軟交換組網技術中若干問題的探討
隨著軟交換的出現及其技術的發展，各運營商包括中國電信、中國網通和中國聯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務的能力，同時也為電路交換網向分組網演進提供戰略決策依據。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?！ ?/P>
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有的窄帶用戶提供語音業務，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務解決方案?！ ?STRONG>
(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有的電話網，所以提供的業務以傳統的語音業務和智能業務為主，主要包括PSTN的基本業務和補充業務、ISDN的基本業務和補充業務以及智能業務等?！ ?/P>
(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、數據、多媒體業務的綜合接入，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?！ ?/P>
IAD可以根據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）可以放置在小區的樓道和大型的辦公室?！ ?/P>
◆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?！ ?/P>
寬帶組網方案中的軟交換網絡除了可提供傳統的語音業務之外，還可以提供新興的語音與數據相結合的業務、多媒體業務以及通過API開發的業務。
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?！ ?/P>
(1) 軟交換設備的異地容災
軟交換設備的異地容災即系統在某個軟交換節點故障的情況下還可以繼續提供服務。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故障，媒體網關就根據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?！ ?/P>
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?！ ?/P>
目前，業界對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?！ ?/P>
(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，現有的NAT多數不支持這個方案。
(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。這種方案的優點是不用對NAT進行升級就可實現通信，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，運營商需要根據自己的需求，對協議作標準化定義，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工作組開發的防火墻控制協議，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?！ ?/P>
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；企業投資，如果面向企業客戶，企業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模應用。 #p#
2 軟交換網絡的規劃
軟交換網絡的規劃是確定下一代網絡在未來一段時間內的發展方向、發展目標和發展策略，以及為實現目標而投入的物質資金和采用的解決方案。在軟交換網絡規模化商業應用到來之前，如何規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。
軟交換網絡的規劃方法主要包括業務建模、網絡建模和網絡優化算法等幾部分：
◆業務建模，根據各類業務的特性，采用合適的數學模型進行描述，作為NGN模型的輸入業務流；
◆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議；
◆網絡優化，主要包括路由技術和網絡設備容量的優化配置?！ ?/P>
軟交換網絡的規劃步驟包括參數設置、業務量輸入、帶寬測算、設備容量測算和投資估算等?！ ?/P>
2.1 網絡結構的規劃方法
軟交換網絡結構的規劃設計方法如下：
◆根據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）數目和范圍；
◆根據POP接入的用戶數規模和預測業務量，初步確定各POP媒體網關設備的數量，或一個媒體網關設備服務覆蓋的POP范圍；
◆視軟交換業務量情況和設備容量性能，設置軟交換服務區的區域數目、服務區覆蓋POP范圍以及各服務區內軟交換設備的數量；
◆視軟交換業務量情況和設備容量性能，設置信令網關服務區的區域數目、服務區覆蓋POP范圍以及各服務區內信令網關設備的數量；
◆在網絡結構和業務量都確定后，便可進行網絡規模容量的測算，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；
◆當測算容量規模既能保證現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?！ ?STRONG>
2.2 設備配置和容量計算方法
在業務模式和網絡結構的規劃方案確定之后，軟交換網絡的規劃重點就是根據規劃期內軟交換業務的發展目標合理地配置軟交換網絡設備，確定網絡容量和規模。
在軟交換網絡的規劃中，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據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據的傳送，不僅對傳輸的安全可靠性、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，才能完美地實現基于軟交換的語音業務及多媒體業務。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務特性、網絡承載特性和業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，即累計的凈現金
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