基于软交换的NGN发展策略

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1、NGN与软交换的产生背景及基本概念
　　目前的网络无论是PSTN还是互联网都难以满足人们对话音、数据与多媒体融合业务的渴望，难以实现人们任何时间任何地点能够以任何方式通信的美好愿望。
另外随着电信行业管制的放松，电信运营商之间竞争加剧，谁能够提供个性化、满足用户需求的业务谁就能在竞争中占据优势。PSTN由于固有的局限性，无法快速灵活地开发出新业务，而且新业务部署成本高。互联网虽然部署业务相对容易，但是IP网络存在的固有缺陷，使得它难以提供优质的电信级业务。在这一背景下，人们期待一种新的网络来解决目前网络面临的诸多问题，于是下一代网络(Next Generation Network，简称NGN)的概念应运而生。
　　广义上的NGN是一个宽泛的概念，蕴涵着极其丰富的内容，几乎涵盖了现代电信新技术和新思想的方方面面，不同背景的专家对其有不同的诠释，不同的标准化组织从不同侧面去制定技术标准，从不同角度看到的是NGN中的不同内容，在不同场合谈论NGN往往有不同所指。从基础传送层面看，下一代网络是大容量的智能光网络；从承载层面看，下一代网络是以MPLS和IPv6为方向的有QoS和安全保障的分组网；从接入层面上看，下一代网络是多元化、综合化的宽带有线与无线接入网；从网络控制层面看，下一代网络是软交换；从移动通信的角度看，下一代网络是3G与后3G；从业务角度看，下一代网络是集话音、数据与多媒体业务以及固定与移动业务于一身的开放的智能化多业务平台。总之，下一代网络是诸多技术进步共同推动的结果，是通信新技术的集大成。业界对网络演进方向的认识是基本一致的，即网络将向着分组化、宽带化、融合化、智能化等方向发展，期望通过单一网络提供语音、数据、多媒体以及移动业务，以降低网络的复杂度，并快速、灵活地部署新业务；网络体系结构将趋于简单和开放，逐步形成分层化网络结构；控制平面将逐步从现有结构中分离出来，集成在一起完成各种呼叫控制、业务控制以及资源管理功能。业务融合、网络融合、固定/移动融合、运营融合等成为了业界的追逐目标。但各运营商由于具体情况的不同，在网络演进的时机和策略上尚存在分歧。
　　2004年2月的ITU-T SG13会议给出了NGN的基本定义，即NGN是基于分组技术的网络；能够提供包括电信业务在内的多种业务；能够利用多种宽带和具有QoS支持能力的传送技术；业务相关功能与底层传送相关技术相互独立；能够使用户自由接入不同的业务提供商；能够支持通用移动性，从而向用户提供一致的和无处不在的业务。同时ITU-T也给出了NGN的基本特征，包括：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；支持多样标识方案，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。可以看出，NGN包含着人们对未来网络的各种理想期望，如多业务、宽带化、分组化、开放性、移动性、安全性和可管理性等。
　　NGN采用了分层体系结构，将网络分为业务层、控制层、承载层与接入层等几个相对独立的层面，业务提供采用开放的API接口，从而实现了业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离，这样各层可以独立发展，新业务的开发可以不受底层技术变化的影响，业务层可以成为一个开放的公共平台，可以使运营商分离的业务网得以融合并吸引更多专业化的业务提供商基于该平台去创造各类新业务。NGN控制层面就是软交换(尽管软交换这一术语目前在国际标准化机构中较少使用，但国内通常将其等同NGN控制层)，软交换是网络演进以及NGN的核心设备之一，它独立于传送网络，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，并能向第三方提供可编程能力。通常狭义上的NGN就是指以软交换为呼叫控制核心、在分组交换网上提供实时语音和多媒体业务的软交换网络。

　　2、NGN的主要优势及问题
　　在传统电路交换网中，向用户提供的每一项业务都与交换机直接有关，业务应用和呼叫控制都由交换机来完成。因此，每提供一项新业务都需要先制订规范，再对网络中所有交换机进行改造，新业务提供周期长。为满足用户对新业务的需求，人们在PSTN/ISDN的基础上提出了智能网的概念。智能网的核心思想就是将呼叫控制和接续功能与业务提供分离，交换机只完成基本的呼叫控制和接续功能，而业务则由叠加在PSTN/ISDN上的智能网来提供。这种呼叫控制与业务的分离大大增强了网络提供业务的能力和速度，不过这种分离还较为初步。随着IP技术的发展，各种业务都希望利用IP网络来承载，因此有必要将呼叫控制与承载做进一步的分离，并对所有的媒体流提供统一承载平台。
　　与智能网相比，基于软交换的NGN体系结构更为开放，一方面软交换与下层网络的接口采用标准协议，另一方面软交换与上面应用层也使用标准API接口。这种分层、全开放的体系架构不但有利于实现网络的融合，更重要的是能够实现业务的融合。引入软交换可以使传统PSTN所面临的许多问题迎刃而解，如NGN的分层与开放体系结构可以使运营商更方便快捷地开发新业务，并可调动更多的外部力量去进行业务创新；NGN能够提供语音、数据、视频综合的多媒体业务，创造新的业务增长点；NGN基于分组承载网，效率更高，灵活性更好，并可自由地利用各种有线与无线接入手段；与PSTN相比，NGN简化了网络结构，降低了运营成本，网络升级和扩展也更为容易；NGN是一个基于开放协议的分组网络，能方便地实现各种异构网的互通，允许运营商从不同制造商那里购买最合适的网络部件构建自己的网络，而不必受制于一家公司的解决方案。
　　目前，虽然很多厂商推出了NGN解决方案，各运营商也在积极进行相关的试验，但NGN作为一门新技术，其成熟和完善是需要时间的。从目前的运营实践和厂家提供的解决方案来看，NGN大规模商用面临的主要问题有：
　　(1)　组网方式问题
　　传统电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验；而基于软交换的网络组织目前国内外尚无成熟的经验，大型软交换网络的体系架构和组网方式仍在研究和争论之中。
　　(2)　协议兼容性问题
　　NGN技术毕竟是一门新兴技术，相关的协议还不十分完善，部分标准只制定了框架，缺乏细节性规定，而且许多协议来自不同的标准化组织，互不兼容。所以在实际组网时，往往有赖于运营商与各设备提供商相互协调解决问题。
　　(3)　API问题
　　由于开放的API接口的标准化工作尚不完善，尽管一些厂商声称可以提供部分第三方的业务，但往往还是局限于同一个厂商的设备。多厂商环境下的第三方业务提供并不很成熟，相应的产品仍在探索和研发之中。
　　(4)　业务问题
　　虽然软交换的开放体系理论上有利于新业务的开发和提供，但目前在实践中还缺乏杀手锏业务，多数软交换试验网主要还是提供基本的话音、视频会议和网上浏览等业务，而且许多新业务的操作都较为复杂。虽然使用应用服务器方式来提供业务是发展方向，但第三方应用平台的成熟和商用尚待时日。
　　(5)　承载网QoS问题
　　IP承载网络的QoS是发展NGN需要考虑的重要因素，因为IP网络上存在的延迟、抖动、包丢失和带宽不足等问题会严重影响NGN的业务质量，而目前IP承载网的QoS尚没有很好的解决方案。
　　(6)　网络安全问题
　　NGN的开放性必然会带来网络安全问题。要确保NGN的网络安全，需要综合考虑广域网、局域网和主机安全，网络应用服务安全，网络接入安全以及数据安全等多方面因素。由于NGN承载在IP网络上，IP网络的安全漏洞对NGN的安全有严重影响。
　　(7)　NAT穿越问题
　　虽然目前NGN解决方案中都提供了相应的防火墙、NAT穿越方案，但是由于用户尤其是企业用户的安全策略不同，并且采用的防火墙、NAT设备差异很大，这些方案的有效性仍需进一步检验。

　　(8)　商业模式问题
　　目前各运营商均在关注NGN的发展，但NGN究竟能为运营商带来多大商机，如何以最合理的投资获得最大利润才是运营商最为关心的问题，盈利性良好的商业模式和良性的产业价值链尚待探索。
　　(9)　运营管理问题
　　以PSTN为中心的传统管理体制和运营机制难以适应NGN的发展要求。NGN的计费和网管体系尚待规范；电话网和互联网的统一编号和寻址技术尚在研究；NGN如何与现有网络协调发展还需探索。
　　3、国内外NGN发展概况
　　国际上ITU-T、ETSI、3GPP、IETF等多个标准化组织都在进行NGN的研究和相关标准化活动。
ITU-T已经制定了NGN的功能体系结构，但ITU-T的标准进展相对较慢，而欧洲ETSI下的TISPAN研究组则基于3GPP的IMS体系架构来制定NGN标准，其工作更为快速，于是ITU-T的NGN研究组FGNGN也只得顺从TISPAN的基本思路。IMS定义了如何在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，基于IMS的NGN代表了移动与固网融合的体系架构，与我们目前通常所指的软交换相比，IMS对控制层做了进一步的功能分解。目前IMS架构不但被ETSI、ITU-T等各标准化组织所采纳，也得到了国际上各主流设备商的支持。不过总体来看，NGN的标准化还远不够完善，还有大量工作需要去做。各大电信设备制造商近年也都加大了对NGN的研发投入，已推出了许多商用的NGN设备和系统，软交换、媒体网关、IAD等NGN关键设备的基本技术功能已趋于成熟。全球各大电信运营商都十分重视NGN的发展，都在积极地开展NGN试验并逐步商用。目前全球运营商已建有250多个NGN商用试验网，例如美国的AT&T、Verizon、Sprint，英国的BT等运营商都建成了自己的NGN网络，并利用NGN开展了本地宽带电话和IP Centrex业务、C4/C5的全面替代和演进、IP电话长途旁路业务等应用。虽然国外的运营商目前较少直接使用软交换这一术语，而更多地采用VoIP、IP多媒体网络、融合网络等更为市场化的术语，但其所发展的NGN大都还是基于软交换技术。
　　在软交换概念提出后，我国非常积极地开展了软交换的标准化、研究开发和试验等工作，而且在许多方面走在了世界前列，成为了软交换概念的最积极推崇者，软交换一词目前也是在我国使用得最为频繁。我国近年还向ITU-T等国际标准组织提交了大量关于NGN的研究文稿，并主持了部分国际标准的制定工作。以中兴、华为为代表的我国各大电信设备制造商都相继研究和开发出了软交换系统，并推出了基于软交换网络的各种业务解决方案，许多国产的软交换产品和NGN解决方案不但在国内市场中得到了试验和应用，而且还在海外市场有了不俗的表现。几乎与全球发达国家的电信运营商同步，自2001年起，我国的各大电信运营商相继开始了软交换网络的研究和试验，无论是新兴的还是传统的电信运营商，都在积极关注NGN的发展。目前大部分运营商的NGN试验已经完成，并已经在部分城市和地区进行了商用部署。例如：中国网通在山东、四川、江苏等地建设了软交换商用试验网；中国电信在上海、深圳、杭州等地建成了软交换商用试验网；中国卫通在全国170个城市基于软交换体系开展的17970、17971卡号业务目前已经商用；中国移动建成了基于软交换的长途交换网。
　　虽然许多电信运营商都已经部署了基于软交换的NGN试验/商用试验网，但规模一般都还不大。传统运营商初期关注的重点是传统PSTN的替代和演进，目前对C4局的替代较为普遍与成熟，而对C5局的替代正在逐渐实施，典型例子如英国电信(BT)的中继网替换和本地网替换、瑞典最大的运营商Telia Skanova的本地网改造、澳洲电信Telstra的中继网扩容、奥地利ETI新建中继网、文莱电信全网13万线原有交换机改造、泰国TT&T全网交换机替代等。此外传统运营商也非常关注如何利用NGN的新业务来留住客户，并提升ARPU值，典型例子如法国LDCom的中继和本地网改造和优化、欧洲运营商Telia IC新建国际局(多国)、丹麦Telia Net新建中继网、英国BT Escape开拓VoIP长途市场以及发展企业集团用户、马来电信新建中继局和为集团客户提供新业务、深圳电信为集团客户提供多种业务等。新兴运营商则更看中语音、数据、视频一体的多媒体综合解决方案，希望通过NGN的部署以低成本提供个性化服务，抢夺市场，典型例子如中国卫通在全国170个城市建设全国长途网来发展卡号业务、智利ChilSat发展全国银行网用户、美国WorldCom新建国际局(多国)、挪威第二大运营商Tele 2中继网和数据网改造(多国)、意大利Edisontel新建中继/本地网和数据混合网、瑞典Citylink新建中继网、北欧运营商Song Networks的中继网和国际局扩容(多国)、英国Your Communications的中继网络升级、葡萄牙Energis Polska新建中继网、英国运营商Commensus新建中继网、香港宽频新建本地分组语音网等。

　　4、基于软交换的NGN发展策略
　　运营商发展NGN是业务创新和网络演进的必然要求，部署NGN的根本目的就是要能提供更加丰富的业务应用，以更优的价格、更便利的方式、更有吸引力的业务组合方案来满足客户与市场的需求，同时推动传统电信网逐步向开放、融合的方向迈进。对于传统运营商，面临PSTN设备逐步老化以及网络需要优化和更新的压力，而此时再大规模投资电路交换网显然已不是最经济和合理的建网模式，因此需要利用软交换网逐步取代PSTN，推动网络向分组化方向发展，利用分组技术的优势，实现简单、高效、灵活的网络拓扑，降低全网运维成本；另一方面还需要利用软交换网开发新业务，提供差异化服务，防御新兴运营商的进攻，留住传统市场中的高端客户并拓展新兴市场。而新兴运营商则可以通过新建软交换网，在高起点上与传统运营商展开竞争，向客户提供差异化的综合业务，快速抢夺市场。虽然单纯就每线价格而言，现阶段软交换网还高于PSTN，但是在软交换网上能够提供更多的业务，从而能创造更高的ARPU值，而且随着软交换设备出货量的增加，价格也会不断下降，另外软交换设备还具有占地面积小、功耗低、扩容成本低等优势。
　　传统运营商和新兴运营商引入软交换的不同驱动力，决定了各自不同的发展策略。对于传统运营商，庞大的PSTN依然是当前的立身之本，PSTN向NGN过渡将是一个漫长的过程，PSTN和软交换网将在相当长的时间内共存。因此一方面从保护现有投资和提高资源利用率的角度出发，传统运营商依然需要尽量延长PSTN使用期限，挖掘现有网络潜力，通过网络优化和智能化改造继续提升PSTN价值和降低运营成本。另一方面需要根据市场竞争形势和业务需求，分阶段发展与部署软交换网。初期软交换网可以定位为PSTN的补充与优化，与PSTN协调发展。以新建小区、商务大楼和集团用户等为切入点，采用叠加网的方式构建中小规模NGN商用试验网，并对传统交换机容量不够的地区或设备老化地区逐步利用软交换扩容和替代，同时要确保软交换网和现有的PSTN/IN互通以及各自业务与应用之间的互操作。在发展软交换网时要积极对新业务进行试验，探索软交换的特色业务和应用方案，尤其是那些PSTN难以实现的多媒体增值业务和话音数据融合业务，如面向商务客户的IP Centrex、统一消息(UMS)、多媒体会议/办公、网页服务等办公室解决方案和面向个人用户的一号通、Click-to-dial、视频电话等。在推动传统网络向NGN演进的过程中要注意保持各种业务的延续性，减缓对传统语音业务的冲击，有效地控制演进成本，不断积累NGN运营经验。
　　对于新兴运营商或传统运营商去拓展新兴市场，已无必要再大规模投资建设传统的PSTN，而是适合直接部署新一代软交换网络，并利用中继媒体网关和信令网关设备与其他PSTN网实现互通。在用户接入方面则可以通过自建或合作方式，直接利用各类有线或无线宽带接入网，实现话音与数据业务的综合接入，快速切入话音业务市场。新兴运营商应该利用软交换网的技术优势，实施积极的市场进攻战略，凭借差异化、综合化服务，抢夺市场份额，争取最好的投资回报。初期可将服务重点放在大客户市场和有增值业务需求的高端用户，为客户提供一体化解决方案和有吸引力的话音数据套餐服务。另外还可利用分组话音的资费优势，采用IP话吧等方式在人口密度大、流动性强的地区争夺话音业务。鉴于语音业务仍然是运营商的主要收入来源，新兴运营商引入软交换网时首先要积极发展分组语音业务，但同时要在语音业务的基础上捆绑更多的增值业务，如IP Centrex、视频会议等，提供差异化服务，增强市场竞争力，树立更加良好的市场形象。
　　总之，在更注重投资回报的今天，运营商对新技术的投资已更为冷静和理性，网络建设已由技术驱动转到了市场驱动，唯有业务需求才能更强有力地推动NGN的发展。必须清醒认识到向NGN演进的任务是十分艰巨的，NGN不仅意味着网络技术的变革，也意味着业务类型和服务方式的革新，更为重要的是NGN会重构整个电信业的商业模式和生态系统，引发电信运营体制的一场革命。因此不能沿用PSTN的思维去发展NGN，简单在IP网上模仿PSTN等于穿新鞋走老路，是没有太大意义的，NGN的成功必须有赖于全新的经营理念和运营机制