詳盡解析軟交換組網技術中存在的若干問題
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隨著軟交換的出現(xiàn)及其技術的發(fā)展，各運營商包括中國電信、中國網通和中國聯(lián)通等開始進行軟交換實驗，希望以此為突破口，提升整個網絡提供業(yè)務的能力，同時也為電路交換網向分組網演進提供戰(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的研究，包括技術要求和方案的制定、設備的研制以及測試方法的研究等，其中軟交換組網技術的研究是該系列課題中的一個子課題。
1、軟交換的組網技術
1.1 組網方案
在軟交換技術的應用中，根據(jù)接入方式的不同可分為窄帶和寬帶兩類組網方案：窄帶組網方案即利用軟交換網絡技術為現(xiàn)有的窄帶用戶提供語音業(yè)務，具體包括長途／匯接和本地兩類方案；寬帶組網方案即為新興的寬帶用戶，主要為DSL和以太網用戶提供語音以及其他增值業(yè)務解決方案。
(1) 窄帶組網方案
所謂窄帶組網方案，簡單地可以認為是利用軟交換、網關等設備替代現(xiàn)有的電話長途／匯接局和端局。它的網絡組織中除了包含軟交換設備，還涉及以下兩類接入設備：
◆接入網關，是大型接入設備，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；
◆中繼網關，提供中繼接入，可以與軟交換以及信令網關配合替代現(xiàn)有的匯接／長途局。
由于窄帶組網方案的實質是用軟交換網絡技術組建現(xiàn)有的電話網，所以提供的業(yè)務以傳統(tǒng)的語音業(yè)務和智能業(yè)務為主，主要包括PSTN的基本業(yè)務和補充業(yè)務、ISDN的基本業(yè)務和補充業(yè)務以及智能業(yè)務等。
(2) 寬帶組網方案
所謂寬帶組網方案，簡單地可以認為是利用軟交換等設備為IAD、智能終端用戶提供業(yè)務。它的網絡組織中除了包含軟交換等核心網絡設備之外，更重要的是終端。
◆IAD，可提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務的綜合接入，目前主要采用的技術有VoIP和VoDSL。VoIP接入技術是指IAD的網絡側接口為以太網接口；VoDSL接入技術是指IAD的網絡側采用DSK接入方式，通過DSLAM接入到網絡中。
IAD可以根據(jù)端口容量的大小而提供不同的組網應用方式。對于小容量的IAD（1個Z接口＋1個以太網接口）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。
寬帶組網方案中的軟交換網絡除了可提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務之外，還可以提供新興的語音與數(shù)據(jù)相結合的業(yè)務、多媒體業(yè)務以及通過API開發(fā)的業(yè)務。
1.2 異地容災
如果軟交換和信令網關這樣重要的信令處理節(jié)點一旦癱瘓，對網絡的影響面甚廣，而異地容災是保證網絡可靠性的方法之一。
(1) 軟交換設備的異地容災
軟交換設備的異地容災即系統(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。從組網的角度來說，需要媒體網關能夠歸屬兩個軟交換設備的管理，這兩個軟交換設備采用主／從工作機制，在正常情況下，媒體網關僅受主軟交換設備的控制，從軟交換設備則定時地查詢主軟交換設備的當前運行狀況，一旦主軟交換設備出現(xiàn)故障，媒體網關就根據(jù)預先配置的地址信息向從軟交換設備注冊，從軟交換設備就接替主軟交換設備進行控制，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)一定的策略設定其他域的軟交換設備作為本域的備份軟交換設備。
(2) 信令網關的異地容災
信令網關的異地容災可通過信令轉接點對的方式來解決。此時，信令網關必須支持信令轉接點的組網方式。
1.3 NAT穿越
在寬帶組網方案中引入了SIP智能終端，因此需通過NAT進行公私有地址之間的轉換。
目前，業(yè)界對SIP的NAT穿透問題非常關注，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，在轉換時可以像處理IP包頭那樣轉換協(xié)議中內嵌的相應地址信息字段，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絡側的SIP服務器支持SIP／SDP NAT擴展，且在運營商網絡側需部署STUN服務器。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，且需要在運營商網絡側部署MIDCOM控制代理，這樣，MIDCOM控制代理可控制NAT/防火墻打開／關閉pinhole。此方案的優(yōu)勢是可將NAT和應用分離，對于不同應用可以與NAT／防火墻存在不同的控制關系，因此擴展性強。
總之，目前關于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，哪些網絡元素需要做升級；網絡業(yè)務量，應用這種解決方案后，是否會引入新的網絡開銷；語音質量，此解決方案是否影響語音質量，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用方案，是否可以穿越各種NAT；應用相關，此解決方案是否只能針對SIP，是否可支持其他應用；擴展性，此方案是否支持大規(guī)模應用。
2、軟交換網絡的規(guī)劃
軟交換網絡的規(guī)劃是確定下一代網絡在未來一段時間內的發(fā)展方向、發(fā)展目標和發(fā)展策略，以及為實現(xiàn)目標而投入的物質資金和采用的解決方案。在軟交換網絡規(guī)?；虡I(yè)應用到來之前，如何規(guī)劃和建設軟交換網絡，已成為各運營商議事日程中的重要話題。
軟交換網絡的規(guī)劃方法主要包括業(yè)務建模、網絡建模和網絡優(yōu)化算法等幾部分：
◆業(yè)務建模，根據(jù)各類業(yè)務的特性，采用合適的數(shù)學模型進行描述，作為NGN模型的輸入業(yè)務流；
◆網絡建模，確定各主要網絡功能模塊以及它們之間的主流信令協(xié)議；
◆網絡優(yōu)化，主要包括路由技術和網絡設備容量的優(yōu)化配置。
軟交換網絡的規(guī)劃步驟包括參數(shù)設置、業(yè)務量輸入、帶寬測算、設備容量測算和投資估算等。
2.1 網絡結構的規(guī)劃方法
軟交換網絡結構的規(guī)劃設計方法如下：
◆根據(jù)網絡覆蓋范圍和用戶地理分布特點，初步設置POP（運營商網絡接入點）數(shù)目和范圍；
◆根據(jù)POP接入的用戶數(shù)規(guī)模和預測業(yè)務量，初步確定各POP媒體網關設備的數(shù)量，或一個媒體網關設備服務覆蓋的POP范圍；
◆視軟交換業(yè)務量情況和設備容量性能，設置軟交換服務區(qū)的區(qū)域數(shù)目、服務區(qū)覆蓋POP范圍以及各服務區(qū)內軟交換設備的數(shù)量；
◆視軟交換業(yè)務量情況和設備容量性能，設置信令網關服務區(qū)的區(qū)域數(shù)目、服務區(qū)覆蓋POP范圍以及各服務區(qū)內信令網關設備的數(shù)量；
◆在網絡結構和業(yè)務量都確定后，便可進行網絡規(guī)模容量的測算，其測算結果可為軟交換網絡結構方案進一步調整提供定量依據(jù)；
◆當測算容量規(guī)模既能保證現(xiàn)有設備性能的充分利用，又能滿足網絡結構布局的簡潔性和可管理性時，就得到了相對比較合理的網絡結構方案。
2.2 設備配置和容量計算方法
在業(yè)務模式和網絡結構的規(guī)劃方案確定之后，軟交換網絡的規(guī)劃重點就是根據(jù)規(guī)劃期內軟交換業(yè)務的發(fā)展目標合理地配置軟交換網絡設備，確定網絡容量和規(guī)模。
在軟交換網絡的規(guī)劃中，所有網元設備都存在著設備容量測算的問題，而其中最重要的幾類設備是軟交換、信令網關和媒體網關。設備容量測算的最終目標是實現(xiàn)軟交換網絡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
軟交換接入層設備之間的數(shù)據(jù)主要是相關設備的尋路、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?、低時延要求較高，而且對于傳輸帶寬的要求也很高。只有分組網提供必要的帶寬與QoS保證，才能完美地實現(xiàn)基于軟交換的語音業(yè)務及多媒體業(yè)務。而分組網的QoS與必要帶寬的保證，除了引入新的QoS機制外，合理的網絡資源配置是基礎，這些配置包括分組網節(jié)點設備處理能力、端口資源分配和中繼電路帶寬分配等。網絡資源配置的定量依據(jù)便是接入層設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)務特性、網絡承載特性和業(yè)務實施策略都緊密相關。
3、軟交換的經濟分析
軟交換的經濟分析主要是計算軟交換和TDM的經濟評價指標。經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。
●內部收益率（IRR）：是指項目對投資的利用效率，內部收益率高于基準內部收益率則項目可行。內部收益率越高，項目對資金的利用效率越高。
從最終的分析結果看軟交換的長期經濟效益比較好，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，如果軟交換的設備價格降到與TDM類似，則軟交換設備的優(yōu)勢會更大一些。
4、小結
目前軟交換的網絡建設剛剛開始，從我們對軟交換組網技術的研究結果來看，目前窄帶域的組網技術相對成熟，寬帶域可與窄帶域互通；對于寬帶組網方案，從技術和運營的角度來分析，特別是基于SIP終端的寬帶組網方案離組建可運營、可管理的電信級網絡的目標還有一段距離，技術上還有待于進一步發(fā)展和完善。
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