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軟交換：只是一種過渡方案

邢小良 2005/03/29

　　摘要：電話網(wǎng)發(fā)展的第一階段是逐步過渡到以軟交換為核心的網(wǎng)絡，但軟交換在許多地方沿用了電話網(wǎng)的思路，并不是純粹以IP為基礎通信網(wǎng)的最佳選擇。它作為電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進的權(quán)宜之計和過渡方案而登場，但是IP網(wǎng)的無連接特性和開放性注定了軟交換的作用將是曇花一現(xiàn)的；未來發(fā)展的趨勢是網(wǎng)絡將趨于簡單，而終端將越來越復雜，功能越來越強大；在電話網(wǎng)發(fā)展的第二階段，在純IP的環(huán)境中具有更高效率的通信模式，將會成為通信的主流。

　　關鍵字：P to P，軟交換，純IP的環(huán)境

　　1.以軟交換為核心的NGN出現(xiàn)的背景

　　眾所周知，電話網(wǎng)從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史，它一直采用著電路交換的方式。在上個世紀九十年代興起的IP網(wǎng)，以無連接的通信方式開創(chuàng)了通信史上的新篇章。IP網(wǎng)不僅能夠提供電話網(wǎng)所提供的所有業(yè)務，還能提供電話網(wǎng)所不能提供的許多業(yè)務，從而出現(xiàn)了IP網(wǎng)將逐步取代電話網(wǎng)的趨勢。這是問題的一個方面。

　　問題的另一個方面是電話語音業(yè)務是仍然是目前電信運行商的支柱業(yè)務，是收入的主要來源，它擁有龐大的客戶群，電話網(wǎng)的任何演進不能不考慮到這樣一個現(xiàn)實情況，過于激進的改變會嚴重損害運行商的利益。

　　在這種似乎有些矛盾的二種因素的作用下，于是出現(xiàn)了以軟交換為核心的NGN網(wǎng)，它兼顧了目前的電話網(wǎng)的現(xiàn)實，又極力試圖把電路交換的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變到分組交換的網(wǎng)絡中去，從這個意義上說，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)的出現(xiàn)是合理的，它可以起到承上啟下的作用。

　　但從另一方面來看，以軟交換為核心的網(wǎng)絡的主要作用將是逐步把電話網(wǎng)IP化，也就是說，用戶都以IP的方式連接在網(wǎng)絡上的時候，一旦這一點做到了，以軟交換為核心的網(wǎng)絡就完成了它的歷史使命，效率更高的通信方式將取代以軟交換為核心的網(wǎng)絡而成為未來通信的主流。

　　以軟交換為核心的網(wǎng)絡的局限性首先表現(xiàn)在它試圖把和IP網(wǎng)完全不同的電話網(wǎng)IP化，這時它不能不考慮電話網(wǎng)已有的特點，許多地方不得不沿用電話網(wǎng)的一些思路，這樣一些考慮在一個純IP的環(huán)境中是多余和有害的。

　　電話網(wǎng)主要提供語音業(yè)務，而無法提供多媒體業(yè)務，這并不是僅僅因為電話網(wǎng)是電路交換方式的網(wǎng)，更主要的是電話網(wǎng)中電話交換機功能的限制，傳輸速率的限制，以及電話終端功能的限制，幾個方面的限制使得電話網(wǎng)只能提供語音為主的業(yè)務。

　　如果要在電話網(wǎng)上提供多媒體業(yè)務，就要把整個網(wǎng)絡從交換機到終端全部更新，這幾乎就等于重新建一個網(wǎng)。這又太不經(jīng)濟，于是以軟交換為核心的NGN網(wǎng)出現(xiàn)了，它主要作用應該是把以電話交換的電話網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)變到以分組交換的IP網(wǎng)上去。

　　然而問題的關鍵在于，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)在純IP的網(wǎng)絡中并不是一個很好的選擇。這一點決定了以軟交換為核心的NGN網(wǎng)只能是一個權(quán)宜之計的過渡方案。

　　2．以軟交換為核心的方式不是IP網(wǎng)中通信的最佳選擇

　　以軟交換為核心的NGN網(wǎng)。其主要特點是能在保持電話網(wǎng)的語音業(yè)務質(zhì)量基本不變的情況下，使的話路的傳輸分組化，從而大幅度減低運行和維護的成本。這是推動電話網(wǎng)向以軟交換為核心的NGN網(wǎng)發(fā)展的主要動力之一。

　　其動力之二是指望軟交換能提供一些新業(yè)務，確實有一些新的業(yè)務，如固定電話網(wǎng)上的個性化的回鈴音等業(yè)務如果利用軟交換來實現(xiàn)，會更簡單和經(jīng)濟。

　　VOIP在IP網(wǎng)上熱火朝天，但在初期，要想贏得用戶不能不考慮在IP網(wǎng)上的用戶和電話網(wǎng)上的用戶之間的互通問題。軟交換能更好地解決IP網(wǎng)中的語音業(yè)務和電話網(wǎng)的互通問題。

　　事實上，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)把目前的電話網(wǎng)和IP網(wǎng)連結(jié)起來作為主要的考慮之一，使IP網(wǎng)上的語音業(yè)務和電話網(wǎng)上的語音能夠相通，這是目前軟交換思想能夠做到的事。

　　盡管軟交換極力想把視頻業(yè)務融入進來，但是，電話網(wǎng)的速率和終端均不能很好地支持視頻業(yè)務。這里我們看到，目前所鼓吹的軟交換是一個神話，它不可能實現(xiàn)電話網(wǎng)上真正意義上的視頻業(yè)務。

　　真正意義上視頻業(yè)務只能在寬帶IP的環(huán)境中才能有效地實現(xiàn)，由于IP網(wǎng)和電話網(wǎng)是有本質(zhì)上的區(qū)別，一旦在純IP的環(huán)境中，帶著濃厚的電話網(wǎng)思維的軟交換方案并不是最佳的方案，在高帶寬的環(huán)境中（設想每個用戶以一個G的速率連接在IP網(wǎng)上時）它甚至可能是一個敗筆。

　　由于把目前是電路交換的電話網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M交換的IP網(wǎng)能帶來運維成本的下降和提供某些新業(yè)務，軟交換的出現(xiàn)是合理的。

　　但是，一旦最基礎的通信網(wǎng)成為IP網(wǎng)的話，真正的視頻業(yè)務未必會把目前NGN網(wǎng)的一些技術作為主要的技術。因為，目前以軟交換為核心的NGN網(wǎng)基本上沿用了許多電話網(wǎng)的關鍵思路，而和真正以IP為基礎的通信網(wǎng)相去甚遠，而且真正的視頻業(yè)務沒有必要把和電話網(wǎng)相連作為主要的考慮，完全有可能采用新的技術。

　　目前在NGN中同時使用二個主要協(xié)議，H.323和SIP。但實際上H.323和SIP有非常大的區(qū)別，H.323的許多思路來自電話網(wǎng)，而SIP主要是基于IP網(wǎng)的。使用H.323比較適合和電話網(wǎng)融合，使用SIP比較適合純IP的網(wǎng)絡。在NGN開始時，H.323可能會用的比較多，在電話網(wǎng)走向消亡的過程中，SIP會逐步占主導地位。

　　3.電話網(wǎng)發(fā)展的第二階段P to P方式

　　先看一下，電話通信的流程，大致如下：

　　電話通信的話路必須經(jīng)電話交換機，二個用戶的連接必須在電話交換機的控制下實現(xiàn)用戶甲想和用戶乙通話，他先撥通交換機甲，交換機甲根據(jù)被叫號呼叫交換機乙，交換機乙向用戶乙發(fā)送振鈴音，用戶乙聽到振鈴聲后摘機，交換機甲和乙交換信令后連通用戶甲和乙（紅線為話路連接線）。用戶甲和乙的話路是通過電話交換機甲和乙而相連的。他們也只能通過電話交換機而相連，在信令建立通路之前，他們無法直接溝通。這是電話網(wǎng)的基本特性之一。

　　而軟交換則不同，軟交換的呼叫流程示意圖大致如下：

　　軟交換方式中，用戶的話路無需經(jīng)過軟交換機。

　　用戶甲想和用戶乙通話，他先撥通軟交換機甲，軟交換機甲根據(jù)被叫號呼叫軟交換機乙，軟交換機乙向用戶乙發(fā)送振鈴音，用戶乙聽到振鈴聲后摘機，軟交換機甲和乙交換信令后由用戶甲通過IP網(wǎng)和用戶乙相連。

　　和電話網(wǎng)的最大區(qū)別是：在軟交換網(wǎng)中，用戶甲和乙的話路是通過IP網(wǎng)直接相連的，其話路繞開了軟交換機甲和乙。同時，即使不在通話時，用戶甲和乙都連接在IP網(wǎng)上，只要知道對方的IP地址他們自己就可以直接對話。這是因為IP網(wǎng)本身提供了路由的機制，無需軟交換機的介入就能彼此溝通。這也是IP網(wǎng)和電話網(wǎng)根本不同點之一。

　　搞清楚了這一點，再看以軟交換為核心的NGN網(wǎng)很多地方沿用了電話網(wǎng)的思路，例如，用戶首先是向軟交換機發(fā)起呼叫，再有軟交換向被叫方呼叫，這類似于電話網(wǎng)中，用戶向電話交換機發(fā)起呼叫，電話交換機再向被叫呼叫。但是，在IP環(huán)境中，如果主叫知道被叫的IP地址，主叫完全可以直接呼叫被叫。

　　既然如此，通過軟交換來建立連接，就顯得多余了。

　　在純IP的環(huán)境中，真正有效的呼叫應該是如下所示：

　　在純IP的環(huán)境中，二個用戶可以直接連通，無須軟交換機的干預。

　　當用戶甲要和用戶乙通信，他只要向電話名解析系統(tǒng)（PNS）發(fā)出查詢用戶乙的IP地址的請求，PNS經(jīng)查詢把對方的IP地址返回給用戶甲，用戶甲得到對方的IP地址就可以直接向?qū)Ψ桨l(fā)起呼叫，連通后即可通話。當然，這里的終端不是普通的電話機，而是智能終端了。

　　這樣一種通信模式更為有效和經(jīng)濟，也不易形成通信的瓶頸。這將是電話網(wǎng)未來發(fā)展的方向。

　　實際上，目前廣泛在使用的即時消息（Instant Message, IM）已具有上述通信方式的一些特點。還有一些正在使用的模式更先進，每個聯(lián)網(wǎng)用戶在通話的同時自動把本方設置為 虛擬服務器，這使得同時在線的用戶帶寬總量大幅增加，因此這種VoIP服務的通話質(zhì)量已經(jīng)大幅改進。目前這些通信模式的缺點是各自為政，每個運行者只擁有自己的用戶群，這些用戶只能在同屬一個運行者的范圍內(nèi)互相通信，解決這一問題的辦法就是建立全國唯一的電話名解析系統(tǒng)（PNS）[1]，所有的用戶無論他是移動電話網(wǎng)的用戶，還是固定電話網(wǎng)的用戶，還是IM（Instant Message，如QQ， 收狐，MSN等等）的用戶，全在全國唯一的電話名解析系統(tǒng)（PNS）中解析被呼叫者的IP地址，這樣一來，每個運行者的用戶群都能和所有其他運行者的用戶通信。

　　可以預測今后的電話網(wǎng)的發(fā)展方向?qū)⒎譃槎䝼�階段，第一階段是以軟交換為核心的NGN，第二階段是類似于P to P（Peer To Peer）方式的VoIP。

　　就象在20世紀九十年代，人們起先非�？春肁TM，ATM能夠保證QoS等，在IP的沖擊下，人們忽然發(fā)現(xiàn)，在處在傳輸層和IP層之間的ATM是多余的，如果把IP直接映射到傳輸層效率會更高。目前人們認為軟交換很時髦，不久可能就會發(fā)現(xiàn)軟交換完全是多余的，Peer To Peer的通信方式效率更高。

　　也許有人會問，沒有了軟交換，如何計費？

　　確實，軟交換的出現(xiàn)既是目前龐大的電話網(wǎng)和龐大的電話用戶所帶來的必然結(jié)果，也是電話網(wǎng)逐步向IP網(wǎng)演進的需要。任何電話網(wǎng)的革命，不能不考慮到目前電話網(wǎng)的現(xiàn)實，不能不考慮電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進的需要，從這一點講，軟交換的出現(xiàn)是應運而生。

但　　是，另外一方面，電話網(wǎng)和IP網(wǎng)有著本質(zhì)上的區(qū)別，IP網(wǎng)終究將把電話網(wǎng)給并吞了，它將帶來全新的通信方式。帶著濃厚的電話網(wǎng)思維的軟交換，是不能適應真正IP網(wǎng)的通信模式的。從這一點來看，軟交換也是ITU及一些電信運行商的一廂情愿，他們希望，未來的通信和目前的電話網(wǎng)類似，相對的封閉，便于壟斷，采用現(xiàn)在的計費方式。但IP的開放性和無連接的特點，決定了無法在其上面重現(xiàn)電話網(wǎng)的運行模式，希望在IP網(wǎng)上和電話網(wǎng)那樣來計費是要落空。就象以前寄信都是要收錢的，突然出現(xiàn)了不收錢的E-MAIL，如果有誰指望發(fā)一封E-MAIL就象寄一封信那樣來收錢的話是違反技術發(fā)展的潮流的，因為按照以前郵政的思維，寄信的收費應該按照信的封數(shù)和重量來計費，對應到E-MAIL就應該是發(fā)E-MAIL的次數(shù)和信的長度來計費，這樣的計費系統(tǒng)將被認為是多余的，因發(fā)一封E-MAIL的成本太低，不計費比計費對運行者來說更經(jīng)濟。當真正的寬帶建起來之后，打個電話的成本同樣是非常之低，不值得為每個電話去計費。

　　從ATM失敗的例子中或許更可以看到一些端倪。

　　ATM曾經(jīng)被認為是未來寬帶綜合業(yè)務的核心（B-ISDN），是電話通信發(fā)展必經(jīng)之路，但突然之間大家都認為ATM不行了，比不過IP。

　　為什么呢？眾說紛紜，有的說，ATM太復雜，有的說ATM太昂貴。應該說，這些都是比較次要的原因，因為只要能大規(guī)模應用，昂貴的可以變成便宜，復雜的作成ASIC芯片后，也不成問題，事實上，有很多芯片要遠比ATM接口復雜，但同樣可以大規(guī)模應用。ATM之所以失敗，最根本的原因是它無法達到人們所期望的，或者說ATM沒能達到它原來所設定的最基本的目標。

　　ATM試圖用分組交換加面向連接的方式來取代電話網(wǎng)的電路交換加面向連接的方式。因而，它最基本的一條是要能夠?qū)崿F(xiàn)SVC，遺憾的是，ATM的SVC從來就沒有真正在大規(guī)模的實際應用中成功過。目前決大部分在用的ATM都是PVC。如果ATM只能提供PVC，那連電路交換都不如，只能算是人工交換，因為電話網(wǎng)中，電路的連接和斷開都是自動的，而PVC電路的斷開和連接都需要人工來配置。為什么ATM的SVC從來不能真正應用于大規(guī)模的網(wǎng)絡。其原因還待深入的研究，很有可能，在網(wǎng)絡的節(jié)點上，在分組交換的模式下，當各路流量匯集到節(jié)點上，又要考慮到QoS，又要考慮到用戶的約定速率等等因素，使得建立連接的效率受到影響。當時，一臺ATM交換機建立連接的次數(shù)在每秒數(shù)十次到二百次之間，而一般的電話交換機能達到每秒數(shù)千次的水平。ATM既然連最基本的目標都無法達到，交換能力連電話交換機的水平都不如，ATM當然只能是敗走麥城了。

　　這是電信界企圖把電話網(wǎng)面向連接的思維應用于分組交換為基礎的網(wǎng)絡的第一次最重大的失敗，它也顯示了在以分組交換為基礎的網(wǎng)絡中應用電話網(wǎng)式的面向連接技術的不可行。而IP技術在分組交換為基礎的網(wǎng)絡上應用無連接的新思維開創(chuàng)了通信技術的新天地。

　　而現(xiàn)在許多人在考慮在IP的分組網(wǎng)上繼續(xù)沿用電話網(wǎng)的連接方式（指信令層），在IP網(wǎng)上疊加一個信令網(wǎng)，在某種程度上是在重走ATM的老路。盡管它可以實現(xiàn)，但它的效率不是最高的。例如它人為地把流量集中到網(wǎng)關上，加重了出現(xiàn)流量瓶頸的概率。而這樣做的目的只是為了加強對用戶和通信流的控制，從而犧牲了IP高效的特性。也有的人希望在IP網(wǎng)上建一個信令網(wǎng)能夠解決QoS問題，實際上從ATM的失敗中可以看到信令網(wǎng)很難解決QoS問題，用IPV6取代IPV4來提升QoS，或許更現(xiàn)實一些。

　　從上面的比較和圖3中可以看到，在純IP的環(huán)境中，去掉軟交換機效率更高。

　　從另一方面來看，由于電話網(wǎng)（包括移動電話網(wǎng)）的封閉性，電信運行商一手控制了用戶，另一手控制了信息源，是獲取高額利潤的主要原因，因為任何用戶要想訪問信源，必須在電話網(wǎng)的控制之下才能實現(xiàn)，同樣任何信源要向用戶發(fā)送信息，也需在電話網(wǎng)的控制之下實現(xiàn)，從移動通信的短信中就可以看到這一點。

　　而軟交換方式，確實比目前的電話網(wǎng)要更容易添加新的業(yè)務，但如果類似電話網(wǎng)的控制方式的話，其應用就有非常大的限制，事實上，電話網(wǎng)（包括移動電話網(wǎng)）上的應用根本無法和豐富的INTERNET網(wǎng)上的應用相比。而只有象目前INTERNET網(wǎng)的那種開放性，才會催生層出不窮的應用。

　　從整個社會效益而言，開放的IP網(wǎng)是未來的發(fā)展方向，從電信運行商的利益出發(fā)采用半封閉的軟交換方式能獲取更高的利益，從這點來看，軟交換也是ITU-T等電信組織的一廂情愿。

　　一旦寬帶IP網(wǎng)普及到了千家萬戶（事實上，中國的寬帶用戶已達數(shù)千萬），在上面介紹的通信方式中，用戶只需在電話名解析系統(tǒng)中登記注冊，付一些注冊費，就可享受到無限制的通信服務。這種業(yè)務模式很可能將成為主流。

　　4．結(jié)論

　　電話網(wǎng)電路交換的模式正在不可避免地將被分組交換所取代，但由于目前電話網(wǎng)上有巨大的用戶群，它也是電話運行商收入的主要來源。軟交換作為電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進的權(quán)宜之計和過渡方案而登場，在電話網(wǎng)未來發(fā)展的第一階段將不可避免地要向以軟交換為核心的網(wǎng)絡演進。

　　但以軟交換為核心的網(wǎng)絡相當多地考慮了和目前電話網(wǎng)的特點，而電話網(wǎng)和IP網(wǎng)是完全不同的二個網(wǎng)絡，IP網(wǎng)的無連接特性和開放性注定了軟交換的作用將是曇花一現(xiàn)的，在未來網(wǎng)絡越來越簡單，終端越來越復雜的趨勢下，在純IP的環(huán)境中，具有更高效率的通信模式，在電話網(wǎng)未來發(fā)展的第二階段將會成為未來通信的主流。

參考文獻：
　　[1] 邢小良, “電話名技術”，北京，國防工業(yè)出版社，2004年1月出版

中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—摘自：《網(wǎng)絡通信世界》

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