詳盡解析軟交換組網(wǎng)技術(shù)中存在的若干問題
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隨著軟交換的出現(xiàn)及其技術(shù)的發(fā)展，各運營商包括中國電信、中國網(wǎng)通和中國聯(lián)通等開始進行軟交換實驗，希望以此為突破口，提升整個網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)的能力，同時也為電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進提供戰(zhàn)略決策依據(jù)。我國“十五”863計劃于2002年開始列項進行軟交換技術(shù)的研究，包括技術(shù)要求和方案的制定、設(shè)備的研制以及測試方法的研究等，其中軟交換組網(wǎng)技術(shù)的研究是該系列課題中的一個子課題。
1、軟交換的組網(wǎng)技術(shù)
1.1 組網(wǎng)方案
在軟交換技術(shù)的應(yīng)用中，根據(jù)接入方式的不同可分為窄帶和寬帶兩類組網(wǎng)方案：窄帶組網(wǎng)方案即利用軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為現(xiàn)有的窄帶用戶提供語音業(yè)務(wù)，具體包括長途／匯接和本地兩類方案；寬帶組網(wǎng)方案即為新興的寬帶用戶，主要為DSL和以太網(wǎng)用戶提供語音以及其他增值業(yè)務(wù)解決方案。
(1) 窄帶組網(wǎng)方案
所謂窄帶組網(wǎng)方案，簡單地可以認為是利用軟交換、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備替代現(xiàn)有的電話長途／匯接局和端局。它的網(wǎng)絡(luò)組織中除了包含軟交換設(shè)備，還涉及以下兩類接入設(shè)備：
◆接入網(wǎng)關(guān)，是大型接入設(shè)備，提供POTS、PR1/BR1、V5等窄帶接入，與軟交換配合可以替代現(xiàn)有的電話端局；
◆中繼網(wǎng)關(guān)，提供中繼接入，可以與軟交換以及信令網(wǎng)關(guān)配合替代現(xiàn)有的匯接／長途局。
由于窄帶組網(wǎng)方案的實質(zhì)是用軟交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組建現(xiàn)有的電話網(wǎng)，所以提供的業(yè)務(wù)以傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)為主，主要包括PSTN的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)、ISDN的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)以及智能業(yè)務(wù)等。
(2) 寬帶組網(wǎng)方案
所謂寬帶組網(wǎng)方案，簡單地可以認為是利用軟交換等設(shè)備為IAD、智能終端用戶提供業(yè)務(wù)。它的網(wǎng)絡(luò)組織中除了包含軟交換等核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之外，更重要的是終端。
◆IAD，可提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入，目前主要采用的技術(shù)有VoIP和VoDSL。VoIP接入技術(shù)是指IAD的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口為以太網(wǎng)接口；VoDSL接入技術(shù)是指IAD的網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用DSK接入方式，通過DSLAM接入到網(wǎng)絡(luò)中。
IAD可以根據(jù)端口容量的大小而提供不同的組網(wǎng)應(yīng)用方式。對于小容量的IAD（1個Z接口＋1個以太網(wǎng)接口）可以放置到最終用戶的家中；對于中等容量的IAD（一般為5～6個Ｚ接口＋1個以太網(wǎng)接口）可以放置在小型的辦公室；對于大容量的IAD（一般為十幾至幾十個Z接口）可以放置在小區(qū)的樓道和大型的辦公室。
◆智能終端，一般分為軟終端和硬終端兩種，包括SIP終端、H?郾323終端和MGCP終端等。
寬帶組網(wǎng)方案中的軟交換網(wǎng)絡(luò)除了可提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)之外，還可以提供新興的語音與數(shù)據(jù)相結(jié)合的業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)以及通過API開發(fā)的業(yè)務(wù)。
1.2 異地容災(zāi)
如果軟交換和信令網(wǎng)關(guān)這樣重要的信令處理節(jié)點一旦癱瘓，對網(wǎng)絡(luò)的影響面甚廣，而異地容災(zāi)是保證網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法之一。
(1) 軟交換設(shè)備的異地容災(zāi)
軟交換設(shè)備的異地容災(zāi)即系統(tǒng)在某個軟交換節(jié)點故障的情況下還可以繼續(xù)提供服務(wù)。從組網(wǎng)的角度來說，需要媒體網(wǎng)關(guān)能夠歸屬兩個軟交換設(shè)備的管理，這兩個軟交換設(shè)備采用主／從工作機制，在正常情況下，媒體網(wǎng)關(guān)僅受主軟交換設(shè)備的控制，從軟交換設(shè)備則定時地查詢主軟交換設(shè)備的當前運行狀況，一旦主軟交換設(shè)備出現(xiàn)故障，媒體網(wǎng)關(guān)就根據(jù)預(yù)先配置的地址信息向從軟交換設(shè)備注冊，從軟交換設(shè)備就接替主軟交換設(shè)備進行控制，從而保證系統(tǒng)工作不中斷，此種工作方式即為“雙歸屬”。為提高雙歸屬的工作效率，可以依據(jù)一定的策略設(shè)定其他域的軟交換設(shè)備作為本域的備份軟交換設(shè)備。
(2) 信令網(wǎng)關(guān)的異地容災(zāi)
信令網(wǎng)關(guān)的異地容災(zāi)可通過信令轉(zhuǎn)接點對的方式來解決。此時，信令網(wǎng)關(guān)必須支持信令轉(zhuǎn)接點的組網(wǎng)方式。
1.3 NAT穿越
在寬帶組網(wǎng)方案中引入了SIP智能終端，因此需通過NAT進行公私有地址之間的轉(zhuǎn)換。
目前，業(yè)界對SIP的NAT穿透問題非常關(guān)注，也提出了各種解決方案，主要包括ALG、STUN（Simple Traversal of UDP thorugh NAT）和MID?鄄COM等，這些解決方案各有其應(yīng)用場合。
(1) ALG方案
ALG方案采用支持SIP的ALG防火墻，使得NAT可以分析SIP，在轉(zhuǎn)換時可以像處理IP包頭那樣轉(zhuǎn)換協(xié)議中內(nèi)嵌的相應(yīng)地址信息字段，如重寫Register請求中的Contact字段。但由于SIP剛推出不久，現(xiàn)有的NAT多數(shù)不支持這個方案。
(2) STUN方案
此方案需要升級SIP終端以支持STUN協(xié)議，要求終端以及運營商網(wǎng)絡(luò)側(cè)的SIP服務(wù)器支持SIP／SDP NAT擴展，且在運營商網(wǎng)絡(luò)側(cè)需部署STUN服務(wù)器。這種方案的優(yōu)點是不用對NAT進行升級就可實現(xiàn)通信，因此具有可實施性；缺點是需要對SIP終端和SIP服務(wù)器進行擴展，運營商需要根據(jù)自己的需求，對協(xié)議作標準化定義，以避免SIP終端和SIP服務(wù)器不兼容，并且此方案大多還處于草案階段，目前還沒有標準。
(3)）MIDCOM方案
此方案需升級NAT/防火墻以支持MIDCOM工作組開發(fā)的防火墻控制協(xié)議，且需要在運營商網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署MIDCOM控制代理，這樣，MIDCOM控制代理可控制NAT/防火墻打開／關(guān)閉pinhole。此方案的優(yōu)勢是可將NAT和應(yīng)用分離，對于不同應(yīng)用可以與NAT／防火墻存在不同的控制關(guān)系，因此擴展性強。
總之，目前關(guān)于SIP的NAT穿透問題有多種解決方案，到底采用哪種方式需要從以下角度進行綜合考慮： 升級要求，哪些網(wǎng)絡(luò)元素需要做升級；網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量，應(yīng)用這種解決方案后，是否會引入新的網(wǎng)絡(luò)開銷；語音質(zhì)量，此解決方案是否影響語音質(zhì)量，增加時延或丟包率；運營商的投資，運營商是否需要做大量投資；企業(yè)投資，如果面向企業(yè)客戶，企業(yè)是否需要做大量投資；確定性，此解決方案是否只能在特定的環(huán)境下生效，是否可以支持各種應(yīng)用方案，是否可以穿越各種NAT；應(yīng)用相關(guān)，此解決方案是否只能針對SIP，是否可支持其他應(yīng)用；擴展性，此方案是否支持大規(guī)模應(yīng)用。
2、軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃
軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃是確定下一代網(wǎng)絡(luò)在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展方向、發(fā)展目標和發(fā)展策略，以及為實現(xiàn)目標而投入的物質(zhì)資金和采用的解決方案。在軟交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用到來之前，如何規(guī)劃和建設(shè)軟交換網(wǎng)絡(luò)，已成為各運營商議事日程中的重要話題。
軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法主要包括業(yè)務(wù)建模、網(wǎng)絡(luò)建模和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法等幾部分：
◆業(yè)務(wù)建模，根據(jù)各類業(yè)務(wù)的特性，采用合適的數(shù)學(xué)模型進行描述，作為NGN模型的輸入業(yè)務(wù)流；
◆網(wǎng)絡(luò)建模，確定各主要網(wǎng)絡(luò)功能模塊以及它們之間的主流信令協(xié)議；
◆網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，主要包括路由技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備容量的優(yōu)化配置。
軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃步驟包括參數(shù)設(shè)置、業(yè)務(wù)量輸入、帶寬測算、設(shè)備容量測算和投資估算等。
2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃方法
軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計方法如下：
◆根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和用戶地理分布特點，初步設(shè)置POP（運營商網(wǎng)絡(luò)接入點）數(shù)目和范圍；
◆根據(jù)POP接入的用戶數(shù)規(guī)模和預(yù)測業(yè)務(wù)量，初步確定各POP媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)量，或一個媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備服務(wù)覆蓋的POP范圍；
◆視軟交換業(yè)務(wù)量情況和設(shè)備容量性能，設(shè)置軟交換服務(wù)區(qū)的區(qū)域數(shù)目、服務(wù)區(qū)覆蓋POP范圍以及各服務(wù)區(qū)內(nèi)軟交換設(shè)備的數(shù)量；
◆視軟交換業(yè)務(wù)量情況和設(shè)備容量性能，設(shè)置信令網(wǎng)關(guān)服務(wù)區(qū)的區(qū)域數(shù)目、服務(wù)區(qū)覆蓋POP范圍以及各服務(wù)區(qū)內(nèi)信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)量；
◆在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)量都確定后，便可進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)模容量的測算，其測算結(jié)果可為軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案進一步調(diào)整提供定量依據(jù)；
◆當測算容量規(guī)模既能保證現(xiàn)有設(shè)備性能的充分利用，又能滿足網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局的簡潔性和可管理性時，就得到了相對比較合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案。
2.2 設(shè)備配置和容量計算方法
在業(yè)務(wù)模式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃方案確定之后，軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃重點就是根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)軟交換業(yè)務(wù)的發(fā)展目標合理地配置軟交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確定網(wǎng)絡(luò)容量和規(guī)模。
在軟交換網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中，所有網(wǎng)元設(shè)備都存在著設(shè)備容量測算的問題，而其中最重要的幾類設(shè)備是軟交換、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)。設(shè)備容量測算的最終目標是實現(xiàn)軟交換網(wǎng)絡(luò)資源的合理組織和利用，使其便于管理和維護。
2.3 媒體流帶寬的計算方法
軟交換接入層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)主要是相關(guān)設(shè)備的尋路、語音媒體鏈路的建立以及語音和多媒體數(shù)據(jù)的傳送，不僅對傳輸?shù)陌踩煽啃浴⒌蜁r延要求較高，而且對于傳輸帶寬的要求也很高。只有分組網(wǎng)提供必要的帶寬與QoS保證，才能完美地實現(xiàn)基于軟交換的語音業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)。而分組網(wǎng)的QoS與必要帶寬的保證，除了引入新的QoS機制外，合理的網(wǎng)絡(luò)資源配置是基礎(chǔ)，這些配置包括分組網(wǎng)節(jié)點設(shè)備處理能力、端口資源分配和中繼電路帶寬分配等。網(wǎng)絡(luò)資源配置的定量依據(jù)便是接入層設(shè)備間的媒體流端到端帶寬需求。媒體流帶寬的測算與軟交換的業(yè)務(wù)特性、網(wǎng)絡(luò)承載特性和業(yè)務(wù)實施策略都緊密相關(guān)。
3、軟交換的經(jīng)濟分析
軟交換的經(jīng)濟分析主要是計算軟交換和TDM的經(jīng)濟評價指標。經(jīng)濟分析的主要評價指標有以下幾個。
●投資回收期（PP）：是指項目投資的回收時間，即累計的凈現(xiàn)金流量為正的時間，對于經(jīng)濟分析而言，投資回收期小于基準投資回收期則項目可行。項目的投資回收期越短越好，投資回收期越短項目的投資風險越小。
●凈現(xiàn)值（NPV）：是指項目產(chǎn)生的凈現(xiàn)金流量貼現(xiàn)到一定時間的累加和，凈現(xiàn)值>０則項目可行。凈現(xiàn)值越大說明項目的盈利能力越強。
●內(nèi)部收益率（IRR）：是指項目對投資的利用效率，內(nèi)部收益率高于基準內(nèi)部收益率則項目可行。內(nèi)部收益率越高，項目對資金的利用效率越高。
從最終的分析結(jié)果看軟交換的長期經(jīng)濟效益比較好，而TDM的短期效益比較好，TDM短期效益來源于比軟交換較少的投資，如果軟交換的設(shè)備價格降到與TDM類似，則軟交換設(shè)備的優(yōu)勢會更大一些。
4、小結(jié)
目前軟交換的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)剛剛開始，從我們對軟交換組網(wǎng)技術(shù)的研究結(jié)果來看，目前窄帶域的組網(wǎng)技術(shù)相對成熟，寬帶域可與窄帶域互通；對于寬帶組網(wǎng)方案，從技術(shù)和運營的角度來分析，特別是基于SIP終端的寬帶組網(wǎng)方案離組建可運營、可管理的電信級網(wǎng)絡(luò)的目標還有一段距離，技術(shù)上還有待于進一步發(fā)展和完善。
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