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發(fā)展中的NGN技術(shù)
2008/12/18
1 引言
隨著英特網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)于帶寬及業(yè)務(wù)的要求也在迅速膨脹,原有的TDM網(wǎng)絡(luò)只能提供基于雙絞線的較低速接入、語音業(yè)務(wù)及少量低速視頻業(yè)務(wù),已不能滿足用戶的需求;先進(jìn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施完備,但除了上網(wǎng)和郵件服務(wù),其上幾乎沒有什么其他的賺錢業(yè)務(wù),不能盤活已有投資;雖然數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)速度超過語音業(yè)務(wù),但業(yè)務(wù)收入的主要部分還是來源于語音業(yè)務(wù)。以上種種原因使得大家都在尋求一種網(wǎng)絡(luò)融合之道。
以軟交換設(shè)備為核心,能夠提供話音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體綜合業(yè)務(wù),采用開放、標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu),能夠提供豐富業(yè)務(wù)的下一代網(wǎng)絡(luò)(Next Genaration Network,以下簡(jiǎn)稱NGN)應(yīng)運(yùn)而生,且一度成為人們關(guān)注的熱點(diǎn),是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與演進(jìn)的目標(biāo)。
2 軟交換體系結(jié)構(gòu)
軟交換體系按功能可分為四層:媒體接入層(邊緣層)、傳送層、控制層、業(yè)務(wù)及應(yīng)用層。
各層的功能及部件構(gòu)成如下:
(1)媒體接入層
通過各種接入手段將各類用戶連接至網(wǎng)絡(luò),并將信息格式轉(zhuǎn)換為能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息格式。主要設(shè)備有:信令網(wǎng)關(guān)(SG)、中繼網(wǎng)關(guān)(TG)、接入網(wǎng)關(guān)(AG)、綜合接入設(shè)備(IAD)、無線接入網(wǎng)關(guān)(WAG)、媒體資源服務(wù)器、H323網(wǎng)關(guān)(H323 GW)。
(2)傳送層
采用分組技術(shù),提供一個(gè)高可靠性的、具有QOS保證、大容量的綜合傳送平臺(tái),并將信息媒體流選路至目的地。目前主要有IP和ATM兩種網(wǎng)絡(luò)。
(3)控制層
是軟交換體系的呼叫控制核心,利用軟交換機(jī)SoftSwitch(或稱呼叫服務(wù)器Call Server、媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC),以軟件的形式控制接入設(shè)備完成呼叫接續(xù)。
(4)業(yè)務(wù)及應(yīng)用層
該層主要是利用各種設(shè)備為整個(gè)體系提供各種豐富的增值業(yè)務(wù)、相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理及服務(wù)。包括:SCP、AAA服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、策略服務(wù)器。
3 軟交換技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 協(xié)議發(fā)展現(xiàn)狀
軟交換體系涉及協(xié)議非常眾多,系列標(biāo)準(zhǔn)的形成將對(duì)指導(dǎo)研發(fā)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用起到巨大的作用,直接影響著產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路、業(yè)務(wù)的生成及互通。
國際上,IETF、ITU-T、SoftSwitch Org等組織對(duì)軟交換及協(xié)議的研究工作一直起者積極的主導(dǎo)作用,許多關(guān)鍵協(xié)議都已制定完成,或趨于完成。這些協(xié)議將規(guī)范整個(gè)軟交換界的研發(fā)工作,使產(chǎn)品從使用各廠家私有協(xié)議階段進(jìn)入使用業(yè)界共同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議階段,各家之間產(chǎn)品互通成為可能,真正實(shí)現(xiàn)軟交換體系產(chǎn)生的初衷---提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、開放的體系結(jié)構(gòu),各網(wǎng)絡(luò)部件可獨(dú)立發(fā)展。
在軟交換的研究進(jìn)展方面,我國處于世界同步水平。信息產(chǎn)業(yè)部“網(wǎng)絡(luò)與交換標(biāo)準(zhǔn)研究組”在1999年下半年就啟動(dòng)了軟交換項(xiàng)目的研究,目前已完成了《軟交換設(shè)備總體技術(shù)要求》,此外“IP標(biāo)準(zhǔn)研究組”還正在研制有關(guān)中繼媒體網(wǎng)關(guān)(TG)、信令網(wǎng)關(guān)(SG)、接入網(wǎng)關(guān)(AG)、綜合接入設(shè)備(IAD)等設(shè)備技術(shù)規(guī)范。
但是任何事物的發(fā)展都需要一個(gè)過程,整個(gè)軟交換的技術(shù)尚處于初期發(fā)展階段,許多思想尚須通過實(shí)踐來不斷驗(yàn)證和修正,協(xié)議也是如此,會(huì)隨著業(yè)務(wù)及功能的發(fā)展而不斷補(bǔ)充和更新(例如H.248的LastDraft早已完成,對(duì)于完成基本語音呼叫控制功能沒有問題,但若想在網(wǎng)上真正實(shí)施其它業(yè)務(wù),還須對(duì)其進(jìn)行許多Packet的擴(kuò)展和補(bǔ)充;SIP協(xié)議也是如此,其基本框架早已成型,但要真正應(yīng)用于各種業(yè)務(wù),還須對(duì)一些參數(shù)及流程進(jìn)行規(guī)定)。
由于各廠家對(duì)同一協(xié)議的理解不同;由于協(xié)議本身規(guī)定得不夠清晰、完善,廠家在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品時(shí)所進(jìn)行的擴(kuò)充和修改不盡相同;由于完成同樣功能的協(xié)議存在著多于一種的選擇(如軟交換之間互聯(lián)協(xié)議有SIP-T、SIP和BICC),而實(shí)際產(chǎn)品可能只支持其中的部分協(xié)議。由此,各廠家的軟交換產(chǎn)品單獨(dú)組網(wǎng)使用時(shí),可能不會(huì)存在問題,能夠滿足網(wǎng)絡(luò)及用戶的需求;但在近幾年內(nèi),廠家之間設(shè)備的互通可能會(huì)是一個(gè)難題,需要花費(fèi)較多的人力和物力,因此運(yùn)營商在組網(wǎng)設(shè)備選型時(shí)一定要充分考慮這個(gè)問題。相信這些問題會(huì)在我國軟交換國家規(guī)范出臺(tái)后逐步得到解決。
3.2 軟交換產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀
軟交換技術(shù)最初由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商提出,主要用于解決企業(yè)用戶的VoIP接入問題。隨著業(yè)界對(duì)軟交換的逐步肯定,傳統(tǒng)交換設(shè)備制造攀戠摯???
軟交換技術(shù)最初由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商提出,主要用于解決企業(yè)用戶的VoIP接入問題。隨著業(yè)界對(duì)軟交換的逐步肯定,傳統(tǒng)交換設(shè)備制造商紛紛加入到軟交換的研制隊(duì)伍中,并陸續(xù)推出針對(duì)運(yùn)營商級(jí)的解決方案,使得軟交換設(shè)備規(guī)模從企業(yè)級(jí)應(yīng)用邁向了運(yùn)營級(jí)應(yīng)用。目前各廠家使用內(nèi)部協(xié)議或業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,對(duì)基本語音業(yè)務(wù)及補(bǔ)充業(yè)務(wù)都能予以支持,多媒體業(yè)務(wù)大多處于研發(fā)之中,在今后的一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)有所發(fā)展和完善。
各廠商基本上都能提供支持多種業(yè)務(wù)解決方案的產(chǎn)品,有些廠家基于一套軟交換設(shè)備來提供各種解決方案,有的使用多套軟交換產(chǎn)品分別實(shí)現(xiàn)各種解決方案。 在各種業(yè)務(wù)解決方案中,較為成熟的是長(zhǎng)途中繼Class4解決方案,這一方案功能較為簡(jiǎn)單且提出最早,一般不涉及用戶數(shù)據(jù)的管理,可支持300、800等簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)。
對(duì)于提供端局業(yè)務(wù)的Class5解決方案各廠家也都能支持,能夠提供原PSTN交換機(jī)所能提供的基本話音及補(bǔ)充業(yè)務(wù),能夠提供多種用戶接入手段,包括POTS、BRI、PRI、V5.2、ADSL、以太網(wǎng)接入等,還可對(duì)H323、H248等智能終端用戶進(jìn)行控制。
有的廠家基本已實(shí)現(xiàn)基于SIP協(xié)議的多媒體業(yè)務(wù)解決方案,實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的能力較強(qiáng),并已能提供某些業(yè)務(wù)進(jìn)行演示;但也有廠家目前仍只是在談概念,其實(shí)并沒有實(shí)際的業(yè)務(wù),它的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)器實(shí)際上并不能稱之為一個(gè)完全的SIP體系,充其量不過一個(gè)IP地址與SIP用戶名的轉(zhuǎn)換器。
對(duì)于支持第三方業(yè)務(wù)開發(fā)平臺(tái)的API接口,各廠家均提出了自己的解決方案,具體性能及可用性如何仍有待驗(yàn)證。
3.3 軟交換技術(shù)應(yīng)用情況
長(zhǎng)途匯接(Class4)是廠商最早極力推薦給各PSTN運(yùn)營商的解決方案,在世界范圍內(nèi)已有多家運(yùn)營商進(jìn)行了試驗(yàn),目前已有商用實(shí)例。
隨著廠商陸續(xù)推出運(yùn)營級(jí)的本地接入(Class5)解決方案,在世界范圍內(nèi)也已有運(yùn)營商在網(wǎng)上進(jìn)行試驗(yàn),離實(shí)際應(yīng)用還有一段時(shí)間,有些問題尚待解決。 多業(yè)務(wù)應(yīng)用方案在2001年底已有廠家提供初步方案,但此類方案目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段,并且通過該方案提供的業(yè)務(wù)種類及可行性還有待運(yùn)營商與廠商共同研究。
從整個(gè)業(yè)界看,目前各運(yùn)營商對(duì)軟交換都持較為審慎的態(tài)度在進(jìn)行或計(jì)劃進(jìn)行試驗(yàn)。據(jù)有關(guān)資料顯示:通過對(duì)世界上50個(gè)運(yùn)營商進(jìn)行問題調(diào)研,“你認(rèn)為IP電話將在何時(shí)能夠提供與電路交換/ATM相當(dāng)?shù)膬r(jià)格和性能”,結(jié)果返為“2003年4個(gè)、2004年2個(gè)、2005年13個(gè)、2006年2個(gè)、2007年20個(gè)”。由此可見,大部分運(yùn)營商認(rèn)為IP電話將在2005年后會(huì)比較可能提供與電路交換/ATM相當(dāng)?shù)膬r(jià)格和性能。
4 軟交換發(fā)展還需解決的問題
1) 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的完善和設(shè)備之間的互聯(lián)互通問題
正如本文3.1節(jié)所敘述的,由于軟交換技術(shù)本身還在不斷發(fā)展,協(xié)議本身也需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求不斷完善和補(bǔ)充。
由于各廠家采用的協(xié)議不同,對(duì)同一協(xié)議細(xì)節(jié)的理解不同,因此不同廠家設(shè)備之間互通在今后幾年內(nèi)將是一個(gè)關(guān)鍵問題。
2) 如何組建大網(wǎng)問題
在軟交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小,節(jié)點(diǎn)少,軟交換之間可以采用平面結(jié)構(gòu),有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高接續(xù)速度。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐步增大,倘若仍采用平面形式,不但對(duì)設(shè)備處理能力、存儲(chǔ)能力、網(wǎng)絡(luò)安全性和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)維護(hù)都提出更高要求,而且宕機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響面也更大。
由此,各廠家提出了自己產(chǎn)品組建大網(wǎng)的解決方案,有的公司采用“重定向服務(wù)器”方式,引入路由數(shù)據(jù)分層概念,每一軟交換只了解一定區(qū)域的路由數(shù)據(jù),對(duì)于其他區(qū)域的被叫用戶尋址,需要查詢網(wǎng)絡(luò)中增加的“重定向服務(wù)器”;有的公司采用“代理服務(wù)器”方式,在軟交換之上增加一層代理服務(wù)器或軟交換,每一軟交換只了解一定區(qū)域的路由數(shù)據(jù),對(duì)于其他區(qū)域的被叫用戶尋址,需要經(jīng)過尚一級(jí)的代理服務(wù)器或軟交換進(jìn)行信令的接續(xù)和尋址。但所有這些目前都還只是廠家提出的思路,究竟在產(chǎn)品上能實(shí)現(xiàn)到什么程度,哪種方式在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)上才是最佳,這些都還有待人們?nèi)?shí)踐和探討。
3) 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(shì)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)、智能網(wǎng)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(huì)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)。
4) 如何實(shí)現(xiàn)私網(wǎng)穿透問題
為了隱藏私有地址,防止外部攻擊;以及節(jié)省對(duì)公網(wǎng)IP地址的占用,企業(yè)網(wǎng)與公網(wǎng)的邊緣都會(huì)設(shè)有 NAT,實(shí)現(xiàn)IP地址及Port端口號(hào)的改變。
由于NAT僅對(duì)IP包的地址及端口號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,而H.248及SIP等協(xié)議真正的媒體連接信息是放在SDP(即IP包的負(fù)載)中傳遞的,這部分的私網(wǎng)地址是無法被NAT映射成公網(wǎng)地址傳到對(duì)方用戶的,因此媒體流實(shí)際是無法真正建立起來的;且 NAT如何保持所記錄的會(huì)話地址轉(zhuǎn)換直到通話結(jié)束才被刪除,這都是目前這一領(lǐng)域需要解決的問題。
目前有兩種解決方案,一種是使用能夠解析相關(guān)應(yīng)用協(xié)議(如SIP)的增強(qiáng)型NAT,即應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)(ALG);另一種是在NAT的外側(cè)增加代理服務(wù)器。
上述解決方案的性價(jià)比怎樣,可行性如何,是否會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來新的問題(如成為網(wǎng)絡(luò)的擁塞瓶頸),這些都有待我們?nèi)ミM(jìn)一步研究。
5) 網(wǎng)絡(luò)安全性問題
如果采用專用的IP網(wǎng)作為軟交換體系話音業(yè)務(wù)的承載網(wǎng),則網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)可以得到保證。但如果采用公共IP網(wǎng)作為承載網(wǎng),則存在以下兩方面的安全問題:
第一,TG、軟交換等設(shè)備的安全問題;
第二,用戶帳號(hào)、密碼等用戶數(shù)據(jù)的安全問題。
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、Softswitch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;用戶帳號(hào)、密碼等用戶數(shù)據(jù)的安全則只能采用加密的方式解決。這些問題未真正解決,將直接影響到業(yè)務(wù)的真正實(shí)施。
6) QoS問題
目前的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)是為傳送非實(shí)時(shí)、突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的,能否為下一代網(wǎng)絡(luò)所承載的話音及視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供所需的QOS服務(wù)保證,是下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所面臨的主要問題。
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,有待研究。
運(yùn)營商與設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)一起冷靜地解決這些問題,并積極進(jìn)行試驗(yàn),不斷加以完善。
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