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一、引言
随着通信网络技术的日益完善,特别是近来年IP技术的日益成熟,通过分组网络实现端到端融合语音、数据、视频的应用已经表现出在未来市场越来越强的竞争力。 目前人们已认识到分离的语音、数据、视频网络必将逐渐融合演变成为集多种业务于一体的、分组IP的、开放的下一代通信网络(NGN)。
近一年多来,人们对NGN的关注与讨论正顺应了这种市场发展趋势。可喜的是人们对NGN的表述尽管有所不同。但在整体大的原则上已有了如下的共同认识:
NGN将基于分组数据网络和统一的IP协议,即使对IP分组技术持保守看法的人们也都同意在未来几年里融合的数据网络技术将成为电信运营商的核心网络技术,没有人再对IP技术作为电信运营商NGN基础骨干业务平台提出异议。NGN将意味着各种业务和应用的传输技术完全向分组、宽带IP迈进和融合,智能光技术、DWDM技术和高速路由与分组交换技术将被充分利用。
NGN将提供综合开放的整体网络构架体系,其发展目标是采用统一的网络技术融合各个应用网并实现端到端多媒体业务融合。NGN网将使各业务网——无线网与有线网、固定网与移动网、话音网与数据网统一于共同的传输基础和网络应用平台。
软交换机作为基于商用硬件平台,采用开放、标准、多协议和可运营管理的技术代表,将成为NGN中重要而关键的系统和设备技术之一。然而,必须看到,由于国内具有一定规模的软交换机组网和实践还不多见,有关软交换机的讨论和实践还仅停留在局部和个体技术的概念层面上。近一年来,随着人们对软交换机有了一些实践,对其认识不断加深了解以后,开始发现单用软交换机技术来构建NGN会面临一系列的挑战和一些根本观念上的冲突。笔者认为,其中一些关键问题的核心可能并不在于技术,而在于我们认识问题的观念、角度和思维方式。因此,笔者认为目前非常有必要重新回到问题的基本面来再次审视软交换机技术的概念、特征以及在NGN中所扮演的角色。
二、软交换机的基本概念
尽管软交换机是目前关于NGN讨论的热点,然而人们对其概念仍有些似是而非。那么它究竟是设备概念﹖系统概念﹖体系概念﹖还是技术架构﹖软交换机与IP电话和NGN的关系究竟是什么﹖
1.软交换概念的起源
软交换机这个术语可以说是从国外“Softswitch”翻译而得,其概念基本上是伴随着IP电话技术体系的功能分层和控制分离思想的发展而形成的。大家知道,在传统的PSTN交换网络中,业务控制与呼叫控制以及传输承载都集中在交换机里,PSTN的各项业务必须通过TDM交换机进行实现。为满足用户对新业务的不断需求,PSTN网络中出现了公共的业务生成平台即智能网。PSTN的智能网首次提出并实现了一些全网性业务生成与呼叫控制相分离,并因此改善了PSTN全网性业务的开展?提高了网络集中提供业务的能力,缩短了全网性新业务提供的周期。IP电话技术体系不仅进一步强化了业务生成与呼叫控制分离的思想?而且更进一步期待实现呼叫控制与媒体传输承载相分离。这种分离的目标是使IP电话业务的控制和生成真正独立于媒体传输网络设施,从而更加灵活有效地实现IP电话及其相关业务和多媒体应用的融合。更重要的是这种分离还有利于电信运营商能在分组网上实施集中的运营、管理、维护和配制?OAMP?。电信运营商和用户可以通过IP连接在局端系统自行定义配置和管理自己的业务特征,而不必担心用户终端的类型和配置,从而使业务和应用的提供有较大的可能性、灵活性和可运营管理性。
2.软交换机的定义
那么,究竟什么是软交换机呢?根据国际Softswitch论坛ISC的定义,Softswitch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能的设备和系统。据此定义,Softswitch是典型的为分组网的语音目的而设计的技术实践手段。这一定义也说明,Softswitch借用了传统电信领域PSTN网中的“硬”交换机switch的概念,所不同的是强调其基于分组网和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。Softswitch是NGN中的重要组成部分,但它更多的是关注呼叫控制功能的设备和系统,其本身并不能构成特别的整体组网技术机制和网络体系架构。但是为什么这样一个单纯的概念会使人疑惑呢﹖问题的原因之一可能在于国内许多人将Softswitch译为“软交换”。“软交换”这个翻译术语含义不够明晰?容易给人造成一种逻辑错觉。单从字面上看较难使人理解它究竟是设备系统概念还是体系概念。我国电信业历来将名词属性的switch译为交换机,而将动名词属性的switching译为“交换”。那么为何在此破例﹖更为麻烦的是?这样以来?中文将难以辨别“softswitching”和“softswitch”的区别。所以?笔者认为?为学术研讨的严肃性?我们应该将Softswitch更为确切地译为软交换机。在正式的书面语中?应明确避免将“软交换”当作软交换机的一种简称。
3.软交换机的技术基础及概念提出的意义
软交换机的技术基础是MGCP/H。248媒体控制协议。媒体控制协议又称器件控制协议,是一种所谓主从关系的控制协议。被控方一般不含智能状态的简单器件或设备,一切状态事件的发生和变化都必须上报主控设备。所以,媒体控制协议一般不应被视为呼叫信令,只能用于端点?包括用户端点和中继端点?控制。软交换机的局间呼叫信令协议不能使用MGCP/H。248,而必须使用已有的多媒体国际标准,即ITU的H。323协议和/或IETF的SIP协议。
软交换机通过媒体控制协议技术可以实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想。所以,国外也有学者将软交换机称为呼叫代理器(CA)或媒体网关控制器(MGC)。软交换机概念的提出不仅使NGN的语音业务功能和与传统PSTN网的交换机功能可以完全透明地兼容?从根本上确保了IP电话技术能够完全替代PSTN网络。
三、软交换机的技术特征
人们关于软交换机的技术特征的看法基本比较一致。根据软交换机的概念可以看出,软交换机的技术特征是基于MGCP/ H。248媒体控制协议,实现呼叫控制与媒体传输相分离的思想。
尽管NGN的目标是将语音、数据、视频业务逐渐融合演变成为集多种业务于IP网络之上,但是它面临的根本挑战仍在于寻求成熟的、可大规模运营管理的IP电话技术。因为,语音是运营商最普及、最基本和最重要的业务,其市场涵盖的范围最广,其商业收入的影响远比其它业务更大。经过近百年的发展?传统的PSTN技术和TDM网为运营商的语音业务提供了成熟的经营模式和品质标准。数据IP网络原本是为数据业务而设计的?而语音是时间敏感性的业务,在数据IP网络中提供大规模语音业务的IP电话技术是任何运营商在向NGN过渡过程中所面临的首要挑战。
软交换机基本上是为在IP网上实现PSTN交换机的功能所特别设计的。传统PSTN网的交换机是垂直、封闭和私有的系统结构,软交换机是以呼叫控制与媒体相分离的、基于标准的、开放的系统结构。除此而外,软交换机与PSTN的“硬”交换机还有许多共同的属性。比如说,它们都是相对集中控制和管理的系统设备,其系统中保存了所有面向用户的数据及其呼叫状态信息。这一点使得软交换机受到电信运营商的特别重视?因为只有这样才能满足电信运营要求对IP分组网的端点接入和与PSTN互通互连实施有效的呼叫业务控制和运维管理。所以说,软交换机是NGN中IP电话技术的一种重要实现手段。
特别值得一提的是,为了支持智能端点、视频端点和多媒体端点接入,一般软交换机还有可能支持H。323协议和SIP协议来控制管理H。323和SIP的用户端点。这样一来,软交换机本身也不能完全地对其所控制管理的所有端点实施彻底的呼叫控制与媒体传输分离。另外,如前所述,软交换机还必须在“局间”支持H。323和SIP协议来与H。323网和SIP网以及其他的软交换机互联。但是,MGCP/H。248媒体控制协议技术始终是软交换机的基本特征。倘若某一呼叫控制设备系统不支持MGCP或H。248媒体控制协议,一般都不能将其称之为软交换机。业界通常将以支持H。323协议为显著特征的呼叫控制设备称为网守?Gatekeeper?,将以支持SIP协议为显著特征的呼叫控制设备称为代理服务器?ProxyServer?。
另外,尽管软交换机支持智能端点、视频端点和多媒体端点的接入,但并不意味着所有的语音、数据、视频业务都得集中在软交换机上完成实现。理论上讲,即使存在着这种设备的可能性也完全没有必要这样做,因为这种系统不具备任何优势反而存在着一系列整体架构上的缺陷。事实上,软交换机的核心设计集中在各种业务的呼叫控制功能和一定程度上的端点能力的管理。比如说,软交换机并不直接提供任何形式的IP数据业务;软交换机可以支持视频端点业务,但视频会议的控制功能并不由软交换机直接提供,而是通过互连到其它的应用服务器来实现。
通过统一的、基于IP的传输基础结构,可以将呼叫控制设备(软交换机为主),配合其它的IP技术和数据应用技术构造一个系统来支持多媒体和其他智能业务。我们可以将这样的系统称为软交换机系统。广义来讲,软交换机系统是呼叫、媒体和业务控制多种逻辑功能实体的集合。它提供包括电话终端、智能终端、多媒体终端业务的呼叫控制、连接以及部分其它业务功能。这样的软交换机系统可以用于NGN控制、管理业务接入和PSTN网络边缘的局端设备。通过这种方式,多种与呼叫控制相关的业务可以统一集成在这个系统中管理、运营。但这样的软交换机系统内部仍将采用多个分布式的子系统模式以便在集成的系统中灵活地提供包括语音在内的智能和多媒体业务的应用。
所以从由软交换机所提供的电话业务和其技术特征来看,软交换机是NGN体系中一个重要的组成部分,但并没有提供任何整套网络架构的根本创新。
四、软交换机在NGN中的作用
软交换机是下一代网各种业务中提供呼叫控制的重要设备和系统。然而?软交换机并不是下一代网的全部。软交换机作为下一代网呼叫控制的重要组成部分仍需要与其他关键技术和设备相辅相成,协同开展更丰富的视频和多媒体业务。
1.对软交换机流行提法的思考
目前软交换机的讨论中有一个流行提法是“软交换是下一代网的核心”,笔者以为这个提法值得推敲和商榷。
软交换机技术是下一代网中的非常重要而关键的语音业务汇聚节点技术之一。毫无疑问,我们应该给予特别地重视和关注。但软交换机的技术特征本身并不提供唯一的直接的核心网络技术。
另外
★ 在概念上?“软交换是下一代网的核心”这个提法将带来一些基本命题上的混淆和逻辑上的困惑。下一代网的核心技术应该从根本上包括支持语音、数据、视频业务等各种网络技术体制。软交换机本身只是局部的设备系统而并不具有全面网络体制架构的特征。软交换机本身不直接提供IP数据业务。软交换机可以通过呼叫控制模式和功能的扩展支持视频和多媒体端点业务,但软交换机仍需要与其它关键技术和设备来协同开展更丰富的视频和多媒体业务。软交换机技术主要是为集中的呼叫控制功能而设计的。除了软交换机技术?下一代网还将依赖于其它一系列已有的IP技术和其它应用技术来支持语音、数据、视频等多种业务。
★ 在策略上?“软交换是下一代网的核心”这个提法往往容易导致人们以为软交换机技术等同于下一代网技术,从而将研讨和实践的注意重点只放在单一的软交换机技术及其周边的范围。将未来投资的考虑只放在软交换机相关的设备和系统上。从而走向只看树木不看森林的短视策略思维。
★ 在技术上?“软交换是下一代网的核心”这个提法往往容易导致人们寄一切下一代网的期望于软交换机设备,进而以软交换机为核心来思考构造所谓的下一代网,使得有关下一代网的讨论和实践长期仅停留在初级、局部、小规模和个体设备系统技术的概念层面上,从而陷入将软交换机的局部结构作为下一代网的总体网络体系结构的无解之惑。
在实践上?围绕软交换机为核心进行组网方式的试验和探讨极为容易导致人们忽视其它下一代网技术的实践和探讨?从而限定了下一代网只能是软交换机互为联接的、所谓全平面网的“无网模式”。显而易见,“无网模式”的下一代网络体系结构只能支持一个或几个软交换机,是不适合电信运营商规模运营的。笔者把这种现象称为软交换机技术实践的“孤岛现象”。
★ 在网络结构上 “软交换是下一代网的核心”不能回答诸如下一代网需不需要核心网技术,如不需要,如何避免软交换机的“孤岛现象”,如需要,何为下一代网的核心网技术,如何解决软交换机之间的协调和互联,如何开展下一代网的全网性的业务等基本问题。
2.NGN网络架构体系的两种策略分析
在下一代网的网络架构体系讨论中,历来有两种迥然不同的策略思路:一种是主张强调智能的端点和边缘,简单的网络设施,因为端到端多媒体融合的业务的驱动力来源于端点和边缘,下一代网业务的蓬勃创新和繁荣昌盛正依赖于此。互联网的成功也证明了这种思路对多媒体业务的重要性。另一种思路主张简单的端点和边缘,智能的网络设施,因为只有单纯统一的端点和边缘设备,才有利于规模性地经营管理和控制。PSTN网络所提供的语音业务已验证了这种思路商业实践的可靠性。ITU的 H。323协议和IETF的SIP协议正是某种程度上体现第一策略思路的技术体制。而以IETF/ITU的MGCP/H。248协议为特征的软交换机正是体现第二策略思路的实现手段。如上所述,为了更大程度上实现端到端IP电话的电信运营目标,人们为电信运营商设计出软交换机技术机制。IP电话语音业务是软交换机中的最主要、最根本的业务功能。
显而易见的是,真正意义的下一代网既需要智能端点业务的创新繁荣,又需要其系统可规模经营管理。下一代网的网络架构体系讨论的难点正在于如何综合平衡考虑多种技术。笔者以为,就目前的技术成熟和发展来看,H。323协议、SIP协议和MGCP/H。248协议为特征的软交换机等三种技术都是IP电话和下一代网的实现手段。这三种技术各有区别和特长需要相辅相成,只有采用融合三种技术的网络架构体系和实现手段,才为上策。
事实上,下一代网的体系应该由核心网和位于下一代网接入和边缘位置的端局软交换机所共同组成。其中下一代网的核心网是覆盖运营商服务范围的骨干通信网络,用于实现各软交换机之间、多运营商之间、不同网络之间的互连互通,实现全网的话务控制及调度;共享集中数据库检索性质的全网性业务,共享业务创作环境,提供全网范围的网络管理等。NGN的核心网主要提供组网方式、路由策略、话务控制、全网业务创建管理、全网络维护管理等功能。显而易见,在下一代网IP电话实施的三种主要技术中,H。323协议的网络技术、SIP协议网络技术将在核心网中起主要作用。世界上不少电信运营商已利用H。323的网守或SIP的代理服务器和其它网络应用服务器实现组网、联网和开展全网业务及运维。
这并不等于否认软交换机技术在下一代网的重要和关键地位。下一代网络架构体系是由 H。323和SIP网络体系来决定,但下一代网中最普及和最基本的IP电话业务的接入和汇聚主要依赖MGCP/H。248协议为特征的软交换机技术。正如许多学者早已指出的,软交换机也可以看成是在H。323和SIP体系下,智能网关分解的结果。这样,三种技术融合的网络架构体系或许就更加清楚了。事实上,真正意义的软交换机应该是通用型?classless的软交换机?它在下一代网中承担着区域或端局系统平台的重任,肩负着同时控制网络接入话务和控制PSTN网络边缘互联话务的功能。区域性的通用型软交换机和全国性核心骨干网共同组建才能构筑完整的下一代网通信体系。
五、结语
综前所述,软交换机是下一代网中语音/数据/视频业务的呼叫控制、媒体控制和业务提供与分配系统的重要组成部分。下一代网不仅需要软交换机作为局部结构和范畴的技术实验,更需要其作为整个IP电话网络体系架构的一部分与H。323技术和SIP技术等多种技术相融合的商业实践。许多软交换机与运营管理相关的其它问题也都需要通过IP电话网络的运营实施来验证。软交换机的小规模或试验室中的试验意义非常有限。因为小网的试验模式不一定适合于做电信IP大网,试验室的小网试验结果并不一定完全说明电信IP大网的问题。所以只有在大型生产网络中进行IP电话应用的试验结果才能对下一代网的发展起根本性的推动作用。
软交换机在走向与IP电话网大规模地融合并使之具备扩展性、可靠性和可运营性的路上还会面临挑战。电信运营商和电信设备商应该达成了共同一致的远见和合作,从而合力来推进软交换机正确观念的深入和普及,鼓励从不同角度探索软交换机实践的创意模式?倡导软交换机作为新的工具和手段来驱动新的业务模式、建立新的市场机制。但同时必须踏实地解决技术走向市场过程中面临的问题和挑战?使技术服务于电信运营商的业务需求和商业动机,从而引导整个产业始终坚持技术面向业务、面向用户和面向商业模式的原则?使软交换机技术为中国电信运营商走向下一代网络、增强竞争力提供最全面和系统地保证。
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