核心网没戏了

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邢小良 2005/03/29

　　摘要：电话网发展的第一阶段是逐步过渡到以软交换为核心的网络，但软交换在许多地方沿用了电话网的思路，并不是纯粹以IP为基础通信网的最佳选择。它作为电话网向IP网演进的权宜之计和过渡方案而登场，但是IP网的无连接特性和开放性注定了软交换的作用将是昙花一现的；未来发展的趋势是网络将趋于简单，而终端将越来越复杂，功能越来越强大；在电话网发展的第二阶段，在纯IP的环境中具有更高效率的通信模式，将会成为通信的主流。

　　关键字：P to P，软交换，纯IP的环境

　　1.以软交换为核心的NGN出现的背景

　　众所周知，电话网从发明到现在已经有一百多年的历史，它一直采用着电路交换的方式。在上个世纪九十年代兴起的IP网，以无连接的通信方式开创了通信史上的新篇章。IP网不仅能够提供电话网所提供的所有业务，还能提供电话网所不能提供的许多业务，从而出现了IP网将逐步取代电话网的趋势。这是问题的一个方面。

　　问题的另一个方面是电话语音业务是仍然是目前电信运行商的支柱业务，是收入的主要来源，它拥有庞大的客户群，电话网的任何演进不能不考虑到这样一个现实情况，过于激进的改变会严重损害运行商的利益。

　　在这种似乎有些矛盾的二种因素的作用下，于是出现了以软交换为核心的NGN网，它兼顾了目前的电话网的现实，又极力试图把电路交换的网络转变到分组交换的网络中去，从这个意义上说，以软交换为核心的NGN网的出现是合理的，它可以起到承上启下的作用。

　　但从另一方面来看，以软交换为核心的网络的主要作用将是逐步把电话网IP化，也就是说，用户都以IP的方式连接在网络上的时候，一旦这一点做到了，以软交换为核心的网络就完成了它的历史使命，效率更高的通信方式将取代以软交换为核心的网络而成为未来通信的主流。

　　以软交换为核心的网络的局限性首先表现在它试图把和IP网完全不同的电话网IP化，这时它不能不考虑电话网已有的特点，许多地方不得不沿用电话网的一些思路，这样一些考虑在一个纯IP的环境中是多余和有害的。

　　电话网主要提供语音业务，而无法提供多媒体业务，这并不是仅仅因为电话网是电路交换方式的网，更主要的是电话网中电话交换机功能的限制，传输速率的限制，以及电话终端功能的限制，几个方面的限制使得电话网只能提供语音为主的业务。

　　如果要在电话网上提供多媒体业务，就要把整个网络从交换机到终端全部更新，这几乎就等于重新建一个网。这又太不经济，于是以软交换为核心的NGN网出现了，它主要作用应该是把以电话交换的电话网逐步转变到以分组交换的IP网上去。

　　然而问题的关键在于，以软交换为核心的NGN网在纯IP的网络中并不是一个很好的选择。这一点决定了以软交换为核心的NGN网只能是一个权宜之计的过渡方案。

　　2．以软交换为核心的方式不是IP网中通信的最佳选择

　　以软交换为核心的NGN网。其主要特点是能在保持电话网的语音业务质量基本不变的情况下，使的话路的传输分组化，从而大幅度减低运行和维护的成本。这是推动电话网向以软交换为核心的NGN网发展的主要动力之一。

　　其动力之二是指望软交换能提供一些新业务，确实有一些新的业务，如固定电话网上的个性化的回铃音等业务如果利用软交换来实现，会更简单和经济。

　　VOIP在IP网上热火朝天，但在初期，要想赢得用户不能不考虑在IP网上的用户和电话网上的用户之间的互通问题。软交换能更好地解决IP网中的语音业务和电话网的互通问题。

　　事实上，以软交换为核心的NGN网把目前的电话网和IP网连结起来作为主要的考虑之一，使IP网上的语音业务和电话网上的语音能够相通，这是目前软交换思想能够做到的事。

　　尽管软交换极力想把视频业务融入进来，但是，电话网的速率和终端均不能很好地支撑视频业务。这里大家看到，目前所鼓吹的软交换是一个神话，它不可能实现电话网上真正意义上的视频业务。

　　真正意义上视频业务只能在宽带IP的环境中才能有效地实现，由于IP网和电话网是有本质上的区别，一旦在纯IP的环境中，带着浓厚的电话网思维的软交换方案并不是最佳的方案，在高带宽的环境中（设想每个用户以一个G的速率连接在IP网上时）它甚至可能是一个败笔。

　　由于把目前是电路交换的电话网逐步转变为分组交换的IP网能带来运维成本的下降和提供某些新业务，软交换的出现是合理的。

　　但是，一旦最基础的通信网成为IP网的话，真正的视频业务未必会把目前NGN网的一些技术作为主要的技术。因为，目前以软交换为核心的NGN网基本上沿用了许多电话网的关键思路，而和真正以IP为基础的通信网相去甚远，而且真正的视频业务没有必要把和电话网相连作为主要的考虑，完全有可能采用新的技术。

　　目前在NGN中同时使用二个主要协议，H.323和SIP。但实际上H.323和SIP有非常大的区别，H.323的许多思路来自电话网，而SIP主要是基于IP网的。使用H.323比较适合和电话网融合，使用SIP比较适合纯IP的网络。在NGN开始时，H.323可能会用的比较多，在电话网走向消亡的过程中，SIP会逐步占主导地位。

　　3.电话网发展的第二阶段P to P方式

　　先看一下，电话通信的流程，大致如下：

　　电话通信的话路必须经电话交换机，二个用户的连接必须在电话交换机的控制下实现用户甲想和用户乙通话，他先拨通交换机甲，交换机甲根据被叫号呼叫交换机乙，交换机乙向用户乙发送振铃音，用户乙听到振铃声后摘机，交换机甲和乙交换信令后连通用户甲和乙（红线为话路连接线）。用户甲和乙的话路是通过电话交换机甲和乙而相连的。他们也只能通过电话交换机而相连，在信令建立通路之前，他们无法直接沟通。这是电话网的基本特性之一。

　　而软交换则不同，软交换的呼叫流程示意图大致如下：

　　软交换方式中，用户的话路无需经过软交换机。

　　用户甲想和用户乙通话，他先拨通软交换机甲，软交换机甲根据被叫号呼叫软交换机乙，软交换机乙向用户乙发送振铃音，用户乙听到振铃声后摘机，软交换机甲和乙交换信令后由用户甲通过IP网和用户乙相连。

　　和电话网的最大区别是：在软交换网中，用户甲和乙的话路是通过IP网直接相连的，其话路绕开了软交换机甲和乙。同时，即使不在通话时，用户甲和乙都连接在IP网上，只要知道对方的IP地址他们自己就可以直接对话。这是因为IP网本身提供了路由的机制，无需软交换机的介入就能彼此沟通。这也是IP网和电话网根本不同点之一。

　　搞清楚了这一点，再看以软交换为核心的NGN网很多地方沿用了电话网的思路，例如，用户首先是向软交换机发起呼叫，再有软交换向被叫方呼叫，这类似于电话网中，用户向电话交换机发起呼叫，电话交换机再向被叫呼叫。但是，在IP环境中，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，通过软交换来建立连接，就显得多余了。

　　在纯IP的环境中，真正有效的呼叫应该是如下所示：

　　在纯IP的环境中，二个用户可以直接连通，无须软交换机的干预。

　　当用户甲要和用户乙通信，他只要向电话名解析系统（PNS）发出查询用户乙的IP地址的请求，PNS经查询把对方的IP地址返回给用户甲，用户甲得到对方的IP地址就可以直接向对方发起呼叫，连通后即可通话。当然，这里的终端不是普通的电话机，而是智能终端了。

　　这样一种通信模式更为有效和经济，也不易形成通信的瓶颈。这将是电话网未来发展的方向。

　　实际上，目前广泛在使用的即时消息（Instant Message, IM）已具有上述通信方式的一些特点。还有一些正在使用的模式更先进，每个联网用户在通话的同时自动把本方设置为 虚拟服务器，这使得同时在线的用户带宽总量大幅增加，因此这种VoIP服务的通话质量已经大幅改进。目前这些通信模式的缺点是各自为政，每个运行者只拥有自己的用户群，这些用户只能在同属一个运行者的范围内互相通信，解决这一问题的办法就是建立全国唯一的电话名解析系统（PNS）[1]，所有的用户无论他是移动电话网的用户，还是固定电话网的用户，还是IM（Instant Message，如QQ， 收狐，MSN等等）的用户，全在全国唯一的电话名解析系统（PNS）中解析被呼叫者的IP地址，这样一来，每个运行者的用户群都能和所有其他运行者的用户通信。

　　可以预测今后的电话网的发展方向将分为二个阶段，第一阶段是以软交换为核心的NGN，第二阶段是类似于P to P（Peer To Peer）方式的VoIP。

　　就象在20世纪九十年代，人们起先非常看好ATM，ATM能够保证QoS等，在IP的冲击下，人们忽然发现，在处在传输层和IP层之间的ATM是多余的，如果把IP直接映射到传输层效率会更高。目前人们认为软交换很时髦，不久可能就会发现软交换完全是多余的，Peer To Peer的通信方式效率更高。

　　也许有人会问，没有了软交换，如何计费？

　　确实，软交换的出现既是目前庞大的电话网和庞大的电话用户所带来的必然结果，也是电话网逐步向IP网演进的需要。任何电话网的革命，不能不考虑到目前电话网的现实，不能不考虑电话网向IP网演进的需要，从这一点讲，软交换的出现是应运而生。

但　　是，另外一方面，电话网和IP网有着本质上的区别，IP网终究将把电话网给并吞了，它将带来全新的通信方式。带着浓厚的电话网思维的软交换，是不能适应真正IP网的通信模式的。从这一点来看，软交换也是ITU及一些电信运行商的一厢情愿，他们希翼，未来的通信和目前的电话网类似，相对的封闭，便于垄断，采用现在的计费方式。但IP的开放性和无连接的特点，决定了无法在其上面重现电话网的运行模式，希翼在IP网上和电话网那样来计费是要落空。就象以前寄信都是要收钱的，突然出现了不收钱的E-MAIL，如果有谁指望发一封E-MAIL就象寄一封信那样来收钱的话是违反技术发展的潮流的，因为按照以前邮政的思维，寄信的收费应该按照信的封数和重量来计费，对应到E-MAIL就应该是发E-MAIL的次数和信的长度来计费，这样的计费系统将被认为是多余的，因发一封E-MAIL的成本太低，不计费比计费对运行者来说更经济。当真正的宽带建起来之后，打个电话的成本同样是非常之低，不值得为每个电话去计费。

　　从ATM失败的例子中或许更可以看到一些端倪。

　　ATM曾经被认为是未来宽带综合业务的核心（B-ISDN），是电话通信发展必经之路，但突然之间大家都认为ATM不行了，比不过IP。

　　为什么呢？众说纷纭，有的说，ATM太复杂，有的说ATM太昂贵。应该说，这些都是比较次要的原因，因为只要能大规模应用，昂贵的可以变成便宜，复杂的作成ASIC芯片后，也不成问题，事实上，有很多芯片要远比ATM接口复杂，但同样可以大规模应用。ATM之所以失败，最根本的原因是它无法达到人们所希望的，或者说ATM没能达到它原来所设定的最基本的目标。

　　ATM试图用分组交换加面向连接的方式来取代电话网的电路交换加面向连接的方式。因而，它最基本的一条是要能够实现SVC，遗憾的是，ATM的SVC从来就没有真正在大规模的实际应用中成功过。目前决大部分在用的ATM都是PVC。如果ATM只能提供PVC，那连电路交换都不如，只能算是人工交换，因为电话网中，电路的连接和断开都是自动的，而PVC电路的断开和连接都需要人工来配置。为什么ATM的SVC从来不能真正应用于大规模的网络。其原因还待深入的研究，很有可能，在网络的节点上，在分组交换的模式下，当各路流量汇集到节点上，又要考虑到QoS，又要考虑到用户的约定速率等等因素，使得建立连接的效率受到影响。当时，一台ATM交换机建立连接的次数在每秒数十次到二百次之间，而一般的电话交换机能达到每秒数千次的水平。ATM既然连最基本的目标都无法达到，交换能力连电话交换机的水平都不如，ATM当然只能是败走麦城了。

　　这是电信界企图把电话网面向连接的思维应用于分组交换为基础的网络的第一次最重大的失败，它也显示了在以分组交换为基础的网络中应用电话网式的面向连接技术的不可行。而IP技术在分组交换为基础的网络上应用无连接的新思维开创了通信技术的新天地。

　　而现在许多人在考虑在IP的分组网上继续沿用电话网的连接方式（指信令层），在IP网上叠加一个信令网，在某种程度上是在重走ATM的老路。尽管它可以实现，但它的效率不是最高的。例如它人为地把流量集中到网关上，加重了出现流量瓶颈的概率。而这样做的目的只是为了加强对用户和通信流的控制，从而牺牲了IP高效的特性。也有的人希翼在IP网上建一个信令网能够解决QoS问题，实际上从ATM的失败中可以看到信令网很难解决QoS问题，用IPV6取代IPV4来提升QoS，或许更现实一些。

　　从上面的比较和图3中可以看到，在纯IP的环境中，去掉软交换机效率更高。

　　从另一方面来看，由于电话网（包括移动电话网）的封闭性，电信运行商一手控制了用户，另一手控制了信息源，是获取高额利润的主要原因，因为任何用户要想访问信源，必须在电话网的控制之下才能实现，同样任何信源要向用户发送信息，也需在电话网的控制之下实现，从移动通信的短信中就可以看到这一点。

　　而软交换方式，确实比目前的电话网要更容易添加新的业务，但如果类似电话网的控制方式的话，其应用就有非常大的限制，事实上，电话网（包括移动电话网）上的应用根本无法和丰富的INTERNET网上的应用相比。而只有象目前INTERNET网的那种开放性，才会催生层出不穷的应用。

　　从整个社会效益而言，开放的IP网是未来的发展方向，从电信运行商的利益出发采用半封闭的软交换方式能获取更高的利益，从这点来看，软交换也是ITU-T等电信组织的一厢情愿。

　　一旦宽带IP网普及到了千家万户（事实上，中国的宽带用户已达数千万），在上面先容的通信方式中，用户只需在电话名解析系统中登记注册，付一些注册费，就可享受到无限制的通信服务。这种业务模式很可能将成为主流。

　　4．结论

　　电话网电路交换的模式正在不可避免地将被分组交换所取代，但由于目前电话网上有巨大的用户群，它也是电话运行商收入的主要来源。软交换作为电话网向IP网演进的权宜之计和过渡方案而登场，在电话网未来发展的第一阶段将不可避免地要向以软交换为核心的网络演进。

　　但以软交换为核心的网络相当多地考虑了和目前电话网的特点，而电话网和IP网是完全不同的二个网络，IP网的无连接特性和开放性注定了软交换的作用将是昙花一现的，在未来网络越来越简单，终端越来越复杂的趋势下，在纯IP的环境中，具有更高效率的通信模式，在电话网未来发展的第二阶段将会成为未来通信的主流。

参考文献：
　　[1] 邢小良, “电话名技术”，北京，国防工业出版社，2004年1月出版