浅谈ATM交换技术的发展趋势

范文一：浅谈ATM交换技术的发展趋势

浅谈ATM交换技术的发展趋势

第23卷第5期

Vo1.23No5

丽水师范专科学校

JOURNALOFLISHUITEACHERSCOLLEGE

2001年l0月

oct2001

浅谈ATM交换技术的发展趋势

程里亚

(中舀联通丽水分套司.新丽水,323000)

摘要:ATM目前已经和千家万户紧密联系在一起,它既具有电路交换网络中速率的独立性,又具

有分组交换网络中对任意速率的适应性.在需要承载多业务的电信级网络中,ATM仍然是主要选择

对象.随着Intemet的广泛延伸和应用的不断增多,以及Internet辫端——计算机功能的进一步增

强.ATM的地位是是可危,但ATM与IP的结合将会补充了ATM工作中许多不足.随着技术不断

的发展.ATM被其他新型技求取代不可避免.

关键词:ATM;信元;网络;IP;MPLS;LANE;QOS;发展

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1008—6749(2001)05—0006—02

ATM技术自从20世纪8o年代末期问世以来,ATM

交换技术就弓『起巨大的轰动,它交换效率高,网络吞吐量

大.几乎支持所有多媒体业务.大有一统广域网,局域阿的

势头,由于ATM具有电路交换阿络中速率的独立性和分

组交换阿络中对任意速率的适应性的优点,人们对ATM

技术组建园区级主干阿抱有很高的期望,希望能得到很高

的数据吞吐率来支持高性能主干阿.能得到Q0s使多媒体

较好应用.然而ATM主干网建设起来后.其实际运行结

果并不理想.随着高速以太网和第三层交换技术应用的迅

速扩大和成功.更加深了对A’rM技术的怀疑.

随着社台不断发展,阿络服务不断多样化,阿络正在

飞速的发展.收发信件,远端办公,网上直播,网络电话传

真,阿络赡物荨已走进千家万户,能把这些对带宽,实时

性,传输质量要求各不相同的网络服务由一个统一的多媒

体网络来实现的网络就是ATM网

ATM(AsynchronousTransferMode)是异步传输模式,

在这一模式中.信息被组织成信元,因包含来自某用户信息

的各个倍元不需要周期性出现.这种传输模式是异步的.

ATM网络提供交换型虚电路(SVC)和永久型虚电路

(PVC)业务,接口类型支持BNC和单,多模光纤.物理接

入速率信元头和信元域,信元头写明地址,信元

域写明信息.话音,数据,图像等所有的数字信息都要经过

这样切割,封装成统一格式的信元在同中传递,并在接收端

恢复成所需格式由于ATM技术简化了交换过程,去除

了不必要的数据枝验,采用易于处理的固定信元格式.因此

ATM交换速率大大高于传统的数据网,如x25,DDN,帧

中继等.

ATM除了能将信息流分割成固定长度的信元.动态的

占用信遵.实现无阻塞的高速交换外.能根据需要改变传

送速度,对高速信息元转移频次高.对低速信息元转移赣旋

低,还能够灵活有效地支持从窄带话音数据传输到高清晰

收稿日期:2001—04—30

作者简开:程里~.(1972一),男,浙江松阳人,助理工程师.学士.

第5期程里亚:浅谈ATM交换技术的发展趋势7

度电视等宽带视频的分布范围极广的各种业务,对不同业

务使用不同的网络资源,这样不同的业务在阿络中能做到

和平共处.ATM通过控制用户流入网络的业务流量来避

免厢络或部件产生拥塞.在ATM网络人口处而不是在网

络内部对业务流量进行控制,对同上用户数据进行实时监操作性等方面均带来一

些问题.改进ATM已是不窖等待的事情.现在用rP和

ATM的结合来补充了ATM工作中不足,归纳起来有2种

方式.即重叠式和集成式.重叠式是将rP作为一个网与

ATM冈互联,在ATM网上的端系统定义ATM地址和

IP地址.主要技术有LANE,IPOA(IPOVERATM),

MFOA(MPLSOVERATM)等.集成式将IP看成一种在

ATM厢上运行的业务,采用这种方式,ATM系统只要定义

rP地址.主要技术有[PSWrTCHING,TAGSW[TCH[NG,

MPLS(多协议标记交换技术J等.

在ATM交换技术中,每个信元长度仅为s3个字节,

其中信元头就占了5十.这样在传送IP包类业务时.开销

较大.一个IP包要分成许多ATM信元.效率很低.

现在路由器采用SPVC构成全网状互联结构.位于边

缘的路由器并不知道骨干网络的动态拓扑结掏和动态流量

分布,难以利用ATM网络QOs路边流量工程等技术特

点.而现有的支持ATMSVC方式的rP承载协议如LANE/

MFOA又不能适应于骨干网络.在局域同方面,ATM网络

内部的QOS不能支持rP端到端(s.因为在L/MNE方式

中.由于ATM网络被仿真成以太网.这样无论是仿真以太

用接口还是IP协议都不支持Q0sr导致ATM网络内的

OO$到达LANE(LANEmulationOverATM)端日时就不

能再使用.LANE通过软件将ATM网络仿真成以太同.由

软件实现的LANE很难达到高速的吞吐.从资料得到.

LANE的吞吐最多达到70,80M~ps,有些还更低.这表明

使用LAX,rE的rP子网内性能并不高,LANE网络的IP子

厢间通常使用路由器互连,这使子同问的吞吐性能只能到

几百Kb/s,甚至是不到100Kb/s.为解决LANE子网间性

能很低的缺点,我们可以利用MPLS技术.MPLS与ATM

有相似的地方,在rP与ATM结合中.MPLS将标签填入到

ATM信元的VPr/VCr域中,利用ATM交换阿络的硬件

实现转发标签的分配和发布,与ATM网络路由协议相结

合不需重叠ATM与IP地址的映射解析.中间LSR只根据

ATM信元中vPI/VCI中的标签来转发.而不是重组rP包

后TM在宽带阿的舞台上扮演着的主角角色会慢

慢的退出.在IP网络上保证Q(,目前还不完善.于是

产生了Controlled?s的概念,各种新的协议如RSVP,

血f奴等,其中一些协议已经在设备上有所体现,并非只有

ATM才能提供?s.

而以太网其成本低廉,结构更为简单.服务提供商正在

把千兆以太网视为替代ATM的一种方法.干兆以太网白乞

技术特是全双工工作方式,不对帧的格式做任何改变.这

就意味着可以有更大的带宽.

0cDM光纤CDMA)中的每一位数据都被一个序列

编码.每个用户都有一十单独的序列.OCDMA适合于多

用户操作和突发业务系统,可在光领域完成网络功能处理,

比如选择地址和路由利用光处理和异步传输的优势和突

发环境业务下的多用户接八能力.OCDMA在LAN应用方

面显示出比ATM有明显优势.

光孤子通信是一种全新的非线性通信技术,光孤子技

术可以形成能够传输更长距离和提供更大波长容量的下一

代波分复用系统.未来的光孤子(PHOTONrC)网络能满足

人们需要很宽的带宽的需求,利用全息图技术的光孤子互

联,能够在制造成本相同的条件下阿络传输速率提高1000

倍,将来使速率为兆比特每秒的通信链路会如同今天的低

速率线路一样昔及,可见ATM被取代将成为不可逆转的

趋势

参考文献

1李国民现代信息网[M].北京:人民邮电出版杜.2000393,

409

范文二：信息交换技术的发展趋势-网络技术论文

摘要:对电信行业而言，交换是一个非常重要的概念。从传统的步进制交换机，到纵横制交换机，直至程控数字交换机和ATM交换机都离不开交换的概念。所以对传统的电信行业，20世纪实际上是一个以交换为核心的世纪。然而在数据技术领域引入交换这个名词则实为一种时髦。因为交换在人们的印象中是一种很“COOL”的概念，以至于不采用交换一词就无法显示数据节点机的时代价值。其实，数据交换的本质是“存储转发”，当存储转发的过程快到一定程度时，人们就习惯地将其称之为交换。也就是说，交换在数据领域是一个相对概念。

关键词:电信行业交换数据领域

在新世纪到来的时候，其实人们早已将交换概念的内涵扩展了，其外延一直延伸至广义的信息交换。这样做的结果一方面丰富了交换的概念，另一方面也导致了一些困惑。所以我们说人类技术的进步已经进入了一个交换新世纪。这里交换的概念不仅涉及对延时敏感的话音，而且包含数据交换和视频交换。也就是说现在的交换概念不再是电路交换，也不完全是分组交换，而是信息交换。

由于分层概念是新通信基础设施的关键之一，所以信息传递也是分层的，这才有了分层交换的概念，才有了我们经常听到的各种交换的新名词，如第二层(L2)交换、第三层(L3)交换、第四层(L4)交换。其实最基本的交换还是第一层，即物理层的交换，传统电话交换系统就是采用的这种交换。在其它层的交换实际上是一种软交换(SoftSwitching)或虚拟交换(VirtualSwitching)。

最初交换的概念是由硬件派生出来的，但是现在已经可以由软件和固件实现，如采用ASIC实现的第二层(L2)、第三层交换(L3)，甚至是第四层交换(L4)。正是这种概念的革新，才常使一些墨守经典交换概念的人感到费解和困惑。

过去，交换的概念几乎是面向连接的服务的专利，但是现在交换的概念已将会晤(Session)过程分解为更多的子过程，只要其中一部分采用了交换，就对此技术冠以时髦的交换概念/名称。过去的交换概念主要在物理层，所以具有确定性和稳定性，譬如PSTN交换机、DDN和交叉连接设备，但是现在交换的概念已经扩展至协议推的各层，而且是从统计的角度来定义的。这里连接的概念已经让位给流(Flow/Stream)的概念，当然流是需要识别的，因此才有了标签(Tag/Label)技术。当然，不同的应用协议会带来不同的流特征和标签体系。

具体而言，新交换的概念可以应用在局域网和,或广域网。最早在局域网中的交换概念是第二层交换，它是为了解决以太网共享带宽瓶颈问题而提出的，采用了MAC地址作为识别交换端口的标识。但是值得注意的是，在广域网中早就采用了第二层交换，如帧中继和ATM交换。在现代数据网中，路由器是网络的核心构件。但是由于它对每个分组都要进行第三层处理，所以速度受到限制。因此，路由器设备厂商便千方百计提高节点机的速率，当然采用硬件实现原来由软件实现的第二层，甚至第三层功能是一种方案，再者简化第二层和第三层的处理功能也是一种方案。显然，将两者同

时实现更是一种理想。交换技术相对于路由技术的好处就是快，当网络规模很大时，高速，大容量路由器是十分必要的。另一方面，由于现代通信网络大都采用光纤技术，所以现在数据网络的主要瓶颈是节点/路由器。现在的L3交换、路由交换或其它名词都是这种思路的结果。虽然L3交换最初也是为LAN设计的，它采用目的IP地址进行交换，但是现在这种技术也已经开始在WAN中使用。在网络边缘，由于服务器应用越来越多，出现了新的网络边缘瓶颈，因此第四层交换的概念开始在用户侧或局域网测产生。L4层能够基于端口地址实现交换，通常听到的基于策略的路由选择就是在L4层完成的、L4交换多用于分布式系统，以提高访问速度。显然，目前在广域网中还无法应用L4交换，但是未来的网络智能节点有可能在第四层实现某种形式的交换。

交换的概念固然很好，但是其发展并非一帆风顺。如果我们能够利用硬件实现路由器的各层功能，就可以实现端口线速处理能力，消除路由器的处理瓶颈。挑战10Gb/S、100Gb/S、甚至1000Gb/S的交换式路由器将是新世纪初的艰卜仟务。但是这里的挑战实往太多，怎样才能在既提高速度，又不失灵活性的条件下实现高速路由器呢,未来的趋势将是软件硬件化(HardSoftware)，即用智能硬件实现传统的软件功能，以及硬件软件化(SoftHardware)，即可编程硬件。人们希望演过电路(EvolutionaryCircuit)将在下一世纪为高速信息交换敞开大门。另外，协议的并行处理技术也将个新世纪扮演十分重要的角色。在人们对自然、社会和信息应用以及对事物的认识总是从简单到复

杂，从确知规律到统计规律。信息交换技术发展的规律也不例外，在下一世纪，这种潮流将逐渐形成主流。更多的统计和智能控制技术将应用于交换系统，产生诸如ActiveFlow，SmartStream等新的交换模型。其实，信息交换技术一直在不停地发展，各层独立发展的道路似乎已经走到了尽头。因此才有将各层交换集成在一起的MPLS(多协议标签交换)和能动网络(ActiveNetwork)的出现。智能交换(IntelligentSwitching)或可编程交换(ProgrammableSwitching)将是下代信息交换的曙光。目前，采用智能代理(SmartAgnet)和分布式处理来管理各层交换的效率和最佳交换方式的新时代已经并始，让我们用智慧交换新时代，让新时代交换智慧的成果。

范文三：现代交换技术的现状及其发展趋势

现代交换技术的现状及其

发展趋势

摘要：

随着国家信息基础网络建设及电信经营的逐步开放，通信网络正经历着一次又一次的重大变革。而交换设备是通信网的重要组成，交换技术的发展与通信网的发展是分不开的，即交换技术与终端业务、传输技术必须相适应。分组交换是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还比较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。近年来，随着光纤技术获得巨大成就，信道的传输速率明显增强，光交换技术得到很大发展，宽带综合业务数字网（B-ISDN）中的用户线必须要用光纤。光技术已经在信息传输中得到广泛的应用。

关键字：通信交换技术光交换技术

1. 现代交换技术概述

随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图像通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（ATM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。

一些常见的交换技术，比如电话通信中使用的电路交换技术、数据通信网中使用的分组交换技术和帧中继技术、宽带交换中使用的ATM技术、计算机网络中使用的二层交换、IP交换和MPLS技术、光交换技术等等。随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们要求网络能提供多种业务，而传统的电路交换技术已经满足不了用户对于新业务的要求，因此新兴的交换技术应用范围越加广泛。其中，我以光交换技术为例，来体现现代交换技术的发展趋势。

2. 光交换概述

现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的。全光通信网是带宽网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上分为光监控技术、光交换技术、光处理技术、光放大技术几大类。而光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信技术中发挥着重要的作用。

光交换(photonic switching)技术也是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。与电子数字程控交换相比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电（O/E）和电/光（E/O）交换，而且在交换过程中，还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。光纤传输技术与光交换技术融合在一起，可以起到相得益彰的作用，从而使光交换技术成为通信网交换技术的一个发展方向。

光路交换系统所涉及的技术有空分交换技术、时分交换技术、波分／频分交换技术、码分交换技术和复合型交换技术，其中空分交换技术包括波导空分和自由空分光交换技术。光分组交换系统所涉及的技术主要包括：光分组交换技术、光突发交换技术、光标记分组交换技术、光子时隙路由技术等。

光路交换技术已经实用化。光分组交换技术目前主要是在实验室内进行研究与功能实现，确保用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。其中，光分组交换技术和光突发交换技术是光交换中的最有开发价值的热点技术，也是全光网络的核心技术，它将有着广泛的市场应用前景。

2.1 光交换技术特点

由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信采用的协议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。

光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。

2.2 光交换技术分类

电域内存在电路交换和分组交换，光交换技术依据交换粒度的不同也可以分为光路交换、光分组交换和光突发交换三种。

2.2.1 光路交换

OCS基于波长上下话路OADM和交叉连接OXC，采用波长路由方式，通过控制平面的双向信令传输建立链路和分配波长，实质是一种光的电路交换方式。

在光层利用密集波分复用网络中，光路交换以波长交换的形式实现，即在相邻节点间的每一条链路上，一个波长对应一个用于交换的光通道。波长交换的优点是速度快、对数据速率及格式透明，

适合SDH网络。

2.2.2 光分组交换

随着光传送技术的不断发展，光网络的传送波长会越来越多。为了实现带宽适配，边缘节点往往需要进行大量的复用和解复用操作，把高速光信号变换成可处理的低速电信号，不仅增加了设备的复杂性和成本，而且使边缘节点成为新的电子瓶颈。为了彻底解决电子瓶颈问题，一种能够直接在光域复用、交换和传送IP包的光分组交换技术应运而生。

2.2.3 光突发交换

虽然波长交换技术相对比较成熟，但难以适应具有高突发性的IP业务。由于现在光器件的局限，实现完全的OPS网络比较困难，因此提出了光突发交换技术。OBS的主要思想是将IP分组组装成一个大的突发包，并在电域上为这个突发包建立交换通路。一般情况下，单个光IP分组通过交换矩阵对光开关的要求为纳秒级，而OBS使突发包通过光开关的时间要求下降为毫秒级，使得现在的光器件可以满足这一要求。

2.3 光交换的优点

随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。光交换能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台，尽管现有的通信系统都采用电路交换技术，但发展中的全光网络却需要由纯光交换来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。光交换为进入节点的高速信息流提供动态光域处理，仅将属于该节点及其子网的信息上下路并交由电交换设备继续处理，这样具有以下几个优点：

a. 可以克服纯电子交换的容量瓶颈问题。

b. 可以大量节省建网和网络升级成本。如果采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%。

c. 可以大大提高网络的重构灵活性和生存性，以及加快网络恢复的时间。

d. 可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。

3. 光交换技术发展趋势

现代通信网络中，先进的光通信技术以其高速、宽带的明显特征而为世人瞩目，可以这样说光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。

3.1 全光交换

所谓全光交换是指从波长到波长的转换，基于这种技术的光交换或波长路由器能使网络配置更灵活，使运营商可以在光骨干网中方便地提供OC-1到光波长的业务，把选路定位在波长上而不是光纤上，遇到故障可以自动恢复工作。由于无须ATM交换机、SONET ADM和数字交叉连接器等设备，网络的结构将得到大大简化。

现代波分复用（WDM）、空分复用、时分复用和码分复用等复用技术的出现，丰富了光信号交换和控制的方式，使得全光网络的发

3.2

3.3 展呈现出全新的面貌。专家认为，未来全光网络的主要构架可能就是以WDM技术为主导，结合光时分复用（OTDM）和光码分复用（OCDMA）技术。OTDM技术可以使一个固定波长的光波携带信息量十几倍、几十倍地增长，OCDMA则提供一种全光的接入方式。智能自动化智能自动交换光网络即网络的管理和控制具有智能化特点，能够动态、自动地完成端到端光通道的建立、拆除和修改。当网络出现故障时，应该能够根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息等动态指配最佳恢复路由。对这种技术的需求源自互联网容量的增长。容量的增长要求光交换层的交换能力不断增强，使之向更易于管理、更加灵活和更具有健壮性，同时业务指配和故障恢复也能够更快地自动完成并具有智能性的方向发展。在组网技术方面的两项技术进展使得对光网络带宽的动态指配有很大进展。首先是可重构型的光联网节点的开发成功，如光交叉连接器和光分插复用器，使得由运营商动态支配带宽成为现实。另外，由于在IP路由器、ATM交换机等设备中强化了新的流量技术和路由技术，使这些设备具有了动态决定增减带宽的能力。这两种技术的使用，为传统的光网络引入了智能控制和管理信令，从而使光网络具有了智能性和自动性，为发展按需分配带宽和买卖带宽的新型商业模式提供了条件。光交换机多样化

随着液晶技术的成熟，液晶光交换机将会成为光网络系统中的一个重要设备，该交换设备主要由液晶片、极化光束分离器、成光束调相器组成，而液晶在交换机中的主要作用是旋转入射光的极化角。当电极上没有电压时，经过液晶片的光线极化角为90°，当有电压加在液晶片的电极上时，入射光束将维持它的极化状态不变。而由声光技术实现的光交换设备，因其中加入了横向声波，从而可以将光线从一根光纤准确地引导到另一根光纤，该类型的交换机可以实现微秒级的交换速度，可方便地构成端口较少的交换机。但它不适合用于矩阵交换机。

另外，市场上又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交换机，这种类型的交换机可以由小型化的机械系统激活，而且它的体积小，集成度高，可大规模生产，我们相信这种类型的交换机在生产工艺水平不断提高的将来，一定能成为市场的主流。

范文四：软交换技术及其发展趋势

软交换技术及其发展趋势

1 软交换技术简介

软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫和控制的核心。现阶段的软交换至少应具备以下三个基本特点：

（1）集成分组网世界和电路交换网世界；

（2）具备汇接局和端局能力；

（3）呼叫控制与媒体层和业务层分离。

软交换设备位于控制层，提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、计费、认证等功能。软交换设备与各种媒体网关、终端、应用服务器、其它软交换设备间采用标准协议相互通信。

简单的看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。

目前软交换主要完成以下功能：

（1）媒体网关接入功能（2）呼叫控制功能

（3）业务提供功能（4）互连互通功能（H323和SIP、IN）

（5）支持开放的业务/应用接口功能

（6）认证与授权功能（7）计费功能

（8）资源控制功能和QoS管理功能（9）协议和接口功能

2 软交换技术的主要应用

目前欧洲运营商对于软交换的发展和应用采用比较务实和谨慎的态度。运营商都是根据网络的实际情况和业务的发展来采取对策，德国电信聚焦海外市场，积极开拓国际IP网的话音业务，并在新技术投入使用之前，注重试验和评估新技术和新设备。英国电信则逐步地在长途网和本地网实现分组话音。在提供话音质量的保证方面，英国电信决定至少3年内其承载网络采用ATM技术。本地网的软交换试验规模逐渐扩展。比利时电信则重点发展ADSL，以增强竞争优势。

英国BT话音网络在长途网层面正在进行网络优化，1998年开始将原有的近200个长途/汇接交换机优化为67个大容量的基于ATM的交换机NGS，NGS处理能力达5M BHCA，具有155Mbit/s中继接口和256K交换模块。在本地网层面，准备开展有关软交换的试验，计划利用5年的时间替换65％的TDM交换机。软交换的本地试验准备选择5个节点，2或3个厂家进行试验。

德国电信1997年开始国内电话网络优化工作，目前网络仍有充足的容量，近期国内没有开展软交换试验的计划。但在国际网络方面，正在积极进行技术准备，目前正在准备技术投标、实验室设备测试等，计划在2002年开始在国际网络进行软交换的试验，放

置一台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和**业务的试验。德国电信在软交换的标准方面计划采用SIP－T协议。

比利时电信（Belgacom）的策略是积极发展ADSL，充分利用传统电信网络的优势，及时地为用户提供IP接入，比利时电信认为近期网络增容不大，在网络发展趋于平稳的条件下发展软交换不是有利的战略。Belgacom认为2004年左右引入NGN比较适当。但目前需注意跟踪技术和设备的发展。比利时电信的技术部门（Network Innovation Strategy）在NGN方面，重点研究未来分组话音网络的体系架构和需求；开展NGN技术培训；建立NGN实验室，为开展现场试验进行技术准备；研究新型网络管理等。

一些北美运营商正在积极开展利于软交换提供话音业务的试验，有些运营商已经开始提供商用业务。例如Globalcrossing 采用软交换提供全球的VOIP业务，AT&T开展开放业务平台的试验等。

针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换的应用主要在以下四个方面：虚拟中继（Virtual Trunking）：提供电信级、7号信令端到端的大规模VoIP/ATM呼叫。Softswitch与MG之间通过MGCP/H.248通信，Softswitch可面向其他网络提供SS7，INAP，H.323，SIP等多种协议，实现NGN和PSTN，IN，H.323，SIP等网络的通信。多媒体应用（Multi-media Applications）：通过应用服务器向第三方提供API，支持第三方的应用开发。

电信级拨号接入（Carrier Class Dial-in）：其MG同时具备VoIP网关和RAS两种功能，在Softswitch控制下，使得全网MG能被统一管理，并能进行拨号上网用户数据旁路，利用L2TP支持多ISP方案。

下一代本地交换系统（Next Generation Local Switch）：提供数据终端与PSTN网电信级互联互通。支持对个人用户（IP Phone/PC）、企业用户(IP PBX)以及不同网络(H.323/SIP)的接入。

3 软交换技术提供的业务

目前在固定网上一般可以提供三类业务，第一类业务是传统话音业务，是指PSTN相关的业务、ISDN业务和智能网业务。

第二类是话音与互联网相结合的业务，如点击拨号和Internet Call Waiting。点击拨号可以有多种方式，如直接点击地址簿中的名字发起呼叫；点击呼叫记录(call log)中的某个条目来呼叫某人；在网页(web page)中设置链接，终端用户点击链接呼叫该链接所嵌入的号码等。Internet Call Waiting (ICW) 使电话用户在上网时也可以收到来话呼叫。也就是说，当用户在上网时，来话可以被转移到他的第二个固定电话或移动电话上，或者转移到他的语音信箱上，或者通过VoIP转移到他的PC上。

第三类是多媒体业务：分为点对点多媒体通信和桌面共享允许用户建立（多方的）会话。一旦这些会话被建立，它们可以相互发送文件；利用一个公共的白板，大家可以在上面画图或写字，任何人在白板上作的改动都会被其他人所看到。也可以相互聊天或共享应用程序，甚至是桌面：例如，A用户启动了PowerPoint程序，并将其设置为共享模式时，在同一会话中的其他人都可以看到A用户所播放的幻灯片。如果需要，A用户还可以将幻灯片的播放控制权交给别人。

3 软交换的关键技术

软交换技术是实现新一代话音通信及多媒体和数据交互的核心技术。软交换技术体现了控制/业务与承载分离的思想，作为控制实体的软交换机，完成呼叫接续、业务控制和用户管理等功能，而业务媒体流的传送由IP基础网络完成。在整个软交换体系中，完成接续、控制功能的信令协议起到核心作用，决定了业务提供能力的强弱。IETF制订的新一代会话控制协议SIP（Session Initiation Protocol），具有简单、开放、灵活、可扩展等多方面明显优点，成为下一代网络软交换体系的重要技术。

4 我国软交换的研究进展及发展方向

我国网络与交换标准研究组在1999年下半年就启动了软交换项目的研究，“软交换设备总体技术要求” 规范了软交换在网络中的位置，明确了其功能要求、业务要求、操作维护和网管要求、协议和接口要求、计费要求和性能指标。规定了与IP电话及智能网的互通要求等。该标准经过近两年的研究，是运营企业、制造企业和科研机构共同协作所取得的成果。软交换系列标准的形成将对指导厂商的设备研发和网络应用起到积极作用，关于软交换的研究工作我国处于世界同步水平。由于标准的研发早于市场的应用，其多项指标仍有待试验的验证和在实践中不断加以完善。此外，网络与交换研究组也在积极制定有关信令网关和媒体网关及相关协议的技术规范。已经列项开始研究网络开放式体系架构及相关设备单元的测试规范。

我国电信企业中兴和华为等公司已经研究开发了提供话音业务的软交换系统。我国高科技863计划开始列项有关软交换系统在移动和多媒体应用的研究, 该课题以软交换技术为核心，重点研究能够支持多媒体业务和应用于无线系统的软交换体系，采用开放式API的业务及应用支撑环境，以及软交换系统的组网技术。

多媒体业务一般由基于包交换的宽带多媒体通信网所承载。由于涉及到图像等因素，在终端、业务、资源等主要方面都比单纯的语音业务要苛刻得多。为了达到在公众电信网中提供实用的多媒体业务，就需要对这些问题认真地加以研究和解决，以实现真正意义上的融合网络。

在包交换迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着向NGN融合和演进的问题。就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络（3G）。但在更广泛的意义上来说，3G也是NGN的一个组成部分，而且它和其它组成部分间的联系比现在GSM网络与其它网络间的联系要密切得多。软交换技术在其中发挥了重要的粘合作用。移动性包括三类移动性：

终端移动性：终端位置移动时仍然能使用其业务。

用户移动性：用户可以使用任一终端使用其业务。

业务移动性：用户可在任意地点用任意终端使用其业务。

下一代业务及应用支撑环境主要包括应用服务器、业务能力服务器、业务生成环境工具和业务管理服务器。应用服务器向用户提供增值业务、业务能力服务器向应用服务器提供网络基本能力、业务生成环境工具用于业务的自动生成以及业务的仿真和测试、业务管理服务器对业务和用户数据进行集中式管理。

研究软交换环境下的网络融合技术，分层的、全开放的网络体系架构以及基于软交换的组网技术。

软交换的发展方向是由网络承载业务的变化决定的。下一代网络需要支持多媒体业务，与传统话音业务的单一性要求不同，多媒体业务对通信系统提出了更高的要求。所以，作为下一代网络核心设备的软交换，不但应支持语音业务的所有功能，而且应具有多媒体信息交换的控制功能，即能够控制音频、视频、数据信息的实时交换和传送。

范文五：软交换技术及其发展趋势

软交换技术及其发展趋势

赵鹏通信一团技术室

摘要文章首先介绍了软交换技术的概念、特点以及软交换技术所提供的业务和具有的功能，详细论述了软交换的关键技术，文章最后介绍了我国在软交换技术方面的研究进展和软交换技术的发展趋势。

关键词软交换会话控制协议SIP

1 软交换技术简介

（1）集成分组网世界和电路交换网世界；

（2）具备汇接局和端局能力；

（3）呼叫控制与媒体层和业务层分离。

目前软交换主要完成以下功能：

（1）媒体网关接入功能（2）呼叫控制功能

（3）业务提供功能（4）互连互通功能（H323和SIP、IN）

（5）支持开放的业务/应用接口功能

（6）认证与授权功能（7）计费功能

（8）资源控制功能和QoS管理功能（9）协议和接口功能

2 软交换技术的主要应用

英国BT话音网络在长途网层面正在进行网络优化，1998年开始将原有的近200个长途/汇接交换机优化为67个大容量的基于ATM的交换机NGS，NGS处理能力达5M BHCA，

具有155Mbit/s中继接口和256K交换模块。在本地网层面，准备开展有关软交换的试验，计划利用5年的时间替换65％的TDM交换机。软交换的本地试验准备选择5个节点，2或3个厂家进行试验。

德国电信1997年开始国内电话网络优化工作，目前网络仍有充足的容量，近期国内没有开展软交换试验的计划。但在国际网络方面，正在积极进行技术准备，目前正在准备技术投标、实验室设备测试等，计划在2002年开始在国际网络进行软交换的试验，放置一台软交换机和4个媒体网关开展IP网络提供语音业务、呼叫中心业务和**业务的试验。德国电信在软交换的标准方面计划采用SIP－T协议。

3 软交换技术提供的业务

目前在固定网上一般可以提供三类业务，第一类业务是传统话音业务，是指PSTN相关的业务、ISDN业务和智能网业务。

3 软交换的关键技术

3.1 SIP的基本内容

SIP协议是IETF制订的会话控制协议，负责建立和管理两个或多个用户间的会话连接，它主要用于对等模式（Peer to Peer）的实时业务，如VoIP、视频会议等应用，其功能类似于当前VoIP主要采用的信令协议H.323。SIP充分借鉴了HTTP、SMTP（简单邮件传送协议）这两个互联网上最成功的应用层协议，其编码是文本方式的，继承了互联网协议简单、开放、灵活的特点。

SIP协议虽然主要为IP网络设计的，但它并不关心承载网络，也可以在ATM、帧中继等承载网中工作，它是应用层协议，可以运行于TCP、UDP、SCTP等各种传输层协议之上。SIP用户是通过类似于e-mail地址的URL标识的，例如：sip:myname@mycompany.com，通过这种方式可以用一个统一名字标识不同的终端和通信方式，为网络服务和用户使用提供充分的灵活性。

SIP体系结构中，包括以下几个主要部件：

用户代理(User Agent)分为两个部分：客户端(User Agent Client)，负责发起呼叫；用户代理服务器（User Agent Server），负责接受呼叫并做出响应。二者组成用户代理存在于用户终端中。

代理服务器（Proxy Server），负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给相应的服务器，并根据收到的应答对用户做出响应。它可以根据需要对收到的消息改写后再发出。

重定向服务器（Redirect Server），在需要时，将用户新的位置返回给呼叫方。呼叫方可根据得到的新位置重新呼叫。

注册服务器(Registar)：接收用户端的注册请求，完成用户地址的注册。

以上几种Server可共存于一个设备，也可以分布在不同的物理实体中。SIP服务器完全是纯软件实现，可以根据需要运行于各种工作站或专用设备中。

UAC、UAS、Proxy Server、Redirect Server都是根据在一个具体呼叫事件中各物

理实体所扮演的不同角色，而这样的角色不是固定不变的。一个用户终端在会话建立时扮演UAS，而在主动发起拆除连接时，则扮演UAC。一个服务器在正常呼叫时作为Proxy Server，而如果其所管理的用户移动到了别处，或者网络对被呼叫地址有特别策略，则它将扮演Redirect Server，告知呼叫发起者该用户新的位置。

除了以上部件，网络还需要提供位置目录服务，以便在呼叫接续过程中定位被叫方（服务器或用户端）的具体位置。这部分协议不是SIP协议的范畴，可选用LDAP（轻量目录访问协议）等。

理论上，SIP呼叫可以只有双方的用户代理参与，而不需要网络服务器。设置服务器，主要是服务提供者运营的需要。运营商通过服务器可以实现用户认证、管理和计费等功能，并根据策略对用户呼叫进行有效的控制。同时可以引入一系列应用服务器，提供丰富的智能业务。

SIP的组网很灵活，没有一定之规。在网络服务器的分工方面：位于网络核心的服务器，处理大量请求，负责重定向等工作，是无状态的，它个别地处理每个消息，而不必跟踪纪录一个会话的全过程；网络边缘的服务器，处理局部有限数量的用户呼叫，是有状态的，负责对每个会话进行管理和计费，需要跟踪一个会话的全过程。这样的协调工作，既保证了对用户和会话的可管理性，又使网络核心负担大大减轻，实现可伸缩性，基本可以接入无限量用户。SIP网络具有很强的重路由能力，具有很好的弹性和健壮性。

3.2 SIP的消息格式

SIP消息用于会话连接的建立及修改。SIP的消息格式与HTTP协议的格式很相像。SIP消息分为REQUEST和RESPONSE两类，REQUEST消息有6个基本类型，包括：INVITE（发起呼叫）、ACK(对应答做出回应)、BYE（拆除连接）、CANCLE(中途取消)、OPTIONS（查询对方的能力）、REGISTER(注册)，SIP协议的制订者还在根据需要定义新的类型。RESPONSE消息有多种编码，指示会话接受方所做出的具体响应。

SIP消息包括三个部分：起始行，位于消息的最开始，包含消息的类型和协议版本等基本内容。

消息头，描述消息的属性，类似于HTTP消息头的语法和语义，其中某些是完全照搬。在一个消息中，头可以有多行。

消息体，消息体主要是对消息所要建立的会话的描述。典型的消息体为SDP（会话描述协议）格式，用来对所要建立的会话进行描述，例如建立一个多媒体会话的消息体中包含音频、视频编码及取样频率等信息的描述。消息体的类型采用MIME（多目的互联网邮件扩展）所定义的代码进行标识，如SDP的类型标识为application/SDP。除了SDP，消息体也可以是其他各种类型的文本或二进制数据。

4 我国软交换的研究进展及发展方向

所取得的成果。软交换系列标准的形成将对指导厂商的设备研发和网络应用起到积极作用，关于软交换的研究工作我国处于世界同步水平。由于标准的研发早于市场的应用，其多项指标仍有待试验的验证和在实践中不断加以完善。此外，网络与交换研究组也在积极制定有关信令网关和媒体网关及相关协议的技术规范。已经列项开始研究网络开放式体系架构及相关设备单元的测试规范。

终端移动性：终端位置移动时仍然能使用其业务。

用户移动性：用户可以使用任一终端使用其业务。

业务移动性：用户可在任意地点用任意终端使用其业务。

研究软交换环境下的网络融合技术，分层的、全开放的网络体系架构以及基于软交换的组网技术。

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