摘要：IMS技術(shù)的逐漸興起，對軟交換技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn)。
與IMS相比軟交換更適合于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的窄帶話音業(yè)務(wù)，因此軟交換后續(xù)的發(fā)展應(yīng)該定位于在分組交換網(wǎng)絡(luò)上繼承和發(fā)展傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)。在這一定位的基礎(chǔ)上，軟交換可以應(yīng)用于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)長途網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)智能化改造當(dāng)中，同時軟交換的一般網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也會隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展和提高服務(wù)質(zhì)量的需求而有所變化。
通信領(lǐng)域內(nèi)，下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的概念，可以說是隨著軟交換技術(shù)的興起而逐漸為人們所熟知的，曾幾何時NGN幾乎就是軟交換網(wǎng)絡(luò)的代名詞。但是由于各種原因，軟交換網(wǎng)絡(luò)并沒有像人們當(dāng)初想象的那樣得到迅速普及，而新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)的出現(xiàn)，使軟交換不再成為NGN的全部。那么，軟交換今后將如何定位，又會如何發(fā)展，值得探討[1-5]。
1 軟交換的定位 事實(shí)上，對于軟交換應(yīng)該遵循什么樣的路線發(fā)展，電信行業(yè)一直沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。與傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)相比較，軟交換網(wǎng)絡(luò)具備基于IP分組網(wǎng)、控制與承載層分離等特性，無疑是更為先進(jìn)的。實(shí)踐也證明，在相同容量下，軟交換網(wǎng)絡(luò)比基于電路交換的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具備更低的運(yùn)維成本，軟交換機(jī)的容量也比傳統(tǒng)交換機(jī)更大。軟交換技術(shù)沒能獲得大規(guī)模的發(fā)展，主要是人們對分組網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)話音業(yè)務(wù)的安全性和服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障能力存在疑慮。
隨著各種IP話音(VoIP)應(yīng)用的普及，現(xiàn)在人們對基于分組網(wǎng)絡(luò)提供語音業(yè)務(wù)的疑慮已經(jīng)基本消除或逐漸淡化了，但是IMS技術(shù)的興起又讓軟交換的發(fā)展前景變得撲朔迷離。那么，軟交換技術(shù)在IMS時代是否能夠繼續(xù)發(fā)展以及應(yīng)該如何發(fā)展呢？要弄清這個問題，首先需要對IMS與軟交換進(jìn)行全面的比較和分析。
如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上來看，軟交換和IMS有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實(shí)現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議棧都是相似或完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。
IMS與軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面：
- 在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離。
- IMS起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——?dú)w屬用戶服務(wù)器(HSS)，用于用戶鑒權(quán)和保存用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則。
- IMS全部采用會話初始協(xié)議(SIP)作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多地使用媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議(MGCP)和H.248協(xié)議。
總體來講，IMS與軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上，IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比于軟交換更為先進(jìn)，因為IMS比軟交換進(jìn)行了更充分的網(wǎng)絡(luò)解聚。網(wǎng)絡(luò)各個層面的不斷解聚是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體趨勢，從傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)到智能網(wǎng)出現(xiàn)，再到軟交換以及IMS，無不符合這種趨勢。網(wǎng)絡(luò)的解聚使得垂直業(yè)務(wù)模式被打破，有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡(luò)的解聚也為網(wǎng)絡(luò)在不同層面上重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡(luò)融合的過程。由此可見，IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比于軟交換也更有利于實(shí)現(xiàn)固定與移動的網(wǎng)絡(luò)融合。
但是，并不能說IMS出現(xiàn)以后，軟交換就可以完全消失了。在提供基本的話音業(yè)務(wù)方面，軟交換較IMS仍然具有優(yōu)勢。
IMS中全部采用SIP協(xié)議，這種協(xié)議在多媒體應(yīng)用中已經(jīng)展現(xiàn)出了它的優(yōu)勢。雖然SIP也能夠?qū)崿F(xiàn)最基本的VoIP，但是可以說SIP天生就是為多媒體業(yè)務(wù)而生。相比之下，在軟交換中使用的MGCP和H.248協(xié)議則更多地關(guān)注語音業(yè)務(wù)，在制訂這些協(xié)議時充分地考慮了保留傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)中的一些特性。這使得MGCP和H.248協(xié)議比SIP更容易繼承傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)。雖然SIP可以通過許多擴(kuò)展來增強(qiáng)電話業(yè)務(wù)能力(如拍叉、二次撥號)，但是，第一，這并不是發(fā)展SIP的初衷；第二，即使經(jīng)過擴(kuò)展，某些業(yè)務(wù)仍然無法實(shí)現(xiàn)(例如熱線業(yè)務(wù))。
另一方面，傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)已經(jīng)非常成熟，不會再有太多的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，這讓IMS的架構(gòu)無法發(fā)揮出業(yè)務(wù)部署靈活的優(yōu)勢?，F(xiàn)有的IMS實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的方法是使用專用的傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器，所有呼叫都必須通過呼叫控制層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并且還要考慮用SIP去適配各種終端和協(xié)議，這些無疑都會降低業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的效率，這還沒有考慮軟交換相對于IMS的成本優(yōu)勢。
還有一個不可忽略的因素，就是在軟交換架構(gòu)下非常容易重用傳統(tǒng)的智能網(wǎng)資源，而在IMS架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)起來有一定的難度。
由此可見，在僅需要提供傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的環(huán)境下，軟交換相比于IMS具有一定的優(yōu)勢。軟交換未來的發(fā)展，應(yīng)該主要定位于傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)，即通常所說的窄帶話音業(yè)務(wù)。只要傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)形式不消失，軟交換技術(shù)就有其存在下去的理由。
2 軟交換的發(fā)展與應(yīng)用 2.1 軟交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展
盡管軟交換的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并沒有形成一整套的國際標(biāo)準(zhǔn)，但是在軟交換技術(shù)的發(fā)展過程中逐步形成了相對統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中主要包括軟交換機(jī)、媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、媒體服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等設(shè)備。軟交換的架構(gòu)應(yīng)該說是非常成熟和穩(wěn)定的，但是隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展以及對服務(wù)質(zhì)量增長的需求，人們對這個構(gòu)架提出了新的要求。其中，引入業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備就是變化之一。
在原有的軟交換架構(gòu)下，用戶之間的媒體流建立是不受控的，通信雙方以及用戶與核心交換設(shè)備之間相互暴露IP地址，這就可能導(dǎo)致非法攻擊、盜用帶寬以及非法建立連接等一系列問題。業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備(SAC)主要部署于軟交換核心網(wǎng)絡(luò)與接入網(wǎng)絡(luò)之間，主要包括信令流代理、媒體流代理、地址翻譯、資源控制、媒體流監(jiān)控和管理等功能。增加SAC設(shè)備后，軟交換核心設(shè)備的IP地址對于終端用戶來說不可見，通信雙方也無法看到對方的IP地址，這樣能夠有效地防止非法攻擊和非法建立連接；另外，所有媒體流都必須通過SAC轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效地控制用戶對帶寬資源的占用，并實(shí)現(xiàn)對媒體流的監(jiān)控。
增加SAC設(shè)備可能引起軟交換架構(gòu)的另一種變化，就是將用戶的鑒權(quán)認(rèn)證功能從軟交換設(shè)備中分離出來，形成獨(dú)立的鑒權(quán)、認(rèn)證、計費(fèi)(AAA)服務(wù)器。這是由于SAC設(shè)備也需要訪問AAA服務(wù)器，檢查用戶的鑒權(quán)信息，內(nèi)置于軟交換設(shè)備中難以滿足這種需求。AAA服務(wù)器保存用戶接入層面的計費(fèi)、認(rèn)證和鑒權(quán)信息，并負(fù)責(zé)密鑰的分發(fā)和管理，同時AAA服務(wù)器還要保存和軟交換用戶相關(guān)的信息，如位置信息或IP地址信息等。
事實(shí)上，還有一個爭論點(diǎn)，就是軟交換是否需要支持外置的用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫。這種需求來源于固網(wǎng)智能化改造。外置用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫主要用于觸發(fā)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。如果用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫外置，并且與AAA服務(wù)器合設(shè)，這個集中數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)中的功能定位就非常相似于IMS中的HSS了，所不同的是兩種網(wǎng)絡(luò)采用不同的鑒權(quán)、認(rèn)證算法，另外HSS保存的是適用于SIP的初始過濾規(guī)則，而用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫保存的是以碼號前綴形式保存的智能網(wǎng)觸發(fā)規(guī)則。
SAC、AAA服務(wù)器、外置用戶簽約屬性數(shù)據(jù)庫等功能實(shí)體的引入，無疑會提高軟交換網(wǎng)絡(luò)的安全性和業(yè)務(wù)靈活性，可能是軟交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展方向。但是由于現(xiàn)在電信網(wǎng)設(shè)備制造商的開發(fā)重心已經(jīng)向IMS網(wǎng)絡(luò)遷移，對軟交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的繼續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。
2.2 軟交換業(yè)務(wù)的發(fā)展
在軟交換剛剛流行的時候，人們曾經(jīng)希望軟交換支持所有可以預(yù)見到的業(yè)務(wù)，包括語音業(yè)務(wù)、視頻多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。隨著時間的推移以及IMS的出現(xiàn)，人們應(yīng)該更理性地對待軟交換所支持的業(yè)務(wù)。
軟交換的業(yè)務(wù)應(yīng)該首先定位于對傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的繼承。這些業(yè)務(wù)包括：傳統(tǒng)的長途話音業(yè)務(wù)、傳統(tǒng)的C5端局本地話音業(yè)務(wù)、各種公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)，以及傳真、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)接入、調(diào)制解調(diào)器(Modem)接入等基本的窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
軟交換的業(yè)務(wù)還可以在傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)和擴(kuò)充。比如同樣是呼叫前轉(zhuǎn)類業(yè)務(wù)，在軟交換上可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的功能，只需要借助媒體服務(wù)器或者軟交換上的媒體資源處理板，就可以很容易地實(shí)現(xiàn)語音的混音，因此會議電話業(yè)務(wù)一般都成為了軟交換業(yè)務(wù)中的標(biāo)準(zhǔn)配置。
最后，在軟交換網(wǎng)絡(luò)中還可以適當(dāng)引入一些IP多媒體類業(yè)務(wù)，例如基于SIP的點(diǎn)對點(diǎn)可視電話。雖然基于SIP的業(yè)務(wù)更多地會在IMS中實(shí)現(xiàn)，但是對于同樣支持SIP的軟交換而言，提供某些基本的SIP業(yè)務(wù)非常容易，所增加的成本也不高。
2.3 軟交換的應(yīng)用
伴隨著軟交換多年的發(fā)展，現(xiàn)網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了很多的軟交換應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，有兩類應(yīng)用非常符合軟交換以分組交換為基礎(chǔ)提供傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的定位。這兩類應(yīng)用分別是：軟交換在語音長途網(wǎng)中的應(yīng)用以及軟交換在固網(wǎng)智能化改造中的應(yīng)用。
事實(shí)上還有一類應(yīng)用，就是3GPP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的電路域(CS)應(yīng)用。因為3GPP R4和R5等版本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的CS控制實(shí)體——移動交換中心服務(wù)器(MSC Server)，采用的就是移動軟交換技術(shù)。
2.3.1 軟交換在語音長途網(wǎng)中的應(yīng)用
軟交換在語音長途網(wǎng)中的應(yīng)用，最能夠體現(xiàn)出軟交換的技術(shù)優(yōu)勢。
首先，軟交換應(yīng)用于語音長途網(wǎng)相比于傳統(tǒng)電路交換具有如下優(yōu)勢：(1)更大的系統(tǒng)容量使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡單。(2)資源調(diào)配效率更高。軟交換設(shè)備的呼叫處理能力大于傳統(tǒng)交換機(jī)，因此在部署語音長途網(wǎng)時，可以設(shè)置更少的交換節(jié)點(diǎn)。交換節(jié)點(diǎn)的減少所帶來的優(yōu)勢是非常明顯的，最直接的好處是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得簡單，路由的配置和維護(hù)也更為容易。間接的好處還有減少了機(jī)房的占用面積，降低了傳輸資源配置的難度等等。由于軟交換網(wǎng)絡(luò)是基于分組交換的，并且實(shí)現(xiàn)了控制與承載分離，因此相對于電路交換來說對資源進(jìn)行重新調(diào)配更為簡單，效率也更高。在調(diào)整承載資源時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及信令路由等都不需要做相應(yīng)的變化。
其次，軟交換應(yīng)用于語音長途網(wǎng)，回避了這種技術(shù)在其他場景應(yīng)用所遇到的問題。第一，長途網(wǎng)軟交換不攜帶終端用戶，避免了安全攻擊、用戶資源控制等問題；第二，長途網(wǎng)不涉及城域網(wǎng)或接入網(wǎng)，而骨干IP傳輸網(wǎng)的帶寬又比較容易保障，因此也不存在QoS保障問題。
正是基于上述原因，軟交換在PSTN語音長途網(wǎng)的改造和擴(kuò)容中獲得了廣泛的應(yīng)用。
2.3.2 軟交換在網(wǎng)絡(luò)智能化改造中的應(yīng)用
在PSTN網(wǎng)絡(luò)智能化改造過程中使用軟交換機(jī)也是軟交換應(yīng)用的一個方向。在這種應(yīng)用中，軟交換機(jī)主要用于替代PSTN匯接局交換機(jī)。
用軟交換替代傳統(tǒng)匯接局交換機(jī)，可以為網(wǎng)絡(luò)帶來更低的維護(hù)成本。另外得益于軟交換網(wǎng)絡(luò)容量大、擴(kuò)容方便的優(yōu)勢，在今后本地網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，在承載資源充足的前提下，只需在端局層面放置更多接入網(wǎng)關(guān)(AG)或中繼網(wǎng)關(guān)(TG)，在軟交換設(shè)備中相應(yīng)地增加處理板，對網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)沒有任何影響。
另一方面，軟交換對智能網(wǎng)的支持也使得其足以勝任這一角色。對智能網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議(INAP)的支持已經(jīng)成為軟交換設(shè)備的一種必備能力，無論采用IP承載INAP(INAP over IP)的方式，還是通過信令網(wǎng)關(guān)(SG)進(jìn)行信令轉(zhuǎn)接的方式，軟交換都可以很容易地實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)智能網(wǎng)設(shè)備的對接，同時軟交換本身還可以具備業(yè)務(wù)交換點(diǎn)(SSP)的功能。
當(dāng)然，正如前面討論軟交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部分中提及的，軟交換在應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)智能化改造時，可能需要支持外置的用戶簽約屬性集中數(shù)據(jù)庫，因為使用外置的簽約屬性數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化業(yè)務(wù)觸發(fā)的主流方式。
3 結(jié)束語 在未來的發(fā)展中，軟交換應(yīng)該主要定位于繼承傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，同時可以適當(dāng)?shù)匕l(fā)展一些基本的IP多媒體業(yè)務(wù)。在此定位的基礎(chǔ)上，軟交換仍然可以在PSTN長途網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)智能化改造等方面獲得大量的應(yīng)用。同時，基于業(yè)務(wù)發(fā)展及服務(wù)質(zhì)量提高的需求，軟交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也將不斷向前發(fā)展?？傊?，只要人們理性地看待軟交換，并以實(shí)用為原則，即使在IMS已經(jīng)大行其道的今天，軟交換仍然能夠獲得足夠的發(fā)展空間。
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