基于下一代網絡（ＮＧＮ）的軟交換技術研究

摘要：隨著IP和移動業務的蓬勃發展，基于電路交換的傳統語音網正面臨著嚴峻挑戰。在此背景下，網絡的可持續發展成為業界關注的焦點，如何在融合不同的通信網(PSTN、Intemet和移動網)的同時提高它們的利用率，為用戶提供各種個性化的業務以滿足市場的新需求已成為電信業發展的當務之急。下一代網絡(NGN)及其核心技術——軟交換(softswitch)由此應運而生。文章主要介紹了NGN和軟交換技術的特點、體系結構、現狀、存在問題以及發展前景。

關鍵詞：下一代網絡；軟交換；會話發起協議；網絡服務質量

引言

在基于IP的數據通信網中，針對傳統電信交換網與數據通信網互通的問題，出現了下一代網絡及其關鍵技術——軟交換。目前，各運營商均在關注軟交換的發展，但軟交換究竟能為運營商帶來多大商機，如何以最合理的投資獲得最大利潤是目前運營商更加關心的問題。因此加強軟交換應用的商業模型研究對電信網的發展具有重要意義。

1 NGN的特性

開放分布式網絡結構NGN采用開放的網絡構架體系。因特網之所以能取得如此巨大的成功，主要原因是它廣泛采用了開放式接口。因此，通過在新的網絡體系結構中引入更高的開放性，電信業也完全有可能取得同樣的高速發展。開放意味著包括電信業在內的整個IT界人士有更多的參與，提出更有創新的建議，這樣必能加速電信網的發展。

融合完全融合的網絡，能提供各種業務通用的傳送平臺，因此它是降低設備費用的+非常可取的辦法。數據網與電信網是兩個有著不同特性的網絡，它們的融合將帶來一系列新的業務，并對網絡平臺提出新的要求。因此，NGN的網絡功能結構如何設定是我們要關注的重點。

強化由于智能節點在網上過于分散，當前大多數的電信運營商正面對業務推廣的速度問題。新的NGN模型如能將網絡智能集中在盡可能少的節點上，并放在盡可能高的網絡層次，就能解決這個問題。

2 NGN的網絡發展策略

電信網絡從承載單一業務的獨立網絡正向承載多種業務的統一的下一代網絡演進。在演進策略上，可分為混合網演進策略和重疊網演進策略；在演進次序上，從長途層、匯接層到端局層，從支持多媒體等新型業務到支持移動語音、高速移動數據，分步推進。需要補充的是，未來網絡的分組化并不意味現有電路交換網的快速消亡，占收入80％以上的語音業務是電路交換網長期存在的最大理由。在下一代網絡中，現有電話網仍將以子網的形式在相當長的時期內繼續提供業務，在數據業務成為主要業務后逐步淡出。

3 軟交換的特點

一般認為，軟交換體系在功能上可劃分為四個開放的網絡層次：接入和傳輸層(Access and Transport layer)、媒體傳送層(Media transport layer)、控制層(Control layer)、網絡業務層(Network Service layer)。各層的功能及部件構成如圖1所示。

軟交換是與業務無關的，它是在基于IP的網絡上提供電信業務的技術。狹義上講，軟交換是指“軟交換機”，也稱為“呼叫代理”、“呼叫服務器”或“媒體網關控制器”，軟交換所完成的功能相當于原有交換機所提供的功能。從廣義上講，軟交換是一種體系結構，它涵蓋4個功能層，即應用和業務、業務生成環境、呼叫控制以及媒體層面的協議協調功能。

從NGN的研究領域來看，軟交換是目前NGN的一種實現傳統PSTN話音業務的技術思路和手段。這是因為任何技術都是為了更好地提供更豐富的業務、吸引更多的客戶、更好地創造利潤。

從業務收益的角度來看，目前PSTN話音業務的收入仍然是大量運營商收入的主要部分，特別是在中國。如何能以更合理、可靠、有效的手段和更好的性能價格比將話音業務提供給廣大用戶，是運營商采用NGN的一個重要原因，因此NGN上提供PSTN話音業務能力是相當重要的一環。

4 軟交換的功能

軟交換能為三方應用提供平臺，允許用戶對系統進行編程，創建新業務(如圖2所示)。軟交換主要完成以下功能：媒體網關接入功能、呼叫控制功能、業務提供功能、互通功能、關口功能、運行維護功能、計費功能、信令網關功能(可選)。軟交換的主要功能單元包括：①媒體網關控制器。主要完成呼叫的控制功能。②信令網關。完成PSTN／ISDN側的No.7信令與IP網絡信令的轉換。③網守。主要完成用戶認證、地址解析、帶寬管理、計費等功能。④應用服務器。在IP網內向用戶提供多種智能業務和增值業務。目前軟交換僅完成業務的控制功能，一些組成單元可以內置，也可以外置于軟交換體系。

5 軟交換目前的應用情況

軟交換目前已有多種應用，如：POTS電話通過軟變換接入市話網；ISDN通過軟交換接入市話網；軟交換技術在固定電話網中的應用；軟交換技術在支撐網中的應用；軟交換技術在城域網的應用，分為綜合接入設備(IAD)、接入網關(AG)兩種方式；軟交換技術在PSTN中的應用，分為中繼網關／信令網關(TG／SG)、接入網關(AG)兩種方式；軟交換技術在PLMN(公用陸地移動網)中的應用，分為中繼網關／信令網關(TI／SG)、無線接入網關(WAG)兩種方式。

6 軟交換目前存在的問題

NGN網絡的開放式接口增多，安全性方面的風險也相應增大。因此有必要開發NGN的安全性體系和操作安全性規則；開發NGN所需的特定安全性協議、API和工具，例如加密、信息摘要和數字簽名等。如果采用專用的IP網作為軟交換體系話音業務的承載網，則網絡安全可以得到保證。如果采用公共IP網作為承載網，則存在以下兩方面的安全問題：

其一，TG、軟交換等設備的安全問題；

其二，用戶帳號、密碼等用戶數據的安全問題。

目前業界還沒有一個非常完善的方法來解決網絡安全性的問題，只能要求TG、Softswitch等網絡設備具備一定的反入侵能力以增強系統的安全性；用戶帳號、密碼等用戶數據的安全則只能采用加密的方式解決。

7 軟交換的發展前景

軟交換結合了傳統話音網絡的可靠性、IP技術的靈活性、有效性和開放性等優點，使得傳統電信運營商和新興運營商都十分看好這一技術的發展前景。一方面，傳統電信運營商通過軟交換可以很好地實現傳統電話交換網向分組網的過渡，保護現有投資；另一方面，新興運營商利用它可以比較容易地進入通信業務市場，提高通信業務市場的競爭能力。

新一代的通信網發展趨勢是由傳統的通信網向IP電信網轉換，這種電信網是以IP技術為基礎的開放平臺，并將對電信網的運營帶來新的業務，有巨大的市場空間。現有的IP網已被普遍用來承載電話業務、數據業務(上網)、電視會議。同時，IP網將作為完成第三代通信系統的核心網平臺。怎么在IP平臺上提供通信業務?答案就是利用軟交換技術。軟交換技術目前一般應用于VolP(語音IP)。這只是傳統的電話業務在IP網上的翻版，并沒有真正體現基于IP電話業務所應具有的能力。

正是軟交換的靈活性，使得它可以應用在各個領域，例如在電路領域軟交換與媒體網關及信令網關相結合作為匯接局和長途局的接入，來提供現有的PSTN中的基本業務和補充業務；在智能網領域與媒體網關相結合完成SSP功能等。

8 結束語

由于軟交換具有清晰的網絡結構、豐富的接入方式、靈活的業務提供等優勢，國內外電信界對軟交換的前景普遍看好，正積極推動軟交換技術的發展。軟交換代表了通信業務融合的大潮，也代表了通信網絡發展正從技術驅動向業務(需求)驅動的方向邁進，成為了當今電信網發展的前沿和熱點。隨著II，技術的引入，新概念和新產品不斷出現，現有網絡和未來的網絡都面臨著許多機遇、挑戰和選擇。運營商必須設法改變其現有網絡的設計，以適應迅速增長的數據通信業務。隨著產品、技術、標準和網絡運營的不斷成熟，相信在不久的將來，基于軟交換的下一代網絡必然會成為網絡建設的主流。