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IPTV一般泛指通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸音視頻內(nèi)容并用電視機(jī)收看的業(yè)務(wù)。目前電信運(yùn)營商提供的IPTV運(yùn)營在支持組播的可管理的IP網(wǎng)上,其主要業(yè)務(wù)為直播電視(轉(zhuǎn)播電視廣播)、時(shí)移電視、視頻點(diǎn)播(VoD)以及交互信息服務(wù)等。
目前中國的IPTV系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式提供單播和點(diǎn)播(包括VoD和時(shí)移電視)業(yè)務(wù)。由于服務(wù)器輸入/輸出(I/O)“瓶頸”的限制,一臺服務(wù)器只能支持有限的并發(fā)流(千數(shù)量級的并發(fā)流)。要解決十萬、百萬用戶同時(shí)收看的問題,不僅需要大量服務(wù)器,還需要極寬的網(wǎng)絡(luò)帶寬。目前的解決方法一是采用組播來提供廣播,二是采用內(nèi)容傳送網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)將服務(wù)器盡量放到離客戶近的地方以減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷?,F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)要支持組播,需要進(jìn)行改造,這不僅導(dǎo)致成本增加還將損失互聯(lián)網(wǎng)無所不在的通達(dá)能力。因此,IPTV只能在經(jīng)過改造的局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)提供廣播業(yè)務(wù)。對于IPTV進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)新媒體演化趨勢,目前的客戶機(jī)/服務(wù)器模式也不能很好地提供支持。
客戶機(jī)/服務(wù)器已經(jīng)成為制約IPTV發(fā)展的“瓶頸”,解決方法是體系結(jié)構(gòu)向?qū)Φ冗B接(P2P)模式演化。
2.P2P內(nèi)容分發(fā)技術(shù)的演化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演化過程不斷在集中和分布之間擺動(dòng)。早期計(jì)算機(jī)的使用模式是眾多用戶共享大型計(jì)算機(jī),以后發(fā)展了個(gè)人計(jì)算機(jī),從集中走向分布。在互聯(lián)網(wǎng)上存在類似情況,開始采用客戶機(jī)/服務(wù)器方式,使用網(wǎng)站上集中的服務(wù)器。進(jìn)一步發(fā)展將走向分布式,集中的服務(wù)器變成分布式的。
P2P技術(shù)將許多用戶結(jié)合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),共享其中的帶寬,共同處理其中的信息。與傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器模式不同,P2P工作方式中,每一個(gè)客戶終端既是客戶機(jī)又是服務(wù)器。以共享下載文件為例,下載同一個(gè)文件的眾多用戶中的每一個(gè)用戶只需要下載文件的一個(gè)片段,然后互相交換,最終每個(gè)用戶都得到完整的文件。
實(shí)現(xiàn)P2P的第一步是在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行檢索,找到擁有所需內(nèi)容和計(jì)算能力的結(jié)點(diǎn)地址;第二步是通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對等連接。為了充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)無所不在的優(yōu)勢,不能對互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行任何修改。解決的方法是在基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)上架設(shè)一個(gè)P2P重疊網(wǎng)。
P2P重疊網(wǎng)分為無組織的P2P重疊網(wǎng)、有組織的P2P重疊網(wǎng)和混合型網(wǎng)三大類。目前在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的大多是無組織的P2P重疊網(wǎng),如BitTorrent(BT)下載。而有組織的P2P重疊網(wǎng)目前還處于學(xué)術(shù)界研究階段,如Tapestry、Chord、Pastry和CAN等網(wǎng)絡(luò)。正在研究的新一代的P2P應(yīng)用包括多播、網(wǎng)絡(luò)存儲等都運(yùn)行在這種有組織的P2P重疊網(wǎng)上。一些實(shí)用系統(tǒng)開始使用混合型結(jié)構(gòu)。
無組織的P2P重疊網(wǎng)已經(jīng)演進(jìn)了幾代。第一代P2P網(wǎng)絡(luò)采用中央控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。早期的軟件Napster就采用這種結(jié)構(gòu);第二代P2P采用分散分布網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),適合在自組織(Ad hoc)網(wǎng)上應(yīng)用,如即時(shí)通信等;第三代P2P采用混合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),這種模式綜合了第一代和第二代的優(yōu)點(diǎn),用分布的超級結(jié)點(diǎn)取代中央檢索服務(wù)器,并進(jìn)一步利用有組織網(wǎng)的分布式哈希表(DHT)加速檢索。
廣播影視資料內(nèi)容的分發(fā)主要采用兩種方法:一種方法是先下載,下載后再觀看,這種方法現(xiàn)在被稱為播客(Podcast);另一種就是用流媒體的方式邊下載邊收看。P2P技術(shù)對這兩種方式都支持。
P2P共享下載大家比較熟悉。目前常用的P2P軟件BT屬于第三代混合型無組織網(wǎng)。每天全球都有數(shù)以千萬計(jì)的網(wǎng)民用BT軟件下載整部電影、MP3和大型軟件等,其數(shù)據(jù)流量已占全球因特網(wǎng)總數(shù)據(jù)流量的70%以上。在中國情況類似,寬帶用戶大部分流量是P2P應(yīng)用。版權(quán)問題是困擾P2P下載發(fā)展的主要問題,目前一些有合法版權(quán)的播客網(wǎng)站開始健康發(fā)展。
P2P流媒體是近年來才發(fā)展起來的,目前在中國發(fā)展得非常好,有10多家網(wǎng)站采用自主開發(fā)的軟件提供P2P Internet視頻服務(wù),注冊用戶達(dá)250萬戶。
3.P2P流媒體直播技術(shù)進(jìn)展
利用P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模流媒體點(diǎn)播和直播的系統(tǒng)Webcast出現(xiàn)于1998年。Webcast利用一棵二叉多播樹在用戶之間進(jìn)行實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)的傳輸和共享。此后由于流媒體直播服務(wù)相對簡單,首先得到快速發(fā)展。2000年出現(xiàn)第一套P2P視頻直播系統(tǒng)的原型——ESM系統(tǒng),該系統(tǒng)采用用戶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互連構(gòu)造最優(yōu)媒體數(shù)據(jù)多播樹的方法在用戶間傳播實(shí)時(shí)的多媒體內(nèi)容。由于算法限制,這套系統(tǒng)只能擴(kuò)展到幾千人同時(shí)在線,但已經(jīng)標(biāo)志著P2P流媒體直播系統(tǒng)進(jìn)入了系統(tǒng)發(fā)展期。
此后各種原型系統(tǒng)、高度可擴(kuò)展的應(yīng)用層多播協(xié)議大量涌現(xiàn)。其中典型的系統(tǒng)有提供音頻廣播的Standford大學(xué)的Peercast系統(tǒng)和德國的P2PRadio系統(tǒng),他們均采用開放源代碼。而應(yīng)用層多播協(xié)議有微軟的Coopnet/Splitstream協(xié)議、思科的Overcast協(xié)議、馬里蘭大學(xué)的NICE協(xié)議、伯克利大學(xué)的Gossip協(xié)議等。雖然這些系統(tǒng)和協(xié)議尚不能實(shí)用,但為P2P流媒體直播打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
2004年5月歐洲杯期間,香港科技大學(xué)張欣研博士開發(fā)的CoolStreaming原型系統(tǒng)在Planetlab網(wǎng)上試用獲得成功。這套系統(tǒng)使用Goosip協(xié)議在用戶之間傳播控制信令,使用類似于BT的多點(diǎn)對多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳播協(xié)議在用戶之間傳送媒體數(shù)據(jù)包。CoolStreaming系統(tǒng)是第一次真正將高可擴(kuò)展和高可靠性的網(wǎng)狀多播協(xié)議應(yīng)用在P2P流直播系統(tǒng)當(dāng)中,標(biāo)志P2P直播技術(shù)進(jìn)入準(zhǔn)商業(yè)運(yùn)作階段。在CoolStreaming成功的鼓舞下,中國流媒體直播技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展迅速,在世界上獨(dú)樹一幟,目前中國有10多個(gè)網(wǎng)站使用各自發(fā)展的軟件提供P2P流媒體直播業(yè)務(wù)。用戶最多的是PPLive網(wǎng)采用的Synacast系統(tǒng)。Synacast系統(tǒng)的核心是一套完整的網(wǎng)上視頻傳輸和運(yùn)營支持業(yè)務(wù)平臺。在此平臺上可以方便地完成節(jié)目采集、、認(rèn)證、統(tǒng)計(jì)分析等功能。
由于采用了P2P技術(shù)進(jìn)行流媒體內(nèi)容的分發(fā),Synacast系統(tǒng)對服務(wù)器端的要求比較低。通常情況下,每一個(gè)源分發(fā)服務(wù)程序只占用5%左右的CPU負(fù)載,20 MB的內(nèi)存和10 Mb/s的網(wǎng)絡(luò)帶寬。以PPLive網(wǎng)為例,該網(wǎng)站原本使用的是傳統(tǒng)的Windows Media服務(wù)器,一臺100 Mb/s服務(wù)器以單播方式提供一路節(jié)目的直播,最多可支持200~300個(gè)用戶并發(fā)訪問;當(dāng)使用了Synacast技術(shù)后,一臺100 Mb/s接入互聯(lián)網(wǎng)的普通PC服務(wù)器可以同時(shí)提供5~10路視頻節(jié)目的直播,每一路節(jié)目均可以支持百萬用戶同時(shí)收視。
目前P2P流媒體直播的主要性能如下:播放的電視節(jié)目的碼率一般為3~500 kb/s,有些頻道已經(jīng)開始提供800 kb/s的碼率,超過VCD的畫面質(zhì)量;在20 s~1 min左右完成數(shù)據(jù)緩沖,并開始播放,可以給用戶提供穩(wěn)定、清晰的電視節(jié)目,一般不會出現(xiàn)播放停頓的問題;具有內(nèi)網(wǎng)穿越功能,從而保障內(nèi)網(wǎng)用戶的使用;使用5~10 Mb/s服務(wù)器出口帶寬支持百萬級數(shù)量用戶的同時(shí)在線;具有認(rèn)證、計(jì)費(fèi)平臺。
P2P流媒體電視直播采用計(jì)算機(jī)終端,在用戶計(jì)算機(jī)中存儲的內(nèi)容僅幾分鐘,不需要使用硬盤,目前正開始發(fā)展廉價(jià)的機(jī)頂盒終端。
4.P2P流媒體點(diǎn)播技術(shù)進(jìn)展
與直播領(lǐng)域相比,在流媒體點(diǎn)播領(lǐng)域,P2P技術(shù)的發(fā)展速度相對較為緩慢。主要是因?yàn)辄c(diǎn)播當(dāng)中的高度交互性需求,使得實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度較高。此外節(jié)目源版權(quán)因素對P2P點(diǎn)播技術(shù)的應(yīng)用有阻礙。2000年,美國普度大學(xué)實(shí)現(xiàn)的GnuStream系統(tǒng)是在Gnutella網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的第一個(gè)P2P準(zhǔn)點(diǎn)播系統(tǒng)。該系統(tǒng)也使用了網(wǎng)狀多播的策略。由于版權(quán)因素的限制,這套系統(tǒng)沒有能得到大規(guī)模的使用。2000年之后,P2P的點(diǎn)播技術(shù)在適用于點(diǎn)播的應(yīng)用層傳輸協(xié)議技術(shù)、底層編碼技術(shù)以及數(shù)字版權(quán)技術(shù)等方面都有重要進(jìn)展。在應(yīng)用層傳輸協(xié)議方面,比較重要的有2002年提出的P2Cast協(xié)議以及2003年提出的CollectCast協(xié)議(用于PROMISE系統(tǒng))。目前正在發(fā)展實(shí)用的P2P點(diǎn)播系統(tǒng),開始進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。
美國在線(AOL)和華納兄弟合作將在互聯(lián)網(wǎng)上采用Kontiki公司P2PVoD推出In2TV業(yè)務(wù),為客戶提供電視劇點(diǎn)播業(yè)務(wù)。有6類電視劇節(jié)目,具有DVD質(zhì)量的視頻效果。In2TV還提供各種交互服務(wù)如游戲等。
與P2P流媒體直播不同,P2P流媒體終端必須擁有硬盤,其成本高于直播終端。
5.P2PInternetTV發(fā)展進(jìn)程和存在的問題
2004年中國開始出現(xiàn)采用P2P流媒體技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行電視直播的網(wǎng)站。目前中國有10多個(gè)網(wǎng)站使用各自發(fā)展的軟件提供P2P流媒體直播業(yè)務(wù),掀起了一股P2P Internet TV浪潮。主要Internet TV系統(tǒng)有:
PPLive網(wǎng)絡(luò)(采用Synacast軟件)
ppStream網(wǎng)絡(luò)
QQ直播網(wǎng)絡(luò)(已與新版QQ進(jìn)行了捆綁)
貓眼網(wǎng)絡(luò)電視(貓撲網(wǎng))
TVKoo網(wǎng)絡(luò)(沸點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)電視)
Rox磊客網(wǎng)
一些電信運(yùn)營商也開始加入這一潮流,貴州網(wǎng)通采用上海網(wǎng)用公司的技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)運(yùn)營,上海電信也在實(shí)驗(yàn)。
P2P流媒體一方面提高了電視的通達(dá)性,另一方面降低了電視播出的門檻。
目前中央電視臺網(wǎng)站通過客戶機(jī)/服務(wù)器模式向全世界提供廣播服務(wù)。但是畫面很小,同時(shí)在線人數(shù)也受限制。如果采用P2P模式既可保持互聯(lián)網(wǎng)的通達(dá)性,覆蓋到全球,又可以保證質(zhì)量支持大量用戶同時(shí)收看。P2P流媒體還可以降低廣播電視播出門檻,用很簡單的服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上流媒體廣播。P2P共享下載可以降低內(nèi)容分發(fā)的門檻。
2006年春節(jié)聯(lián)歡晚會期間,中央電視臺使用P2P和CDN技術(shù)向全球進(jìn)行同步視頻直播。除在全球布設(shè)CDN服務(wù),采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式用流媒體技術(shù)提供直播外,還采用清華大學(xué)的Gridmedia系統(tǒng)和天天寬廣公司的UUSee平臺進(jìn)行P2P流媒體電視直播。2006年1月28日16時(shí)至1月29日1時(shí),央視網(wǎng)站頁面點(diǎn)擊量達(dá)到2.96億次,頁訪問次數(shù)達(dá)4 792萬次,收看春節(jié)晚會視頻直播的人次為410萬,其中89萬來自海外;最高同時(shí)在線人數(shù)為46.7萬,其中7.5萬來自海外;最大帶寬超過5.38 Gb/s,其中國際帶寬最大4.9 Gb/s。
2005年湖南衛(wèi)視超女總決賽,PPLive進(jìn)行了網(wǎng)上直播,有50萬人同時(shí)在線收看。2005年12月31日晚,使用PPLive直播軟件看“2005-2006年超女跨年演唱會”的用戶數(shù)突破百萬大關(guān)。其中30%來自海外。
中國基于E-mail和手機(jī)號碼的網(wǎng)上收付費(fèi)平臺——由快錢公司和上海天娛傳媒有限公司合作完成的系統(tǒng),首次應(yīng)用P2P內(nèi)容版權(quán)保護(hù)技術(shù)于網(wǎng)絡(luò)直播活動(dòng),用戶需要領(lǐng)取免費(fèi)的門票才可以觀看。
中國已經(jīng)開始P2P流媒體網(wǎng)上新聞直播,如神六升空和返回過程中,搜狐、新浪和網(wǎng)易等門戶網(wǎng)站使用P2P流媒體技術(shù)進(jìn)行了視頻直播。
山東省三大新聞網(wǎng)之一的山東新聞網(wǎng)與擁有國際領(lǐng)先流媒體技術(shù)的光芒傳媒合作,成功開通了網(wǎng)上視頻新聞欄目。搜狐2006年將推出“我形我秀”的P2P網(wǎng)絡(luò)電視臺。
P2P流媒體技術(shù)和業(yè)務(wù)在中國的快速發(fā)展受到了資本市場的青睞,如軟銀投資CoolStreaming公司,建立光芒傳媒Roxbeam公司,運(yùn)營Rox磊客網(wǎng),并且向Yahoo BB提供技術(shù)。此外還有Uusee、Mysee、PPLive、PPstream和千橡等網(wǎng)絡(luò)也都得到了風(fēng)險(xiǎn)投資(VC)公司的投資。
P2P Internet TV在短短的一年多時(shí)間內(nèi)快速發(fā)展,2005年底注冊用戶已達(dá)到250萬戶。顯示出了巨大的生命力,但另一方面也應(yīng)該看到其還面臨很多困難和問題。
首先是缺乏能夠盈利,可以持續(xù)發(fā)展的運(yùn)營模式和產(chǎn)業(yè)鏈。目前基本上都是免費(fèi)收看爭取提高用戶點(diǎn)擊率,以獲取VC公司的投資。結(jié)果是不能通過健康的產(chǎn)業(yè)鏈,合法地得到內(nèi)容,只能轉(zhuǎn)播現(xiàn)有的電視頻道和以灰色方式得到內(nèi)容。
其次是接入門檻很低,眾多的新興公司進(jìn)入競爭行列,導(dǎo)致競爭加劇。而大多數(shù)創(chuàng)業(yè)者是搞技術(shù)出身,不熟悉媒體業(yè),資本不足,形成不了規(guī)模,結(jié)果只能導(dǎo)致低水平競爭。
P2P Internet TV的發(fā)展將引發(fā)一系列法律問題。傳統(tǒng)電視是本地服務(wù)的,有一系列監(jiān)管的法律法規(guī)。簡單地將目前用于電視的法規(guī)移植到互聯(lián)網(wǎng)上是不可行的。目前歐洲共同體已經(jīng)開始制訂適用于Internet TV的新法規(guī)。
此外P2P Internet TV將會引發(fā)利益分配的問題。在中國已出現(xiàn)電信運(yùn)營商要封堵BT和Skype軟件的傳言;在美國一些電信運(yùn)營商推出分兩等級服務(wù)的計(jì)劃,導(dǎo)致要求國會立法保持網(wǎng)絡(luò)中性的爭論。
6.P2PIPTV
目前中國IPTV和P2P Internet TV是沿兩條路徑獨(dú)立發(fā)展的,各自遇到一些發(fā)展中的困難。如果將兩者結(jié)合起來,以發(fā)展IPTV的資源和力量發(fā)展P2P Internet TV,或者換句話說以P2P Internet TV的理念和技術(shù)發(fā)展IPTV有可能開創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)媒體演化的新局面。這就是P2P IPTV。
中國正在建設(shè)創(chuàng)新型國家,發(fā)展基于P2P的IPTV是一次引領(lǐng)世界發(fā)展潮流,實(shí)現(xiàn)世界級創(chuàng)新的歷史機(jī)會。目前中國在P2P Internet TV的技術(shù)和應(yīng)用方面居世界領(lǐng)先地位,電信業(yè)在發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)方面有強(qiáng)烈的需求和良好的基礎(chǔ),有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和有國際競爭力的電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造業(yè),可以成功地支持創(chuàng)新。
P2P IPTV運(yùn)行在公共互聯(lián)網(wǎng)上,架構(gòu)P2P重疊網(wǎng),建立運(yùn)營平臺,擁有認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng),具有互聯(lián)網(wǎng)無所不在覆蓋全球的通達(dá)能力,能夠支持向網(wǎng)絡(luò)新媒體平滑演進(jìn)。
P2P IPTV還面臨技術(shù)、運(yùn)營模式、產(chǎn)業(yè)鏈以及法律法規(guī)等各方面的問題,而解決這些問題為實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新提供了很好的機(jī)會。發(fā)展P2P IPTV有助于平衡各方面利益,建立可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈。
關(guān)鍵詞 下一代網(wǎng)絡(luò) 軟交換 存在問題
Abstract: It describes the state of soft switch technology in the world, services provided by NGN based on soft switch , related organizations on soft switch study and problems on its development.
Keywords: NGN Soft switch Problem
1 國際軟交換技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)是一個(gè)建立在IP技術(shù)基礎(chǔ)上的新型公共電信網(wǎng)絡(luò),它將話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)集于一體。建設(shè)下一代網(wǎng)絡(luò)是電信競爭的需要。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展和電信市場的逐步開放,電信業(yè)的一個(gè)最重要的發(fā)展趨勢就是業(yè)務(wù)運(yùn)營和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的分離,由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供可靠、高效的基礎(chǔ)承載平臺,由業(yè)務(wù)提供商提供各種應(yīng)用,他們與設(shè)備制造商三足鼎立,共同推動(dòng)了電信業(yè)的繁榮和進(jìn)步。
軟交換技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù),軟交換思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長,形成分層、全開放的體系架構(gòu),作為下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向,軟交換不但實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的融合,更重要的是實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的融合。
目前,歐洲電信運(yùn)營商對于軟交換(下一代網(wǎng)絡(luò))的發(fā)展和應(yīng)用大體上采用比較務(wù)實(shí)和謹(jǐn)慎的態(tài)度,運(yùn)營商都是根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況和業(yè)務(wù)的發(fā)展來采取對策。德國電信聚焦海外市場,積極開拓國際IP網(wǎng)的話音業(yè)務(wù),并在新技術(shù)投入使用之前,注重新技術(shù)和新設(shè)備的試驗(yàn)和評估。2001年開始在國際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行軟交換的試驗(yàn),放置了一臺軟交換機(jī)和4個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)開展IP網(wǎng)絡(luò)提供語音業(yè)務(wù)、呼叫中心業(yè)務(wù)和VPN業(yè)務(wù)的試驗(yàn),其軟交換的標(biāo)準(zhǔn)采用SIP-T協(xié)議。英國電信則逐步地在長途網(wǎng)和本地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分組話音,本地網(wǎng)有5個(gè)節(jié)點(diǎn)開展了軟交換實(shí)驗(yàn),部分已經(jīng)商用,并且試驗(yàn)規(guī)模在逐步擴(kuò)展。在提供話音質(zhì)量的保證方面,英國電信已在其承載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全面采用ATM技術(shù)。比利時(shí)電信認(rèn)為2004年以后引入NGN比較適當(dāng),但目前需注意跟蹤技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展,比利時(shí)電信的技術(shù)部門在NGN方面重點(diǎn)研究未來分組話音網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)和需求、開展NGN技術(shù)培訓(xùn)、建立NGN實(shí)驗(yàn)室,為開展現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。一些北美電信運(yùn)營商也正在積極開展有利于軟交換提供話音業(yè)務(wù)的試驗(yàn),有些運(yùn)營商已經(jīng)開始提供商用業(yè)務(wù)。
2002年3月,中國電信下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)試驗(yàn)項(xiàng)目在北京、上海、廣州、深圳4城市啟動(dòng)。中國電信與北電網(wǎng)絡(luò)、愛立信、西門子、中興通訊、上海貝爾5廠家簽訂了下一代網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)工程設(shè)備合同。合同涉及金額近1億元人民幣。根據(jù)中國電信與北電網(wǎng)絡(luò)簽署的合同,在北京、上海、廣州和深圳4城市部署北電網(wǎng)絡(luò)的SUCCESSIoN下一代網(wǎng)絡(luò)解決方案。NGN網(wǎng)絡(luò)全國試驗(yàn)網(wǎng)項(xiàng)目涉及的技術(shù)面、提供的業(yè)務(wù)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度、深度均在全球首屈一指。
在設(shè)備制造商方面,特別值得一提的是加拿大北電網(wǎng)絡(luò),其NGN 產(chǎn)品為SUCCESSIoN(繼往開來)解決方案,于1999年在BT-SPAIN首次正式商用,迄今為止,在全球超過24個(gè)國家的40多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中得到試驗(yàn)或商用。其商用客戶中包括VErIzoN 、SPrINT、中國電信、香港寬頻(HKBN)、新世界電信(NEW WorLD TEL) 及鐵通等。
SUCCESSIoN的應(yīng)用類型包括了長途及匯接(C4)業(yè)務(wù)、本地接入(C5)及多媒體業(yè)務(wù)、無線匯接及3G核心網(wǎng)業(yè)務(wù)以及有線電視多網(wǎng)合一業(yè)務(wù)。目前幾種解決方案已經(jīng)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用。其中,VErIzoN的軟交換本地匯接網(wǎng)絡(luò)包含2個(gè)軟交換節(jié)點(diǎn)及70多個(gè)媒體網(wǎng)關(guān),每個(gè)節(jié)點(diǎn)每天處理超過1 100萬次呼叫。SPrINT作為全美第一個(gè)實(shí)現(xiàn)TDM端局以軟交換替換的運(yùn)營商,其第一期工程(350萬線)全部采用北電的SUCCESSIoN方案。香港寬頻應(yīng)用SUCCESSIoN本地IAD接入方案,在短短的17個(gè)月時(shí)間內(nèi),已擁有16萬用戶,是全球最大的基于以太網(wǎng)IAD接入的NGN網(wǎng)絡(luò),目前運(yùn)營穩(wěn)定良好。在最近的市場調(diào)研報(bào)告中,北電網(wǎng)絡(luò)列全球軟交換市場份額第一,也是全球VoIP和VoATM媒體網(wǎng)關(guān)市場份額第一。
2 NGN提供的業(yè)務(wù)
軟交換技術(shù)的引入除了對現(xiàn)有PSTN話音業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)全面的繼承以外,還在基于SIP的寬帶多媒體業(yè)務(wù)、PSTN與因特網(wǎng)業(yè)務(wù)結(jié)合衍生的業(yè)務(wù)、用戶個(gè)性化業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)創(chuàng)新方面有著PSTN和因特網(wǎng)等單一網(wǎng)絡(luò)無法比擬的優(yōu)勢。傳統(tǒng)PSTN由于終端智能和帶寬的限制,無法實(shí)現(xiàn)多種靈活的業(yè)務(wù)邏輯和多媒體業(yè)務(wù)。由于業(yè)務(wù)邏輯控制和網(wǎng)絡(luò)智能在PSTN內(nèi)每個(gè)交換機(jī)上呈分散式節(jié)點(diǎn)式分布,并且由于用戶數(shù)據(jù)由各自歸屬的交換機(jī)管理,導(dǎo)致某些業(yè)務(wù)(如廣域CENTrEx)難以開展。PSTN的終端種類非常單一且沒有智能,業(yè)務(wù)的智能完全由交換機(jī)實(shí)現(xiàn),因此一直以來難以實(shí)現(xiàn)用戶對業(yè)務(wù)的個(gè)性化定制,而且由于終端智能的限制存在使用不便和各種電話補(bǔ)充業(yè)務(wù)難以推廣的問題。引入NGN則在業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的簡單性和靈活性上有了本質(zhì)改變。NGN的業(yè)務(wù)邏輯控制和網(wǎng)絡(luò)智能在軟交換和應(yīng)用服務(wù)器等少量網(wǎng)元上集中部署,因此可以方便地在全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部署和業(yè)務(wù)升級,NGN對廣域CENTrEx的實(shí)現(xiàn)就非常容易。由于NGN引入了對等性控制協(xié)議(SIP),使得終端的智能大大提高,目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了豐富多彩的SIP智能終端。終端智能的提高及媒體承載能力的加強(qiáng)(如支持話音、視頻等)使得用戶對業(yè)務(wù)的個(gè)性化定制成為可能并且已經(jīng)商用。如NGN的“呼叫屏蔽”這一特性,用戶可以對不同來話進(jìn)行篩選性的監(jiān)控,可以在不同時(shí)間對不同來話實(shí)施不同的應(yīng)答策略,應(yīng)答的方式也不僅僅局限于接聽、轉(zhuǎn)發(fā)、掛斷等傳統(tǒng)方式,而是包括了話音應(yīng)答、問候音播放、語音信箱轉(zhuǎn)接、電子郵件轉(zhuǎn)接、網(wǎng)頁推送等多種不同的應(yīng)答方式。這種靈活性在傳統(tǒng)PSTN上是無法實(shí)現(xiàn)的。
此外,NGN能夠?qū)崿F(xiàn)許多PSTN所無法實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)特性,一號通就是一個(gè)很好的例子。PSTN通過IN方式也可以實(shí)現(xiàn)一號通業(yè)務(wù),然而NGN基于SIP協(xié)議可以輕松實(shí)現(xiàn)IN方式的一號通所無法實(shí)現(xiàn)的能力。如NGN的一號通業(yè)務(wù)可以實(shí)現(xiàn)用戶根據(jù)自己的需要隨時(shí)設(shè)定對來話的振鈴終端和振鈴順序,而這些策略可以依據(jù)來話者的不同和時(shí)間段的不同而變化。比如對自己的家人和同事可以實(shí)施兩種完全不同的振鈴策略,自己上班和下班時(shí)的振鈴策略也可以完全不同。這就給了用戶最大的自由和靈活性,保證可以有一種方式能聯(lián)系到他,給日常生活和工作帶來了極大的方便。這種業(yè)務(wù)特性是PSTN所無法實(shí)現(xiàn)的。類似的例子還有許多,如WEB800、點(diǎn)擊傳真等。
NGN不但在業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的簡易性和靈活性上有獨(dú)到之處,并且能實(shí)現(xiàn)許多PSTN無法實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù),而且具有業(yè)務(wù)的惟一性。NGN的業(yè)務(wù)能力主要包括:
A) 全面繼承PSTN傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)(包括基本話音業(yè)務(wù)、電話補(bǔ)充業(yè)務(wù)、CENTrEx業(yè)務(wù)、ISDN PRI補(bǔ)充業(yè)務(wù)、IN類業(yè)務(wù)等);
B) 基于SIP的寬帶多媒體業(yè)務(wù);
C) PSTN與因特網(wǎng)相結(jié)合的業(yè)務(wù)(即PINT業(yè)務(wù),如點(diǎn)擊撥號、點(diǎn)擊傳真、WEB800、ICW等);
D) 用戶可定制的個(gè)性化業(yè)務(wù)。
3 從事軟交換研究的國際組織
NGN是目前運(yùn)營商和設(shè)備廠商都在討論的熱點(diǎn)技術(shù),也是國外許多標(biāo)準(zhǔn)化組織和論壇(包括ITU-T的第11和16工作組, IETF的IP TELEPHoNY工作組、信令傳輸工作組(SIGTrAN)、媒體網(wǎng)關(guān)控制工作組(MEGACo),ETSI 的TIPHoN,國際軟交換協(xié)會(ISC),3GPP,3GPP2,MPLS論壇,ATM論壇,DVB,DSL論壇,PARLAY等)的研究工作重點(diǎn)。我國網(wǎng)絡(luò)與交換標(biāo)準(zhǔn)研究組和IP研究組于2000年開始制定NGN網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
其中,ISC成立于1999年5月,目前有近150個(gè)成員,是運(yùn)營商和設(shè)備供應(yīng)商交流需求和動(dòng)態(tài)的場合。國際上大多數(shù)知名的電信設(shè)備制造商,如阿爾卡特、朗訊、北方電訊、CISCo、西門子、富士通、諾基亞、愛立信等,另外有一些電信運(yùn)營商如美國的LEVEL 3、QWEST、AT&T、日本的NTT等均為該協(xié)會成員。
軟交換論壇包含5個(gè)工作組,負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議制定等技術(shù)工作。
業(yè)務(wù)應(yīng)用工作組負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)功能制定、協(xié)調(diào)以及API標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)工作組負(fù)責(zé)軟交換網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)的制定。
設(shè)備控制工作組負(fù)責(zé)軟交換間以及軟交換與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間控制協(xié)議的制定和補(bǔ)充、增強(qiáng),如MGCP、MGC和設(shè)備的兼容性等。
網(wǎng)絡(luò)管理工作組負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理的結(jié)構(gòu)和協(xié)議制定。
SIP工作組負(fù)責(zé)SIP協(xié)議在軟交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用和增強(qiáng)。
此外,ITU-T和IETF在相關(guān)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化方面已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展,如H.248協(xié)議、BICC協(xié)議、SIP協(xié)議和SIGTrAN系列協(xié)議等。
4 存在的問題
目前雖然不少廠家推出了軟交換的解決方案,各運(yùn)營商也在積極進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn),但新技術(shù)的應(yīng)用需要相當(dāng)長的時(shí)間來完善。從目前廠家所提供的解決方案來看,目前存在的主要問題如下:
A) 國際上尚無大型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)電信網(wǎng)經(jīng)過長期的運(yùn)營積累,在網(wǎng)絡(luò)組織方面已經(jīng)具有相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn);而基于軟交換的NGN網(wǎng)絡(luò)組織目前國內(nèi)外尚無成熟的經(jīng)驗(yàn),是采用基于軟交換的全平面結(jié)構(gòu),還是采用分區(qū)域選路結(jié)構(gòu)等,在技術(shù)和實(shí)踐方面都有待進(jìn)一步的探索。
B) 協(xié)議尚未做到兼容性,標(biāo)準(zhǔn)還在發(fā)展之中。不同廠家的軟交換在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選用及協(xié)議的兼容性方面還難以做到相互兼容。BICC協(xié)議、SIP-T協(xié)議和H.248協(xié)議也在發(fā)展之中,協(xié)議的選項(xiàng)需要運(yùn)營商根據(jù)業(yè)務(wù)的需要來進(jìn)一步確定。
C) API沒有成熟的產(chǎn)品?;陂_放的業(yè)務(wù)平臺,采用標(biāo)準(zhǔn)的API接口為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供新業(yè)務(wù)開創(chuàng)了未來美好的前景,但是相應(yīng)的產(chǎn)品仍在探索和研發(fā)之中。
D) 業(yè)務(wù)開發(fā)問題。標(biāo)準(zhǔn)、開放的API接口能夠快速、靈活地提供豐富的業(yè)務(wù),這是軟交換體系的一個(gè)優(yōu)勢所在,但目前廠家能夠提供的業(yè)務(wù)多集中為基本語音業(yè)務(wù)及補(bǔ)充業(yè)務(wù)、IN類業(yè)務(wù)、PINT業(yè)務(wù)、多媒體終端之間的同步瀏覽、統(tǒng)一消息、多媒體會議等,究竟什么業(yè)務(wù)才是運(yùn)營商手中的殺手業(yè)務(wù),才能真正帶來收益,是目前運(yùn)營商和設(shè)備商在共同苦思冥想的問題,目前并未出現(xiàn)使人眼前為之一亮的業(yè)務(wù)。
E) 網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)Qos問題。目前業(yè)界還沒有一個(gè)非常完善的方法來解決網(wǎng)絡(luò)安全性的問題,只能通過要求TG、軟交換等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具備一定的反入侵能力以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性,用戶賬號、密碼等用戶數(shù)據(jù)的安全則只能采用加密的方式解決。在網(wǎng)絡(luò)Qos方面,IETF組織已經(jīng)提出了多種服務(wù)模型和機(jī)制來滿足Qos的需求,其中比較著名的有綜合業(yè)務(wù)模型(INTSErV)、區(qū)分業(yè)務(wù)模型(DIFFSErV)、MPLS技術(shù)、流量工程等,具體這些方案如何組合使用、可行性如何,效果如何,有待研究。
一、軟交換的概念
軟交換技術(shù)是一個(gè)能夠提供下一代分組通信――包括語音、寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)的平臺。利用軟交換技術(shù),全球服務(wù)提供商和運(yùn)營商能夠優(yōu)化他們的網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用來獲取新的利潤。軟交換是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)以及下一代分組網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備之一,它獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò),主要完成呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能,同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù),并向第三方提供可編程能力。軟交換技術(shù)就是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)(傳輸層)中分離出來,通過軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能,包括呼叫選路、管理控制、連接控制(建立/拆除會話)和信令互通,從而實(shí)現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細(xì)記錄等功能。與此同時(shí),軟交換還將網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)能力封裝起來,通過標(biāo)準(zhǔn)開放的業(yè)務(wù)接口和業(yè)務(wù)應(yīng)用層相連,從而可方便地在網(wǎng)絡(luò)上快速提供新業(yè)務(wù)。
二、基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
軟交換的主要設(shè)計(jì)思想是業(yè)務(wù)與控制分離、承載與接入分離的思想,把傳統(tǒng)交換機(jī)功能實(shí)體離散分布在網(wǎng)絡(luò)之中(如圖1)。軟交換技術(shù)是一種功能實(shí)體,為軟交換網(wǎng)絡(luò)提供具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)的呼叫控制和連接控制功能。
軟交換網(wǎng)絡(luò)是基于分組交換的網(wǎng)絡(luò),在原有電路交換機(jī)的基礎(chǔ)上,將業(yè)務(wù)功能(業(yè)務(wù)提供)、控制功能(呼叫和信令控制)和接入功能(中繼和用戶接入)相分離,形成軟交換網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用服務(wù)器、控制設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)和各種接入媒體網(wǎng)關(guān)。
軟交換網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)可以同時(shí)向用戶提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)的開放網(wǎng)絡(luò)。它采用一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得組網(wǎng)更加靈活和方便。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被分成接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層(如圖2),即把控制和業(yè)務(wù)的提供從媒體層中分離出來。
1. 業(yè)務(wù)應(yīng)用層:主要由各類業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺構(gòu)成,包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、策略服務(wù)器、SCP、AAA服務(wù)器等。軟交換技術(shù)將電話交換機(jī)的業(yè)務(wù)控制模塊獨(dú)立成為一個(gè)物理實(shí)體,稱為應(yīng)用服務(wù)器(AS),主要功能是完成業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn),向用戶提供各種增值業(yè)務(wù)。存放業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),并可以通過應(yīng)用服務(wù)器提供API接口。
2. 控制層:主要由軟交換機(jī)設(shè)備構(gòu)成。軟交換技術(shù)將電話交換機(jī)的交換模塊獨(dú)立成為一個(gè)物理實(shí)體,稱為軟交換機(jī)(SS:SoftSwitch),SS主要功能是完成對邊緣接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的各種業(yè)務(wù)呼叫控制,并負(fù)責(zé)各媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制。
3. 核心傳送層:核心傳送層實(shí)際上就是軟交換網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò),為業(yè)務(wù)媒體流和控制信息流提供統(tǒng)一的、保證QoS的高速分組傳送平臺,其作用和功能就是將邊緣接入層中的各種媒體網(wǎng)關(guān)、控制層中的軟交換機(jī)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的各種服務(wù)器平臺等各個(gè)軟交換網(wǎng)網(wǎng)元連接起來。軟交換網(wǎng)中各網(wǎng)元之間均是將各種控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息封裝在IP數(shù)據(jù)包中,通過核心傳送層的IP網(wǎng)進(jìn)行通信。鑒于IP網(wǎng)能夠同時(shí)承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種媒體信息,同時(shí)具有協(xié)議簡單、終端設(shè)備對協(xié)議的支持性好且價(jià)格低廉的優(yōu)勢,因此軟交換網(wǎng)選擇了IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)絡(luò)。目前主要包括IP網(wǎng)和ATM網(wǎng)。
4. 邊緣接入層:主要包括各類媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備、綜合接入設(shè)備(IAD)及各種終端設(shè)備。軟交換技術(shù)將電話交換機(jī)的業(yè)務(wù)接入模塊獨(dú)立成為一個(gè)物理實(shí)體,稱為媒體網(wǎng)關(guān)(MG),MG功能是采用各種手段將各種用戶及業(yè)務(wù)接入到軟交換網(wǎng)絡(luò)中,MG完成數(shù)據(jù)格式和協(xié)議的轉(zhuǎn)換,將接入的所有媒體信息流均轉(zhuǎn)換為采用IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包在軟交換網(wǎng)絡(luò)中傳送。
中繼媒體網(wǎng)關(guān)(TG)和信令網(wǎng)關(guān)(SG)共同完成了電話交換機(jī)的業(yè)務(wù)接入功能模塊的功能,實(shí)現(xiàn)了普通PSTN/PLMN電話用戶的語音業(yè)務(wù)的接入,并將語音信息適配為適合在軟交換網(wǎng)內(nèi)傳送的IP包。同時(shí)軟交換技術(shù)還對業(yè)務(wù)接入功能進(jìn)行了擴(kuò)展,體現(xiàn)在AG、IAD、MSAG、H.323 GW、WAG等幾類媒體網(wǎng)關(guān)。通過各類MG,軟交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了將PSTN/PLMN用戶、H.323 IP電話網(wǎng)用戶、無線接入用戶的語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的綜合接入。
軟交換網(wǎng)絡(luò)各層之間采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口。各層之間相互獨(dú)立,獨(dú)自發(fā)展,每層之內(nèi)的技術(shù)革新不影響其他層,并且軟交換網(wǎng)絡(luò)能夠提供靈活多樣的接入方式。通過開放的API接口可以支持運(yùn)營商、第三方業(yè)務(wù)提供商開發(fā)新業(yè)務(wù)。
三、軟交換的功能和特點(diǎn)
1. 軟交換的功能
(1)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一,它為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等,可以說是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的靈魂。
(2)互連互通功能。軟交換是一種開放和多協(xié)議實(shí)體,采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與各種媒體網(wǎng)關(guān)、終端和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。通過各種網(wǎng)關(guān)協(xié)議實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)互通。
(3)業(yè)務(wù)提供和交換功能。 軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可以選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
(4)計(jì)費(fèi)功能。具有采集詳細(xì)話單和計(jì)次表話單的功能,可根據(jù)運(yùn)營要求將話單傳送至計(jì)費(fèi)中心。對于計(jì)賬卡計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù),具備實(shí)時(shí)斷線功能。
(5)媒體網(wǎng)關(guān)功能。軟交換控制媒體網(wǎng)關(guān)可選擇語音壓縮算法和打包成IP包在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
(6)資源管理功能。對系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行集中管理,如資源的分配、釋放和控制。
2. 軟交換的特點(diǎn)
(1)支持各種不同的PSTN、ATM和IP協(xié)議等各種網(wǎng)絡(luò)的可編程呼叫處理系統(tǒng);
(2)可方便地運(yùn)行在各種商用計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上;
(3)高效靈活性;
(4)開放性;
(5)具有可編程的后營業(yè)務(wù)特性;
(6)具有先進(jìn)的基于策略服務(wù)器的管理所有軟件組件的特性。包括展露給所有組件的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議接口、策略描述語言和一個(gè)編寫及執(zhí)行客戶策略的系統(tǒng)。
四、軟交換的主要應(yīng)用
針對不同的網(wǎng)絡(luò)狀況和業(yè)務(wù)需求,目前軟交換主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:
分組中繼(PACHET TRUNKING):針對用戶數(shù)增加對匯接局容量需求激增以及傳輸帶寬增加的情況,通過采用軟交換技術(shù)構(gòu)建分組中繼疊加網(wǎng)絡(luò),利用媒體網(wǎng)關(guān)直接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口大大減少傳輸網(wǎng)絡(luò)中低速交叉連接設(shè)備的數(shù)量,對語音進(jìn)行靜音抑制和話音壓縮,以及AAL2/ATM的可變速率適配,降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸成本和帶寬需求(可以節(jié)省近60%的傳輸資源),從而滿足對現(xiàn)有的匯接局的擴(kuò)容要求。
虛擬中繼(VIRTUAL TRUNTING)電信級、7號信令端到端的大規(guī)模VOIP/ATM呼叫。軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)之間通過MGCP/H.248通信,軟交換可面向其他網(wǎng)絡(luò)提供SS7,INAP,H。323,SIP等多種協(xié)議,實(shí)現(xiàn)NGN和PSTN,IN,H。323,SIP等網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
多媒體業(yè)務(wù)(MULTIMEDIA SERVICES):針對用戶多媒體業(yè)務(wù)的需求,利用軟交換技術(shù),將各種應(yīng)用服務(wù)器上的新業(yè)務(wù),在軟交換設(shè)備的集中控制下,通過各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備最終提供給廣大終端用戶,其中軟交換直接控制著各種新業(yè)務(wù)的發(fā)放與實(shí)施,保證了業(yè)務(wù)在全網(wǎng)開展的及時(shí)性。另外,支持開放的API接口,通過與第三方應(yīng)用服務(wù)提供商合作,開發(fā)并引入新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。
電信級撥號接入(CARRIER CLASS DIALIN)其媒體網(wǎng)關(guān)同時(shí)具備VOIP網(wǎng)關(guān)和關(guān)守2種功能,在軟交換的控制下,使全網(wǎng)媒體網(wǎng)關(guān)能統(tǒng)一管理,并能進(jìn)行撥號上網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)旁路,且支持多ISP方案。
下一代本地交換系統(tǒng)(NEXT GENERATION LOCAL SWITCH)提供數(shù)據(jù)終端與PSTN網(wǎng)電信級互聯(lián)互通。支持對個(gè)人用戶(IP PHONE/PC)、企業(yè)用戶(IP PBX)及不同網(wǎng)絡(luò)(H。323/SIP)的接入。
3G的發(fā)展趨勢是最終與IP網(wǎng)融合形成統(tǒng)一的IP網(wǎng),IP網(wǎng)通過軟交換的控制,及無線網(wǎng)關(guān)向3G用戶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),同時(shí)也可以通過VOIP的方式提供語音業(yè)務(wù)。
關(guān)鍵詞: IP多媒體子系統(tǒng);會話推送服務(wù)器;基于IMS的多媒體電話業(yè)務(wù);重路由
Abstract: This paper describes a solution that uses IMS to increase Internet access for subscribers. By using Push As, rerouting, charging, and other special techniques, this solution meets the networking needs of Internet users (which is different from the needs of telecom users). In this paper, we analyze a model based on the traffic of Internet access subscribers, and we discuss service development. There is a high number of Internet subscriber applications but a relatively low usage rate, which makes web self-registering, deregistering, and prepaid charging suitable. As well as being used for fixed-network reconstruction, IMS can also be used to increas the number of Internet subscribers.
Key words: IP multimedia subsystem (IMS); PUSH AS; multimedia telephony (MMTEL); rerouting
中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1009-6868 (2012) 04-0038-06
IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)作為新一代核心網(wǎng)控制技術(shù),是未來移動(dòng)、固定網(wǎng)絡(luò)融合的統(tǒng)一控制層,是引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。IMS在標(biāo)準(zhǔn)上已經(jīng)基本成熟,在運(yùn)營商中已經(jīng)開始嘗試規(guī)模商用,但是應(yīng)用方式在業(yè)界還處于探討當(dāng)中。IMS在中國的應(yīng)用方式主要是替代軟交換進(jìn)行固網(wǎng)改造。比如中國電信各省公司已經(jīng)完成IMS設(shè)備的集采工作,部分省公司的IMS設(shè)備已經(jīng)割接了數(shù)十萬用戶。除了固網(wǎng)改造外,其他新的應(yīng)用模式還在探討中,比如按第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)標(biāo)準(zhǔn),長期演進(jìn)(LTE)的語音、視頻類會話也將由IMS進(jìn)行控制。但是LTE在中國的規(guī)模部署還需一段時(shí)間,因此除了固網(wǎng)改造之外,IMS網(wǎng)絡(luò)如何接入、發(fā)展用戶就是一個(gè)問題。另一方面,隨著MSN、Skype、QQ等業(yè)務(wù)的發(fā)展,Internet通信業(yè)務(wù)對傳統(tǒng)運(yùn)營商的業(yè)務(wù)發(fā)展也構(gòu)成了很大挑戰(zhàn)。電信運(yùn)營商如何應(yīng)對IT業(yè)務(wù)的滲透,并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型是近幾年業(yè)界討論的熱門話題。
2011年中興通訊在海外某運(yùn)營商的IMS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)施并商用,該局點(diǎn)提供固網(wǎng)改造功能和IT的應(yīng)用。作為競爭性運(yùn)營商,在用戶接入、用戶規(guī)模上都沒有明顯優(yōu)勢,所以在引入IMS時(shí)考慮必須有創(chuàng)新的業(yè)務(wù),在方案上對IMS進(jìn)行了擴(kuò)展。
1 IMS組網(wǎng)介紹
1.1 組網(wǎng)
該運(yùn)營商的現(xiàn)網(wǎng)是一個(gè)下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)改造后的軟交換局,它可以接入綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)(MSAN)的固網(wǎng)用戶、H.323標(biāo)準(zhǔn)的終端、SIP協(xié)議(非IMS標(biāo)準(zhǔn))的終端。
IMS實(shí)施后,組網(wǎng)如圖1所示,符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。MSAN的固網(wǎng)用戶,通過接入網(wǎng)關(guān)控制功能(AGCF)接入IMS網(wǎng)絡(luò)。AGCF兼做協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,接入H.323標(biāo)準(zhǔn)的IP用戶交換機(jī)(IP PBX)、綜合業(yè)務(wù)接入設(shè)備(IAD),SIP協(xié)議(非IMS標(biāo)準(zhǔn))的IP PBX、IAD。新發(fā)展的Internet用戶,使用局方定制的符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的軟終端,包括Win PC、Mac PC、WinCE、iPhone、Android等多個(gè)版本,并通過會話邊界控制器(SBC)接入-呼叫會話控制功能(P-CSCF)。IMS網(wǎng)絡(luò)通過媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)、媒體網(wǎng)關(guān)(IM-MGW)與現(xiàn)網(wǎng)電路域互通。MGCF與現(xiàn)網(wǎng)軟交換通過SIP-T協(xié)議互通,媒體面不經(jīng)過MGW,IMS終端和軟交換終端直接端到端互通。不同終端之間可能存在編解碼不能互通的問題,IMS網(wǎng)絡(luò)需要提供編解碼轉(zhuǎn)換功能[2]。編解碼轉(zhuǎn)換功能由多媒體電話應(yīng)用服務(wù)器(MMTEL AS)實(shí)現(xiàn),MMTEL AS識別會話需要編解碼轉(zhuǎn)換時(shí),控制媒體網(wǎng)關(guān)做編解碼轉(zhuǎn)換。MMTEL AS內(nèi)置了媒體資源控制功能(MRFC),IM-MGW內(nèi)置了媒體資源處理功能(MRFP)[2]。IMS通過業(yè)務(wù)交換功能(SSF AS)與業(yè)務(wù)控制點(diǎn)(SCP)互通,為IMS用戶提供現(xiàn)網(wǎng)智能業(yè)務(wù)。在IMS網(wǎng)絡(luò)中引入第三方AS,提供MMTEL AS之外的其他業(yè)務(wù),比如Push AS提供的會話推送業(yè)務(wù)。
用戶的號碼編號方式分固網(wǎng)改造用戶、新發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)類用戶兩種情況。
固網(wǎng)改造用戶與中國的固網(wǎng)改造基本類似,每用戶SIP、Tel格式的IP多媒體公共標(biāo)識(IMPU)各1個(gè)。
關(guān)鍵詞:SIP、用戶、SIP消息、VOIP、NGN
1
前言
正如DYNAMICSOFT公司首席科學(xué)家Jonathan Rosenberg博士所說的“在電信界以外毫無所知的情況下,一場靜悄悄的革命發(fā)生了”。而領(lǐng)導(dǎo)這場靜悄悄革命的是會話初始化協(xié)議(Session Initiation Protocol,SIP),它是由IETF提出的IP電話信令協(xié)議。SIP的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的傳輸模式,它用基于Internet的準(zhǔn)則為電信業(yè)帶來了新的生機(jī)。SIP作為第三代移動(dòng)系統(tǒng)的信令協(xié)議,能夠提供IP多媒體服務(wù),可以將蜂窩系統(tǒng)與Internet應(yīng)用領(lǐng)域融合在一起。它的主要目的是為了解決IP網(wǎng)中的信令控制,以及同軟交換機(jī)(SoftSwitch)的通信,從而構(gòu)成下一代的增值業(yè)務(wù)平臺,對電信、銀行、金融等行業(yè)提供更好的增值業(yè)務(wù)。
2
SIP簡介
2.1
SIP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按邏輯功能區(qū)分,SIP系統(tǒng)由4種元素組成:用戶,SIP服務(wù)器,重定向服務(wù)器以及SIP注冊服務(wù)器,如錯(cuò)誤!未找到引用源。所示。
SIP用戶,又稱為SIP終端,是SIP系統(tǒng)中的端用戶,在RFC3261中將它們定義為一個(gè)應(yīng)用。根據(jù)它們在會話中扮演的角色的不同,又可分為用戶客戶機(jī)(UAC) 和用戶服務(wù)器(UAS)2種。其中前者用于發(fā)起呼叫請求,后者用于響應(yīng)呼叫請求。
SIP服務(wù)器,是一個(gè)中間元素,它既是一個(gè)客戶機(jī)又是一個(gè)服務(wù)器,具有解析名字的能力,能夠前面的用戶向下一跳服務(wù)器發(fā)出呼叫請求。然后服務(wù)器決定下一跳的地址。
重定向服務(wù)器,是一個(gè)規(guī)劃SIP呼叫路徑的服務(wù)器,在獲得了下一跳的地址后,立刻告訴前面的用戶,讓該用戶直接向下一跳地址發(fā)出請求而自己則退出對這個(gè)呼叫的控制。
SIP注冊服務(wù)器,用來完成對UAS的登錄,在SIP系統(tǒng)的網(wǎng)元中,所有UAS都要在某個(gè)登錄服務(wù)器中登錄,以便UAC通過服務(wù)器能找到它。
2.2
SIP的主要功能
SIP具有如下基本功能:
1.
用戶定位(User location):決定哪個(gè)終端系統(tǒng)參加通信;
2.
用戶能力(User capabilities):決定通信所采用的媒體和媒體參數(shù);
3.
用戶可用性(User availability):決定被叫方是否愿意加入通信過程;
4.
呼叫建立(Call setup):振鈴、主叫方和被叫方的連接和參數(shù)的建立;
5.
呼叫處理(Call hangling):呼叫前轉(zhuǎn)或終結(jié)呼叫。
2.3
SIP消息機(jī)制
SIP是一個(gè)基于文本的協(xié)議,它的消息分為兩大類:從客戶端到服務(wù)器的請求(Request)和從服務(wù)器到客戶端的響應(yīng)(Response)。
無論請求消息還是響應(yīng)消息都是由起始行(Start-Line)、消息頭部(Message-Header)和可選的消息體(Message-Body)構(gòu)成。SIP消息的頭部字段主要有From、To、Call-ID、Cseq、Via、Contact等,用于標(biāo)識會話的各種相關(guān)參數(shù),而可選的消息體部分用于描述會話雙方的通信能力。
請求消息的起始行稱為請求行(Request-Line),其中的“方法”(Method)字段表明了請求消息的功能。
SIP協(xié)議定義了6種方法:REGISTER:用于登記聯(lián)系信息;INVITE:用于邀請用戶加入會話;ACK:用于對邀請做出響應(yīng);CANCEL:用于取消未完成的請求;BYE:用于終止會話;OPTIONS:用于詢問服務(wù)器的性能。
響應(yīng)消息的起始行稱為狀態(tài)行(Status-Line),其中的狀態(tài)碼字段指示了被叫方對請求的響應(yīng)結(jié)果。
2.4
SIP呼叫舉例
如錯(cuò)誤!未找到引用源。所示描述了一個(gè)典型的SIP呼叫。user1@sip1.com作為UAC希望同user2@sip2.com通話,他首先發(fā)出一個(gè)INVITE請求,本地的SIP服務(wù)器sip1.com接受到這個(gè)INVITE請求后,經(jīng)過地址解析,將其發(fā)送至SIP服務(wù)器sip2.com,同時(shí)sip1.com返回給user1 一個(gè) 100 Trying消息。sip2.com接收到sip1.com的INVITE請求后,將其轉(zhuǎn)發(fā)給user2@sip2.com,并返回給sip1.com一個(gè)Trying消息。user2接受到INVITE請求后,在應(yīng)答之前,將返回給sip2.com一個(gè)180Ringing消息,此Ringing消息將依次轉(zhuǎn)發(fā)給sip1.com、user1。如果user2決定應(yīng)答呼叫,則返回一個(gè)200 OK消息,此消息經(jīng)過sip2.com、sip1.com最后到達(dá)user1。user1在收到200OK消息后,直接發(fā)送一個(gè)ACK確認(rèn)消息給user2。至此呼叫建立過程完成,user1和user2之間可以建立媒體通道進(jìn)行對話。當(dāng)一方想結(jié)束通話時(shí),發(fā)送一個(gè)BYE消息給對方,對方返回一個(gè)200 OK消息,SIP呼叫即被終止。
2.5
SIP的優(yōu)越性
SIP是為VoIP電話,尤其是結(jié)合Internet設(shè)計(jì)的協(xié)議,它擁有明顯的優(yōu)越性。
1.
SIP擁有優(yōu)異的可擴(kuò)展性,原因在于,大大降低了對中心節(jié)點(diǎn)(核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器)的壓力,在同樣情況下,可大幅提高系統(tǒng)對呼叫的處理能力。
2.
SIP與現(xiàn)有的Internet應(yīng)用緊密結(jié)合,包括Web以及Email業(yè)務(wù),而點(diǎn)擊撥號(Click to Dial)和點(diǎn)擊傳真(Click to Fax)等協(xié)議都是基于SIP的。
3.
對于工程師而言,SIP具有非常簡單的優(yōu)勢,可以松實(shí)現(xiàn)Internet電話。
SIP具有更高的功能性和增長潛力,但SIP獲得普遍接受的前提是整個(gè)分組語音承載技術(shù)先被人們接受?,F(xiàn)在,這些條件已越來越成熟,SIP的發(fā)展正面臨著一個(gè)大好時(shí)機(jī)。
3
SIP發(fā)展現(xiàn)狀
在現(xiàn)階段,SIP已經(jīng)得到了業(yè)界的普遍認(rèn)同:
1.
標(biāo)準(zhǔn)組織:NGN論壇、3GPP、3GPP2等標(biāo)準(zhǔn)組織已確定SIP為多媒體會話標(biāo)準(zhǔn),CDMA、NGN、WCDMA核心網(wǎng)將走向融合和統(tǒng)一;
2.
制造商:業(yè)界紛紛推出基于SIP的多媒體解決方案,包括電信設(shè)備廠商(Nortel、Ericsson、Huawei)、數(shù)據(jù)通信廠商(Cisco)以及軟件廠商(Microsoft);
3.
運(yùn)營商:基于SIP的NGN Voice方案已經(jīng)成為發(fā)展趨勢,各大運(yùn)營商普遍接受,美洲運(yùn)營商招標(biāo)建設(shè)基于SIP的NGN Voice網(wǎng)絡(luò),Embratel認(rèn)同基于SIP的VoIP解決方案,日本寬帶運(yùn)營商的VoIP網(wǎng)關(guān)設(shè)備均基于SIP;
4.
軟件廠商:固定和移動(dòng)終端操作系統(tǒng)Win XP、Win CE、Symbian宣布支持SIP,企業(yè)辦公系統(tǒng)Notes、Exchange、GroupWise支持基于SIP協(xié)議與包括電信運(yùn)營商在內(nèi)的第三方互通通信與狀態(tài)信息
基于SIP協(xié)議的多媒體業(yè)務(wù)平臺是未來NGNS(下一代網(wǎng)絡(luò)的新型業(yè)務(wù)Next Generation Network-based Service)的主流業(yè)務(wù)平臺,尤其在NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))更為合適。
4
支持SIP的產(chǎn)品
目前,已經(jīng)有不少值得關(guān)注的、比較有代表性的SIP應(yīng)用,例如:
1.
SIP產(chǎn)品開發(fā)商Dynamicsoft是Cegetel的合作者,該公司致力于為SIP產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造開發(fā)平臺,供其他廠商在其基礎(chǔ)上開發(fā)市場需要的新興語音服務(wù)。
2.
3Com公司已完成其SIP產(chǎn)品的第四次測試,其目的是為了檢驗(yàn)軟件和硬件的SIP互操作性。這是第一次整個(gè)電話系統(tǒng)都建立在SIP基礎(chǔ)上的測試,比如通過一臺SIP網(wǎng)關(guān)訪問PSTN等。
3.
Siemens已經(jīng)正式向業(yè)界推出了采用SIP協(xié)議的VoIP電話。該產(chǎn)品完全符合SIP的要求,呼叫可以從PSTN、Intranet或者Internet發(fā)起。此類電話產(chǎn)品,包括電話機(jī)、客戶程序和通信服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)都可應(yīng)用于企業(yè)通信系統(tǒng)和電信規(guī)模的IP電話系統(tǒng)。
4.
Cisco 將SIP功能嵌入了其接入服務(wù)器和系列路由器,這些嵌入功能負(fù)責(zé)IP網(wǎng)絡(luò)語音和多媒體呼叫的信令控制,而Cisco的SIP軟件具備SIP協(xié)議的固有優(yōu)勢,在個(gè)人移動(dòng)服務(wù)上功能強(qiáng)大。
5.
Lucent實(shí)現(xiàn)了一套供第三方開發(fā)者采用SIP的可編程軟件平臺,支持SIP全部標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和組成元素。
5
結(jié)束語
本文簡單介紹了SIP的基本知識和發(fā)展現(xiàn)狀,以及它在電信界中的應(yīng)用。SIP技術(shù)現(xiàn)在還處于發(fā)展階段,可以預(yù)料,當(dāng)SIP技術(shù)成熟并市場化后,將會給電信界帶來一次革命,給銀行、金融等行業(yè)提供更好的增值業(yè)務(wù)。
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