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摘要：随着IP和移动业务的蓬勃发展，基于电路交换的传统语音网正面临着严峻挑战。在此背景下，网络的可持续发展成为业界关注的焦点，如何在融合不同的通信网(PSTN、Intemet和移动网)的同时提高它们的利用率，为用户提供各种个性化的业务以满足市场的新需求已成为电信业发展的当务之急。下一代网络(NGN)及其核心技术——软交换(softswitch)由此应运而生。文章主要介绍了NGN和软交换技术的特点、体系结构、现状、存在问题以及发展前景。
关键词：下一代网络；软交换；会话发起协议；网络服务质量
引言
在基于IP的数据通信网中，针对传统电信交换网与数据通信网互通的问题，出现了下一代网络及其关键技术——软交换。目前，各运营商均在关注软交换的发展，但软交换究竟能为运营商带来多大商机，如何以最合理的投资获得最大利润是目前运营商更加关心的问题。因此加强软交换应用的商业模型研究对电信网的发展具有重要意义。
1 NGN的特性
开放分布式网络结构NGN采用开放的网络构架体系。因特网之所以能取得如此巨大的成功，主要原因是它广泛采用了开放式接口。因此，通过在新的网络体系结构中引入更高的开放性，电信业也完全有可能取得同样的高速发展。开放意味着包括电信业在内的整个IT界人士有更多的参与，提出更有创新的建议，这样必能加速电信网的发展。
融合完全融合的网络，能提供各种业务通用的传送平台，因此它是降低设备费用的+非常可取的办法。数据网与电信网是两个有着不同特性的网络，它们的融合将带来一系列新的业务，并对网络平台提出新的要求。因此，NGN的网络功能结构如何设定是我们要关注的重点。
强化由于智能节点在网上过于分散，当前大多数的电信运营商正面对业务推广的速度问题。新的NGN模型如能将网络智能集中在尽可能少的节点上，并放在尽可能高的网络层次，就能解决这个问题。
2 NGN的网络发展策略
电信网络从承载单一业务的独立网络正向承载多种业务的统一的下一代网络演进。在演进策略上，可分为混合网演进策略和重叠网演进策略；在演进次序上，从长途层、汇接层到端局层，从支持多媒体等新型业务到支持移动语音、高速移动数据，分步推进。需要补充的是，未来网络的分组化并不意味现有电路交换网的快速消亡，占收入80％以上的语音业务是电路交换网长期存在的最大理由。在下一代网络中，现有电话网仍将以子网的形式在相当长的时期内继续提供业务，在数据业务成为主要业务后逐步淡出。
3 软交换的特点
一般认为，软交换体系在功能上可划分为四个开放的网络层次：接入和传输层(Access and Transport layer)、媒体传送层(Media transport layer)、控制层(Control layer)、网络业务层(Network Service layer)。各层的功能及部件构成如图1所示。
软交换是与业务无关的，它是在基于IP的网络上提供电信业务的技术。狭义上讲，软交换是指“软交换机”，也称为“呼叫代理”、“呼叫服务器”或“媒体网关控制器”，软交换所完成的功能相当于原有交换机所提供的功能。从广义上讲，软交换是一种体系结构，它涵盖4个功能层，即应用和业务、业务生成环境、呼叫控制以及媒体层面的协议协调功能。
从NGN的研究领域来看，软交换是目前NGN的一种实现传统PSTN话音业务的技术思路和手段。这是因为任何技术都是为了更好地提供更丰富的业务、吸引更多的客户、更好地创造利润。
从业务收益的角度来看，目前PSTN话音业务的收入仍然是大量运营商收入的主要部分，特别是在中国。如何能以更合理、可靠、有效的手段和更好的性能价格比将话音业务提供给广大用户，是运营商采用NGN的一个重要原因，因此NGN上提供PSTN话音业务能力是相当重要的一环。
4 软交换的功能
软交换能为三方应用提供平台，允许用户对系统进行编程，创建新业务(如图2所示)。软交换主要完成以下功能：媒体网关接入功能、呼叫控制功能、业务提供功能、互通功能、关口功能、运行维护功能、计费功能、信令网关功能(可选)。软交换的主要功能单元包括：①媒体网关控制器。主要完成呼叫的控制功能。②信令网关。完成PSTN／ISDN侧的No.7信令与IP网络信令的转换。③网守。主要完成用户认证、地址解析、带宽管理、计费等功能。④应用服务器。在IP网内向用户提供多种智能业务和增值业务。目前软交换仅完成业务的控制功能，一些组成单元可以内置，也可以外置于软交换体系。
5 软交换目前的应用情况
软交换目前已有多种应用，如：POTS电话通过软变换接入市话网；ISDN通过软交换接入市话网；软交换技术在固定电话网中的应用；软交换技术在支撑网中的应用；软交换技术在城域网的应用，分为综合接入设备(IAD)、接入网关(AG)两种方式；软交换技术在PSTN中的应用，分为中继网关／信令网关(TG／SG)、接入网关(AG)两种方式；软交换技术在PLMN(公用陆地移动网)中的应用，分为中继网关／信令网关(TI／SG)、无线接入网关(WAG)两种方式。
6 软交换目前存在的问题
NGN网络的开放式接口增多，安全性方面的风险也相应增大。因此有必要开发NGN的安全性体系和操作安全性规则；开发NGN所需的特定安全性协议、API和工具，例如加密、信息摘要和数字签名等。如果采用专用的IP网作为软交换体系话音业务的承载网，则网络安全可以得到保证。如果采用公共IP网作为承载网，则存在以下两方面的安全问题：
其一，TG、软交换等设备的安全问题；
其二，用户帐号、密码等用户数据的安全问题。
目前业界还没有一个非常完善的方法来解决网络安全性的问题，只能要求TG、Softswitch等网络设备具备一定的反入侵能力以增强系统的安全性；用户帐号、密码等用户数据的安全则只能采用加密的方式解决。
7 软交换的发展前景
软交换结合了传统话音网络的可靠性、IP技术的灵活性、有效性和开放性等优点，使得传统电信运营商和新兴运营商都十分看好这一技术的发展前景。一方面，传统电信运营商通过软交换可以很好地实现传统电话交换网向分组网的过渡，保护现有投资；另一方面，新兴运营商利用它可以比较容易地进入通信业务市场，提高通信业务市场的竞争能力。
新一代的通信网发展趋势是由传统的通信网向IP电信网转换，这种电信网是以IP技术为基础的开放平台，并将对电信网的运营带来新的业务，有巨大的市场空间。现有的IP网已被普遍用来承载电话业务、数据业务(上网)、电视会议。同时，IP网将作为完成第三代通信系统的核心网平台。怎么在IP平台上提供通信业务?答案就是利用软交换技术。软交换技术目前一般应用于VolP(语音IP)。这只是传统的电话业务在IP网上的翻版，并没有真正体现基于IP电话业务所应具有的能力。
正是软交换的灵活性，使得它可以应用在各个领域，例如在电路领域软交换与媒体网关及信令网关相结合作为汇接局和长途局的接入，来提供现有的PSTN中的基本业务和补充业务；在智能网领域与媒体网关相结合完成SSP功能等。
8 结束语
由于软交换具有清晰的网络结构、丰富的接入方式、灵活的业务提供等优势，国内外电信界对软交换的前景普遍看好，正积极推动软交换技术的发展。软交换代表了通信业务融合的大潮，也代表了通信网络发展正从技术驱动向业务(需求)驱动的方向迈进，成为了当今电信网发展的前沿和热点。随着II，技术的引入，新概念和新产品不断出现，现有网络和未来的网络都面临着许多机遇、挑战和选择。运营商必须设法改变其现有网络的设计，以适应迅速增长的数据通信业务。随着产品、技术、标准和网络运营的不断成熟，相信在不久的将来，基于软交换的下一代网络必然会成为网络建设的主流。
关键词：下一代网络；软交换；会话发起协议；网络服务质量
引言
在基于IP的数据通信网中，针对传统电信交换网与数据通信网互通的问题，出现了下一代网络及其关键技术——软交换。目前，各运营商均在关注软交换的发展，但软交换究竟能为运营商带来多大商机，如何以最合理的投资获得最大利润是目前运营商更加关心的问题。因此加强软交换应用的商业模型研究对电信网的发展具有重要意义。
1 NGN的特性
开放分布式网络结构NGN采用开放的网络构架体系。因特网之所以能取得如此巨大的成功，主要原因是它广泛采用了开放式接口。因此，通过在新的网络体系结构中引入更高的开放性，电信业也完全有可能取得同样的高速发展。开放意味着包括电信业在内的整个IT界人士有更多的参与，提出更有创新的建议，这样必能加速电信网的发展。
融合完全融合的网络，能提供各种业务通用的传送平台，因此它是降低设备费用的+非常可取的办法。数据网与电信网是两个有着不同特性的网络，它们的融合将带来一系列新的业务，并对网络平台提出新的要求。因此，NGN的网络功能结构如何设定是我们要关注的重点。
强化由于智能节点在网上过于分散，当前大多数的电信运营商正面对业务推广的速度问题。新的NGN模型如能将网络智能集中在尽可能少的节点上，并放在尽可能高的网络层次，就能解决这个问题。
2 NGN的网络发展策略
电信网络从承载单一业务的独立网络正向承载多种业务的统一的下一代网络演进。在演进策略上，可分为混合网演进策略和重叠网演进策略；在演进次序上，从长途层、汇接层到端局层，从支持多媒体等新型业务到支持移动语音、高速移动数据，分步推进。需要补充的是，未来网络的分组化并不意味现有电路交换网的快速消亡，占收入80％以上的语音业务是电路交换网长期存在的最大理由。在下一代网络中，现有电话网仍将以子网的形式在相当长的时期内继续提供业务，在数据业务成为主要业务后逐步淡出。
3 软交换的特点
一般认为，软交换体系在功能上可划分为四个开放的网络层次：接入和传输层(Access and Transport layer)、媒体传送层(Media transport layer)、控制层(Control layer)、网络业务层(Network Service layer)。各层的功能及部件构成如图1所示。
软交换是与业务无关的，它是在基于IP的网络上提供电信业务的技术。狭义上讲，软交换是指“软交换机”，也称为“呼叫代理”、“呼叫服务器”或“媒体网关控制器”，软交换所完成的功能相当于原有交换机所提供的功能。从广义上讲，软交换是一种体系结构，它涵盖4个功能层，即应用和业务、业务生成环境、呼叫控制以及媒体层面的协议协调功能。
从NGN的研究领域来看，软交换是目前NGN的一种实现传统PSTN话音业务的技术思路和手段。这是因为任何技术都是为了更好地提供更丰富的业务、吸引更多的客户、更好地创造利润。
从业务收益的角度来看，目前PSTN话音业务的收入仍然是大量运营商收入的主要部分，特别是在中国。如何能以更合理、可靠、有效的手段和更好的性能价格比将话音业务提供给广大用户，是运营商采用NGN的一个重要原因，因此NGN上提供PSTN话音业务能力是相当重要的一环。
4 软交换的功能
软交换能为三方应用提供平台，允许用户对系统进行编程，创建新业务(如图2所示)。软交换主要完成以下功能：媒体网关接入功能、呼叫控制功能、业务提供功能、互通功能、关口功能、运行维护功能、计费功能、信令网关功能(可选)。软交换的主要功能单元包括：①媒体网关控制器。主要完成呼叫的控制功能。②信令网关。完成PSTN／ISDN侧的No.7信令与IP网络信令的转换。③网守。主要完成用户认证、地址解析、带宽管理、计费等功能。④应用服务器。在IP网内向用户提供多种智能业务和增值业务。目前软交换仅完成业务的控制功能，一些组成单元可以内置，也可以外置于软交换体系。
5 软交换目前的应用情况
软交换目前已有多种应用，如：POTS电话通过软变换接入市话网；ISDN通过软交换接入市话网；软交换技术在固定电话网中的应用；软交换技术在支撑网中的应用；软交换技术在城域网的应用，分为综合接入设备(IAD)、接入网关(AG)两种方式；软交换技术在PSTN中的应用，分为中继网关／信令网关(TG／SG)、接入网关(AG)两种方式；软交换技术在PLMN(公用陆地移动网)中的应用，分为中继网关／信令网关(TI／SG)、无线接入网关(WAG)两种方式。
6 软交换目前存在的问题
NGN网络的开放式接口增多，安全性方面的风险也相应增大。因此有必要开发NGN的安全性体系和操作安全性规则；开发NGN所需的特定安全性协议、API和工具，例如加密、信息摘要和数字签名等。如果采用专用的IP网作为软交换体系话音业务的承载网，则网络安全可以得到保证。如果采用公共IP网作为承载网，则存在以下两方面的安全问题：
其一，TG、软交换等设备的安全问题；
其二，用户帐号、密码等用户数据的安全问题。
目前业界还没有一个非常完善的方法来解决网络安全性的问题，只能要求TG、Softswitch等网络设备具备一定的反入侵能力以增强系统的安全性；用户帐号、密码等用户数据的安全则只能采用加密的方式解决。
7 软交换的发展前景
软交换结合了传统话音网络的可靠性、IP技术的灵活性、有效性和开放性等优点，使得传统电信运营商和新兴运营商都十分看好这一技术的发展前景。一方面，传统电信运营商通过软交换可以很好地实现传统电话交换网向分组网的过渡，保护现有投资；另一方面，新兴运营商利用它可以比较容易地进入通信业务市场，提高通信业务市场的竞争能力。
新一代的通信网发展趋势是由传统的通信网向IP电信网转换，这种电信网是以IP技术为基础的开放平台，并将对电信网的运营带来新的业务，有巨大的市场空间。现有的IP网已被普遍用来承载电话业务、数据业务(上网)、电视会议。同时，IP网将作为完成第三代通信系统的核心网平台。怎么在IP平台上提供通信业务?答案就是利用软交换技术。软交换技术目前一般应用于VolP(语音IP)。这只是传统的电话业务在IP网上的翻版，并没有真正体现基于IP电话业务所应具有的能力。
正是软交换的灵活性，使得它可以应用在各个领域，例如在电路领域软交换与媒体网关及信令网关相结合作为汇接局和长途局的接入，来提供现有的PSTN中的基本业务和补充业务；在智能网领域与媒体网关相结合完成SSP功能等。
8 结束语
由于软交换具有清晰的网络结构、丰富的接入方式、灵活的业务提供等优势，国内外电信界对软交换的前景普遍看好，正积极推动软交换技术的发展。软交换代表了通信业务融合的大潮，也代表了通信网络发展正从技术驱动向业务(需求)驱动的方向迈进，成为了当今电信网发展的前沿和热点。随着II，技术的引入，新概念和新产品不断出现，现有网络和未来的网络都面临着许多机遇、挑战和选择。运营商必须设法改变其现有网络的设计，以适应迅速增长的数据通信业务。随着产品、技术、标准和网络运营的不断成熟，相信在不久的将来，基于软交换的下一代网络必然会成为网络建设的主流。