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發(fā)展中的NGN技術
2008/12/18
1 引言
隨著英特網技術的飛速發(fā)展，人們對于帶寬及業(yè)務的要求也在迅速膨脹，原有的TDM網絡只能提供基于雙絞線的較低速接入、語音業(yè)務及少量低速視頻業(yè)務，已不能滿足用戶的需求;先進的數據網絡基礎設施完備，但除了上網和郵件服務，其上幾乎沒有什么其他的賺錢業(yè)務，不能盤活已有投資;雖然數據業(yè)務量增長速度超過語音業(yè)務，但業(yè)務收入的主要部分還是來源于語音業(yè)務。以上種種原因使得大家都在尋求一種網絡融合之道。
以軟交換設備為核心，能夠提供話音、視頻、數據等多媒體綜合業(yè)務，采用開放、標準體系結構，能夠提供豐富業(yè)務的下一代網絡(Next Genaration Network，以下簡稱NGN)應運而生，且一度成為人們關注的熱點，是電信網絡發(fā)展與演進的目標。
2 軟交換體系結構
軟交換體系按功能可分為四層：媒體接入層(邊緣層)、傳送層、控制層、業(yè)務及應用層。
各層的功能及部件構成如下：
(1)媒體接入層
通過各種接入手段將各類用戶連接至網絡，并將信息格式轉換為能夠在網絡中傳遞的信息格式。主要設備有：信令網關(SG)、中繼網關(TG)、接入網關(AG)、綜合接入設備(IAD)、無線接入網關(WAG)、媒體資源服務器、H323網關(H323 GW)。
(2)傳送層
采用分組技術，提供一個高可靠性的、具有QOS保證、大容量的綜合傳送平臺，并將信息媒體流選路至目的地。目前主要有IP和ATM兩種網絡。
(3)控制層
是軟交換體系的呼叫控制核心，利用軟交換機SoftSwitch(或稱呼叫服務器Call Server、媒體網關控制器MGC)，以軟件的形式控制接入設備完成呼叫接續(xù)。
(4)業(yè)務及應用層
該層主要是利用各種設備為整個體系提供各種豐富的增值業(yè)務、相應的網絡管理及服務。包括：SCP、AAA服務器、應用服務器、策略服務器。
3 軟交換技術發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 協(xié)議發(fā)展現(xiàn)狀
軟交換體系涉及協(xié)議非常眾多，系列標準的形成將對指導研發(fā)和網絡應用起到巨大的作用，直接影響著產品設計思路、業(yè)務的生成及互通。
國際上，IETF、ITU-T、SoftSwitch Org等組織對軟交換及協(xié)議的研究工作一直起者積極的主導作用，許多關鍵協(xié)議都已制定完成，或趨于完成。這些協(xié)議將規(guī)范整個軟交換界的研發(fā)工作，使產品從使用各廠家私有協(xié)議階段進入使用業(yè)界共同標準協(xié)議階段，各家之間產品互通成為可能，真正實現(xiàn)軟交換體系產生的初衷---提供一個標準、開放的體系結構，各網絡部件可獨立發(fā)展。
在軟交換的研究進展方面，我國處于世界同步水平。信息產業(yè)部“網絡與交換標準研究組”在1999年下半年就啟動了軟交換項目的研究，目前已完成了《軟交換設備總體技術要求》，此外“IP標準研究組”還正在研制有關中繼媒體網關(TG)、信令網關(SG)、接入網關(AG)、綜合接入設備(IAD)等設備技術規(guī)范。
但是任何事物的發(fā)展都需要一個過程，整個軟交換的技術尚處于初期發(fā)展階段，許多思想尚須通過實踐來不斷驗證和修正，協(xié)議也是如此，會隨著業(yè)務及功能的發(fā)展而不斷補充和更新(例如H.248的LastDraft早已完成，對于完成基本語音呼叫控制功能沒有問題，但若想在網上真正實施其它業(yè)務，還須對其進行許多Packet的擴展和補充;SIP協(xié)議也是如此，其基本框架早已成型，但要真正應用于各種業(yè)務，還須對一些參數及流程進行規(guī)定)。
由于各廠家對同一協(xié)議的理解不同;由于協(xié)議本身規(guī)定得不夠清晰、完善，廠家在實現(xiàn)產品時所進行的擴充和修改不盡相同;由于完成同樣功能的協(xié)議存在著多于一種的選擇(如軟交換之間互聯(lián)協(xié)議有SIP-T、SIP和BICC)，而實際產品可能只支持其中的部分協(xié)議。由此，各廠家的軟交換產品單獨組網使用時，可能不會存在問題，能夠滿足網絡及用戶的需求;但在近幾年內，廠家之間設備的互通可能會是一個難題，需要花費較多的人力和物力，因此運營商在組網設備選型時一定要充分考慮這個問題。相信這些問題會在我國軟交換國家規(guī)范出臺后逐步得到解決。
3.2 軟交換產品發(fā)展現(xiàn)狀
軟交換技術最初由計算機網絡設備商提出，主要用于解決企業(yè)用戶的VoIP接入問題。隨著業(yè)界對軟交換的逐步肯定，傳統(tǒng)交換設備制造攀戠摯???
軟交換技術最初由計算機網絡設備商提出，主要用于解決企業(yè)用戶的VoIP接入問題。隨著業(yè)界對軟交換的逐步肯定，傳統(tǒng)交換設備制造商紛紛加入到軟交換的研制隊伍中，并陸續(xù)推出針對運營商級的解決方案，使得軟交換設備規(guī)模從企業(yè)級應用邁向了運營級應用。目前各廠家使用內部協(xié)議或業(yè)界標準協(xié)議，對基本語音業(yè)務及補充業(yè)務都能予以支持，多媒體業(yè)務大多處于研發(fā)之中，在今后的一段時間內將會有所發(fā)展和完善。
各廠商基本上都能提供支持多種業(yè)務解決方案的產品，有些廠家基于一套軟交換設備來提供各種解決方案，有的使用多套軟交換產品分別實現(xiàn)各種解決方案。 在各種業(yè)務解決方案中，較為成熟的是長途中繼Class4解決方案，這一方案功能較為簡單且提出最早，一般不涉及用戶數據的管理，可支持300、800等簡單業(yè)務。
對于提供端局業(yè)務的Class5解決方案各廠家也都能支持，能夠提供原PSTN交換機所能提供的基本話音及補充業(yè)務，能夠提供多種用戶接入手段，包括POTS、BRI、PRI、V5.2、ADSL、以太網接入等，還可對H323、H248等智能終端用戶進行控制。
有的廠家基本已實現(xiàn)基于SIP協(xié)議的多媒體業(yè)務解決方案，實現(xiàn)多媒體業(yè)務的能力較強，并已能提供某些業(yè)務進行演示;但也有廠家目前仍只是在談概念，其實并沒有實際的業(yè)務，它的多媒體業(yè)務服務器實際上并不能稱之為一個完全的SIP體系，充其量不過一個IP地址與SIP用戶名的轉換器。
對于支持第三方業(yè)務開發(fā)平臺的API接口，各廠家均提出了自己的解決方案，具體性能及可用性如何仍有待驗證。
3.3 軟交換技術應用情況
長途匯接(Class4)是廠商最早極力推薦給各PSTN運營商的解決方案，在世界范圍內已有多家運營商進行了試驗，目前已有商用實例。
隨著廠商陸續(xù)推出運營級的本地接入(Class5)解決方案，在世界范圍內也已有運營商在網上進行試驗，離實際應用還有一段時間，有些問題尚待解決。 多業(yè)務應用方案在2001年底已有廠家提供初步方案，但此類方案目前仍處于實驗室階段，并且通過該方案提供的業(yè)務種類及可行性還有待運營商與廠商共同研究。
從整個業(yè)界看，目前各運營商對軟交換都持較為審慎的態(tài)度在進行或計劃進行試驗。據有關資料顯示：通過對世界上50個運營商進行問題調研，“你認為IP電話將在何時能夠提供與電路交換/ATM相當的價格和性能”，結果返為“2003年4個、2004年2個、2005年13個、2006年2個、2007年20個”。由此可見，大部分運營商認為IP電話將在2005年后會比較可能提供與電路交換/ATM相當的價格和性能。
4 軟交換發(fā)展還需解決的問題
1) 協(xié)議標準的完善和設備之間的互聯(lián)互通問題
正如本文3.1節(jié)所敘述的，由于軟交換技術本身還在不斷發(fā)展，協(xié)議本身也需要根據業(yè)務需求不斷完善和補充。
由于各廠家采用的協(xié)議不同，對同一協(xié)議細節(jié)的理解不同，因此不同廠家設備之間互通在今后幾年內將是一個關鍵問題。
2) 如何組建大網問題
在軟交換網絡發(fā)展初期，網絡規(guī)模較小，節(jié)點少，軟交換之間可以采用平面結構，有利于簡化網絡結構，提高接續(xù)速度。隨著網絡規(guī)模逐步增大，倘若仍采用平面形式，不但對設備處理能力、存儲能力、網絡安全性和網絡數據維護都提出更高要求，而且宕機對網絡造成的影響面也更大。
由此，各廠家提出了自己產品組建大網的解決方案，有的公司采用“重定向服務器”方式，引入路由數據分層概念，每一軟交換只了解一定區(qū)域的路由數據，對于其他區(qū)域的被叫用戶尋址，需要查詢網絡中增加的“重定向服務器”;有的公司采用“代理服務器”方式，在軟交換之上增加一層代理服務器或軟交換，每一軟交換只了解一定區(qū)域的路由數據，對于其他區(qū)域的被叫用戶尋址，需要經過尚一級的代理服務器或軟交換進行信令的接續(xù)和尋址。但所有這些目前都還只是廠家提出的思路，究竟在產品上能實現(xiàn)到什么程度，哪種方式在實際網絡上才是最佳，這些都還有待人們去實踐和探討。
3) 業(yè)務開發(fā)問題
標準、開放的API接口;能夠快速、靈活地提供豐富的業(yè)務，這是軟交換體系的一個優(yōu)勢所在，但目前廠家能夠提供的業(yè)務多集中為基本語音業(yè)務及補充業(yè)務、智能網業(yè)務、PINT業(yè)務、多媒體終端之間的同步瀏覽、統(tǒng)一消息、多媒體會議等，究竟什么業(yè)務才是運營商手中的殺手業(yè)務，才能真正帶來收益，是目前運營商和設備商在共同苦思冥想的問題，目前并未出現(xiàn)使人眼前為之一亮的業(yè)務。
4) 如何實現(xiàn)私網穿透問題
為了隱藏私有地址，防止外部攻擊；以及節(jié)省對公網IP地址的占用，企業(yè)網與公網的邊緣都會設有 NAT，實現(xiàn)IP地址及Port端口號的改變。
由于NAT僅對IP包的地址及端口號進行轉換，而H.248及SIP等協(xié)議真正的媒體連接信息是放在SDP（即IP包的負載）中傳遞的，這部分的私網地址是無法被NAT映射成公網地址傳到對方用戶的，因此媒體流實際是無法真正建立起來的；且 NAT如何保持所記錄的會話地址轉換直到通話結束才被刪除，這都是目前這一領域需要解決的問題。
目前有兩種解決方案，一種是使用能夠解析相關應用協(xié)議（如SIP）的增強型NAT，即應用層網關（ALG）；另一種是在NAT的外側增加代理服務器。
上述解決方案的性價比怎樣，可行性如何，是否會給網絡帶來新的問題（如成為網絡的擁塞瓶頸），這些都有待我們去進一步研究。
5) 網絡安全性問題
如果采用專用的IP網作為軟交換體系話音業(yè)務的承載網，則網絡安全應可以得到保證。但如果采用公共IP網作為承載網，則存在以下兩方面的安全問題：
第一，TG、軟交換等設備的安全問題；
第二，用戶帳號、密碼等用戶數據的安全問題。
目前業(yè)界還沒有一個非常完善的方法來解決網絡安全性的問題，只能通過要求TG、Softswitch等網絡設備應具備一定的反入侵能力以增強系統(tǒng)的安全性；用戶帳號、密碼等用戶數據的安全則只能采用加密的方式解決。這些問題未真正解決，將直接影響到業(yè)務的真正實施。
6) QoS問題
目前的分組數據網是為傳送非實時、突發(fā)性數據業(yè)務而設計的，能否為下一代網絡所承載的話音及視頻等實時業(yè)務提供所需的QOS服務保證，是下一代網絡發(fā)展所面臨的主要問題。
IETF組織已經提出了多種服務模型和機制來滿足QoS的需求，其中比較著名的有：綜合業(yè)務模型（IntServ）、區(qū)分業(yè)務模型（DiffServ）、MPLS技術、流量工程等，具體這些方案如何組合使用、可行性如何，有待研究。
運營商與設備供應商應當一起冷靜地解決這些問題，并積極進行試驗，不斷加以完善。
http://tech.ddvip.com
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