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摘要：本文论述了NGN基本概念、特征，同时探讨了NGN与PSTN网之间互通存在的问题及解决办法。
关键词：NGN；PSTN；互通
中图分类号：TN915 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-02
The Basic Concept of NGN and Interworking Between NGN and PSTN
Ning Jingbo
(China Tietong Tonghua Branch,Tonghua134002,China)
Abstract:This paper discusses the basic concept of NGN,features,and discusses the interworking between NGN and PSTN network problems and solutions.
Keywords:NGN;PSTN;Interworking
一、引言
随着通信技术的不断发展，以语音、多媒体网络与数据通信网络融合、分层控制及统一IP承载为代表特征的下一代网络（NGN）正在成为通信网络未来的发展方向。但现实情况却是传统的PSTN网络仍然占有很大比重，它所产生的收入依然是运营商的收入来源的重要组成部分，因此NGN网络要想获得长足的发展，其与PSTN网的互通是一个无法回避的问题，只有解决好这个问题，NGN才能更好的发展。由此决定了所有NGN运营者都必须面临和关注的问题：与各类相关网络（特别是PSTN网）实现无缝互联互通。从另一个角度讲，网络互通问题的解决又是关系到NGN运营成败和持续发展的一个重要前提。
二、NGN的基本概念及特点
NGN是一种全新的通信网络，它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。它是建立在单一的包交换网络基础上，应用软交换技术、各种应用服务器及媒体网关技术建立起来的一种分布式的、电信级的、端到端的统一网络。NGN汇聚了固定、移动、宽带等多种网络，致力于和PSTN（公共交换电话网）及移动网的完美互通。
NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合固定与移动业务等特征。
三、NGN与PSTN的互通
（一）NGN与PSTN网络间的互通需求
以承载控制合一及电路交换为基础的PSTN，历经数十年的发展演进，已在全球范围的电信运营商网络内形成了绝对优势的规模，该网络提供的固定话音及其他电信业务也拥有着绝大部分的电信用户及运营收入。这就对处在新生及试验阶段的NGN网络与目前广泛部署且处于主导地位的PSTN网络的有效互通提出了很高的要求，因为在相当长的一段时期内，与PSTN用户互通的话务量必将构成NGN总话务及运营收入的主要组成部分。
分析NGN与PSTN网络在组网方式、业务及信令承载、以及媒体流编码格式等方面存在的根本差异，考虑它们之间的互通需求必然会涉及到如下几方面：
1.网络承载连接的互通
PSTN网络的信令及媒体业务流承载在基于TDM的E1/T1物理时隙通道上；而NGN内的信令及媒体业务流则在无连接的IP网络层上传输，并以高层IP媒体流控制传输及信令传输协议来实现端到端的连接可靠性保证。因此两个网络的边界上必须有合适的设备来完成不同承载模式之间的互通转换；由于NGN体系中信令及承载面媒体业务流分别在不同网络层面和物理设备（控制面软交换及承载面媒体网关）上处理，因此网络承载连接的互通需求又可进一步划分为信令承载的互通与用户承载连接的互通。
2.应用控制信令的互通
PSTN侧交换局间一般采用基于共路No.7方式的ISUP、TUP，或随路方式的R2、No.1实现局间的呼叫互通，而NGN内则在软交换设备间则采用SIP、H.323、BICC基于IP的呼叫控制协议等在流程及消息构成方面完全不同于PSTN侧各类信令；这就要求处于NGN互通节点位置的软交换设备必须能同时支持PSTN侧及NGN侧的局间呼叫控制协议，并完成二者之间转换。
3.媒体格式的互通
对于语音业务，PSTN网络中的媒体流一般采用非压缩的波形编码PCM格式，而在NGN中，为达到VoIP带宽节省的目的，采用了压缩比较高的模型参数编码格式如G.723.1、G.729等格式，而其他如传真业务等也采用了特殊的编码方式，因此媒体格式的双向转换是必须解决的互通问题；
由于PSTN端局必须实现局间双向四线到用户端双向二线之间的转换，而实现转换功能的混合平衡线圈不可避免地存在回声泄漏现象，由于NGN内部的IP语音承载及编解码处理存在较大时延（超过36ms），使得NGN用户在与PSTN用户通话过程中必然受到发话话音回声现象的干扰，导致通话质量的下降。因此这就要求在NGN与PSTN的网关设备上对语音及回声流进行监视，并尽可能自动完成对多余回声的抵消；
（二）NGN与PSTN互通的解决方案和对策
经过对上述互通需求的分析，NGN与PSTN互通可对应采取如下措施：
1.NGN与PSTN网络间的信令链路互通
在NGN协议体系系列中，定义了专门的逻辑信令网关（SG）设备，该设备位于NGN与PSTN网络边界上，用于完成宽窄带信令承载类型转换。然而这个逻辑信令网关的具体物理设备形态，以及具体在其内部完成信令承载转换的协议层次，都可以有多种灵活的选择：
从信令网关设备形态上来看：
（1）软交换设备通过嵌入在媒体网关设备中的信令网关功能，接入PSTN信令；
（2）软交换设备通过独立的信令网关设备，接入PSTN信令
从使用的协议层次上看：
（1）信令网关和软交换间采用M2UA协议。
（2）信令网关和软交换间采用M3UA协议，又包括代理方式和STP方式。
（3）信令网关和软交换间采用M2PA协议。
2.NGN与PSTN的控制面互通
采用互通网关节点上的软交换作为NGN与PSTN网间不同协议之间的转换枢纽。软交换借鉴窄带IN模型的BCSM，在呼叫核心模块中抽象出通用呼叫状态机模型；而ISUP/TUP、H323、SIP、BICC等基础协议均通过附加适配层实现到呼叫核心模块（CC）的适配，完成控制面的互通。呼叫核心模块与各协议适配模块间内部接口统一采用类Q.931协议；呼叫核心逻辑中的号码分析、选路过程及正异常处理的状态迁移等，被用于协调不同应用层信令协议之间的交互过程（如多对一的状态映射）。
3.NGN与PSTN的承载面互通
为解决NGN与PSTN之间的宽窄带承载互通，一般根据互通话务量需求及设备处理能力，在NGN与PSTN的网络边界上设置一个或多个中继网关，在软交换的控制下完成PSTN侧TDM承载的PCM语音或数据到NGN侧基于RTP/IP承载的媒体流的转换。包括两方面：从PSTN到NGN方向的承载转换和从NGN到PSTN方向的承载转换，是一个互逆的过程。但有一点需要着重指出的是，对于来自NGN一侧的IP、ATM语音帧，由于其网络层传送是Best Effort方式，其接收的媒体流数据包无法保证按照NGN对端终端或媒体网关的发送顺序到达，因此，必须为其进一步提供缓冲机制，以承担乱序调整及抖动平滑（Jitter Buffer，平滑实时语音包的到达时间上不均匀）的处理任务。该功能除需要足够缓冲区容量外，要求承担该任务的部件有基本线速的处理能力
四、结论
综前所述，软交换机是下一代网络（NGN）中语音/数据/视频业务的呼叫控制、媒体控制和业务提供与分配系统的重要组成部分。下一代网不仅需要软交换机作为局部结构和范畴的技术实验，更需要其作为整个IP电话网络体系架构的一部分与H.323技术和SIP技术等多种技术相融合的商业实践。许多软交换机与运营管理相关的其它问题也都需要通过IP电话网络的运营实施来验证。
软交换机在走向与IP电话网大规模地融合并使之具备扩展性、可靠性和可运营性的路上还会面临挑战。电信运营商和电信设备商应该达成共同一致的远见和合作，踏实地解决技术走向市场过程中面临的问题和挑战，使软交换机技术为中国电信运营商走向下一代网络、增强竞争力提供最全面和系统地保证。
参考文献：
[1]糜正琨.软交换组网与业务[J].人民邮电出版社,2005
[2]杨放春,邹华.下一代网络业务支撑环境[J].邮电大学出版社,.2006
[作者简介]宁景波（1972.2-），男，本科，1995年毕业于兰州铁道学院，现任中国铁通通化分公司工程师。
关键词：NGN；PSTN；互通
中图分类号：TN915 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-02
The Basic Concept of NGN and Interworking Between NGN and PSTN
Ning Jingbo
(China Tietong Tonghua Branch,Tonghua134002,China)
Abstract:This paper discusses the basic concept of NGN,features,and discusses the interworking between NGN and PSTN network problems and solutions.
Keywords:NGN;PSTN;Interworking
一、引言
随着通信技术的不断发展，以语音、多媒体网络与数据通信网络融合、分层控制及统一IP承载为代表特征的下一代网络（NGN）正在成为通信网络未来的发展方向。但现实情况却是传统的PSTN网络仍然占有很大比重，它所产生的收入依然是运营商的收入来源的重要组成部分，因此NGN网络要想获得长足的发展，其与PSTN网的互通是一个无法回避的问题，只有解决好这个问题，NGN才能更好的发展。由此决定了所有NGN运营者都必须面临和关注的问题：与各类相关网络（特别是PSTN网）实现无缝互联互通。从另一个角度讲，网络互通问题的解决又是关系到NGN运营成败和持续发展的一个重要前提。
二、NGN的基本概念及特点
NGN是一种全新的通信网络，它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。它是建立在单一的包交换网络基础上，应用软交换技术、各种应用服务器及媒体网关技术建立起来的一种分布式的、电信级的、端到端的统一网络。NGN汇聚了固定、移动、宽带等多种网络，致力于和PSTN（公共交换电话网）及移动网的完美互通。
NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合固定与移动业务等特征。
三、NGN与PSTN的互通
（一）NGN与PSTN网络间的互通需求
以承载控制合一及电路交换为基础的PSTN，历经数十年的发展演进，已在全球范围的电信运营商网络内形成了绝对优势的规模，该网络提供的固定话音及其他电信业务也拥有着绝大部分的电信用户及运营收入。这就对处在新生及试验阶段的NGN网络与目前广泛部署且处于主导地位的PSTN网络的有效互通提出了很高的要求，因为在相当长的一段时期内，与PSTN用户互通的话务量必将构成NGN总话务及运营收入的主要组成部分。
分析NGN与PSTN网络在组网方式、业务及信令承载、以及媒体流编码格式等方面存在的根本差异，考虑它们之间的互通需求必然会涉及到如下几方面：
1.网络承载连接的互通
PSTN网络的信令及媒体业务流承载在基于TDM的E1/T1物理时隙通道上；而NGN内的信令及媒体业务流则在无连接的IP网络层上传输，并以高层IP媒体流控制传输及信令传输协议来实现端到端的连接可靠性保证。因此两个网络的边界上必须有合适的设备来完成不同承载模式之间的互通转换；由于NGN体系中信令及承载面媒体业务流分别在不同网络层面和物理设备（控制面软交换及承载面媒体网关）上处理，因此网络承载连接的互通需求又可进一步划分为信令承载的互通与用户承载连接的互通。
2.应用控制信令的互通
PSTN侧交换局间一般采用基于共路No.7方式的ISUP、TUP，或随路方式的R2、No.1实现局间的呼叫互通，而NGN内则在软交换设备间则采用SIP、H.323、BICC基于IP的呼叫控制协议等在流程及消息构成方面完全不同于PSTN侧各类信令；这就要求处于NGN互通节点位置的软交换设备必须能同时支持PSTN侧及NGN侧的局间呼叫控制协议，并完成二者之间转换。
3.媒体格式的互通
对于语音业务，PSTN网络中的媒体流一般采用非压缩的波形编码PCM格式，而在NGN中，为达到VoIP带宽节省的目的，采用了压缩比较高的模型参数编码格式如G.723.1、G.729等格式，而其他如传真业务等也采用了特殊的编码方式，因此媒体格式的双向转换是必须解决的互通问题；
由于PSTN端局必须实现局间双向四线到用户端双向二线之间的转换，而实现转换功能的混合平衡线圈不可避免地存在回声泄漏现象，由于NGN内部的IP语音承载及编解码处理存在较大时延（超过36ms），使得NGN用户在与PSTN用户通话过程中必然受到发话话音回声现象的干扰，导致通话质量的下降。因此这就要求在NGN与PSTN的网关设备上对语音及回声流进行监视，并尽可能自动完成对多余回声的抵消；
（二）NGN与PSTN互通的解决方案和对策
经过对上述互通需求的分析，NGN与PSTN互通可对应采取如下措施：
1.NGN与PSTN网络间的信令链路互通
在NGN协议体系系列中，定义了专门的逻辑信令网关（SG）设备，该设备位于NGN与PSTN网络边界上，用于完成宽窄带信令承载类型转换。然而这个逻辑信令网关的具体物理设备形态，以及具体在其内部完成信令承载转换的协议层次，都可以有多种灵活的选择：
从信令网关设备形态上来看：
（1）软交换设备通过嵌入在媒体网关设备中的信令网关功能，接入PSTN信令；
（2）软交换设备通过独立的信令网关设备，接入PSTN信令
从使用的协议层次上看：
（1）信令网关和软交换间采用M2UA协议。
（2）信令网关和软交换间采用M3UA协议，又包括代理方式和STP方式。
（3）信令网关和软交换间采用M2PA协议。
2.NGN与PSTN的控制面互通
采用互通网关节点上的软交换作为NGN与PSTN网间不同协议之间的转换枢纽。软交换借鉴窄带IN模型的BCSM，在呼叫核心模块中抽象出通用呼叫状态机模型；而ISUP/TUP、H323、SIP、BICC等基础协议均通过附加适配层实现到呼叫核心模块（CC）的适配，完成控制面的互通。呼叫核心模块与各协议适配模块间内部接口统一采用类Q.931协议；呼叫核心逻辑中的号码分析、选路过程及正异常处理的状态迁移等，被用于协调不同应用层信令协议之间的交互过程（如多对一的状态映射）。
3.NGN与PSTN的承载面互通
为解决NGN与PSTN之间的宽窄带承载互通，一般根据互通话务量需求及设备处理能力，在NGN与PSTN的网络边界上设置一个或多个中继网关，在软交换的控制下完成PSTN侧TDM承载的PCM语音或数据到NGN侧基于RTP/IP承载的媒体流的转换。包括两方面：从PSTN到NGN方向的承载转换和从NGN到PSTN方向的承载转换，是一个互逆的过程。但有一点需要着重指出的是，对于来自NGN一侧的IP、ATM语音帧，由于其网络层传送是Best Effort方式，其接收的媒体流数据包无法保证按照NGN对端终端或媒体网关的发送顺序到达，因此，必须为其进一步提供缓冲机制，以承担乱序调整及抖动平滑（Jitter Buffer，平滑实时语音包的到达时间上不均匀）的处理任务。该功能除需要足够缓冲区容量外，要求承担该任务的部件有基本线速的处理能力
四、结论
综前所述，软交换机是下一代网络（NGN）中语音/数据/视频业务的呼叫控制、媒体控制和业务提供与分配系统的重要组成部分。下一代网不仅需要软交换机作为局部结构和范畴的技术实验，更需要其作为整个IP电话网络体系架构的一部分与H.323技术和SIP技术等多种技术相融合的商业实践。许多软交换机与运营管理相关的其它问题也都需要通过IP电话网络的运营实施来验证。
软交换机在走向与IP电话网大规模地融合并使之具备扩展性、可靠性和可运营性的路上还会面临挑战。电信运营商和电信设备商应该达成共同一致的远见和合作，踏实地解决技术走向市场过程中面临的问题和挑战，使软交换机技术为中国电信运营商走向下一代网络、增强竞争力提供最全面和系统地保证。
参考文献：
[1]糜正琨.软交换组网与业务[J].人民邮电出版社,2005
[2]杨放春,邹华.下一代网络业务支撑环境[J].邮电大学出版社,.2006
[作者简介]宁景波（1972.2-），男，本科，1995年毕业于兰州铁道学院，现任中国铁通通化分公司工程师。