詳盡解析軟交換組網(wǎng)技術(shù)中存在的若干問(wèn)題
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隨著(zhù)軟交換的出現及其技術(shù)的發(fā)展，各運營(yíng)商包括中國電信、中國網(wǎng)通和中國聯(lián)通等開(kāi)始進(jìn)行軟交換實(shí)驗，希望以此為突破口，提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò )提供業(yè)務(wù)的能力，同時(shí)也為電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)提供戰略決策依據。我國“十五”863計劃于2002年開(kāi)始列項進(jìn)行軟交換技術(shù)的研究，包括技術(shù)要求和方案的制定、設備的研制以及測試方法的研究等，其中軟交換組網(wǎng)技術(shù)的研究是該系列課題中的一個(gè)子課題。
1、軟交換的組網(wǎng)技術(shù)
1.1 組網(wǎng)方案
在軟交換技術(shù)的應用中，根據接入方式的不同可分為窄帶和寬帶兩類(lèi)組網(wǎng)方案：窄帶組網(wǎng)方案即利用軟交換網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為現有的窄帶用戶(hù)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，具體包括長(cháng)途／匯接和本地兩類(lèi)方案；寬帶組網(wǎng)方案即為新興的寬帶用戶(hù)，主要為DSL和以太網(wǎng)用戶(hù)提供語(yǔ)音以及其他增值業(yè)務(wù)解決方案。
(1) 窄帶組網(wǎng)方案
所謂窄帶組網(wǎng)方案，簡(jiǎn)單地可以認為是利用軟交換、網(wǎng)關(guān)等設備替代現有的電話(huà)長(cháng)途／匯接局和端局。它的網(wǎng)絡(luò )組織中除了包含軟交換設備，還涉及以下兩類(lèi)接入設備：
◆接入網(wǎng)關(guān)，是大型接入設備，提供POTS、PR1/BR1、V5等窄帶接入，與軟交換配合可以替代現有的電話(huà)端局；
◆中繼網(wǎng)關(guān)，提供中繼接入，可以與軟交換以及信令網(wǎng)關(guān)配合替代現有的匯接／長(cháng)途局。
由于窄帶組網(wǎng)方案的實(shí)質(zhì)是用軟交換網(wǎng)絡(luò )技術(shù)組建現有的電話(huà)網(wǎng)，所以提供的業(yè)務(wù)以傳統的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)為主，主要包括PSTN的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)、ISDN的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)以及智能業(yè)務(wù)等。
(2) 寬帶組網(wǎng)方案
所謂寬帶組網(wǎng)方案，簡(jiǎn)單地可以認為是利用軟交換等設備為IAD、智能終端用戶(hù)提供業(yè)務(wù)。它的網(wǎng)絡(luò )組織中除了包含軟交換等核心網(wǎng)絡(luò )設備之外，更重要的是終端。
◆IAD，可提供語(yǔ)音、數據、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入，目前主要采用的技術(shù)有VoIP和VoDSL。VoIP接入技術(shù)是指IAD的網(wǎng)絡(luò )側接口為以太網(wǎng)接口；VoDSL接入技術(shù)是指IAD的網(wǎng)絡(luò )側采用DSK接入方式，通過(guò)DSLAM接入到網(wǎng)絡(luò )中。
IAD可以根據端口容量的大小而提供不同的組網(wǎng)應用方式。對于小容量的IAD（1個(gè)Z接口＋1個(gè)以太網(wǎng)接口）可以放置到最終用戶(hù)的家中；對于中等容量的IAD（一般為5～6個(gè)Ｚ接口＋1個(gè)以太網(wǎng)接口）可以放置在小型的辦公室；對于大容量的IAD（一般為十幾至幾十個(gè)Z接口）可以放置在小區的樓道和大型的辦公室。
◆智能終端，一般分為軟終端和硬終端兩種，包括SIP終端、H?郾323終端和MGCP終端等。
寬帶組網(wǎng)方案中的軟交換網(wǎng)絡(luò )除了可提供傳統的語(yǔ)音業(yè)務(wù)之外，還可以提供新興的語(yǔ)音與數據相結合的業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)以及通過(guò)API開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)。
1.2 異地容災
如果軟交換和信令網(wǎng)關(guān)這樣重要的信令處理節點(diǎn)一旦癱瘓，對網(wǎng)絡(luò )的影響面甚廣，而異地容災是保證網(wǎng)絡(luò )可靠性的方法之一。
(1) 軟交換設備的異地容災
軟交換設備的異地容災即系統在某個(gè)軟交換節點(diǎn)故障的情況下還可以繼續提供服務(wù)。從組網(wǎng)的角度來(lái)說(shuō)，需要媒體網(wǎng)關(guān)能夠歸屬兩個(gè)軟交換設備的管理，這兩個(gè)軟交換設備采用主／從工作機制，在正常情況下，媒體網(wǎng)關(guān)僅受主軟交換設備的控制，從軟交換設備則定時(shí)地查詢(xún)主軟交換設備的當前運行狀況，一旦主軟交換設備出現故障，媒體網(wǎng)關(guān)就根據預先配置的地址信息向從軟交換設備注冊，從軟交換設備就接替主軟交換設備進(jìn)行控制，從而保證系統工作不中斷，此種工作方式即為“雙歸屬”。為提高雙歸屬的工作效率，可以依據一定的策略設定其他域的軟交換設備作為本域的備份軟交換設備。
(2) 信令網(wǎng)關(guān)的異地容災
信令網(wǎng)關(guān)的異地容災可通過(guò)信令轉接點(diǎn)對的方式來(lái)解決。此時(shí)，信令網(wǎng)關(guān)必須支持信令轉接點(diǎn)的組網(wǎng)方式。
1.3 NAT穿越
在寬帶組網(wǎng)方案中引入了SIP智能終端，因此需通過(guò)NAT進(jìn)行公私有地址之間的轉換。
目前，業(yè)界對SIP的NAT穿透問(wèn)題非常關(guān)注，也提出了各種解決方案，主要包括ALG、STUN（Simple Traversal of UDP thorugh NAT）和MID?鄄COM等，這些解決方案各有其應用場(chǎng)合。
(1) ALG方案
ALG方案采用支持SIP的ALG防火墻，使得NAT可以分析SIP，在轉換時(shí)可以像處理IP包頭那樣轉換協(xié)議中內嵌的相應地址信息字段，如重寫(xiě)Register請求中的Contact字段。但由于SIP剛推出不久，現有的NAT多數不支持這個(gè)方案。
(2) STUN方案
此方案需要升級SIP終端以支持STUN協(xié)議，要求終端以及運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )側的SIP服務(wù)器支持SIP／SDP NAT擴展，且在運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )側需部署STUN服務(wù)器。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是不用對NAT進(jìn)行升級就可實(shí)現通信，因此具有可實(shí)施性；缺點(diǎn)是需要對SIP終端和SIP服務(wù)器進(jìn)行擴展，運營(yíng)商需要根據自己的需求，對協(xié)議作標準化定義，以避免SIP終端和SIP服務(wù)器不兼容，并且此方案大多還處于草案階段，目前還沒(méi)有標準。
(3)）MIDCOM方案
此方案需升級NAT/防火墻以支持MIDCOM工作組開(kāi)發(fā)的防火墻控制協(xié)議，且需要在運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )側部署MIDCOM控制代理，這樣，MIDCOM控制代理可控制NAT/防火墻打開(kāi)／關(guān)閉pinhole。此方案的優(yōu)勢是可將NAT和應用分離，對于不同應用可以與NAT／防火墻存在不同的控制關(guān)系，因此擴展性強。
總之，目前關(guān)于SIP的NAT穿透問(wèn)題有多種解決方案，到底采用哪種方式需要從以下角度進(jìn)行綜合考慮： 升級要求，哪些網(wǎng)絡(luò )元素需要做升級；網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)量，應用這種解決方案后，是否會(huì )引入新的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)；語(yǔ)音質(zhì)量，此解決方案是否影響語(yǔ)音質(zhì)量，增加時(shí)延或丟包率；運營(yíng)商的投資，運營(yíng)商是否需要做大量投資；企業(yè)投資，如果面向企業(yè)客戶(hù)，企業(yè)是否需要做大量投資；確定性，此解決方案是否只能在特定的環(huán)境下生效，是否可以支持各種應用方案，是否可以穿越各種NAT；應用相關(guān)，此解決方案是否只能針對SIP，是否可支持其他應用；擴展性，此方案是否支持大規模應用。
2、軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃
軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃是確定下一代網(wǎng)絡(luò )在未來(lái)一段時(shí)間內的發(fā)展方向、發(fā)展目標和發(fā)展策略，以及為實(shí)現目標而投入的物質(zhì)資金和采用的解決方案。在軟交換網(wǎng)絡(luò )規?；虡I(yè)應用到來(lái)之前，如何規劃和建設軟交換網(wǎng)絡(luò )，已成為各運營(yíng)商議事日程中的重要話(huà)題。
軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃方法主要包括業(yè)務(wù)建模、網(wǎng)絡(luò )建模和網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化算法等幾部分：
◆業(yè)務(wù)建模，根據各類(lèi)業(yè)務(wù)的特性，采用合適的數學(xué)模型進(jìn)行描述，作為NGN模型的輸入業(yè)務(wù)流；
◆網(wǎng)絡(luò )建模，確定各主要網(wǎng)絡(luò )功能模塊以及它們之間的主流信令協(xié)議；
◆網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，主要包括路由技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )設備容量的優(yōu)化配置。
軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃步驟包括參數設置、業(yè)務(wù)量輸入、帶寬測算、設備容量測算和投資估算等。
2.1 網(wǎng)絡(luò )結構的規劃方法
軟交換網(wǎng)絡(luò )結構的規劃設計方法如下：
◆根據網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍和用戶(hù)地理分布特點(diǎn)，初步設置POP（運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)）數目和范圍；
◆根據POP接入的用戶(hù)數規模和預測業(yè)務(wù)量，初步確定各POP媒體網(wǎng)關(guān)設備的數量，或一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)設備服務(wù)覆蓋的POP范圍；
◆視軟交換業(yè)務(wù)量情況和設備容量性能，設置軟交換服務(wù)區的區域數目、服務(wù)區覆蓋POP范圍以及各服務(wù)區內軟交換設備的數量；
◆視軟交換業(yè)務(wù)量情況和設備容量性能，設置信令網(wǎng)關(guān)服務(wù)區的區域數目、服務(wù)區覆蓋POP范圍以及各服務(wù)區內信令網(wǎng)關(guān)設備的數量；
◆在網(wǎng)絡(luò )結構和業(yè)務(wù)量都確定后，便可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規模容量的測算，其測算結果可為軟交換網(wǎng)絡(luò )結構方案進(jìn)一步調整提供定量依據；
◆當測算容量規模既能保證現有設備性能的充分利用，又能滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )結構布局的簡(jiǎn)潔性和可管理性時(shí)，就得到了相對比較合理的網(wǎng)絡(luò )結構方案。
2.2 設備配置和容量計算方法
在業(yè)務(wù)模式和網(wǎng)絡(luò )結構的規劃方案確定之后，軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃重點(diǎn)就是根據規劃期內軟交換業(yè)務(wù)的發(fā)展目標合理地配置軟交換網(wǎng)絡(luò )設備，確定網(wǎng)絡(luò )容量和規模。
在軟交換網(wǎng)絡(luò )的規劃中，所有網(wǎng)元設備都存在著(zhù)設備容量測算的問(wèn)題，而其中最重要的幾類(lèi)設備是軟交換、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)。設備容量測算的最終目標是實(shí)現軟交換網(wǎng)絡(luò )資源的合理組織和利用，使其便于管理和維護。
2.3 媒體流帶寬的計算方法
軟交換接入層設備之間的數據主要是相關(guān)設備的尋路、語(yǔ)音媒體鏈路的建立以及語(yǔ)音和多媒體數據的傳送，不僅對傳輸的安全可靠性、低時(shí)延要求較高，而且對于傳輸帶寬的要求也很高。只有分組網(wǎng)提供必要的帶寬與QoS保證，才能完美地實(shí)現基于軟交換的語(yǔ)音業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)。而分組網(wǎng)的QoS與必要帶寬的保證，除了引入新的QoS機制外，合理的網(wǎng)絡(luò )資源配置是基礎，這些配置包括分組網(wǎng)節點(diǎn)設備處理能力、端口資源分配和中繼電路帶寬分配等。網(wǎng)絡(luò )資源配置的定量依據便是接入層設備間的媒體流端到端帶寬需求。媒體流帶寬的測算與軟交換的業(yè)務(wù)特性、網(wǎng)絡(luò )承載特性和業(yè)務(wù)實(shí)施策略都緊密相關(guān)。
3、軟交換的經(jīng)濟分析
軟交換的經(jīng)濟分析主要是計算軟交換和TDM的經(jīng)濟評價(jià)指標。經(jīng)濟分析的主要評價(jià)指標有以下幾個(gè)。
●投資回收期（PP）：是指項目投資的回收時(shí)間，即累計的凈現金流量為正的時(shí)間，對于經(jīng)濟分析而言，投資回收期小于基準投資回收期則項目可行。項目的投資回收期越短越好，投資回收期越短項目的投資風(fēng)險越小。
●凈現值（NPV）：是指項目產(chǎn)生的凈現金流量貼現到一定時(shí)間的累加和，凈現值>０則項目可行。凈現值越大說(shuō)明項目的盈利能力越強。
●內部收益率（IRR）：是指項目對投資的利用效率，內部收益率高于基準內部收益率則項目可行。內部收益率越高，項目對資金的利用效率越高。
從最終的分析結果看軟交換的長(cháng)期經(jīng)濟效益比較好，而TDM的短期效益比較好，TDM短期效益來(lái)源于比軟交換較少的投資，如果軟交換的設備價(jià)格降到與TDM類(lèi)似，則軟交換設備的優(yōu)勢會(huì )更大一些。
4、小結
目前軟交換的網(wǎng)絡(luò )建設剛剛開(kāi)始，從我們對軟交換組網(wǎng)技術(shù)的研究結果來(lái)看，目前窄帶域的組網(wǎng)技術(shù)相對成熟，寬帶域可與窄帶域互通；對于寬帶組網(wǎng)方案，從技術(shù)和運營(yíng)的角度來(lái)分析，特別是基于SIP終端的寬帶組網(wǎng)方案離組建可運營(yíng)、可管理的電信級網(wǎng)絡(luò )的目標還有一段距離，技術(shù)上還有待于進(jìn)一步發(fā)展和完善。
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