浅谈软交换的网络结构设计

1、引言

近几年，软交换技术得到了业界的广泛重视，国际4大标准组织ITU-T、ETSI、3GPP和IETF都在不同的范畴对软交换技术进行了研究和标准的制定。

中国标准化组织也做了不少工作，总体来看，标准化工作处于世界的前列。国内几大运营商也加入到软交换网络建设中，从引入角度看，无非有两种方式，一种从长途引入，优化和分流现有VoIP业务，如中国移动和中国卫通。一种从本地引入，快速提供业务，抢占市场，主要代表是两大传统固定运营商，由于南北拆分，各自在对方领地进行博弈，软交换恰好提供了技术手段。

在全程全网上部署软交换近期是不成熟的，也是不可行的。因为这已经不单纯是技术问题，它涉及到现行的运营体制、管制等方面。本文主要对软交换组网的若干问题进行探讨，着重分析软交换网络组织、IP承载网组织、安全性设计和编号等四个方面，并给出近期可实施的解决方案。

2、软交换的网络组织

软交换组网包括两个方面：软交换间路由设计和话路网设计。路由设计主要是指软交换之间信令组织，一般采用SIP-I协议；话路网设计主要是指各种媒体网关的话路互通。

2.1　软交换间路由设计

定义一个软交换机所辖的区域叫一个控制域。在路由设计中，要进行控制域的划分，多个软交换不论采取何种控制域划分方式，都涉及到对网关设备的寻址，即路由组织问题。路由组织方式可以分为3种：全平面方式、分级方式和定位服务器方式。全平面方式用于软交换初期规模较小时。分级方式沿袭了PSTN成熟的多级路由体系，使每个软交换机的路由数据相对简单，并使软交换组网的结构比较清晰。定位服务器方式改变了上两种信令组织逐跳转发的方式，直接利用IP的可达性，直接定位到对端的软交换机，信令转接简单明了。

由于目前现行软交换厂家设备间互通性较差，上述三种路由组织方式在近期都是不可行的，尤其是定位服务器方式本身还处于发展之中。在实际组网时，尽量不要全程全网引入软交换，可从本地引入或从长途引入，具体根据运营商引入软交换的初衷来决定。信令组网还是考虑软交换和传统TDM混合组网的方式，等到各厂家互联互通的问题解决后可以逐步引入软交换分级或者全平面的路由组织方式。

2.2　话路网络设计

由于采用IP快速转发的技术，软交换话路组织呈平面化、无话路汇接，在话路网络设计时主要应考虑QoS和安全性。目前在IP承载网主要是采用MPLS VPN的技术来实现。由于TG(中继网关)、AG(接入网关)、IAD(integrated access device，综合接入设备)和智能终端要实现话路互通，必须采用全网状连接的方式。MPLS逻辑链路LSP(标记交换路径)全网状的连接给承载网带来了很大挑战，业界虽然可以采用VPN路由反射器技术来解决，但大规模MPLS VPN在IP承载网实施，以及跨自治系统(autonomous system，AS)的MPLS VPN的实现在实际中还缺乏支撑的案例。在近期，建议话路组织还是采用与TDM混合组网方式，把软交换域限制在本地或者长途。在本地引入时，由于在驻地网会大规模部署IAD和智能终端，要求驻地网支持MPLS VPN的功能是不现实的，建议在城域网POP点或者汇接点部署业务接入控制设备(service access control，SAC)，快速收敛IAD和智能终端的话务，对实时业务流进行过滤转发。

3、IP承载网的组织

3.1　IP承载网的技术要求

软交换的承载网可以分为3个层面：全国骨干网、城域网和驻地网。软交换对IP承载网的要求是轻载、安全和有QoS保证。由于软交换网承载的实时会话型业务有别于传统的Internet业务，建议最好能单独建设1张全国IP骨干专网，要支持MPLS VPN的功能。城域网比较复杂，根据目前运营商的思路，城域网是合一的，这就需要城域网具备业务分流的能力。城域网技术主要可以分为4种：

*　大型城域IP网：要求城域核心、汇聚层支持P/PE功能，可直接构建MPLS VPN；城域内AG、SAC设备直接接入PE路由器，也可以通过传输网络或二层VLAN链路接入PE设备；SS(软交换机)、SG(信令网关)和TG设备通过跨AS域实现MPLS VPN互通。
　
*　小型城域IP网：原则上要求城域内设备支持MPLS VPN。对于不能支持的，至少边缘层能够支持分布式PE的功能。

*　纯二层以太城域网：AG、SAC接入的二层交换机设备必须支持VLAN的隔离，对于不同的用户、业务流，通过划分不同的VLAN来隔离；城域网与骨干网PE设备之间通过VLAN trunk方式互通，完成不同VLAN到不同VPN的VRF(VPN路由转发表)之间的关联，实现到不同VPN的接入。

*　MSTP城域网：AG、SAC直接通过MSTP接入骨干网的PE设备，在PE设备上通过不同的MSTP接入端口关联到不同VPN VRF上，实现VPN的接入。

对于采用IAD接入的驻地网用户，要求其IAD设备能够支持软交换业务流量与普通Internet上网业务流量的不同标记；城域内的SAC设备要求能够识别其所控区域的IAD设备的标记，进行业务的分流，将软交换业务流与Internet业务流导入不同的网络。

3.2　IP承载网的QoS

IP承载网的QoS问题是业界研究的热点，从目前的技术看，用IP网承载软交换实时业务，在QoS上的办法不多。从可实施的角度看，也就是采取MPLS EXP的字段来实现业务优先级的QoS保证。在IP承载网的QoS问题上，IPTN提出加入一层承载控制层的办法，来实现MPLS LSP的建立。采用这种方法面临着新的问题，从现行技术看，实现动态的LSP的建立是不可能的，MPLS LSP的通道可以通过静态的方式建立，而未来软交换话务疏通要求MPLS LSP全网状的连接，会严重制约着MPLS流量工程的实现。如何在IP网实现更好的QoS，还需要进一步研究和探讨。

3.3　IP承载网的拓扑结构设计

为了适应软交换业务承载，IP网的拓扑设计要求更倾向于可靠性。在实际设计时，应考虑以下几点：

*　对于链路考虑冗余，单节点采用双链路上联，一主一备，设置成不等值的。当主链路坏了，可以采用链路倒换功能，快速切换到备份链路上来。

*　在节点内，考虑双路由设备设计，负载分担，当某一个设备宕机了，可以快速切换到另一设备上。

*　骨干网核心层设计，采用双平面设计思路，链路采用全网状连接。边缘层还是采用双归属方式。