ＮＧＮ、軟交換和ＩＭＳ的關(guān)系

摘要：下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)是業(yè)界的熱點話題，其中關(guān)于IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)、軟交換(Softswitch)的定位和未來發(fā)展方向需要達(dá)成共識。軟交換和IMS都是屬于NGN的業(yè)務(wù)網(wǎng)。軟交換從設(shè)備的實現(xiàn)而言，應(yīng)該可以平滑演進(jìn)到IMS，但是從網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)而言，由于軟交換將主要支持傳統(tǒng)的公共交換電話網(wǎng)/綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(PSTN/ISDN)業(yè)務(wù)，而它的基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)都是在本地實現(xiàn)，因此要實現(xiàn)向IMS的平滑演進(jìn)有一定難度。

關(guān)鍵詞：下一代網(wǎng)絡(luò)；IP多媒體子系統(tǒng)；軟交換

Abstract: When NGN becomes a hot topic in the industry， it is imperative to reach a consensus on positioning IP Multimedia Subsystem (IMS) and Softswitch， and planning their future directions. Both the Softswitch and IMS are adopted in the Next Generation Network (NGN) service layer. The Softswitch equipment can be evolved smoothly to relevant equipment in IMS. However， it is rather difficult to realize smooth network evolution towards IMS as the Softswitch mainly supports the traditional Public Switched Telephone Network/Integrated Services Digital Network (PSTN/ISDN) services， and its basic and complementary services are offered locally.

Key words: next generation network; IP multimedia subsystem; Softswitch

下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)從其概念提出之日起，關(guān)于它的名稱、定義和業(yè)務(wù)范圍的討論就是熱點話題，到后來關(guān)于它的業(yè)務(wù)層采用何種技術(shù)也成為一個焦點問題。起初業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以軟交換(Softswitch)技術(shù)為主，認(rèn)為NGN是提供多業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)融合的系統(tǒng)；后來又出現(xiàn)了IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)，認(rèn)為IMS將會取代軟交換成為NGN在業(yè)務(wù)層的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。那么NGN、軟交換和IMS的關(guān)系如何？軟交換的作用何在？下面就這些問題進(jìn)行分析和探討。

1 NGN

NGN是英文Next Generation Network的縮寫，字面意思是下一代網(wǎng)。從字面上理解這一概念不準(zhǔn)確，因為下一代網(wǎng)后面出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)還可以叫下一代網(wǎng)絡(luò)。實際上，目前研究的NGN是一個基于分組的核心網(wǎng)絡(luò)(有別于先前的時分復(fù)用網(wǎng)絡(luò))，能夠提供包括電信業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，支持多種寬帶能力和具有按需求的服務(wù)質(zhì)量(QoS)進(jìn)行傳送的技術(shù)，實現(xiàn)與業(yè)務(wù)相關(guān)的功能與底層傳送技術(shù)的獨立。它可以根據(jù)用戶的選擇自由地接入網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)提供者和業(yè)務(wù)。因此，這個名字只是為了強(qiáng)調(diào)其相對于先前的網(wǎng)絡(luò)有突破性或者革命性。

NGN是個有能力提供全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，包括話音、數(shù)據(jù)、視頻、流媒體、Internet接入、數(shù)字電視廣播、移動等各種帶寬、有線和無線的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，并提供開放的業(yè)務(wù)接口，允許多種業(yè)務(wù)提供商構(gòu)建和提供業(yè)務(wù)。從用戶的角度看，NGN包含現(xiàn)有業(yè)務(wù)環(huán)境(如電話業(yè)務(wù)、無線/移動業(yè)務(wù)、廣播和分布式業(yè)務(wù)以及Internet等)提供的所有電信業(yè)務(wù)和應(yīng)用。從NGN所提供的業(yè)務(wù)和應(yīng)用可以看出，NGN業(yè)務(wù)和應(yīng)用并不是一種革命性的目標(biāo)，而是一種完美目標(biāo)，即換一種技術(shù)方式實現(xiàn)現(xiàn)有所有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，同時考慮未來可能出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

2 軟交換及其定位

軟交換是電信交換網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中實現(xiàn)承載與控制分離的一種技術(shù)。軟交換利用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的信息傳送的能力，把傳統(tǒng)電路交換機(jī)的呼叫控制功能、媒體承載功能、業(yè)務(wù)功能進(jìn)行分離。軟交換機(jī)不再處理媒體流和業(yè)務(wù)的屬性，只是負(fù)責(zé)基本的呼叫控制，用戶的接入由各種用戶網(wǎng)關(guān)來完成。

軟交換技術(shù)開始的出發(fā)點是采用承載與控制分類、控制與業(yè)務(wù)分離的思想，利用分組IP網(wǎng)的傳送能力提供電信級的IP語音(VoIP)業(yè)務(wù)，使運營商能夠更快更有效地提供各種滿足不同用戶群需求的基于話音的增值業(yè)務(wù)。由于IP分組網(wǎng)本身具有綜合業(yè)務(wù)的傳送能力，不僅可以傳送IP化的話音，也可以傳送IP化的視頻和多媒體業(yè)務(wù)，因此人們自然想到軟交換如果能夠?qū)崿F(xiàn)對這些業(yè)務(wù)的控制能力，這個網(wǎng)絡(luò)就具備了在一個網(wǎng)絡(luò)上提供多種業(yè)務(wù)的能力，實現(xiàn)電信界追求的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的理想。因此在基于軟交換控制的網(wǎng)絡(luò)中增加了寬帶接入的會話初始協(xié)議(SIP)用戶，在軟交換的控制下提供寬帶的視頻業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)和一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

但是NGN IMS概念的出現(xiàn)，使得這種想法擱淺了。以歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織(ETSI)為代表的TISPAN計劃提出了NGN的4個業(yè)務(wù)部件：公共交換電話網(wǎng)/綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(PSTN/ISDN)仿真部件、IP多媒體子系統(tǒng)部件、流媒體部件和其他多媒體部件。ITU-T SG13也給出了NGN的框架(如圖1所示)，其中基于IMS的體系架構(gòu)是NGN的主體架構(gòu)。ITU-T認(rèn)為IMS代表了NGN發(fā)展的方向，NGN IMS可以支持PSTN/ISDN仿真業(yè)務(wù)，也可以支持基于IMS的各種寬帶業(yè)務(wù)，同時還可以支持支持固定和移動接入的寬帶用戶，使得移動和固定融合(FMC)成為可能。但是由于基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合研究剛剛開始，技術(shù)上還不夠成熟穩(wěn)定，其標(biāo)準(zhǔn)化工作還有很長的路要走。特別是NGN IMS要支持PSTN/ISDN仿真業(yè)務(wù)，要求基于IMS的網(wǎng)絡(luò)具備原有PSTN/ISDN的許多特征，就會失去IMS的一些天然優(yōu)勢，因此并不一定適合所有PSTN/ISDN業(yè)務(wù)的提供。

目前，相當(dāng)多的運營商面臨的問題是如何將傳統(tǒng)的基于電路的PSTN/ISDN演進(jìn)到基于分組技術(shù)的NGN中。在2004年12月ITU NGN會議上，大會同意啟動基于呼叫服務(wù)器(稱之為CS-based PES，即軟交換提供PSTN/ISDN業(yè)務(wù))網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。ITU下一代網(wǎng)絡(luò)熱點組(FGNGN)也在2004年6月啟動了PSTN演進(jìn)的研究，提出了基于呼叫服務(wù)器的PSTN演進(jìn)方案和示例。呼叫服務(wù)器將主要完成電路交換網(wǎng)的演進(jìn)歷程，而IMS將主要完成多媒體業(yè)務(wù)的功能，隨著IMS的成熟，兩者的應(yīng)用將長期共存。

因此軟交換技術(shù)實現(xiàn)電路交換向分組交換演進(jìn)是電話網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)舉措，而NGN IMS可能是未來NGN中解決寬帶固定和移動融合提供多媒體業(yè)務(wù)的總體架構(gòu)?？紤]到這些因素，如果把軟交換定位于實現(xiàn)電路交換向分組交換演進(jìn)電話網(wǎng)，根據(jù)市場需求支持少量的部分寬帶用戶的業(yè)務(wù)(如視頻和部分多媒體業(yè)務(wù))，實現(xiàn)一線入戶(一線提供寬窄帶的業(yè)務(wù))，可能是一種市場和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)綜合考慮的選擇。

軟交換網(wǎng)絡(luò)是固網(wǎng)運營商由于市場業(yè)務(wù)競爭的需求在現(xiàn)階段實施NGN的一種方式。目前軟交換可以提供C4局的業(yè)務(wù)，替代傳統(tǒng)的電路交換，實現(xiàn)長途電話業(yè)務(wù)；也可以通過數(shù)據(jù)接入把各種終端接入軟交換的核心業(yè)務(wù)網(wǎng)進(jìn)行服務(wù)，提供C5局的業(yè)務(wù)。

現(xiàn)有的軟交換網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時有兩種結(jié)構(gòu)：一種方式是軟交換設(shè)備接入不同的有線用戶，包括窄帶用戶和寬帶用戶，暫稱之為綜合軟交換；另外一種組網(wǎng)方式是由媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)和SIP服務(wù)器兩個設(shè)備共同完成軟交換的業(yè)務(wù)，MGC接入和控制窄帶用戶，暫稱之為窄帶軟交換;SIP服務(wù)器接入和控制寬帶用戶，暫稱之為寬帶軟交換。

由于軟交換是NGN實施的初級階段，而且目前主要是針對有線接入用戶考慮的業(yè)務(wù)，它的演進(jìn)和發(fā)展應(yīng)該考慮到未來NGN的需求。如果運營商在規(guī)劃NGN時，認(rèn)為PSTN要演進(jìn)到NGN的CS-based PES網(wǎng)絡(luò)，在實施和演進(jìn)軟交換網(wǎng)的時候就應(yīng)該考慮到這種需求，部署窄帶軟交換滿足市場的需求。即使有寬帶的一些市場需求，也建議采用綜合軟交換提供業(yè)務(wù)，而不建議采用寬帶軟交換組網(wǎng)。

寬帶軟交換主要是基于SIP服務(wù)器提供類似于IP終端的話音業(yè)務(wù)，從形式上看當(dāng)然可以實現(xiàn)這些終端用戶的移動性和一些IP話音的需求，SIP服務(wù)器也能按照IMS的標(biāo)準(zhǔn)去演進(jìn)到NGN的IMS。但實際上它與IMS體系架構(gòu)還相距甚遠(yuǎn)，主要體現(xiàn)在用戶的用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)還在本地的服務(wù)器設(shè)置，并沒有集中的數(shù)據(jù)庫設(shè)置和管理；核心控制只有服務(wù)的SIP服務(wù)器，并沒有按照IMS架構(gòu)規(guī)定的代理/呼叫會話控制功能(P-CSCF)、查詢/呼叫會話控制功能(I-CSCF)、服務(wù)/呼叫會話控制功能(S-CSCF)區(qū)分這些功能。也許從產(chǎn)品的提供平臺上SIP服務(wù)器能夠演進(jìn)到IMS的產(chǎn)品，但是目前SIP服務(wù)器組織的運營網(wǎng)絡(luò)卻很難演進(jìn)到NGN的IMS。

3 IMS及其定位

IMS由3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在其標(biāo)準(zhǔn)R5版本中提出，R5主要定義IMS的核心結(jié)構(gòu)、網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容；R6版本增加了部分IMS業(yè)務(wù)特性、IMS與其他網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范和無線局域網(wǎng)(WLAN)接入特性等；R7版本加強(qiáng)了對固定、移動融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂，要求IMS支持?jǐn)?shù)字用戶線(xDSL)、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。目前，3GPP R5和R6已經(jīng)被凍結(jié)。

TISPAN和ITU-T SG13標(biāo)準(zhǔn)組織主要從固網(wǎng)的角度出發(fā)研究NGN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。IMS是TISPAN定義的NGN體系架構(gòu)中的業(yè)務(wù)部件之一，TISPAN IMS是在3GPP R6 IMS核心規(guī)范的基礎(chǔ)上對功能實體和協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展的，支持固定接入方式。

當(dāng)3G牌照發(fā)放之后，每個運營商都有可能成為全業(yè)務(wù)運營商。傳統(tǒng)的固網(wǎng)運營商在組建R4的3G網(wǎng)并提供業(yè)務(wù)之后，不久的將來可能由于市場競爭壓力，而組建一個IMS網(wǎng)絡(luò)。這個IMS網(wǎng)絡(luò)在一開始只是接入3G的用戶，但是從網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)上一定要考慮接入有線寬帶數(shù)據(jù)用戶。當(dāng)然最好是在一開始就統(tǒng)籌考慮這兩類接入用戶的業(yè)務(wù)需求，而建設(shè)一個一開始就融合的網(wǎng)絡(luò)，但是從業(yè)務(wù)需求方面，有線和無線接入用戶在業(yè)務(wù)需求的時間上有差距，業(yè)務(wù)種類也可能不一樣，因此業(yè)務(wù)網(wǎng)可能是分離的網(wǎng)絡(luò)。將來隨著用戶對業(yè)務(wù)的需求性的類同、運營商全業(yè)務(wù)的運營，兩個網(wǎng)絡(luò)將會走向融合，屆時這個網(wǎng)絡(luò)會通過WLAN、WiMax等各種接入技術(shù)或接入網(wǎng)而接入用戶。

IMS是一個在分組域(PS)上的多媒體控制/呼叫控制平臺，IMS使得PS具有電路域(CS)的部分功能，支持會話類和非會話類的多媒體業(yè)務(wù)。IMS為未來的多媒體應(yīng)用提供一個通用的業(yè)務(wù)平臺，典型的業(yè)務(wù)如呈現(xiàn)、消息、會議、一鍵通(PoC)等。因此對于傳統(tǒng)的移動運營商，IMS的需求更多的是未來FMC和近期市場的需求，在考慮建設(shè)IMS網(wǎng)絡(luò)時，不僅要考慮移動用戶的需求，也需要考慮大客戶的需求和一些潛在固定寬帶用戶的需求。但是這些固定業(yè)務(wù)的需求，并不是傳統(tǒng)PSTN/ISDN業(yè)務(wù)的需求，應(yīng)該是寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求，因此在考慮建設(shè)IMS時也并不需要考慮PSTN仿真業(yè)務(wù)(PES)的提供，而是提供PSTN模擬業(yè)務(wù)(PSS)。

對于IMS的寬帶接入用戶，未來不僅有多媒體業(yè)務(wù)的需求，還有流媒體業(yè)務(wù)的需求。目前NGN R1版本支持多媒體業(yè)務(wù)，所以現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備在NGN的R2版本中，在IMS上支持流媒體業(yè)務(wù)。IMS的優(yōu)勢在于用戶的歸屬業(yè)務(wù)服務(wù)器中存儲了用戶定制業(yè)務(wù)的觸發(fā)機(jī)制，用戶的個性化的一些業(yè)務(wù)流媒體業(yè)務(wù)(或IPTV業(yè)務(wù))在IMS上實現(xiàn)應(yīng)該是一種很好的選擇。

4 結(jié)束語

NGN從字面上理解，并不是一個特定的網(wǎng)絡(luò)，它是一個發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)。目前研究的NGN的重點是在一個統(tǒng)一的分組網(wǎng)上提供多業(yè)務(wù)的能力，但是從長遠(yuǎn)看NGN各個層面(例如業(yè)務(wù)層、承載層、傳送層)和各個部分(終端、客戶網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)、核心網(wǎng))都可能發(fā)生變化，這些內(nèi)容都應(yīng)該是NGN的研究范圍^[1-6]。軟交換和IMS都屬于NGN的業(yè)務(wù)網(wǎng)，它們的業(yè)務(wù)范圍也比較重疊，但是它們定位還是有些差別，軟交換是一種NGN中現(xiàn)實的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方案，而且已經(jīng)在現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用，但是其標(biāo)準(zhǔn)化程度不高；IMS是一種網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，目前在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用還不多。軟交換從設(shè)備的實現(xiàn)而言，應(yīng)該可以平滑演進(jìn)到IMS，但是從網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)而言，由于軟交換將主要支持傳統(tǒng)的PSTN/ISDN業(yè)務(wù)，而它的基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)都是在本地實現(xiàn)，因此要實現(xiàn)向IMS的平滑演進(jìn)有一定難度。

5 參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2006-07-15

作 者 簡 介

續(xù)合元，信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所總工程師，教授級高級工程師。電信研究院碩士研究生導(dǎo)師。中國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會網(wǎng)絡(luò)交換組信令與協(xié)議工作組的組長，信息產(chǎn)業(yè)部通信科技委專家咨詢組成員。