下一代网络的关键交换技术 - 现代交换技术论文之欧阳家百创编

下一代网络的关键交换技术

欧阳家百（2021.03.07）

摘要

近年来，由于通信技术的不断发展，人们对新业务需求的增加，给通信事业的发展带来了新的挑战，当前迫切需要一个能够将语音、数据和图像融合在一起的网络。通信网络正在从电路交换向以软交换为核心的下一代网络演进。下一代网络NGN(Next Ge neration Network)是一个综合性的开放网络，它以分组交换技术为基础，以软交换技术为核心。NGN需要得到许多新技术的支持，关键技术是软交换技术、高速路由/交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，2013年12月4日下午，工业和信息化部向中国联通、中国电信、中国移动正式发放了第四代移动通信业务牌照（TD-LT E），此举标志着中国电信产业正式进入了4G时代，这将大大有利于下一代网络的发展，下一代网络的建设成为越来越重要的话题之一。本文探讨的是下一代网络的关键交换技术：软交换技术和光交换技术，及其所支持的下一代网络技术。

【关键词】软交换光交换光纤通信下一代网络 NGN

一、下一代网络(Next Generation Network)

1、NGN概述

NGN是下一代网络的简称，国际电信联盟远程通信标准化组织ITU-T对NGN的定义如下：NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。NGN具有以下特点：NGN属于电信网络，支持话音、数据和多媒体业务；支持实时/非实时的业务，同时应支持业务的个性化、业务的移动性；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(包括实时、流、非实时和多媒体业务)；具有端到端QoS和透明的传输能力；通过开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商；支持多样标志体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；同一业务具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传送技术；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。

2、NGN的主要支持技术

NGN需要得到许多新技术的支持，如:采用软交换技术实现端到端业务的交换；采用IP技术承载各种业务，实现三网融合；采用IPv6技术解决地址问题，提高网络整体吞吐量；采用MPLS(多协议标签交换)实现I层和多种链路层协议(ATM/FR、PPP、以太网，或SDH、光波)的结合；采用OTN(光传输网)和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采用宽带接入手段解决“最后一公里”的用户接入问题。因此实现NGN的关键技术是软交换技术、

高速路由/交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术是NGN的核心技术。软交换(Soft Switch)又称为呼叫代理(Agent)、呼叫服务器或媒体网关控制。是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移，使软交换能无缝地软统一于通信数据、传真、视频等多媒体业务。更重要的是，软交换采用了开放式应用程序接口(AP I)，允许在交换机制中灵活引入新业务。软交换是下一代网络呼叫与控制的核心，其核心思想是硬件软件化，通过软件来实现原来交换机的控制接续和业务处理等功能，各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议，更方便地提供业务。

二、软交换

1、软交换概述

软交换是一种功能实体，为下一代网络NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。

软交换技术是NGN网络的核心技术，为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。软交换技术独

立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。[1]

2、软交换的提出

软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下，用户采用基于以太网的电话，通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件（Call Manager、Call Server），实现PBX（Private Branch eXchange，用户级交换机）功能（IP PBX）。对于这样一套设备，系统不需单独铺设网络，而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一，综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高，主要用于满足通信需求，设备门槛低，许多设备商都可提供此类解决方案，因此IP PBX应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发，为了提高网络综合运营效益，网络的发展更加趋于合理、开放，更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想：将传统的交换设备部件化，分为呼叫控制与媒体处理，二者之间采用标准协议（MGCP、H248）且主要使用纯软件进行处理，于是，Soft Switch（软交换）技术应运而生。[1]

3、软交换的发展

软交换概念一经提出，很快便得到了业界的广泛认同和重视，ISC（International Soft Switch Consortium）的成立更加快了软交换技术的发展步伐，软交换相关标准和协议得到了IET F、ITU－T等国际标准化组织的重视。

根据国际Soft Switch论坛ISC的定义，Soft Switch是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统。因此，软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时，软交换还将网络资源、网络能力封装起来，通过标准开放的业务接口和业务应用层相连，可方便地在网络上快速提供新的业务。

思科系统亚太区NGN/VoIP首席技术顾问殷康认为，尽管“软交换”是NGN讨论的热点，但是人们对它的概念仍然有些似是而非。他说：“‘软交换’这个术语可以说是从Soft switch翻译而得。Soft switch这一术语借用了传统电信领域PSTN网中的‘硬’交换机‘switch’的概念，所不同的是强调其基于分组网上呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。国内一开始有人将Soft switch译为‘软交换’。但是‘软交换’这个翻译术语含义不够十分明晰，单从字面上看很难使人理解它究竟是设备系统概念还是体系概念。”

殷康指出，我国电信业历来将名词属性的、设备概念范畴的s witch译为“交换机”，而将动名词属性的switching 译为“交换”。X25 switch译为X25交换机，ATM switch译为ATM交换机，L2/L3 switch 译为二层/三层交换机。因此他建议，为学术