探索推動網(wǎng)絡(luò)前進(jìn)的軟交換技術(shù)

左飛飛

一、軟交換技術(shù)是什么

軟交換是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的核心設(shè)備，是下一代網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱NGN）的重要組成部分。它獨立于底層承載協(xié)議，主要完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由選擇、認(rèn)證和計費等功能，可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換所能提供的所有業(yè)務(wù)以及多樣化的第三方業(yè)務(wù)。

運營商及企業(yè)級用戶對NGN的關(guān)注與討論正順應(yīng)了這種市場發(fā)展趨勢。雖然對其表述有所不同，但大體已達(dá)到以下共識：1.NGN將基于分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一的IP協(xié)議，即使對IP分組技術(shù)持保守看法的人們也都同意在未來幾年里融合的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為電信運營商的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，沒有人再對IP技術(shù)作為電信運營商NGN基礎(chǔ)骨干業(yè)務(wù)平臺提出異議。NGN將意味著各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用的傳輸技術(shù)完全向分組、寬帶IP邁進(jìn)和融合，智能光技術(shù)、DWDM技術(shù)和高速路由與分組交換技術(shù)將被充分利用;2.NGN將提供綜合開放的整體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系，其發(fā)展目標(biāo)是采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合各個應(yīng)用網(wǎng)并實現(xiàn)端到端多媒體業(yè)務(wù)融合。NGN網(wǎng)將使各業(yè)務(wù)網(wǎng)——無線網(wǎng)與有線網(wǎng)、固定網(wǎng)與移動網(wǎng)、話音網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)統(tǒng)一于共同的傳輸基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。

簡單來說，軟交換是隨IP網(wǎng)和ATM網(wǎng)的發(fā)展而產(chǎn)生的，并可根據(jù)軟交換在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置和服務(wù)的終端將其分為兩類，即固定軟交換和移動軟交換。固定軟交換是指軟交換設(shè)備作為現(xiàn)有固定電話網(wǎng)的下一代核心交換設(shè)備服務(wù)于固定電話用戶;移動軟交換是指軟交換設(shè)備作為移動端局MSC（Mobile Switching Center，移動交換中心）服務(wù)于移動用戶，可直接對HLR（Home Location Register，負(fù)責(zé)移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫）等進(jìn)行訪問，因此，移動軟交換不僅具備固定軟交換的功能，同時還具有移動性管理等功能。當(dāng)軟交換僅作為移動匯接局使用時，其功能同固定軟交換。

綜合業(yè)界的看法，從廣義上講，軟交換概念是指以軟交換設(shè)備為控制核心的下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）;從狹義上講，軟交換特指位于NGN控制平面的軟交換設(shè)備。軟交換設(shè)備（Soft Switch）曾被稱為呼叫服務(wù)器（Call Server）、呼叫代理（Call Agent）或媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Control），是在VoIP體系中把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來，通過服務(wù)器上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能。1999年后，軟交換設(shè)備這一名詞被業(yè)界普遍認(rèn)可，成為最后的通用概念。

順應(yīng)固定和移動融合以及整個電信網(wǎng)全I(xiàn)P化演進(jìn)的趨勢，第三代移動通信（3G）網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展在很多方面應(yīng)用了NGN技術(shù)。2000年前后，3GPP制訂WCDMA R4階段規(guī)范時，首次把NGN提出的軟交換概念引入移動核心網(wǎng)。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議、業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)開發(fā)等方面看，3G與NGN的發(fā)展是協(xié)調(diào)一致的。而在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，NGN和3G都提出了承載和控制分離的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu);3G與NGN所采用的接口協(xié)議很多都是一致的，包括BICC、SIP/SIP-T、H.248/MEGAO和SIGTRAN，因此，二者在業(yè)務(wù)層面和架夠上均是統(tǒng)一的，相似的業(yè)務(wù)可以同時構(gòu)建在NGN和3G之上。從廣義上講，NGN包括了固定和無線領(lǐng)域，WCDMA R4和R5及其后續(xù)階段都屬于NGN構(gòu)架。

基于軟交換技術(shù)的商用組網(wǎng)方式

二、曾被混淆的軟交換機(jī)基礎(chǔ)概念

軟交換機(jī)作為基于商用硬件平臺，采用開放、標(biāo)準(zhǔn)、多協(xié)議和可運營管理的技術(shù)代表，將成為NGN中重要而關(guān)鍵的系統(tǒng)和設(shè)備技術(shù)之一。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)具有一定規(guī)模的軟交換機(jī)組網(wǎng)和實踐還不多見，有關(guān)軟交換機(jī)的討論和實踐還僅停留在局部和個體技術(shù)的概念層面上。盡管軟交換機(jī)是目前關(guān)于NGN討論的熱點，然而人們對其概念仍有些似是而非。它究竟屬于什么層面？軟交換機(jī)與IP電話和NGN的關(guān)系究竟是什么？

據(jù)國際Softswitch論壇ISC的定義，Softswitch是基于分組網(wǎng)利用程控軟件提供呼叫控制功能的設(shè)備和系統(tǒng)。據(jù)此定義，Softswitch是典型的為分組網(wǎng)的語音目的而設(shè)計的技術(shù)實踐手段。這一定義也說明，Softswitch借用了傳統(tǒng)電信領(lǐng)域PSTN網(wǎng)中的“硬”交換機(jī)Softswitch的概念，所不同的是強(qiáng)調(diào)其基于分組網(wǎng)和呼叫控制與媒體傳輸承載相分離的含義。Softswitch是NGN中的重要組成部分，但它更多的是關(guān)注呼叫控制功能的設(shè)備和系統(tǒng)，其本身并不能構(gòu)成特別的整體組網(wǎng)技術(shù)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。但是為什么這樣一個單純的概念會使人疑惑呢？問題的原因之一可能在于許多人習(xí)慣將Softswitch直譯為“軟交換”。“軟交換”這個翻譯術(shù)語含義不夠明晰，容易給人造成一種邏輯錯覺。單從字面上看較難使人理解它究竟是設(shè)備系統(tǒng)概念還是體系概念。我國電信業(yè)歷來將名詞屬性的Switch譯為交換機(jī)，而將動名詞屬性的Switching譯為“交換”。那么為何在此破例﹖更為麻煩的是，這樣一來，中文將難以辨別“Switching”和“Softswitch”的區(qū)別。所以，筆者認(rèn)為為學(xué)術(shù)研討的嚴(yán)肅性我們應(yīng)該將Softswitch更為確切地譯為軟交換機(jī)。在正式的書面語中，應(yīng)明確避免將“軟交換”當(dāng)作軟交換機(jī)的一種簡稱。

盡管NGN的目標(biāo)是將語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)逐漸融合演變成為集多種業(yè)務(wù)于IP網(wǎng)絡(luò)之上，但是它面臨的根本挑戰(zhàn)仍在于尋求成熟的、可大規(guī)模運營管理的IP電話技術(shù)。因為，語音是運營商最普及、最基本和最重要的業(yè)務(wù)，其市場涵蓋的范圍最廣，其商業(yè)收入的影響遠(yuǎn)比其他業(yè)務(wù)更大。經(jīng)過近百年的發(fā)展，傳統(tǒng)的PSTN技術(shù)（公共交換電話網(wǎng)絡(luò)）和TDM網(wǎng)（Time Division Multiplexing，時分復(fù)用模式）為運營商的語音業(yè)務(wù)提供了成熟的經(jīng)營模式和品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)原本是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計的，而語音是時間敏感性的業(yè)務(wù)，在數(shù)據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)中提供大規(guī)模語音業(yè)務(wù)的IP電話技術(shù)是任何運營商在向NGN過渡過程中所面臨的首要挑戰(zhàn)。

軟交換機(jī)基本上是為在IP網(wǎng)上實現(xiàn)PSTN交換機(jī)的功能所特別設(shè)計的。傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)的交換機(jī)是垂直、封閉和私有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟交換機(jī)是以呼叫控制與媒體相分離的、基于標(biāo)準(zhǔn)的、開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。除此之外，軟交換機(jī)與PSTN的“硬”交換機(jī)還有許多共同的屬性。比如說，它們都是相對集中控制和管理的系統(tǒng)設(shè)備，其系統(tǒng)中保存了所有面向用戶的數(shù)據(jù)及其呼叫狀態(tài)信息。這一點使得軟交換機(jī)受到電信運營商的特別重視，因為只有這樣才能滿足電信運營要求對IP分組網(wǎng)的端點接入和與PSTN互通互連實施有效的呼叫業(yè)務(wù)控制和運維管理。所以說，軟交換機(jī)是NGN中IP電話技術(shù)的一種重要實現(xiàn)手段。

應(yīng)用在電信運營中的軟交換

另外，盡管軟交換機(jī)支持智能端點、視頻端點和多媒體端點的接入，但并不意味著所有的語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)都得集中在軟交換機(jī)上完成實現(xiàn)。理論上講，即使存在著這種設(shè)備的可能性也完全沒有必要這樣做，因為這種系統(tǒng)不具備任何優(yōu)勢，反而存在著一系列整體架構(gòu)上的缺陷。事實上，軟交換機(jī)的核心設(shè)計集中在各種業(yè)務(wù)的呼叫控制功能和一定程度上的端點能力的管理。舉例來說，軟交換機(jī)并不直接提供任何形式的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);軟交換機(jī)可以支持視頻端點業(yè)務(wù)，但視頻會議的控制功能并不由軟交換機(jī)直接提供，而是通過互聯(lián)到其他應(yīng)用服務(wù)器來實現(xiàn)。

通過統(tǒng)一的、基于IP的傳輸基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以將呼叫控制設(shè)備（軟交換機(jī)為主），配合其他的IP技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)構(gòu)造一個系統(tǒng)來支持多媒體和其他智能業(yè)務(wù)。我們可以將這樣的系統(tǒng)稱為軟交換機(jī)系統(tǒng)。廣義來講，軟交換機(jī)系統(tǒng)是呼叫、媒體和業(yè)務(wù)控制多種邏輯功能實體的集合。它提供包括電話終端、智能終端、多媒體終端業(yè)務(wù)的呼叫控制、連接以及部分其他業(yè)務(wù)功能。這樣的軟交換機(jī)系統(tǒng)可以用于NGN控制、管理業(yè)務(wù)接入和PSTN網(wǎng)絡(luò)邊緣的局端設(shè)備。通過這種方式，多種與呼叫控制相關(guān)的業(yè)務(wù)可以統(tǒng)一集成在這個系統(tǒng)中管理、運營。但這樣的軟交換機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部仍將采用多個分布式的子系統(tǒng)模式，以便在集成的系統(tǒng)中靈活地提供包括語音在內(nèi)的智能和多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

所以從由軟交換機(jī)所提供的電話業(yè)務(wù)和其技術(shù)特征來看，軟交換機(jī)是NGN體系中一個重要的組成部分，但并沒有提供任何整套網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的根本創(chuàng)新。

三、軟交換機(jī)在NGN中的作用

軟交換機(jī)是下一代網(wǎng)各種業(yè)務(wù)中提供呼叫控制的重要設(shè)備和系統(tǒng)，然而軟交換機(jī)并不是下一代網(wǎng)的全部。軟交換機(jī)作為下一代網(wǎng)呼叫控制的重要組成部分仍需要與其他關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備相輔相成，協(xié)同開展更豐富的視頻和多媒體業(yè)務(wù)。

軟交換機(jī)技術(shù)是下一代網(wǎng)中的非常重要而關(guān)鍵的語音業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點技術(shù)之一。毫無疑問，我們應(yīng)該給予特別的重視和關(guān)注。但軟交換機(jī)的技術(shù)特征本身并不提供唯一的直接核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。此外，在概念上“軟交換是下一代網(wǎng)的核心”這個提法將帶來一些基本命題上的混淆和邏輯上的困惑。下一代網(wǎng)的核心技術(shù)應(yīng)該從根本上包括支持語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)等各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制。軟交換機(jī)本身只是局部的設(shè)備系統(tǒng)而并不具有全面網(wǎng)絡(luò)體制架構(gòu)的特征。軟交換機(jī)本身不直接提供IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。軟交換機(jī)可以通過呼叫控制模式和功能的擴(kuò)展支持視頻和多媒體端點業(yè)務(wù)，但軟交換機(jī)仍需要與其他關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備來協(xié)同開展更豐富的視頻和多媒體業(yè)務(wù)。軟交換機(jī)技術(shù)主要是為集中的呼叫控制功能而設(shè)計的。除了軟交換機(jī)技術(shù)，下一代網(wǎng)還將依賴于其他已有的IP技術(shù)和其他應(yīng)用技術(shù)來支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)。

在技術(shù)上“軟交換是下一代網(wǎng)的核心”這個提法往往容易導(dǎo)致人們寄一切下一代網(wǎng)的期望于軟交換機(jī)設(shè)備，進(jìn)而以軟交換機(jī)為核心來思考構(gòu)造所謂的下一代網(wǎng)，使得有關(guān)下一代網(wǎng)的討論和實踐長期僅停留在初級、局部、小規(guī)模和個體設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)的概念層面上，從而陷入將軟交換機(jī)的局部結(jié)構(gòu)作為下一代網(wǎng)的總體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的無解之惑。

軟交換機(jī)是下一代網(wǎng)中語音/數(shù)據(jù)/視頻業(yè)務(wù)的呼叫控制、媒體控制和業(yè)務(wù)提供與分配系統(tǒng)的重要組成部分。下一代網(wǎng)不僅需要軟交換機(jī)作為局部結(jié)構(gòu)和范疇的技術(shù)實驗，更需要其作為整個IP電話網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的一部分與H.323技術(shù)和SIP技術(shù)等多種技術(shù)相融合的商業(yè)實踐。許多軟交換機(jī)與運營管理相關(guān)的其他問題也都需要通過IP電話網(wǎng)絡(luò)的運營實施來驗證。軟交換機(jī)的小規(guī)?；蛟囼炇抑械脑囼炓饬x非常有限。因為小網(wǎng)的試驗?zāi)Ｊ讲灰欢ㄟm合于做電信IP大網(wǎng)，試驗室的小網(wǎng)試驗結(jié)果并不一定完全說明電信IP大網(wǎng)的問題。所以只有在大型生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行IP電話應(yīng)用的試驗結(jié)果才能對下一代網(wǎng)的發(fā)展起根本性的推動作用。

軟交換機(jī)在走向與IP電話網(wǎng)大規(guī)模的融合并使之具備擴(kuò)展性、可靠性和可運營性的路上還會面臨挑戰(zhàn)。電信運營商和電信設(shè)備商應(yīng)該達(dá)成共同一致的遠(yuǎn)見和合作，從而合力來推進(jìn)軟交換機(jī)正確觀念的深入和普及，鼓勵從不同角度探索軟交換機(jī)實踐的創(chuàng)意模式，倡導(dǎo)軟交換機(jī)作為新的工具和手段來驅(qū)動新的業(yè)務(wù)模式、建立新的市場機(jī)制。但同時必須踏實地解決技術(shù)走向市場過程中面臨的問題和挑戰(zhàn)，使技術(shù)服務(wù)于電信運營商的業(yè)務(wù)需求和商業(yè)動機(jī)，從而引導(dǎo)整個產(chǎn)業(yè)始終堅持技術(shù)面向業(yè)務(wù)、面向用戶和面向商業(yè)模式的原則，使軟交換機(jī)技術(shù)為中國電信運營商走向下一代網(wǎng)絡(luò)、增強(qiáng)競爭力提供最全面和系統(tǒng)的保證。