NGN和軟交換

2.1 NGN的體系架構

　　關(guān)于NGN的體系架構，目前討論最多的是網(wǎng)絡(luò )融合架構。歐洲TISPAN計劃將NGN架構描述為4個(gè)網(wǎng)絡(luò )子系統，即IP多媒體子系統(IMS)、PSTN與ISDN仿真子系統、基于RSTP的流媒體子系統和其他多媒體子系統。其中，IP多媒體子系統為NGN接入網(wǎng)和終端提供基于會(huì )話(huà)啟動(dòng)協(xié)議(SIP)的業(yè)務(wù)，包括多媒體會(huì )話(huà)業(yè)務(wù)、集群信息定購等；PSTN/ISDN仿真子系統從與IP網(wǎng)絡(luò )通過(guò)網(wǎng)關(guān)相連的傳統終端的角度模擬PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò )，可保證PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的可用性和同一性，使得用戶(hù)感覺(jué)不到他們并未與PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò )直接相連。PSTN/ISDN仿真子系統與IMS在邏輯上是分離的，其技術(shù)上的不同點(diǎn)在于前者是基于H.248和SIP-I協(xié)議的，而后者是基于純SIP的。

　　值得注意的是，兩者只是在概念上分離，不同子系統的功能實(shí)體可能在同一物理節點(diǎn)上實(shí)現。

　　ITU FGNGN在TISPAN描述的NGN架構上進(jìn)行了相應的修正，并在2004年12月會(huì )議上繼續補充了網(wǎng)絡(luò )附屬子系統(NASS)和資源和準入控制子系統(RACS)功能。NASS提供IP地址分配(如利用動(dòng)態(tài)主機配置協(xié)議)、IP層認證、基于用戶(hù)輪廓的網(wǎng)絡(luò )接入鑒權、基于用戶(hù)輪廓的接入網(wǎng)絡(luò )配置、IP層位置管理等功能；而RACS提供準入控制和網(wǎng)關(guān)控制功能，準入控制即依據用戶(hù)輪廓、運營(yíng)者策略和資源可用性進(jìn)行準入決定，網(wǎng)關(guān)控制則包括網(wǎng)絡(luò )地址和端口轉換、DSCP標記等。

　　2.2 網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)

　　目前，NGN的網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)引起了廣泛的關(guān)注，即固網(wǎng)演進(jìn)是否適于采用IMS的架構？IMS是3GPP在Release5版本上提出的可支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統，它的核心特點(diǎn)是采用了SIP協(xié)議和與接入的無(wú)關(guān)性。

　　目前IMS支持2G和3G的移動(dòng)接入方式，還不能支持固定接入方式。在網(wǎng)絡(luò )融合的發(fā)展趨勢下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網(wǎng)絡(luò )融合方案，希望能使IMS成為基于SIP會(huì )話(huà)的通用平臺，同時(shí)支持固定和移動(dòng)的多種接入方式，以實(shí)現固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。

　　以歐洲ETSI為代表的TISPAN計劃提出，基于IMS的體系架構是NGN的主體架構，認為IMS代表了NGN網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的方向。IMS系統采用SIP協(xié)議進(jìn)行端到端的呼叫控制，這就為IMS同時(shí)支持固定和移動(dòng)接入提供了技術(shù)基礎，也使得網(wǎng)絡(luò )融合成為可能。但是由于基于IMS的網(wǎng)絡(luò )融合研究剛剛開(kāi)始，技術(shù)上還不夠成熟穩定，其標準化工作也相應地成為了目前研究的重點(diǎn)。雖然ITU、3GPP、TISPAN都已經(jīng)確定了將IMS作為NGN的基礎框架，但很多網(wǎng)元和接口的功能還需要進(jìn)行增強或修改；此外，目前標準組織的活動(dòng)還處于功能需求的研究階段，實(shí)現這些功能的流程、消息及參數還需要具體的規范定義。從產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上看，雖然國內外主流廠(chǎng)商都在進(jìn)行IMS產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，但受到標準進(jìn)程的限制，目前的產(chǎn)品僅能支持IMS的某些應用，并非完整意義上的IMS網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，不能夠滿(mǎn)足運營(yíng)商大規模建網(wǎng)的需求。對于運營(yíng)商而言，基于IMS的網(wǎng)絡(luò )融合方案可以使其基于統一的核心網(wǎng)絡(luò )為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供相同的業(yè)務(wù)，相對固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的核心網(wǎng)并存的網(wǎng)絡(luò )架構，不僅可以減少網(wǎng)絡(luò )結構的復雜度，也應該可以降低網(wǎng)絡(luò )的運維成本，但是同時(shí)也對網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)和管理提出了挑戰，運營(yíng)商需要針對網(wǎng)絡(luò )融合的新架構研究相應的管理對策。

　　IMS將來(lái)如何提供統一的業(yè)務(wù)平臺，標準乃至商品的成熟性等問(wèn)題仍有待進(jìn)一步的探討和解決。同時(shí)支持固定和移動(dòng)的多種接入方式，實(shí)現固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。但目前，相當多的運營(yíng)商面臨的問(wèn)題是如何將傳統的基于電路的PSTN網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)到基于分組技術(shù)的NGN網(wǎng)絡(luò )中。盡管IMS可能成為NGN的重要組成部分，但是這種模式并不能很迅速地進(jìn)行商業(yè)化的部署，特別是由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )和固定網(wǎng)絡(luò )的差異，對IMS的推廣造成了一些不確定的影響，因為IMS是為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )設計的。

　　在2004年12月ITU NGN會(huì )議上，大會(huì )同意啟動(dòng)基于呼叫服務(wù)器(軟交換)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的標準化研究。ITU FGNGN也在2004年6月啟動(dòng)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(zhù)IMS的成熟性的增加，兩者的應用將長(cháng)期共存。

　　3 軟交換技術(shù)

　　軟交換技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的呼叫控制技術(shù)，具有開(kāi)放的體系架構、基于分組傳輸、能夠提供多種接入方式等特點(diǎn)，可以提供語(yǔ)音、多媒體等多種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，已經(jīng)逐漸成為電路交換向分組交換演進(jìn)的主流技術(shù)。

　　從技術(shù)發(fā)展趨勢來(lái)看，電路交換將向以分組技術(shù)為基礎的軟交換演進(jìn)，但在相當長(cháng)的時(shí)間內電話(huà)交換網(wǎng)仍將與軟交換網(wǎng)絡(luò )共存。

　　實(shí)踐證明，軟交換技術(shù)已趨于成熟，達到了組建商用網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)條件要求。采用軟交換技術(shù)實(shí)現電路交換向分組交換演進(jìn)是電話(huà)網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)舉措。

　　軟交換系統由多種設備組成，主要包括軟交換設備、中繼網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、媒體服務(wù)器、應用服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò )側設備以及綜合接入設備(IAD)、SIP終端等終端側設備。主流廠(chǎng)家的軟交換系統在國內外已有商用實(shí)例，主要應用集中在利用軟交換提供長(cháng)途匯接和本地用戶(hù)接入業(yè)務(wù)，以及為企業(yè)用戶(hù)提供綜合通信解決方案。

　　軟交換技術(shù)從1997年開(kāi)始發(fā)展，正在逐步從試驗階段走向商用階段，并在國內外得到應用?？傮w上看，美國的運營(yíng)商要領(lǐng)先于歐洲，新興運營(yíng)商要積極于傳統運營(yíng)商。目前，美國的Verizon、Sprint公司、加拿大的BELL CANADA公司、英國的BT等公司已經(jīng)開(kāi)始引入軟交換系統并開(kāi)展業(yè)務(wù)。國內運營(yíng)商也陸續開(kāi)始利用軟交換系統提供業(yè)務(wù)。隨著(zhù)競爭的日益激烈和多樣化、個(gè)性化業(yè)務(wù)需求的不斷增加，軟交換技術(shù)已經(jīng)成為運營(yíng)商實(shí)現綜合業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)，向不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域滲透的重要技術(shù)手段。
　　中國通信標準化協(xié)會(huì )網(wǎng)絡(luò )與交換技術(shù)委員會(huì )從2001年起開(kāi)始制訂軟交換系統的相關(guān)規范及標準，主要包括設備規范、協(xié)議規范、接口規范和業(yè)務(wù)相關(guān)規范等，現共完成相關(guān)規范59個(gè)。

中國電信在集團公司的統一部署下，從2001年開(kāi)始進(jìn)行軟交換技術(shù)的跟蹤。2002年，中國電信選用西門(mén)子、中興通訊、阿爾卡特、愛(ài)立信、北電、華為6廠(chǎng)家的軟交換系統，分別在廣州、深圳、上海、杭州4個(gè)城市建設實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )，對軟交換系統的功能、性能和協(xié)議等能力進(jìn)行了全面測試，并驗證了應用編程接口(API)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)能力；2003年，業(yè)務(wù)試驗繼續在廣東、上海和浙江進(jìn)行，進(jìn)一步驗證軟交換系統提供業(yè)務(wù)的能力；2004年，深圳、肇慶開(kāi)展試商用，在業(yè)務(wù)、運維和營(yíng)銷(xiāo)等各方面全面驗證軟交換網(wǎng)絡(luò )規模商用的能力。試驗證明，軟交換體系在技術(shù)上已經(jīng)基本成熟，其中，窄帶軟交換產(chǎn)品已經(jīng)成熟，寬帶軟交換產(chǎn)品基本成熟。

　　軟交換業(yè)務(wù)的提供方式有3種：由軟交換設備提供PSTN基本業(yè)務(wù)及補充業(yè)務(wù)；采用SIP應用服務(wù)器或者Parlay應用服務(wù)器來(lái)提供運營(yíng)商自營(yíng)的新型業(yè)務(wù)；利用Parlay應用服務(wù)器通過(guò)第三方提供業(yè)務(wù)。其中最后一種方式仍處于探索階段，應進(jìn)一步深入研究和實(shí)踐。

　　對于在話(huà)音網(wǎng)絡(luò )引入軟交換技術(shù)，應認真研究引入的策略、組網(wǎng)架構方式和不同廠(chǎng)家業(yè)務(wù)平臺的互通模式。

　　4 國外運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)策略

　　網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，根據FORRESTER公司的報告，歐洲運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)需要15年的時(shí)間。Verizon下一代網(wǎng)絡(luò )的主要策略是采用多協(xié)議標記交換(MPLS)技術(shù)，使IP網(wǎng)具備服務(wù)質(zhì)量保證和業(yè)務(wù)融合的能力，并采用軟交換實(shí)現長(cháng)途分流和本地網(wǎng)電路交換機的替換。在網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的過(guò)程中，有兩類(lèi)話(huà)音業(yè)務(wù)，一類(lèi)是沒(méi)有管理能力的VOIP業(yè)務(wù)，即PSTN的話(huà)音終端通過(guò)網(wǎng)關(guān)與IP網(wǎng)絡(luò )的PC或其他語(yǔ)音終端互通；另一類(lèi)是具有管理能力的軟交換提供的話(huà)音業(yè)務(wù)，并將逐漸實(shí)現對傳統交換機的替換。英國電信在2005年開(kāi)始PSTN的演進(jìn)工作，在網(wǎng)絡(luò )的邊緣層面開(kāi)始進(jìn)行多業(yè)務(wù)接入設備(MSAN)的引入和實(shí)施。多業(yè)務(wù)接入設備具有支持多業(yè)務(wù)接入的能力，能夠支持窄代話(huà)音和數據業(yè)務(wù)，具有支持寬帶傳輸和數據接入的能力。在電路交換層面，英國電信從現場(chǎng)試驗入手，并于2005年開(kāi)始進(jìn)行電路交換的替代工作，計劃將在2007年采用軟交換實(shí)現50%的本地電路交換機替換。同時(shí)，英國電信認為，基于呼叫服務(wù)器的軟交換設備主要用以解決電路交換機的替代，以提供話(huà)音業(yè)務(wù)為主；而基于SIP的IMS將提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)，IMS與軟交換將在相當長(cháng)的時(shí)間里共存。所以，英國電信還應積極做好基于SIP的IMS的引入工作。

　　德國電信執行副總裁Paul Reynolds明確認為，話(huà)音網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的思路是采用軟交換替代和新建重疊軟交換網(wǎng)并舉的策略，應強調交換機替代的經(jīng)濟可行因素。其演進(jìn)策略分為3個(gè)步驟：第一步，PSTN經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)與IP網(wǎng)絡(luò )互通，完成PSTN終端與IP網(wǎng)中PC的呼叫；第二步，引入軟交換，建立相應的管理平臺，完成PSTN終端與IP網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)DSL接入的SIP終端的呼叫；第三步，引入接入網(wǎng)關(guān)，使PSTN終端、軟交換控制的接入網(wǎng)關(guān)連接的各種終端以及IP網(wǎng)絡(luò )中的各種終端都具有通信能力。
　　德國電信在網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)中強調建立綜合的業(yè)務(wù)平臺，并逐步增加業(yè)務(wù)能力，目前該平臺具有話(huà)音、統一消息、呼叫中心、IP Centrex、會(huì )議呼叫等業(yè)務(wù)能力。

　　法國電信準備從2007年開(kāi)始PSTN向IP語(yǔ)音(VOIP)的演進(jìn)，演進(jìn)方式主要包括兩種：第一種是引入一種稱(chēng)為VOICE DSLAM的設備，該設備在傳統DSLAM基礎上集成VOIP網(wǎng)關(guān)功能，其VOIP網(wǎng)關(guān)接受呼叫服務(wù)器(軟交換)的控制，從而實(shí)現POTS語(yǔ)音接入到VOIP語(yǔ)音的轉換；第二種是通過(guò)呼叫服務(wù)器(軟交換)控制位于用戶(hù)側的RGW設備(下行提供Z接口接普通電話(huà)，上行以太口接ADSL MODEM)或IP電話(huà)設備，從而在用戶(hù)側即實(shí)現VOIP語(yǔ)音的接入。

　　在未來(lái)NGN的總體架構上，法國電信傾向于基于IMS的網(wǎng)絡(luò )結構。他們期望采用一種統一功能和業(yè)務(wù)融合的核心控制架構，并正在積極推進(jìn)TISPAN的標準化進(jìn)程，使得IMS的概念及早在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現。

　　5 結束語(yǔ)

　　NGN的全球標準化工作在總體框架和基本概念上初步取得了成果，但在具體網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)要求方面由于各地區的情況不同，目前很難達成一致的看法和要求，所以在實(shí)施方面進(jìn)展較為緩慢，還需要大家共同努力來(lái)推進(jìn)。運營(yíng)商在面對網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)時(shí)需要采用平滑過(guò)渡的手段，所以對新的網(wǎng)絡(luò )設備提出了新的要求。對于核心網(wǎng)絡(luò )，運營(yíng)商希望能夠支持多種流量、多種業(yè)務(wù)、具有豐富的協(xié)議、大容量和高性能；對于邊緣網(wǎng)絡(luò )，運營(yíng)商要求具有豐富的接口能力；對于業(yè)務(wù)，運營(yíng)商希望提供靈活有效的業(yè)務(wù)平臺和用戶(hù)可接受的新型終端設備；對于網(wǎng)絡(luò )管理和維護，運營(yíng)商則需要智能化的管理體系。這些無(wú)論對標準化工作還是設備供應商都提出了新的要求。而且由于各種業(yè)務(wù)都在IP承載平面融合，對網(wǎng)絡(luò )端到端的服務(wù)質(zhì)量策略、安全性要求和VPN的能力擴展等都提出了新的要求。在標準化方面，還須加強軟交換與IMS的體系架構、網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)互通、業(yè)務(wù)平臺接口和終端接口的研究工作。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　趙慧玲，中國電信集團北京研究院副院長(cháng)，教授級高工，北京郵電大學(xué)客座教授、博士生導師，主要從事于寬帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和下一代網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)研究以及通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展戰略研究，主持了中國網(wǎng)絡(luò )標準的研究和制訂工作。（編輯：小宇）