基于软交换的下一代网络技术

　　摘要：本文讨论了在下一代网络(NGN)方面的主要研究课题和网络的演变，人们对于作为NGN的重要基础的软交换期望以及基于软交换的网络的发展所面临的问题。
　　
　　　　要害字：下一代网络；软交换
　　
　　　　1 下一代网络技术研究
　　
　　　　IETF对下一代网络（NGN）的研究集中在ip网络和光网络的融合方面，NGN将具有高带宽、大容量及足够的地址资源等重要特征。目前光网络系统和IP网络的研发都在朝着这一方向努力。我国863高科技通信专项也将研发吉比特量级的光传送系统和路由器。有关NGN的地址问题将涉及IPv6的实现方案、E-NUM以及与现有网络编号互通的问题。
　　
　　　　目前ITU-T对NGN的定义是“GII的外延”，并建议有关GII/NGN的研究方向包括：
　　
　　　　（1） 第一层和第二层的交换的研究。第一层指光网络基础设施引入光交换，第二层指引入MPLS的交换。
　　
　　　　（2） IP选路的研究。
　　
　　　　（3） 在网络边缘提供业务平台的研究。
　　
　　　　（4） 核心网络技术与相关协议体系结构的研究。
　　
　　　　（5） 层间控制能力转化的研究。通常控制和治理的区别是有度的，例如交叉连接与交换的区别是用电路颗粒和反应时间来区别的，同样底层的保护倒换和IP层的动态选路之间的差别也有度。因此有必要研究层间功能的变化。
　　
　　　　（6） 网络端到端业务的研究。研究QoS和带宽控制、控制和治理的融合，研究动态选路和保护倒换等。
　　
　　　　（7） 接入网的研究。研究新业务、新技术和新结构在接入网传送分组数据和话音所需要的能力和接入网支持不同QoS业务的能力。
　　
　　　　另外，智能定位以及与传统网络的互通也将是NGN的研究重点。
　　
　　　　NGN具有及其丰富的内涵，它包含电信网络各个层面的新技术，ITU的专家认为它是全球信息基础设施的具体实现，2002年底开始进行全面定义。软交换是下一代网络中控制层面的技术之一。从目前的技术发展来看，基于软交换的相关技术还处在起步阶段，设备成本相对较高，其组网能力、网络治理和运营能力需要检验，其盈利能力有待在实践中加以验证。同时，相关的标准还在不断的发展中。由于软交换技术以多协议为特征，保证设备间的兼容性对运营商而言也非常重要。
　　
　　　　2 网络的演变
　　
　　　　传统的交换机是基于电路交换技术的,话音通信以64kbit/s的速率在网络中传输。在交换机的接口处，64kbit/s的信号流经时分复用后进入高速数字设备。呼叫路由与智能化控制和电路交换网络紧密地结合在一起。
　　
　　　　电路交换机最复杂的部分是执行呼叫处理的软件。它做出呼叫路由的选择并完成成百上千种处理功能。目前电路交换机中运行这一软件的处理器是和采用电路交换方式的设备高度集成在一起的。
　　
　　　　而软交换的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活地提供业务。更具体地讲，软交换是一个基于软件的分布式交换/控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可以方便地在网上引入多种业务。但新技术的引入需要相当长的时间，上个世纪建立起来的网络不会在一夜之间被取代，基于软交换的下一代网络也需要经过实践和市场的检验。
　　
　　　　此外，人们也期望着固定网络与移动网络的融合，交换平台和业务平台的融合。
　　
　　　　人们期待着NGN将会带来新的应用并将以低廉的成本获得新的增值收入，并为我们带来丰富多彩的生活。这种面向服务的技术促进了Internet和电子商务的发展，促进话音业务和Internet技术的融合，使运营商能够在已有的业务基础上开展新的业务。集语音、数据、传真和视频等业务于一体的下一代网络要求有一种新的解决方案，软交换就是解决的办法之一。
　　
　　　　关于NGN，以前提得较多的是概念和特点。但目前运营商越来越务实地看待这项技术，越来越关心基于软交换技术相关设备的国外应用情况、业务支持能力、服务质量以及维护治理等可运营性问题。目前中国电信正在进行4个试点城市的基于软交换的网络设备的试验，希望通过试验来验证技术的可用性、设备的成熟性，并在积极进行经济的可行性分析，制订合理的商业模型。当前，固定网络的大量长途电话业务被IP分流，而本地电话业务被移动分流，因此固定网络运营商亟待寻求一种增加业务收入、降低成本和拓展市场空间的发展之路，希望能够超越传统业务，开发出新的业务空间。所以这次试验具有重要的战略意义。基于软交换的网络技术，其发展方向是提供包括语音业务、多媒体业务和移动业务的综合支撑能力。
　　
　　　　对于电信运营商而言，要保护现有的网络投资，因此他们希望技术能够逐步演进，而不同的技术也会呈现长期并存的局面。从目前来看，非凡是对于中国的市场，电话网的发展还有很大潜力，还有很多用户可以挖掘，因此原有的电路交换技术还将得到应用和发展。对于新的技术是否被采用，取决于该项技术的成熟性，以及其投资回收效率是否能被运营商接受，是否有足够的业务灵活性。新技术是推动网络不断发展和完善的动力，但新技术的应用规模和影响，要取决技术的成熟性、实用性以及市场的业务需求。
　　
　　　　3 人们对软交换的期望
　　
　　　　（1）增加新收入的机会
　　
　　　　新业务给运营商带来收入和利润。运营商期望软交换提供许多新的业务，以灵活快捷的方式满足用户的需求。新的增值业务使运营商可以更好地与对手竞争。电信公司可以开发多种功能，为不同的用户提供特色服务。
　　
　　　　（2）适应市场需求
　　
　　　　期望这种开放的网络体系架构和独立的业务平台能够适应不断变化的市场，能够加速服务体系的建立，而且还能加快服务的推出和升级。
　　
　　　　（3）留住客户
　　
　　　　期望这种新的治理和控制机理能够吸引并增加用户群的稳定性。
　　
　　　　（4）降低网络建设成本
　　
　　　　期望电信级的软交换体系设备投资优于现在的电路交换系统。同时人们也期待固定和移动网络的融合能够降低网络投资。
　　
　　　　（5）有效利用网络资源
　　
　　　　已有的电话系统在双方通话时要占有一个固定的信道。在通话过程中这条线路始终是被占用的。时分复用（TDM）技术使一条中继线上可以同时进行多个通话。使用分组技术的软交换可以大大提高带宽的利用率。
　　
　　　　（6）高效的网络治理
　　
　　　　期望基于软交换的网络使运营商可以更为高效地治理自己的网络。除了进行实时监控和改变交换功能，远程接入功能还可以使升级和配置集中操作。
　　
　　　　（7）降低运维成本
　　
　　　　期望基于软交换的网络在运营维护方面比传统网络更有优势。
　　
　　　　（8）高可靠性和易于网络扩展
　　
　　　　期望基于软交换的网络具有高可靠性，并能够根据业务量的需求，灵活扩展和组网。
　　
　　　　（9） 优质服务
　　
　　　　期望基于软交换的网络能够为用户提供优质的服务。
　　
　　　　4 基于软交换的网络发展所面临的挑战
　　
　　　　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。在新兴运营商积极探索分组承载网络是否能提供语音业务的可行性时，传统运营商正在思考这种新的架构是否能提供新的业务。但是新技术总是需要时间来完善的，从目前厂家所提供的解决方案来看，目前应研究的主要问题有以下六个方面。
　　
　　　　（1） 组网方式需探讨
　　
　　　　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？假如软交换能解决多个软交换的协同工作，那么，应该采用何种网路等级？是采用一级还是多级，有些厂商也认为假如采用一级体系，即使采用多个软交换方案，该方案也只适合于中型运营商在中型网络中实施。对于大型电信运营商来说，因为该方案组建的是一个平面的网络，其扩展性同样难以满足覆盖全国的电信级运营商的需求。因此，有的厂商甚至提出软交换也分成端局一级和汇接局一级。假如将端局业务通过全网统一的业务点来提供，则由于过于复杂的流程交互和媒体流控制，使得业务提供的效率很低，而且可能损害部分业务特征，并降低业务改进的灵活性。所以网络组织在技术和实践方面都有待进一步的探索。
　　
　　　　非凡是基于软交换网络的运行维护、业务治理等都有待积累经验。还有像IP地址、号码资源、网络安全、网络之间互通互连这样跨技术和政策领域的问题需要解决。
　　
　　　　（2）协议尚未做到兼容性，标准还在发展之中
　　
　　　　不同厂家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。有关软交换的标准、协议是网络融合的要害。现在包括设备制造商、业务提供者在内的业界都在为标准制定工作而努力，希望把先进业务、语音应用引入到数据网中，并能和传统网络顺利融和。现在的标准工作主要涉及：互操作性，媒体控制协议（如MGCP、H.248），软交换机之间的通信（如SIP），扩展业务平台的协议和API，符合国际电话连接标准，安全标准，利用软交换传送高级业务等方面。相关的标准主要有H.323、MGCP、SIP等。但相关的软交换标准还有待完善、统一和被广泛接受。软交换所面临的首要的也是最主要的挑战就是多协议。软交换所支持的协议很多，而且这些协议分别来自不同的标准化组织，这为技术研究、设备生产、通信运营等各方面都带来了很多协调方面的困难。
　　
　　　　( 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未来美好的前景，但目前正在制定相关的接口标准，同时由于开放接口的标准化工作尚未完成，因此尽管一些厂商可以提供一些第三方的业务，但还是限于同一个厂商的设备。不同厂商设备的配合和业务的提供并不很成熟，相应的产品仍在探索和研发之中。
　　
　　　　( 4 ) 开发新业务
　　
　　　　虽然软交换系统在理论上提供了网络开放的体系架构，这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）及网上浏览业务。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和手段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和网络安全问题
　　
　　　　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。
　　
　　　　( 6 ) 商业模型
　　
　　　　目前，各运营商均在关注软交换的发展，但软交换究竟能为运营带来多大商机，如何以最合理的投资获得最大利润是目前运营商更加关心的问题。因此，加强软交换应用的商业模型研究，对电信网的发展具有重要意义。
　　
　　　　以上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给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。
　　
　　　　5 结语
　　
　　　　任何新技术在开始应用时都不是十全十美的，需要经过试验发现问题并加以完善，我们相信开放的网络体系架构和灵活的业务平台将是发展的方向。
　　
　　作者简介：
　　
　　　　信息产业部邮电科技委委员，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通信主题信息网专业专家组成员，国家863高速信息示范网总体组副组长，信息产业部电信研究院网络战略研究组成员，全国青联委员。1999年获中青年有突出贡献的专家称号。现任中国电信集团北京研究院副院长。
　　
　　

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