简要介绍下一代网络的核心——软交换

1、软交换网络产生的背景
自上世纪90年代以来，电信业务朝着数字化和宽带化方向发展，网络上数据业务增长率已远远大于语音业务的发展，这已是不争的事实；语音编码压缩技术，如G.723.1和G.729A的推出使得语音可以压缩在低于64kbit/s的信道上传送；在技术上，分组交换数据网的发展壮大适合各种类型信息的传送，而且网络资源利用率高；在应用上，各种新业务层出不穷，而传统电信网中交换结点将业务提供与呼叫控制紧密结合的特点决定了它对新业务适应能力不够迅速，智能网的推出虽然较好地解决了这一问题，但它仍然以传统电信的模式为基础。
新业务的开发仍然被设备供给商所把握，灵活的第三方业务提供不能有效地融入其中。
基于以上的事实，人们考虑将目前已广泛存在的公共电话网，因特网和有线电视网三网合一，建成一个以IP协议为平台的软交换网络来满足日益增长的电信业务需求。所以我们可以定义软交换网络是“能够提供包括语音、数据、多媒体等各种业务的综合、开放、分层的网络构架” 。
2、软交换网络的特点
软交换网络体系采用开放的网络构架，将传统交换机的功能模块分离成独立的网络部件，即如下所示的四层网络结构。各部件可以各自独立发展，部件间的接口协议基于相应的标准，使得网络更加开放，可以根据业务的需求自由组合各部件功能来组建网络，部件间协议的标准化有利于异构网的互联互通。
软交换网络可以接入多种用户。由于软交换网络是三网合一的网络，它对于目前存在的各种用户，如模拟/数字电话用户、移动用户、ADSL用户、IP窄带/宽带网络用户都能有效地支持。为传统运营商和新兴运营商都开辟了有效的技术途径。
软交换网络是业务驱动的网络。通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载控制分离实现相对独立的业务体系，使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置和定义业务特征，而不必关心承载业务的网络形式与终端类型，使业务和应用的提供有较大灵活性，从而满足用户不断发展更新业务的需求，也使网络具有可持续发展的能力和强大的竞争力。
软交换网络是基于统一协议的分组网络。目前存在的通信网，无论是电信网，计算机网，还是自线电视网都不可能单独作为信息基础设施的平台，而IP技术的发展使人们熟悉到各种网络都将最终汇合到IP网络，各种以IP为基础的业务能在不同的网络上实现互通，从技术上为软交换网络奠定了坚实的基础。以IP为基础的互联网，其规模和数量仅次于电信网和有线电视网，它强大的能力，如覆盖全球，全方位命名，全方位服务，开放性系统，支持音频、视频多种业务等特性是电话网所不能比拟的，互联网未来发展的趋势必定会促使行业间的相互渗透和重组，所以语音网络和数据网的融合将是软交换网络发展的必然。
3、软交换网络的层次结构
软交换网络在功能上参考以前OSI体系模型和电信网的层次结构，提出了如图1所示的4层体系模型。
业务/应用层
控制层
媒体层
接入/传输层
图1; 软交换网络分层结构图
3.1接入和传输层
采用各种接入手段将用户连接至网络；集中用户业务并将它们传递至目的地，并提供可靠的传送方式。
3.2媒体层
将信息格式转换成能够在核心网上传送的形式，如将语音或数据信号打包成ATM信元(假如核心网是ATM网)或IP包(假如核心网是IP网) ，同时将信息选路到目的地。
3.3控制层
在传统的电话交换结点中，业务提供、呼叫控制和交换矩阵都集中在一起，而软交换基于“网络就是交换”的理念，将呼叫控制从网关中分离出来，以分组网代替控制底层网络元素对业务流的处理，提供呼叫控制。建立、维持和释放呼叫，为业务层提供最基本地普通呼叫，相当于传统网络中提供信令和业务控制的节点。
3.4业务和应用层
在呼叫建立的基础上提供独立于网络的智能服务，灵活快速的业务供给以API为基础，这一层面的提出是智能网思想的延伸，同时也反映了软交换网络中业务与呼叫控制分离的精神。
4、软交换的概念
软交换是处于软交换网络控制层的主要功能实体，为软交换网络提供具有实时性要求业务的呼叫控制和连接控制功能。
从广义上看软交换是一种体系结构，利用该体系结构可以建立软交换网络的网络框架，其功能涵盖了以上提到的4个层次，主要由应用服务器、软交换设备、媒体网关、信令网关、综合接入设备等组成。与软交换网络的4层结构有如图2所示的对应关系。交换矩阵的功能，通过开放的业务层、控制层和接入层的协同工作，可以更方便地引入新生业务。

;;; 5、软交换支持的协议
5.1MGCP
MGCP是“媒体网关控制协议” ，由IETF提出，主要应用在软交换与媒体网关或软交换与MGCP终端之间。MGCP的连接模型基于端点和连接两个构件，端点发送或接收数据流，连接由软交换控制的终端在呼叫涉及的端点间建立。MGCP以8条命令完成端点处理和连接处理两种功能。由于MGCP提出的时间较早，目前许多厂家开发的终端和媒体网关都支持MGCP协议。
5.2H.248/MEGACO
H.248/MEGACO也是“媒体网关控制协议” ，其中H.248由ITU-T第16小组提出， MEGACO由IETF提出。两者制定时，两个组织互相联络和协商，故两者的内容基本相同，可以看作是MGCP的升级版本。此协议引入终结点和关联的概念，终结点发送或接收一个或多个数据流，而关联表明了终结点之间的连接关系。H.248/MEGACO通过8条命令完成对终结点和关联之间的操作，从而实现呼叫的建立和释放。目前此协议被设备制造商和运营商所关注。
5.3　SIP
【简要介绍下一代网络的核心——软交换】 SIP是“会话初始协议” ，有IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。
其思想与上面两者完全不同，它采用客户机？？服务器方式，以文本的形式表示消息的语法、语义和编码。SIP主要用于软交换与SIP终端，软交换与软交换，软交换与应用服务器之间。SIP可以充分利用消息的头域，对其进行简单必要的扩充，就能方便地支持各项新业务和智能业务，如SIP-T可以透明地封装ISUP消息以促进电话网与IP网的互通。
5.4BICC
BICC是“与承载无关的呼叫控制协议” ，由ITU-T第11小组提出，主要用于软交换与软交换之间的呼叫控制，可以建立、修改和结束结呼叫，它充分体现了软交换网络中控制与承载分离的思想。它以“应用传送机制”在ATM或IP网上传送BICC特定的承载控制信息。目前已推出了3个能力集。
能力集l于1999年12月批准通过，主要体现在ITU-T的建议Q.1901 。它的应用背景是ATM论坛提出的“ATM中继” ，即用ATM网取代PSTN/ISDN,承载控制的信令是B-ISUP或ATM信令；呼叫控制信令由BICC承担。
能力集2的目标是定义在一般宽带数据网上传送PSTN/ISDN业务流的通用信令协议，重点是解决TP网络传送窄带ISDN业务的呼叫控制问题。主要协议有ITU-T的Q.1902 ， Q.1912 ， Q.1922等。
能力集3是在能力集2Q.1902.4的基础上再增加一些功能。
5.5SCTP
SCTP是“流控制传送协议” ，由IETF的SIGTRAN小组提出。其主要任务是在无连接方式的IP网络上可靠地传送PSTN公共信令消息。
6、软交换论坛
成立于1999年5月的软交换论坛是促进软交换发展的非盈利性工业组织，目前已有180多个电信设备制造商和业务提供商加入成为成员。它的目标是帮助各成员规划、建设和发展软交换网络。
软交换论坛有5个工作组负责网络构架，制定协议等工作，它们是：业务应用工作组、网络结构工作组、设备控制工作组、网络治理工作组和SIP工作组。另外还有市场工作组、运营工作组等来维持市场和运营方面的工作。
与软交换网络的分层结构类似，软交换论坛也提出了基于软交换的网络参考模型。
7、软交换网络存在的问题
7.1服务质量问题
IP网的发展趋势优于ATM网，故以IP网作为承载将是未来的发展方向，但IP基于“尽力而为”的宗旨，如何解决实时业务所需的带宽，如何保证服务质量是一个问题。
7.2业务提供能力
为了方便业务的提供，缩短开发周期，应用服务器的提出是一个好办法，网络运营商可以利用API接口开发新的增值业务。但目前第三方的业务供给比较匮乏，且API还没有成熟的产品。
7.3网络治理
目前以应用最广的“简单网络治理协议”(SNMP)作为软交换的网管协议，但SNMP以静态治理为主，治理的实时性较差，并且它以UDP作为承载方式，不能保证信息的可靠传送。所以网管系统仍需进一步拓展才能满足要求。
7.4网络的组网
软交换层面采用不分层的网状网，路由方面仍是图3软交换网络参考模型分层的网络模型，这是目前比较一致的熟悉，但究竟各国投有一个成功组网的经验，所以这一问题仍在探讨之中。
7.5协议的成熟性
上面提到的各种协议仍处于不断的发展完善阶段，大多的协议在使用过程中会不断扩充，而且设备制造厂家对于协议的理解、支持程度各不相同，所以就目前而言，离开放的网络构想仍有一段距离。
8、结论
软交换网络是业务驱动，以软交换为核心的网络由于业务与控制分离的提出，它能以最快的速度独立于网络提供各种新的增值业务。但软交换网络也不是一蹴而就的，目前它将最大限度地与No.7信令网、电话网、智能网等现有网络互联，它仍然处于起步阶段，有许多问题有待研究解决。