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軟交換技術(shù)的應用與發(fā)展

曹遠 2006/12/20

　　摘要：IMS技術(shù)的逐漸興起，對軟交換技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn)。

　　與IMS相比軟交換更適合于實現(xiàn)傳統(tǒng)的窄帶話音業(yè)務，因此軟交換后續(xù)的發(fā)展應該定位于在分組交換網(wǎng)絡上繼承和發(fā)展傳統(tǒng)語音業(yè)務。在這一定位的基礎上，軟交換可以應用于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)長途網(wǎng)以及網(wǎng)絡智能化改造當中，同時軟交換的一般網(wǎng)絡架構(gòu)也會隨著業(yè)務的發(fā)展和提高服務質(zhì)量的需求而有所變化。

　　通信領(lǐng)域內(nèi)，下一代網(wǎng)絡(NGN)的概念，可以說是隨著軟交換技術(shù)的興起而逐漸為人們所熟知的，曾幾何時NGN幾乎就是軟交換網(wǎng)絡的代名詞。但是由于各種原因，軟交換網(wǎng)絡并沒有像人們當初想象的那樣得到迅速普及，而新的網(wǎng)絡技術(shù)——IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)的出現(xiàn)，使軟交換不再成為NGN的全部。那么，軟交換今后將如何定位，又會如何發(fā)展，值得探討[1-5]。

1 軟交換的定位

　　事實上，對于軟交換應該遵循什么樣的路線發(fā)展，電信行業(yè)一直沒有形成統(tǒng)一的認識。與傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)相比較，軟交換網(wǎng)絡具備基于IP分組網(wǎng)、控制與承載層分離等特性，無疑是更為先進的。實踐也證明，在相同容量下，軟交換網(wǎng)絡比基于電路交換的傳統(tǒng)網(wǎng)絡具備更低的運維成本，軟交換機的容量也比傳統(tǒng)交換機更大。軟交換技術(shù)沒能獲得大規(guī)模的發(fā)展，主要是人們對分組網(wǎng)絡實現(xiàn)話音業(yè)務的安全性和服務質(zhì)量(QoS)保障能力存在疑慮。

　　隨著各種IP話音(VoIP)應用的普及，現(xiàn)在人們對基于分組網(wǎng)絡提供語音業(yè)務的疑慮已經(jīng)基本消除或逐漸淡化了，但是IMS技術(shù)的興起又讓軟交換的發(fā)展前景變得撲朔迷離。那么，軟交換技術(shù)在IMS時代是否能夠繼續(xù)發(fā)展以及應該如何發(fā)展呢？要弄清這個問題，首先需要對IMS與軟交換進行全面的比較和分析。

　　如果從采用的基礎技術(shù)上來看，軟交換和IMS有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議棧都是相似或完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設備和終端設備甚至是可以通用的。

　　IMS與軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面： 　　總體來講，IMS與軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡構(gòu)架上，IMS的網(wǎng)絡架構(gòu)相比于軟交換更為先進，因為IMS比軟交換進行了更充分的網(wǎng)絡解聚。網(wǎng)絡各個層面的不斷解聚是電信網(wǎng)絡發(fā)展的總體趨勢，從傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)到智能網(wǎng)出現(xiàn)，再到軟交換以及IMS，無不符合這種趨勢。網(wǎng)絡的解聚使得垂直業(yè)務模式被打破，有利于業(yè)務的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡的解聚也為網(wǎng)絡在不同層面上重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡融合的過程。由此可見，IMS的網(wǎng)絡架構(gòu)相比于軟交換也更有利于實現(xiàn)固定與移動的網(wǎng)絡融合。

　　但是，并不能說IMS出現(xiàn)以后，軟交換就可以完全消失了。在提供基本的話音業(yè)務方面，軟交換較IMS仍然具有優(yōu)勢。

　　IMS中全部采用SIP協(xié)議，這種協(xié)議在多媒體應用中已經(jīng)展現(xiàn)出了它的優(yōu)勢。雖然SIP也能夠?qū)崿F(xiàn)最基本的VoIP，但是可以說SIP天生就是為多媒體業(yè)務而生。相比之下，在軟交換中使用的MGCP和H.248協(xié)議則更多地關(guān)注語音業(yè)務，在制訂這些協(xié)議時充分地考慮了保留傳統(tǒng)電話業(yè)務中的一些特性。這使得MGCP和H.248協(xié)議比SIP更容易繼承傳統(tǒng)的電話業(yè)務。雖然SIP可以通過許多擴展來增強電話業(yè)務能力(如拍叉、二次撥號)，但是，第一，這并不是發(fā)展SIP的初衷；第二，即使經(jīng)過擴展，某些業(yè)務仍然無法實現(xiàn)(例如熱線業(yè)務)。

　　另一方面，傳統(tǒng)電話業(yè)務已經(jīng)非常成熟，不會再有太多的業(yè)務擴展，這讓IMS的架構(gòu)無法發(fā)揮出業(yè)務部署靈活的優(yōu)勢�，F(xiàn)有的IMS實現(xiàn)傳統(tǒng)電話業(yè)務的方法是使用專用的傳統(tǒng)電話業(yè)務應用服務器，所有呼叫都必須通過呼叫控制層進行轉(zhuǎn)發(fā)，并且還要考慮用SIP去適配各種終端和協(xié)議，這些無疑都會降低業(yè)務實現(xiàn)的效率，這還沒有考慮軟交換相對于IMS的成本優(yōu)勢。

　　還有一個不可忽略的因素，就是在軟交換架構(gòu)下非常容易重用傳統(tǒng)的智能網(wǎng)資源，而在IMS架構(gòu)下實現(xiàn)起來有一定的難度。

　　由此可見，在僅需要提供傳統(tǒng)電話業(yè)務的環(huán)境下，軟交換相比于IMS具有一定的優(yōu)勢。軟交換未來的發(fā)展，應該主要定位于傳統(tǒng)電話業(yè)務，即通常所說的窄帶話音業(yè)務。只要傳統(tǒng)的話音業(yè)務形式不消失，軟交換技術(shù)就有其存在下去的理由。

2 軟交換的發(fā)展與應用

　　2.1 軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)的發(fā)展

　　盡管軟交換的網(wǎng)絡架構(gòu)并沒有形成一整套的國際標準，但是在軟交換技術(shù)的發(fā)展過程中逐步形成了相對統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構(gòu)，這個網(wǎng)絡架構(gòu)中主要包括軟交換機、媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、媒體服務器、應用服務器等設備。軟交換的架構(gòu)應該說是非常成熟和穩(wěn)定的，但是隨著業(yè)務的發(fā)展以及對服務質(zhì)量增長的需求，人們對這個構(gòu)架提出了新的要求。其中，引入業(yè)務接入控制設備就是變化之一。

　　在原有的軟交換架構(gòu)下，用戶之間的媒體流建立是不受控的，通信雙方以及用戶與核心交換設備之間相互暴露IP地址，這就可能導致非法攻擊、盜用帶寬以及非法建立連接等一系列問題。業(yè)務接入控制設備(SAC)主要部署于軟交換核心網(wǎng)絡與接入網(wǎng)絡之間，主要包括信令流代理、媒體流代理、地址翻譯、資源控制、媒體流監(jiān)控和管理等功能。增加SAC設備后，軟交換核心設備的IP地址對于終端用戶來說不可見，通信雙方也無法看到對方的IP地址，這樣能夠有效地防止非法攻擊和非法建立連接；另外，所有媒體流都必須通過SAC轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效地控制用戶對帶寬資源的占用，并實現(xiàn)對媒體流的監(jiān)控。

　　增加SAC設備可能引起軟交換架構(gòu)的另一種變化，就是將用戶的鑒權(quán)認證功能從軟交換設備中分離出來，形成獨立的鑒權(quán)、認證、計費(AAA)服務器。這是由于SAC設備也需要訪問AAA服務器，檢查用戶的鑒權(quán)信息，內(nèi)置于軟交換設備中難以滿足這種需求。AAA服務器保存用戶接入層面的計費、認證和鑒權(quán)信息，并負責密鑰的分發(fā)和管理，同時AAA服務器還要保存和軟交換用戶相關(guān)的信息，如位置信息或IP地址信息等。

　　事實上，還有一個爭論點，就是軟交換是否需要支持外置的用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫。這種需求來源于固網(wǎng)智能化改造。外置用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫主要用于觸發(fā)智能網(wǎng)業(yè)務。如果用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫外置，并且與AAA服務器合設，這個集中數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡中的功能定位就非常相似于IMS中的HSS了，所不同的是兩種網(wǎng)絡采用不同的鑒權(quán)、認證算法，另外HSS保存的是適用于SIP的初始過濾規(guī)則，而用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫保存的是以碼號前綴形式保存的智能網(wǎng)觸發(fā)規(guī)則。

　　SAC、AAA服務器、外置用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫等功能實體的引入，無疑會提高軟交換網(wǎng)絡的安全性和業(yè)務靈活性，可能是軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)的發(fā)展方向。但是由于現(xiàn)在電信網(wǎng)設備制造商的開發(fā)重心已經(jīng)向IMS網(wǎng)絡遷移，對軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)的繼續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。

　　2.2 軟交換業(yè)務的發(fā)展

　　在軟交換剛剛流行的時候，人們曾經(jīng)希望軟交換支持所有可以預見到的業(yè)務，包括語音業(yè)務、視頻多媒體業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務等。隨著時間的推移以及IMS的出現(xiàn)，人們應該更理性地對待軟交換所支持的業(yè)務。

　　軟交換的業(yè)務應該首先定位于對傳統(tǒng)電話業(yè)務的繼承。這些業(yè)務包括：傳統(tǒng)的長途話音業(yè)務、傳統(tǒng)的C5端局本地話音業(yè)務、各種公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的補充業(yè)務，以及傳真、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)接入、調(diào)制解調(diào)器(Modem)接入等基本的窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　軟交換的業(yè)務還可以在傳統(tǒng)電話業(yè)務基礎上進行增強和擴充。比如同樣是呼叫前轉(zhuǎn)類業(yè)務，在軟交換上可以實現(xiàn)更為復雜的功能，只需要借助媒體服務器或者軟交換上的媒體資源處理板，就可以很容易地實現(xiàn)語音的混音，因此會議電話業(yè)務一般都成為了軟交換業(yè)務中的標準配置。

　　最后，在軟交換網(wǎng)絡中還可以適當引入一些IP多媒體類業(yè)務，例如基于SIP的點對點可視電話。雖然基于SIP的業(yè)務更多地會在IMS中實現(xiàn)，但是對于同樣支持SIP的軟交換而言，提供某些基本的SIP業(yè)務非常容易，所增加的成本也不高。

　　2.3 軟交換的應用

　　伴隨著軟交換多年的發(fā)展，現(xiàn)網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了很多的軟交換應用。在這些應用中，有兩類應用非常符合軟交換以分組交換為基礎提供傳統(tǒng)話音業(yè)務的定位。這兩類應用分別是：軟交換在語音長途網(wǎng)中的應用以及軟交換在固網(wǎng)智能化改造中的應用。

　　事實上還有一類應用，就是3GPP系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的電路域(CS)應用。因為3GPP R4和R5等版本系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的CS控制實體——移動交換中心服務器(MSC Server)，采用的就是移動軟交換技術(shù)。

　　2.3.1 軟交換在語音長途網(wǎng)中的應用

　　軟交換在語音長途網(wǎng)中的應用，最能夠體現(xiàn)出軟交換的技術(shù)優(yōu)勢。

　　首先，軟交換應用于語音長途網(wǎng)相比于傳統(tǒng)電路交換具有如下優(yōu)勢：(1)更大的系統(tǒng)容量使得網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更簡單。(2)資源調(diào)配效率更高。軟交換設備的呼叫處理能力大于傳統(tǒng)交換機，因此在部署語音長途網(wǎng)時，可以設置更少的交換節(jié)點。交換節(jié)點的減少所帶來的優(yōu)勢是非常明顯的，最直接的好處是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變得簡單，路由的配置和維護也更為容易。間接的好處還有減少了機房的占用面積，降低了傳輸資源配置的難度等等。由于軟交換網(wǎng)絡是基于分組交換的，并且實現(xiàn)了控制與承載分離，因此相對于電路交換來說對資源進行重新調(diào)配更為簡單，效率也更高。在調(diào)整承載資源時，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及信令路由等都不需要做相應的變化。

　　其次，軟交換應用于語音長途網(wǎng)，回避了這種技術(shù)在其他場景應用所遇到的問題。第一，長途網(wǎng)軟交換不攜帶終端用戶，避免了安全攻擊、用戶資源控制等問題；第二，長途網(wǎng)不涉及城域網(wǎng)或接入網(wǎng)，而骨干IP傳輸網(wǎng)的帶寬又比較容易保障，因此也不存在QoS保障問題。

　　正是基于上述原因，軟交換在PSTN語音長途網(wǎng)的改造和擴容中獲得了廣泛的應用。

　　2.3.2 軟交換在網(wǎng)絡智能化改造中的應用

　　在PSTN網(wǎng)絡智能化改造過程中使用軟交換機也是軟交換應用的一個方向。在這種應用中，軟交換機主要用于替代PSTN匯接局交換機。

　　用軟交換替代傳統(tǒng)匯接局交換機，可以為網(wǎng)絡帶來更低的維護成本。另外得益于軟交換網(wǎng)絡容量大、擴容方便的優(yōu)勢，在今后本地網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的情況下，在承載資源充足的前提下，只需在端局層面放置更多接入網(wǎng)關(guān)(AG)或中繼網(wǎng)關(guān)(TG)，在軟交換設備中相應地增加處理板，對網(wǎng)絡的架構(gòu)沒有任何影響。

　　另一方面，軟交換對智能網(wǎng)的支持也使得其足以勝任這一角色。對智能網(wǎng)應用協(xié)議(INAP)的支持已經(jīng)成為軟交換設備的一種必備能力，無論采用IP承載INAP(INAP over IP)的方式，還是通過信令網(wǎng)關(guān)(SG)進行信令轉(zhuǎn)接的方式，軟交換都可以很容易地實現(xiàn)與傳統(tǒng)智能網(wǎng)設備的對接，同時軟交換本身還可以具備業(yè)務交換點(SSP)的功能。

　　當然，正如前面討論軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)部分中提及的，軟交換在應用于網(wǎng)絡智能化改造時，可能需要支持外置的用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫，因為使用外置的簽約屬性數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)網(wǎng)絡智能化業(yè)務觸發(fā)的主流方式。

3 結(jié)束語

　　在未來的發(fā)展中，軟交換應該主要定位于繼承傳統(tǒng)的話音業(yè)務，同時可以適當?shù)匕l(fā)展一些基本的IP多媒體業(yè)務。在此定位的基礎上，軟交換仍然可以在PSTN長途網(wǎng)、網(wǎng)絡智能化改造等方面獲得大量的應用。同時，基于業(yè)務發(fā)展及服務質(zhì)量提高的需求，軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)也將不斷向前發(fā)展。總之，只要人們理性地看待軟交換，并以實用為原則，即使在IMS已經(jīng)大行其道的今天，軟交換仍然能夠獲得足夠的發(fā)展空間。

參考文獻

　　[1] 洪鈞, 李愛軍, 李明基. 基于軟交換的多媒體應用方案[J]. 中興通訊技術(shù), 2002,8(2): 1-5.

　　[2] 劉繼明. 軟交換技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù), 2001,7(2): 10-15.

　　[3] 倪明, 朱越, 雷海強. 軟交換在PSTN網(wǎng)絡演進中的應用策略[J]. 中興通訊技術(shù), 2002,8(5): 27-30.

　　[4] 趙慧玲. NGN和軟交換[J]. 中興通訊技術(shù), 2005,11(3): 30-33.

　　[5] 雷震洲. 關(guān)注NGN的兩大走向：網(wǎng)絡融合和機對機應用[J]. 中興通訊技術(shù), 2005,11(4): 6-10.

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