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(luò)，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(chǔ)通信網(wǎng)的最佳選擇。它作為電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的權(quán)宜之計(jì)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(luò)將趨于簡單，而終端將越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)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(huì)成為通信的主流。
關(guān)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(gè)世紀(jì)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(wù)，還能提供電話網(wǎng)所不能提供的許多業(yè)務(wù)，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(gè)方面。
問題的另一個(gè)方面是電話語音業(yè)務(wù)是仍然是目前電信運(yùn)行商的支柱業(yè)務(wù)，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(jìn)不能不考慮到這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)情況，過于激進(jìn)的改變會(huì)嚴(yán)重?fù)p害運(yùn)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(shí)，又極力試圖把電路交換的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變到分組交換的網(wǎng)絡(luò)中去，從這個(gè)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(luò)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(luò)上的時(shí)候，一旦這一點(diǎn)做到了，以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)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(luò)而成為未來通信的主流。
以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)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(shí)它不能不考慮電話網(wǎng)已有的特點(diǎn)，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(gè)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(wù)，而無法提供多媒體業(yè)務(wù)，這并不是僅僅因?yàn)殡娫捑W(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(jī)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(gè)方面的限制使得電話網(wǎng)只能提供語音為主的業(yè)務(wù)。
如果要在電話網(wǎng)上提供多媒體業(yè)務(wù)，就要把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從交換機(jī)到終端全部更新，這幾乎就等于重新建一個(gè)網(wǎng)。這又太不經(jīng)濟(jì)，于是以軟交換為核心的NGN網(wǎng)出現(xiàn)了，它主要作用應(yīng)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(guān)鍵在于，以軟交換為核心的NGN網(wǎng)在純IP的網(wǎng)絡(luò)中并不是一個(gè)很好的選擇。這一點(diǎn)決定了以軟交換為核心的NGN網(wǎng)只能是一個(gè)權(quán)宜之計(jì)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(diǎn)是能在保持電話網(wǎng)的語音業(yè)務(wù)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(yùn)行和維護(hù)的成本。這是推動(dòng)電話網(wǎng)向以軟交換為核心的NGN網(wǎng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ弧?br>
其動(dòng)力之二是指望軟交換能提供一些新業(yè)務(wù)，確實(shí)有一些新的業(yè)務(wù)，如固定電話網(wǎng)上的個(gè)性化的回鈴音等業(yè)務(wù)如果利用軟交換來實(shí)現(xiàn)，會(huì)更簡單和經(jīng)濟(jì)。
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(wù)和電話網(wǎng)的互通問題。
事實(shí)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(wù)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(wù)融入進(jìn)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(wù)。這里我們看到，目前所鼓吹的軟交換是一個(gè)神話，它不可能實(shí)現(xiàn)電話網(wǎng)上真正意義上的視頻業(yè)務(wù)。
真正意義上視頻業(yè)務(wù)只能在寬帶IP的環(huán)境中才能有效地實(shí)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(shè)想每個(gè)用戶以一個(gè)G的速率連接在IP網(wǎng)上時(shí)）它甚至可能是一個(gè)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(yùn)維成本的下降和提供某些新業(yè)務(wù)，軟交換的出現(xiàn)是合理的。
但是，一旦最基礎(chǔ)的通信網(wǎng)成為IP網(wǎng)的話，真正的視頻業(yè)務(wù)未必會(huì)把目前NGN網(wǎng)的一些技術(shù)作為主要的技術(shù)。因?yàn)椋壳耙攒浗粨Q為核心的NGN網(wǎng)基本上沿用了許多電話網(wǎng)的關(guān)鍵思路，而和真正以IP為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)相去甚遠(yuǎn)，而且真正的視頻業(yè)務(wù)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(shù)。
目前在NGN中同時(shí)使用二個(gè)主要協(xié)議，H.323和SIP。但實(shí)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(luò)。在NGN開始時(shí)，H.323可能會(huì)用的比較多，在電話網(wǎng)走向消亡的過程中，SIP會(huì)逐步占主導(dǎo)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(jī)，二個(gè)用戶的連接必須在電話交換機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)用戶甲想和用戶乙通話，他先撥通交換機(jī)甲，交換機(jī)甲根據(jù)被叫號呼叫交換機(jī)乙，交換機(jī)乙向用戶乙發(fā)送振鈴音，用戶乙聽到振鈴聲后摘機(jī)，交換機(jī)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(jī)甲和乙而相連的。他們也只能通過電話交換機(jī)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(jī)。
用戶甲想和用戶乙通話，他先撥通軟交換機(jī)甲，軟交換機(jī)甲根據(jù)被叫號呼叫軟交換機(jī)乙，軟交換機(jī)乙向用戶乙發(fā)送振鈴音，用戶乙聽到振鈴聲后摘機(jī)，軟交換機(jī)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(jī)甲和乙。同時(shí)，即使不在通話時(shí)，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?yàn)镮P網(wǎng)本身提供了路由的機(jī)制，無需軟交換機(jī)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(diǎn)之一。
搞清楚了這一點(diǎn)，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(jī)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(jī)發(fā)起呼叫，電話交換機(jī)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(yīng)該是如下所示：
在純IP的環(huán)境中，二個(gè)用戶可以直接連通，無須軟交換機(jī)的干預(yù)。
當(dāng)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(dāng)然，這里的終端不是普通的電話機(jī)，而是智能終端了。
這樣一種通信模式更為有效和經(jīng)濟(jì)，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(shí)際上，目前廣泛在使用的即時(shí)消息（Instant Message, IM）已具有上述通信方式的一些特點(diǎn)。還有一些正在使用的模式更先進(jìn)，每個(gè)聯(lián)網(wǎng)用戶在通話的同時(shí)自動(dòng)把本方設(shè)置為 虛擬服務(wù)器，這使得同時(shí)在線的用戶帶寬總量大幅增加，因此這種VoIP服務(wù)的通話質(zhì)量已經(jīng)大幅改進(jìn)。目前這些通信模式的缺點(diǎn)是各自為政，每個(gè)運(yùn)行者只擁有自己的用戶群，這些用戶只能在同屬一個(gè)運(yùn)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(dòng)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(gè)運(yùn)行者的用戶群都能和所有其他運(yùn)行者的用戶通信。
可以預(yù)測今后的電話網(wǎng)的發(fā)展方向?qū)⒎譃槎䝼�(gè)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(jì)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(huì)更高。目前人們認(rèn)為軟交換很時(shí)髦，不久可能就會(huì)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(huì)問，沒有了軟交換，如何計(jì)費(fèi)？
確實(shí)，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(jìn)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(shí)，不能不考慮電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的需要，從這一點(diǎn)講，軟交換的出現(xiàn)是應(yīng)運(yùn)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(yīng)真正IP網(wǎng)的通信模式的。從這一點(diǎn)來看，軟交換也是ITU及一些電信運(yùn)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(jì)費(fèi)方式。但I(xiàn)P的開放性和無連接的特點(diǎn)，決定了無法在其上面重現(xiàn)電話網(wǎng)的運(yùn)行模式，希望在IP網(wǎng)上和電話網(wǎng)那樣來計(jì)費(fèi)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(shù)發(fā)展的潮流的，因?yàn)榘凑找郧班]政的思維，寄信的收費(fèi)應(yīng)該按照信的封數(shù)和重量來計(jì)費(fèi)，對應(yīng)到E-MAIL就應(yīng)該是發(fā)E-MAIL的次數(shù)和信的長度來計(jì)費(fèi)，這樣的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)將被認(rèn)為是多余的，因發(fā)一封E-MAIL的成本太低，不計(jì)費(fèi)比計(jì)費(fèi)對運(yùn)行者來說更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)真正的寬帶建起來之后，打個(gè)電話的成本同樣是非常之低，不值得為每個(gè)電話去計(jì)費(fèi)。
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(rèn)為是未來寬帶綜合業(yè)務(wù)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(rèn)為ATM不行了，比不過IP。
為什么呢？眾說紛紜，有的說，ATM太復(fù)雜，有的說ATM太昂貴。應(yīng)該說，這些都是比較次要的原因，因?yàn)橹灰艽笠?guī)模應(yīng)用，昂貴的可以變成便宜，復(fù)雜的作成ASIC芯片后，也不成問題，事實(shí)上，有很多芯片要遠(yuǎn)比ATM接口復(fù)雜，但同樣可以大規(guī)模應(yīng)用。ATM之所以失敗，最根本的原因是它無法達(dá)到人們所期望的，或者說ATM沒能達(dá)到它原來所設(shè)定的最基本的目標(biāo)。
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(shí)際應(yīng)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?yàn)殡娫捑W(wǎng)中，電路的連接和斷開都是自動(dòng)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(yīng)用于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。其原因還待深入的研究，很有可能，在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上，在分組交換的模式下，當(dāng)各路流量匯集到節(jié)點(diǎn)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(dāng)時(shí)，一臺ATM交換機(jī)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(jī)能達(dá)到每秒數(shù)千次的水平。ATM既然連最基本的目標(biāo)都無法達(dá)到，交換能力連電話交換機(jī)的水平都不如，ATM當(dāng)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(yīng)用于分組交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的第一次最重大的失敗，它也顯示了在以分組交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用電話網(wǎng)式的面向連接技術(shù)的不可行。而IP技術(shù)在分組交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用無連接的新思維開創(chuàng)了通信技術(shù)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(gè)信令網(wǎng)，在某種程度上是在重走ATM的老路。盡管它可以實(shí)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(guān)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(qiáng)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(gè)信令網(wǎng)能夠解決QoS問題，實(shí)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(shí)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(jī)效率更高。
從另一方面來看，由于電話網(wǎng)（包括移動(dòng)電話網(wǎng)）的封閉性，電信運(yùn)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?yàn)槿魏斡脩粢朐L問信源，必須在電話網(wǎng)的控制之下才能實(shí)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(shí)現(xiàn)，從移動(dòng)通信的短信中就可以看到這一點(diǎn)。
而軟交換方式，確實(shí)比目前的電話網(wǎng)要更容易添加新的業(yè)務(wù)，但如果類似電話網(wǎng)的控制方式的話，其應(yīng)用就有非常大的限制，事實(shí)上，電話網(wǎng)（包括移動(dòng)電話網(wǎng)）上的應(yīng)用根本無法和豐富的INTERNET網(wǎng)上的應(yīng)用相比。而只有象目前INTERNET網(wǎng)的那種開放性，才會(huì)催生層出不窮的應(yīng)用。
從整個(gè)社會(huì)效益而言，開放的IP網(wǎng)是未來的發(fā)展方向，從電信運(yùn)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(diǎn)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(shí)上，中國的寬帶用戶已達(dá)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(fèi)，就可享受到無限制的通信服務(wù)。這種業(yè)務(wù)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(yùn)行商收入的主要來源。軟交換作為電話網(wǎng)向IP網(wǎng)演進(jìn)的權(quán)宜之計(jì)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(luò)演進(jìn)。
但以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)多地考慮了和目前電話網(wǎng)的特點(diǎn)，而電話網(wǎng)和IP網(wǎng)是完全不同的二個(gè)網(wǎng)絡(luò)，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(luò)越來越簡單，終端越來越復(fù)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(huì)成為未來通信的主流。
參考文獻(xiàn)：
[1] 邢小良, “電話名技術(shù)”，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(luò)通信世界》
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