下一代網(wǎng)絡(luò )的核心：軟交換

霍皓迪 2002/06/10

　　通信技術(shù)更新?lián)Q代的速度日益加快，對下一代網(wǎng)絡(luò )的爭奪成為今日通信制造與運營(yíng)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。電信網(wǎng)絡(luò )從承載單一業(yè)務(wù)的獨立網(wǎng)絡(luò )向承載多種業(yè)務(wù)的統一的下一代網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)正成為不爭的事實(shí)，軟交換技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò )的核心，可以說(shuō)，軟交換的革命即將到來(lái)。

　　面向下一代網(wǎng)絡(luò )的軟交換

　　話(huà)音、傳真、文本、圖象、視頻、多媒體……通信網(wǎng)上承載的業(yè)務(wù)日益豐富，下一代網(wǎng)絡(luò )要求能承載多種業(yè)務(wù)、采用開(kāi)放的體系結構、網(wǎng)絡(luò )結構靈活并易于擴充，以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò )體系結構逐步顯現，成為電信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的熱點(diǎn)。

　　下一代網(wǎng)絡(luò )是業(yè)務(wù)驅動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)業(yè)務(wù)與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離實(shí)現相對獨立的業(yè)務(wù)體系，使業(yè)務(wù)真正獨立于網(wǎng)絡(luò )，靈活有效的實(shí)現業(yè)務(wù)的提供。用戶(hù)可以自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )形式以及終端類(lèi)型，使得業(yè)務(wù)和應用的提供有較大的靈活性，從而滿(mǎn)足用戶(hù)不斷發(fā)展更新的業(yè)務(wù)需求。也使得網(wǎng)絡(luò )具有可持續發(fā)展的能力和競爭力。

　　軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離思想的體現，是下一代體系結構中的關(guān)鍵技術(shù)，其核心思想是硬件軟件化，通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現原來(lái)交換機的控制、接續和業(yè)務(wù)處理等功能，各實(shí)體之間通過(guò)標準的協(xié)議進(jìn)行連接和通信，便于在下一代網(wǎng)絡(luò )中，更快地實(shí)現各類(lèi)復雜的協(xié)議及更方便地提供業(yè)務(wù)。

　　軟交換作為一種開(kāi)放的體系，必需采用標準的協(xié)議。并通過(guò)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(guān)的協(xié)議和標準。ISC（International softswitch consortium）的成立使軟交換技術(shù)得到了迅速發(fā)展，軟交換相關(guān)的標準和協(xié)議同時(shí)得到了IETF、ITU—T等國際標準化組織的重視。ISC目前已經(jīng)有近200個(gè)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(yíng)商，如美國的Level 3、Qwest、AT&T、日本的NTT等。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，軟交換技術(shù)的標準化和產(chǎn)業(yè)化的工作也取得了長(cháng)足進(jìn)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(shù)的產(chǎn)品已逐步進(jìn)入實(shí)用化階段，軟交換成為下一代網(wǎng)絡(luò )中最活躍和熱門(mén)的話(huà)題。

　　在我國，對軟交換技術(shù)的研究始終保持與世界同步。信息產(chǎn)業(yè)部傳輸所正在制定軟交換的標準，關(guān)于軟交換的技術(shù)白皮書(shū)已經(jīng)發(fā)出。國內各運營(yíng)商也對軟交換非常關(guān)注，中國電信總部正著(zhù)手制定相關(guān)的企業(yè)標準，部分省市電信公司開(kāi)始和各制造商就軟交換的技術(shù)和應用進(jìn)行交流和實(shí)驗，軟交換技術(shù)在我國的發(fā)展前景非常廣闊。

　　向下一代網(wǎng)絡(luò )平滑演進(jìn)

　　通信網(wǎng)絡(luò )從電路交換向以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)已成為不爭的，但對廠(chǎng)商和運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，如何很好地解決現有網(wǎng)絡(luò )的無(wú)縫融合和平滑演進(jìn)卻是首先面對的問(wèn)題。

　　以Softswitch為核心的架構借鑒了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )設計思想和網(wǎng)絡(luò )建設的成熟經(jīng)驗，它的主要特征就是通過(guò)提供一個(gè)分層的、開(kāi)放的、可靠的、擴展性良好的網(wǎng)絡(luò )結構，使得業(yè)務(wù)的提供能真正地獨立于網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)，從而可以靈活、快速地提供各種新業(yè)務(wù)。

　　作為網(wǎng)絡(luò )控制核心的Softswitch，它本身是一個(gè)開(kāi)放的、標準化的軟件系統，能夠在開(kāi)放計算平臺上執行分布式通信功能，并具有傳統TDM電話(huà)交換機的功能。Softswitch能夠合成話(huà)音、數據和視頻，在此基礎上提供綜合網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)。Softswitch支持傳統的交換協(xié)議（如SS7）。同時(shí)，通過(guò)在不同協(xié)議之間進(jìn)行翻譯（例如無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)系統之間）完成不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò )的互通。

　　Softswitch優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò )結構，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )的復雜性，在實(shí)施下一代網(wǎng)絡(luò )的建設中，不需要對原來(lái)的網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行破壞性改造，網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)可以量力而行，由點(diǎn)及面，“和平演變”、平滑過(guò)渡。即使將來(lái)增加全新設備，也只需在軟件實(shí)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(shù)的數據網(wǎng)的發(fā)展及其帶寬的迅速增大為數據網(wǎng)傳遞各種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供了可能。這其中話(huà)音業(yè)務(wù)是目前人們最主要的需求。協(xié)議的開(kāi)放性以及分組網(wǎng)傳輸的統計復用的特性，使基于分組網(wǎng)的話(huà)音業(yè)務(wù)與傳統的PSTN相比有著(zhù)成本低、配置靈活、更易于引進(jìn)新業(yè)務(wù)等優(yōu)勢。

　　軟交換的核心是將呼叫控制功能與媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）分離，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或服務(wù)器上的軟件實(shí)現呼叫路由、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(wù)智能、集中網(wǎng)絡(luò )智能的體系結構，智能集中于網(wǎng)絡(luò )，接入設備（媒體網(wǎng)關(guān)）只完成最基本的語(yǔ)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(jīng)實(shí)現了全數字化，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(wù)的提供。Internet、幀中繼、ATM等技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)給了人們更多的選擇。新的技術(shù)不僅提高了傳輸效率，更重要的是使服務(wù)和配置更加靈活。

　　傳統交換機的交換矩陣、呼叫控制及業(yè)務(wù)提供集中在一個(gè)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(cháng)，并且受到設備制造商的限制。在軟交換體系結構中，業(yè)務(wù)、呼叫控制與接入層之間通過(guò)標準的協(xié)議進(jìn)行通信，并提供API可編程接口，運營(yíng)商可以自由的選擇獨立于設備供應商的第三方軟件開(kāi)發(fā)商，提供更具個(gè)性化和競爭力的增值服務(wù)。

　　在軟交換體系結構中，只需將接入設備（媒體網(wǎng)關(guān)）部署在網(wǎng)絡(luò )邊緣，由于媒體網(wǎng)關(guān)與軟交換機之間只傳遞信令信息，軟交換系統可以放置在網(wǎng)絡(luò )中的任意位置，并根據系統容量靈活配置，網(wǎng)絡(luò )智能可以集中，也可以分布在任何需要的網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)。而PSTN的交換機則必需根據模擬接入線(xiàn)的敷設情況及按照本地—匯接—長(cháng)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(jià)格性能比每年提高60%～80%，而電路交換機的價(jià)格性能比每年提高大約20%。使用軟交換技術(shù)，運營(yíng)商可以將話(huà)音與數據或圖像等業(yè)務(wù)在一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò )（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(huì )有更大優(yōu)勢。在北美近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始有電信運營(yíng)商進(jìn)行較交換的商業(yè)運作試驗。我國的一些運營(yíng)商和負責電信標準的機構也進(jìn)行這方面的試驗和研究工作。

　　根據美國洋基集團（Yankee Group）2000年1月的報告預測，今后幾年全球軟交換市場(chǎng)每年都會(huì )成倍增長(cháng)，預計市場(chǎng)價(jià)值將會(huì )從1999年的1.04億美元增長(cháng)到2004年的43億美元。北美的一些運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行小規模的商業(yè)試驗。雖然目前軟交換還面臨諸如協(xié)議標準化、來(lái)自傳統電信運營(yíng)市場(chǎng)阻力等方面的一些問(wèn)題，但其優(yōu)勢是傳統PSTN網(wǎng)無(wú)法比擬的，軟交換的廣闊前景已經(jīng)展現在我們面前。

　　通信設備制造商各顯神通

　　目前，國際上著(zhù)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(wù)及業(yè)務(wù)管理的指揮中心（Command Center）、應用服務(wù)器（CAS）及數據庫；實(shí)現呼叫控制用戶(hù)鑒權的呼叫控制器（Call Manager）；媒體網(wǎng)關(guān)（包括骨干網(wǎng)關(guān)BHG和住宅網(wǎng)關(guān)CPG）用于業(yè)務(wù)接入與傳輸；信令網(wǎng)關(guān)（Multipoint Signaling Server）完成信令由電路方式到IP方式的轉換。可實(shí)現通過(guò)HFC、無(wú)線(xiàn)接入、xDSL、以太網(wǎng)等技術(shù)，服務(wù)商可以快速地提供低成本的語(yǔ)音、數據和視頻服務(wù)；主要完成業(yè)務(wù)匯接和長(cháng)途VoIP功能，通過(guò)信令網(wǎng)關(guān)實(shí)現與現有PSTN電路交換機的互聯(lián)互通；提供的Internet業(yè)務(wù)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(chǎn)品和方案，華為C&C08 iNET綜合網(wǎng)絡(luò )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，適用于現有PSTN平滑演進(jìn)和面向NGN建設的綜合網(wǎng)絡(luò )平臺。作為C&C08 iNET的核心構件，其軟交換構件SoftX1000實(shí)現跨域的業(yè)務(wù)和功能，充分體現控制與承載分離的設計思想，實(shí)現與承載網(wǎng)絡(luò )無(wú)關(guān)的呼叫控制、綜合業(yè)務(wù)，具有媒體網(wǎng)關(guān)接入、呼叫控制、業(yè)務(wù)提供、軟業(yè)務(wù)交換、資源管理、互連互通、SIP代理和信令網(wǎng)關(guān)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(shí)現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(guān)實(shí)現控制，支持BICC/SIP/H.323實(shí)現系統間的互通；設備管理層進(jìn)行物理實(shí)體到邏輯映射封裝，方便實(shí)現在各種接入方式（傳統窄帶接入方式、Ephone、VoDSL等）、各種中繼承載（TDM、VoIP、VoATM、VoMPLS）上提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)；呼叫控制層使用統一的核心呼叫處理，統一的開(kāi)放業(yè)務(wù)接口，保證統一的寬窄帶一體化業(yè)務(wù)提供能力，在業(yè)務(wù)的提供上屏蔽用戶(hù)的差異性，在快速提供業(yè)務(wù)的同時(shí)保證系統的穩定性。

　　SoftX1000的結構保證了其應用領(lǐng)域從PSTN到分組話(huà)音旁路、數據旁路到端到端全分組話(huà)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(shí)現從現有網(wǎng)絡(luò )向下一代網(wǎng)絡(luò )的平滑演進(jìn)，還可使業(yè)務(wù)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(kāi)發(fā)、提供復雜電信業(yè)務(wù)成為可能，一方面最大限度地保證了業(yè)務(wù)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(wù)和應用的策略管理思想，使得網(wǎng)絡(luò )可以根據業(yè)務(wù)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標準協(xié)議進(jìn)行通信，為不同廠(chǎng)家的不同設備之間的互通提供了保證，不同的運營(yíng)商可以根據不同的需要，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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