交換技術：軟交換機的概念、特徵和作用(轉)

交換技術：軟交換機的概念、特徵和作用(轉)[@more@]

　　引　　言

　　隨著通訊網路技術的日益完善，特別是近來年IP技術的日益成熟，透過分組網路實現端到端融合語音、資料、影片的應用已經表現出在未來市場越來越強的競爭力。目前人們已認識到分離的語音、資料、影片網路必將逐漸融合演變成為集多種業務於一體的、分組IP的、開放的下一代通訊網路(NGN)。

　　近一年多來人們對NGN的關注與討論正順應了這種市場發展趨勢。可喜的是人們對NGN的表述儘管有所不同但在整體大的原則上已有了如下的共同認識：

　　NGN將基於分組資料網路和統一的IP協議，即使對IP分組技術持保守看法的人們也都同意在未來幾年裡融合的資料網路技術將成為電信運營商的核心網路技術，沒有人再對IP技術作為電信運營商NGN基礎骨幹業務平臺提出異議。NGN將意味著各種業務和應用的傳輸技術完全向分組、寬頻IP邁進和融合，智慧光技術、DWDM技術和高速路由與分組交換技術將被充分利用。

　　NGN將提供綜合開放的整體網路構架體系，其發展目標是採用統一的網路技術融合各個應用網並實現端到端多媒體業務融合。NGN網將使各業務網——無線網與有線網、固定網與移動網、話音網與資料網統一於共同的傳輸基礎和網路應用平臺。

　　軟交換機作為基於商用硬體平臺，採用開放、標準、多協議和可運營管理的技術代表，將成為NGN中重要而關鍵的系統和裝置技術之一。然而，必須看到，由於國內具有一定規模的軟交換機組網和實踐還不多見，有關軟交換機的討論和實踐還僅停留在區域性和個體技術的概念層面上。近一年來，隨著人們對軟交換機有了一些實踐，對其認識不斷加深瞭解以後，開始發現單用軟交換機技術來構建NGN會面臨一系列的挑戰和一些根本觀念上的衝突。筆者認為，其中一些關鍵問題的核心可能並不在於技術，而在於我們認識問題的觀念、角度和思維方式。因此，筆者認為目前非常有必要重新回到問題的基本面來再次審視軟交換機技術的概念、特徵以及在NGN中所扮演的角色。

　　軟交換機的基本概念

　　儘管軟交換機是目前關於NGN討論的熱點，然而人們對其概念仍有些似是而非。那麼它究竟是裝置概念?系統概念?體系概念?還是技術架構?軟交換機與IP電話和NGN的關係究竟是什麼?

　　1.軟交換概念的起源

　　軟交換機這個術語可以說是從國外“Softswitch”翻譯而得，其概念基本上是伴隨著IP電話技術體系的功能分層和控制分離思想的發展而形成的。大家知道，在傳統的PSTN交換網路中，業務控制與呼叫控制以及傳輸承載都集中在交換機裡，PSTN的各項業務必須透過TDM交換機進行實現。為滿足使用者對新業務的不斷需求，PSTN網路中出現了公共的業務生成平臺即智慧網。PSTN的智慧網首次提出並實現了一些全網性業務生成與呼叫控制相分離，並因此改善了PSTN全網性業務的開展?提高了網路集中提供業務的能力，縮短了全網性新業務提供的週期。IP電話技術體系不僅進一步強化了業務生成與呼叫控制分離的思想?而且更進一步期待實現呼叫控制與媒體傳輸承載相分離。這種分離的目標是使IP電話業務的控制和生成真正獨立於媒體傳輸網路設施，從而更加靈活有效地實現IP電話及其相關業務和多媒體應用的融合。更重要的是這種分離還有利於電信運營商能在分組網上實施集中的運營、管理、維護和配製OAMP?。電信運營商和使用者可以透過IP連線在局端系統自行定義配置和管理自己的業務特徵，而不必擔心使用者終端的型別和配置，從而使業務和應用的提供有較大的可能性、靈活性和可運營管理性。

　　2.軟交換機的定義

　　那麼，究竟什麼是軟交換機呢？根據國際Softswitch論壇ISC的定義，Softswitch是基於分組網利用程控軟體提供呼叫控制功能的裝置和系統。據此定義，Softswitch是典型的為分組網的語音目的而設計的技術實踐手段。這一定義也說明，Softswitch借用了傳統電信領域PSTN網中的“硬”交換機switch的概念，所不同的是強調其基於分組網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，但它更多的是關注呼叫控制功能的裝置和系統，其本身並不能構成特別的整體組網技術機制和網路體系架構。但是為什麼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於國內許多人將Softswitch譯為“軟交換”。“軟交換”這個翻譯術語含義不夠明晰?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裝置系統概念還是體系概念。我國電信業歷來將名詞屬性的switch譯為交換機，而將動名詞屬性的switching譯為“交換”。那麼為何在此破例?更為麻煩的是?這樣以來?中文將難以辯別“softswitching”和“softswitch”的區別。所以?筆者認為?為學術研討的嚴肅性?我們應該將Softswitch更為確切地譯為軟交換機。在正式的書面語中?應明確避免將“軟交換”當作軟交換機的一種簡稱。

　　3.軟交換機的技術基礎及概念提出的意義

　　軟交換機的技術基礎是MGCP/H。248媒體控制協議。媒體控制協議又稱器件控制協議，是一種所謂主從關係的控制協議。被控方一般不含智慧狀態的簡單器件或裝置，一切狀態事件的發生和變化都必須上報主控裝置。所以，媒體控制協議一般不應被視為呼叫信令，只能用於端點包括使用者端點和中繼端點?控制。軟交換機的局間呼叫信令協議不能使用MGCP/H。248，而必須使用已有的多媒體國際標準，即ITU的H。323協議和/或IETF的SIP協議。

　　軟交換機透過媒體控制協議技術可以實現呼叫控制與媒體傳輸相分離的思想。所以，國外也有學者將軟交換機稱為呼叫代理器(CA)或媒體閘道器控制器(MGC)。軟交換機概念的提出不僅使NGN的語音業務功能和與傳統PSTN網的交換機功能可以完全透明地相容?從根本上確保了IP電話技術能夠完全替代PSTN網路。

　　軟交換機的技術特徵

　　人們關於軟交換機的技術特徵的看法基本比較一致。根據軟交換機的概念可以看出，軟交換機的技術特徵是基於MGCP/　 H。248媒體控制協議，實現呼叫控制與媒體傳輸相分離的思想。

　　儘管NGN的目標是將語音、資料、影片業務逐漸融合演變成為集多種業務於IP網路之上，但是它面臨的根本挑戰仍在於尋求成熟的、可大規模運營管理的IP電話技術。因為，語音是運營商最普及、最基本和最重要的業務，其市場涵蓋的範圍最廣，其商業收入的影響遠比其它業務更大。經過近百年的發展?傳統的PSTN技術和TDM網為運營商的語音業務提供了成熟的經營模式和品質標準。資料IP網路原本是為資料業務而設計的?而語音是時間敏感性的業務，在資料IP網路中提供大規模語音業務的IP電話技術是任何運營商在向NGN過渡過程中所面臨的首要挑戰。

　　軟交換機基本上是為在IP網上實現PSTN交換機的功能所特別設計的。傳統PSTN網的交換機是垂直、封閉和私有的系統結構，軟交換機是以呼叫控制與媒體相分離的、基於標準的、開放的系統結構。除此而外，軟交換機與PSTN的“硬”交換機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裝置，其系統中儲存了所有面向使用者的資料及其呼叫狀態資訊。這一點使得軟交換機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分組網的端點接入和與PSTN互通互連實施有效的呼叫業務控制和運維管理。所以說，軟交換機是NGN中IP電話技術的一種重要實現手段。

　　特別值得一提的是，為了支援智慧端點、影片端點和多媒體端點接入，一般軟交換機還有可能支援H。323協議和SIP協議來控制管理H。323和SIP的使用者端點。這樣一來，軟交換機本身也不能完全地對其所控制管理的所有端點實施徹底的呼叫控制與媒體傳輸分離。另外，如前所述，軟交換機還必須在“局間”支援H。323和SIP協議來與H。323網和SIP網以及其他的軟交換機互聯。但是，MGCP/H。248媒體控制協議技術始終是軟交換機的基本特徵。倘若某一呼叫控制裝置系統不支援MGCP或H。248媒體控制協議，一般都不能將其稱之為軟交換機。業界通常將以支援H。323協議為顯著特徵的呼叫控制裝置稱為網守Gatekeeper?，將以支援SIP協議為顯著特徵的呼叫控制裝置稱為代理伺服器ProxyServer?。

　　另外，儘管軟交換機支援智慧端點、影片端點和多媒體端點的接入，但並不意味著所有的語音、資料、影片業務都得集中在軟交換機上完成實現。理論上講，即使存在著這種裝置的可能性也完全沒有必要這樣做，因為這種系統不具備任何優勢反而存在著一系列整體架構上的缺陷。事實上，軟交換機的核心設計集中在各種業務的呼叫控制功能和一定程度上的端點能力的管理。比如說，軟交換機並不直接提供任何形式的IP資料業務；軟交換機可以支援影片端點業務，但視訊會議的控制功能並不由軟交換機直接提供，而是透過互連到其它的應用伺服器來實現。

　　透過統一的、基於IP的傳輸基礎結構，可以將呼叫控制裝置(軟交換機為主)，配合其它的IP技術和資料應用技術構造一個系統來支援多媒體和其他智慧業務。我們可以將這樣的系統稱為軟交換機系統。廣義來講，軟交換機系統是呼叫、媒體和業務控制多種邏輯功能實體的集合。它提供包括電話終端、智慧終端、多媒體終端業務的呼叫控制、連線以及部分其它業務功能。這樣的軟交換機系統可以用於NGN控制、管理業務接入和PSTN網路邊緣的局端裝置。透過這種方式，多種與呼叫控制相關的業務可以統一整合在這個系統中管理、運營。但這樣的軟交換機系統內部仍將採用多個分散式的子系統模式以便在整合的系統中靈活地提供包括語音在內的智慧和多媒體業務的應用。

　　所以從由軟交換機所提供的電話業務和其技術特徵來看，軟交換機是NGN體系中一個重要的組成部分，但並沒有提供任何整套網路架構的根本創新。

　　軟交換機在NGN中的作用

　　軟交換機是下一代網各種業務中提供呼叫控制的重要裝置和系統。然而?軟交換機並不是下一代網的全部。軟交換機作為下一代網呼叫控制的重要組成部分仍需要與其他關鍵技術和裝置相輔相成，協同開展更豐富的影片和多媒體業務。

　　1.對軟交換機流行提法的思考

　　目前軟交換機的討論中有一個流行提法是“軟交換是下一代網的核心”，筆者以為這個提法值得推敲和商榷。

　　軟交換機技術是下一代網中的非常重要而關鍵的語音業務匯聚節點技術之一。毫無疑問?我們應該給予特別地重視和關注。但軟交換機的技術特徵本身並不提供唯一的?直接的核心網路技術。

　　另外?在概念上?“軟交換是下一代網的核心”這個提法將帶來一些基本命題上的混淆和邏輯上的困惑。下一代網的核心技術應該從根本上包括支援語音、資料、影片業務等各種網路技術體制。軟交換機本身只是區域性的裝置系統而並不具有全面網路體制架構的特徵。軟交換機本身不直接提供IP資料業務。軟交換機可以透過呼叫控制模式和功能的擴充套件支援影片和多媒體端點業務，但軟交換機仍需要與其它關鍵技術和裝置來協同開展更豐富的影片和多媒體業務。軟交換機技術主要是為集中的呼叫控制功能而設計的。除了軟交換機技術?下一代網還將依賴於其它一系列已有的IP技術和其它應用技術來支援語音、資料、影片等多種業務。

　　在策略上?“軟交換是下一代網的核心”這個提法往往容易導致人們以為軟交換機技術等同於下一代網技術，從而將研討和實踐的注意重點只放在單一的軟交換機技術及其周邊的範圍。將未來投資的考慮只放在軟交換機相關的裝置和系統上。從而走向只看樹木不看森林的短視策略思維。

　　在技術上?“軟交換是下一代網的核心”這個提法往往容易導致人們寄一切下一代網的期望於軟交換機裝置，進而以軟交換機為核心來思考構造所謂的下一代網，使得有關下一代網的討論和實踐長期僅停留在初級、區域性、小規模和個體裝置系統技術的概念層面上，從而陷入將軟交換機的區域性結構作為下一代網的總體網路體系結構的無解之惑。

　　在實踐上?圍繞軟交換機為核心進行組網方式的試驗和探討極為容易導致人們忽視其它下一代網技術的實踐和探討?從而限定了下一代網只能是軟交換機互為聯接的、所謂全平面網的“無網模式”。顯而易見，“無網模式”的下一代網路體系結構只能支援一個或幾個軟交換機，是不適合電信運營商規模運營的。筆者把這種現象稱為軟交換機技術實踐的“孤島現象”。

　　在網路結構上，“軟交換是下一代網的核心”不能回答諸如下一代網需不需要核心網技術，如不需要，如何避免軟交換機的“孤島現象”，如需要，何為下一代網的核心網技術，如何解決軟交換機之間的協調和互聯，如何開展下一代網的全網性的業務等基本問題。

　　2.NGN網路架構體系的兩種策略分析

　　在下一代網的網路架構體系討論中，歷來有兩種迥然不同的策略思路：一種是主張強調智慧的端點和邊緣，簡單的網路設施，因為端到端多媒體融合的業務的驅動力來源於端點和邊緣，下一代網業務的蓬勃創新和繁榮昌盛正依賴於此。網際網路的成功也證明了這種思路對多媒體業務的重要性。另一種思路主張簡單的端點和邊緣，智慧的網路設施，因為只有單純統一的端點和邊緣裝置，才有利於規模性地經營管理和控制。PSTN網路所提供的語音業務已驗證了這種思路商業實踐的可靠性。ITU的　 H。323協議和IETF的SIP協議正是某種程度上體現第一策略思路的技術體制。而以IETF/ITU的MGCP/H。248協議為特徵的軟交換機正是體現第二策略思路的實現手段。如上所述，為了更大程度上實現端到端IP電話的電信運營目標，人們為電信運營商設計出軟交換機技術機制。IP電話語音業務是軟交換機中的最主要、最根本的業務功能。

　　顯而易見的是，真正意義的下一代網既需要智慧端點業務的創新繁榮，又需要其系統可規模經營管理。下一代網的網路架構體系討論的難點正在於如何綜合平衡考慮多種技術。筆者以為，就目前的技術成熟和發展來看，H。323協議、SIP協議和MGCP/H。248協議為特徵的軟交換機等三種技術都是IP電話和下一代網的實現手段。這三種技術各有區別和特長需要相輔相成，只有採用融合三種技術的網路架構體系和實現手段，才為上策。

　　事實上，下一代網的體系應該由核心網和位於下一代網接入和邊緣位置的端局軟交換機所共同組成。其中下一代網的核心網是覆蓋運營商服務範圍的骨幹通訊網路，用於實現各軟交換機之間、多運營商之間、不同網路之間的互連互通，實現全網的話務控制及排程；共享集中資料庫檢索性質的全網性業務，共享業務創作環境，提供全網範圍的網路管理等。NGN的核心網主要提供組網方式、路由策略、話務控制、全網業務建立管理、全網路維護管理等功能。顯而易見，在下一代網IP電話實施的三種主要技術中，H。323協議的網路技術、SIP協議網路技術將在核心網中起主要作用。世界上不少電信運營商已利用H。323的網守或SIP的代理伺服器和其它網路應用伺服器實現組網、聯網和開展全網業務及運維。

　　這並不等於否認軟交換機技術在下一代網的重要和關鍵地位。下一代網路架構體系是由　H。323和SIP網路體系來決定，但下一代網中最普及和最基本的IP電話業務的接入和匯聚主要依賴MGCP/H。248協議為特徵的軟交換機技術。正如許多學者早已指出的，軟交換機也可以看成是在H。323和SIP體系下，智慧閘道器分解的結果。這樣，三種技術融合的網路架構體系或許就更加清楚了。事實上，真正意義的軟交換機應該是通用型classless?的軟交換機?它在下一代網中承擔著區域或端局系統平臺的重任，肩負著同時控制網路接入話務和控制PSTN網路邊緣互聯話務的功能。區域性的通用型軟交換機和全國性核心骨幹網共同組建才能構築完整的下一代網通訊體系。

　　結　　語

　　綜前所述，軟交換機是下一代網中語音/資料/影片業務的呼叫控制、媒體控制和業務提供與分配系統的重要組成部分。下一代網不僅需要軟交換機作為區域性結構和範疇的技術實驗，更需要其作為整個IP電話網路體系架構的一部分與H。323技術和SIP技術等多種技術相融合的商業實踐。許多軟交換機與運營管理相關的其它問題也都需要透過IP電話網路的運營實施來驗證。軟交換機的小規模或試驗室中的試驗意義非常有限。因為小網的試驗模式不一定適合於做電信IP大網，試驗室的小網試驗結果並不一定完全說明電信IP大網的問題。所以只有在大型生產網路中進行IP電話應用的試驗結果才能對下一代網的發展起根本性的推動作用。

　　軟交換機在走向與IP電話網大規模地融合並使之具備擴充套件性、可靠性和可運營性的路上還會面臨挑戰。電信運營商和電信裝置商應該達成了共同一致的遠見和合作，從而合力來推進軟交換機正確觀念的深入和普及，鼓勵從不同角度探索軟交換機實踐的創意模式?倡導軟交換機作為新的工具和手段來驅動新的業務模式、建立新的市場機制。但同時必須踏實地解決技術走向市場過程中面臨的問題和挑戰?使技術服務於電信運營商的業務需求和商業動機，從而引導整個產業始終堅持技術面向業務、面向使用者和麵向商業模式的原則使軟交換機技術為中國電信運營商走向下一代網路、增強競爭力提供最全面和系統地保證。