，確實(shí)比目前的電話(huà)網(wǎng)要更容易添加新的業(yè)務(wù)，但如果類(lèi)似電話(huà)網(wǎng)的控制方式的話(huà)，其應用就有非常大的限制，事實(shí)上，電話(huà)網(wǎng)（包括移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)）上的應用根本無(wú)法和豐富的INTERNET網(wǎng)上的應用相比。而只有象目前INTERNET網(wǎng)的那種開(kāi)放性，才會(huì )催生層出不窮的應用。
從整個(gè)社會(huì )效益而言，開(kāi)放的IP網(wǎng)是未來(lái)的發(fā)展方向，從電信運行商的利益出發(fā)采用半封閉的軟交換方式能獲取更高的利益，從這點(diǎn)來(lái)看，軟交換也是ITU-T等電信組織的一廂情愿。
一旦寬帶IP網(wǎng)普及到了千家萬(wàn)戶(hù)（事實(shí)上，中國的寬帶用戶(hù)已達數千萬(wàn)），在上面介紹的通信方式中，用戶(hù)只需在電話(huà)名解析系統中登記注冊，付一些注冊費，就可享受到無(wú)限制的通信服務(wù)。這種業(yè)務(wù)模式很可能將成為主流。
4．結論
電話(huà)網(wǎng)電路交換的模式正在不可避免地將被分組交換所取代，但由于目前電話(huà)網(wǎng)上有巨大的用戶(hù)群，它也是電話(huà)運行商收入的主要來(lái)源。軟交換作為電話(huà)網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的權宜之計和過(guò)渡方案而登場(chǎng)，在電話(huà)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的第一階段將不可避免地要向以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)。
但以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò )相當多地考慮了和目前電話(huà)網(wǎng)的特點(diǎn)，而電話(huà)網(wǎng)和IP網(wǎng)是完全不同的二個(gè)網(wǎng)絡(luò )，IP網(wǎng)的無(wú)連接特性和開(kāi)放性注定了軟交換的作用將是曇花一現的，在未來(lái)網(wǎng)絡(luò )越來(lái)越簡(jiǎn)單，終端越來(lái)越復雜的趨勢下，在純IP的環(huán)境中，具有更高效率的通信模式，在電話(huà)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的第二階段將會(huì )成為未來(lái)通信的主流。
參考文獻：
[1] 邢小良, “電話(huà)名技術(shù)”，北京，國防工業(yè)出版社，2004年1月出版
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—摘自：《網(wǎng)絡(luò )通信世界》
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