ＩＰ電信網的業務模型

摘要:

文章在概要分析當前有關下一代網絡的共識和存在的問題的基礎上， 討論了IP電信網相關技術的概念與相互關系，闡述了VoIP技術、軟交換技術在IP電信網中的作用，給出了IP電信網的業務模型和實現策略。

關鍵詞:

IP電信網；下一代網絡；IP電話網；軟交換機；業務模型

Abstract:

Common views and misunderstandings on the next generation network are briefly analyzed. The concepts of technologies related to IP telecom networks and relationships between different technologies are discussed. The service model and implementation tactics of the IP telecom network are suggested through the analysis of the roles of VoIP and softswitch technologies in the IP telecom network.

Key words:

IP telecom network; NGN; VoIP network; Softswitch; Service Model

目前，下一代電信網的基本特征已經浮出水面。即使對分組技術持保守看法的人們也都同意，在未來5年里，融合語音、數據和視頻應用的數據網絡技術將成為電信運營商的核心網絡技術。電信運營商和電信設備制造商目前已達成共識：IP協議體系可使各種電信業務和應用在同一分組數據網上實現。人類歷史上首次具有了統一的，為電信網、計算機網和有線電視網三大業務網都能接受的端到端通信協議，從而為實現下一代以IP為核心技術的電信網的發展目標奠定了最堅實的基礎。

1 有關IP電信網的共識和問題

近一年來，人們關于下一代網絡(NGN)的關注與討論正是為了順應電信發展趨勢而提出的。然而，為使下一代網絡的定義和內涵更加清晰和準確，本文采用IP電信網的概念來表達下一代網絡的本質特征。

可喜的是，盡管人們對IP電信網的表述有所不同，但在整體原則上已有了很多共同的認識：

*9誗IP電信網基于分組數據網絡，采用統一的IP協議。

*9誗IP電信網將提供綜合話音、數據和多媒體等各種業務的、開放的網絡構架，其發展目標是采用統一的網絡技術融合各個應用網，實現端到端多媒體業務的融合。

*9誗IP電信網將意味著傳輸技術完全向分組IP和寬帶邁進，將采用光技術、DWDM(密集波分復用)技術以及高速路由與交換技術。

*9誗IP電信網將依賴于共同的傳輸基礎和網絡平臺，融合無線網與有線網、固定網與移動網、話音網與數據網。

*9誗IP電信網將采用開放的標準多媒體協議來構架網絡體系，使業務面向端到端，融合多媒體業務。

近來年，國內VoIP技術的普及和運營使人們對IP電信網的關注和熱情日增，但是每當人們談論IP電信網時，往往會聯想到軟交換技術，于是，軟交換成為IP電信網技術討論的全部。但是，由于國際上尚無大型基于軟交換的網絡和大型IP電信網的組網和運營經驗，所以目前國內有關軟交換的討論和實踐還僅停留在初級、局部和個體技術的概念層面上。這導致很多人目前仍然混淆VoIP、軟交換與IP電信網的觀念:有人把VoIP技術與軟交換技術看成是對立的，更有人習慣將軟交換技術等同于IP電信網技術，將軟交換技術的局部結構作為IP電信網的總體網絡體系結構。但是，因為軟交換技術自身只提供非常有限的“網”的功能概念，更不能提供IP電信網的總體網絡體系架構。這使得很多人都困惑于VoIP、軟交換技術和IP電信網之間的關系，因此有必要重新審視VoIP、軟交換技術的概念及其在IP電信網中所扮演的角色。

2 VoIP技術在IP電信網中的地位

IP電信網的目標是將語音、數據、視頻業務逐漸融合，演變成集多種業務的IP網絡。其中，語音是運營商最基本和最重要的業務，其市場涵蓋范圍和商業收入遠比其他業務要大。經過近百年的發展，傳統的PSTN技術和TDM網為運營商的語音業務提供了成熟的經營模式和品質標準。語音同時又是時間敏感性業務，在數據IP網絡中提供語音業務是任何運營商在向IP電信網過渡過程中所面臨的首要挑戰。任何IP電信網的架構如果不能最好地適應VoIP業務都將是無用的。在包括多媒體業務在內的所有業務當中，語音業務是運營商最基礎的業務，VoIP技術也是展示傳統PSTN業務演進到分組IP網絡中必經的第一階段。所以，VoIP架構體系的研究和實踐自然成為IP電信網架構體系研究的根本和核心。如果沒有VoIP，IP電信網的任何試驗將變得沒有意義，而且IP電信網的小規模或試驗室的意義也有限。因為小網的試驗模式不一定適合于大網，試驗室的小網試驗結果也并不一定完全說明IP電信大網的問題。所以，只有在大型生產網絡中進行VoIP應用的試驗結果，才能對IP電信網的發展起推動作用。大規模實施具備網絡體系架構的VoIP網并使之具備擴展性、可靠性、可運營性是邁向IP電信網演進的重要一環。不僅IP電信網需要VoIP網絡體系架構的實踐經驗，許多與IP電信網的運營管理相關的其他問題也都需要通過VoIP網絡的實施來驗證。所以，國內電信運營商按照商業和市場需求首先建設分布式結構的VoIP網絡，積極開展VoIP業務，驗證IP電信網的可運營性和可管理性是非常及時和必要的。實踐證明，中國電信運營商在過去的幾年中有關VoIP的探索和運營是向IP電信網目標演進的具有里程碑意義的努力。

3 軟交換技術與IP電信網

軟交換是目前的討論熱點，然而，它究竟是設備概念，還是系統概念?還是一場技術革命?軟交換與VoIP和IP電信網的關系究竟是什么?

根據國際軟交換論壇(ISC)的定義，軟交換是基于分組網，通過程控軟件提供呼叫控制功能的設備和系統。據此定義，我們可以看到軟交換是典型的為VoIP目的而設計的技術手段。軟交換更多關注的是具備呼叫控制功能的設備和系統，其本身不能構成特別的組網技術機制和網絡體系。所以，許多人將Softswitch譯作“軟交換\"是有待推敲的，嚴格地說，我們應該將Softswitch譯為軟交換機。

軟交換機基本上是為實現IP電信網上PSTN交換機的功能所特別限定的。軟交換機與PSTN的“硬”交換機有許多共同的屬性。軟交換機是集中控制設備，系統中存有所有用戶數據及其呼叫狀態信息。這一點使得軟交換機特別適用于IP分組網的接入和與PSTN相連的邊緣網的呼叫控制。軟交換機概念的提出不僅使IP電信網與PSTN交換機功能完全、透明地兼容，更確保了IP電信網從根本上能夠替代PSTN網絡。軟交換機通過采用MGCP/H.248協議技術，體現了業務/控制與傳送／接入相分離的思想，是IP電信網體系結構中VoIP端局技術的具體實現。軟交換機是IP電信網中提供語音業務呼叫控制的重要設備，是語音、數據、視頻業務的呼叫控制、媒體控制和業務提供與分配子系統的重要組成部分。然而，軟交換機并不是IP電信網的全部，它作為IP電信網呼叫控制的重要組成部分，仍需要與其他VoIP等IP電信網技術相輔相成。從由軟交換機所能提供的電話業務的角度來看，它本身在IP電信網絡體系中并沒有提供任何的體系創新和技術革命。

如上所述，語音業務是IP電信網中最主要的業務。在IP電信網中，提供呼叫控制功能的設備將扮演重要的角色。通過統一的、基于IP的基礎結構，可以呼叫控制設備為主構造系統，支持多媒體業務。我們可以將這樣的系統稱之為軟交換系統。廣義來講，軟交換系統是呼叫、媒體和業務控制多種邏輯功能實體的集合，提供綜合業務的呼叫控制、連接以及部分多媒體業務功能。軟交換系統可以成為IP電信網的接入或邊緣的本地局。通過這種方式，多種業務可以統一集成在這個系統中管理和運營。軟交換系統將采用多種分布式模塊的模式，在集成系統中提供不同的多媒體業務應用。

4 IP電信網的體系構架

作為覆蓋全國的IP電信網，其組建首先應該考慮網絡的可運營性，這又包括網絡的可擴展性和可管理性，也就是說，IP電信網體系構架和組網很重要。其中，話音業務更是IP電信網各個業務的首要和根本。筆者認為，IP電信網的網絡體系結構應該從橫向和縱向兩個方面來綜合考慮。從縱向看，IP電信網包括接入傳輸層、媒體連接層、呼叫控制層和應用業務層，這方面大家觀點比較統一；從橫向看，它應由諸如本地接入網、邊緣互聯網和核心業務網絡等幾個部分組成。

本地接入網將面向用戶和用戶的應用，與現有的接入網如無線網與有線網、固定網與移動網、話音網與數據網所起到的作用一樣。值得一提的是，近年來出現的一些IP接入網絡提供了一個IP物理連接，實現綜合數據、語音等多種業務的接入。接入網為用戶端提供電信運營商接入訪問的接口。由于用戶終端的多樣性(如以太網接口、數據本地回路、RF、無線等等)，接入的技術也將多樣化。但是不論是語音、數據還是視頻業務，端到端的應用將總是基于IP的。從商業的角度看，接入是最基本的，端到端的多媒體流將從這里進入IP電信網。如果沒有IP電信網的接入部分，IP電信網將喪失其市場和商業意義。但是，為了能訪問各種業務，接入協議也將是多種多樣的。這樣，本地呼叫和業務控制系統將是調配、管理和分配不同協議和業務的關鍵。接入網將具有基于客戶的信息，即具備所有關于業務和客戶屬性的智能。本地控制系統宜采用端局軟交換系統，為用戶提供各種本地業務。但是，它將依賴于網絡資源提供全網互聯和全網業務，因此，本地控制系統應具有與核心網絡的接口。

位于IP電信網邊緣的端局軟交換系統共享核心網的管理調度資源及全網業務資源，并為運營商提供現有PSTN的各種功能和獨特的IP電話新功能，以及多樣化的第三方業務。邊緣網絡應具有控制實體的功能，以便很好地控制傳統PSTN網絡的各種接口。軟交換系統的互連功能在邊緣網絡中起了非常大的作用。對IP電信網來說，它提供的邊緣網絡應該作為IP電信網的邊界網元，使得IP電信網可以透明地與PSTN、SS7、GSM、CDMA等網絡的功能接口相融合。

IP電信網的體系由IP電信網核心網和位于IP電信網接入、邊緣位置的端局軟交換系統組成，其中IP電信網的核心網是覆蓋運營商服務范圍的骨干通信網絡，實現端局軟交換系統之間、多運營商之間、不同網絡之間的互連互通，實現全網的話務控制及調度，共享集中數據庫檢索性質的全網性業務(如800業務等)，共享業務創作環境，提供全網范圍的網絡管理等。IP電信網的核心網主要提供組網方式、路由策略、話務控制、全網業務創建管理、全網維護管理等功能。為實現無限制的可擴展性和電信級的可管理性，IP電信網的核心網應采用分層的呼叫信令體系和平坦的語音流結構。采用這種體系結構的主要目的是平坦的語音流傳送避免了傳統電路交換網中語音話路逐級匯接模式對電路資源的耗費，可充分發揮分組網的優越性；采用分層的呼叫信令體系主要是為了滿足網絡運營的無限可擴展性，避免點到點直連的呼叫建立模式所帶來的對擴展性的限制，簡化系統的配置，統一資源服務器或數據庫。

端局軟交換系統、邊緣網絡、核心網和分布匯接網組成完整的下一代IP電信網的通信體系，它們不僅是電路交換電信網向分組網演進的基本依據，也是實現IP電信網中語音、數據和視頻業務的組網架構。

IP電信網體系基于開放的多媒體信令協議體系。其核心網絡目前有兩個可選的多媒體信令協議體系：ITU H.323和IETF SIP協議。據估測，在未來一到兩年內，H.323仍占據90％的VoIP話務，SIP將占據10％的VoIP話務。鑒于協議的成熟性和應用的可行性，H.323協議作為IP電信網的核心網絡和軟交換系統的必選互連協議，SIP作為核心網絡和軟交換系統的候選互連協議，這就要求IP電信網核心網絡和軟交換系統同時支持H.323或SIP協議。

5 IP電信網的實踐策略

當前，對于電信語音網絡的下一步發展方向，業界有兩種截然不同的態度：一種是從PSTN業務出發，著眼于將PSTN網絡的網元用IP電信網的網元來逐步演進替換，思路是用軟交換設備去逐類替換原有的PSTN設備。這種方案強調面向未來、面向技術研討，但在實踐中卻面臨很大挑戰。因為PSTN設備和網絡體系結構是近百年演變的結果，如果將PSTN設備逐類替代，容易使IP電信網的實踐喪失現實意義和市場商業價值。另一種思路是采用新技術驅動新的業務模式，建立新的市場機制。這種觀念更強調資源的有效性，使技術服務于電信運營商的業務需求和商業動機，強調采用新的技術手段靈活實現PSTN的有效業務功能，從而使電信運營商能夠提供差異化服務。顯然，后者更具實用性和生命力，對運營商的投資保護性更強。

IP電信網面向業務的根本在于技術機制和實現手段必須面向市場。而商業IP電信網業務的最大驅動力將來自網絡邊緣和端點，因為IP電信網的業務融合始于網絡的邊緣和端點。軟交換系統技術只有與端點和邊緣IP接入技術相結合，才能體現出市場對新技術最為準確的需求，也才能更好地展現出IP電信網的特征。這種“由外向里”的動力將是決定IP電信網發展成功的重要因素。

面向IP電信網設備和解決方案的電信設備制造商應充分意識到技術和市場的辯證關系，并積極地提供技術和方案，把來自網絡邊緣的這種市場驅動力釋放出來，為電信運營商開展業務提供“利器”。這包括兩個方面：一是新型商用IP終端；二是基于軟交換系統的IP多業務接入技術。IP電信網必須重視商用的，融合數據、語音等多媒體業務的IP終端，為市場提供最為豐富的各類系列的終端產品(無論從低端到高端，還是從移動終端到視頻終端)。這些終端本質區別于傳統電話機的是其豐富的智能和具有市場價值的多媒體功能。同時，在IP接入和控制層，IP電信網要充分考慮到運營商可能遇到的各種問題，使其軟交換系統更有效地解決諸如QoS、安全、防火墻、IP地址等問題，從而保證運營商的運營體系能夠面向市場，業務更加完善，輕松實現盈利。

在面向市場討論技術和解決方案時，電信運營商必須擴大視角，思考有關替代PSTN設備和功能以外更多的挑戰和機會。新的技術標準和協議還在不斷地發展和完善之中，設備制造商和電信運營商應該以市場和用戶需求為導向，在把握各種技術的基礎上，篩選、融合不同的技術，為其商業和市場目標提供恰如其分的解決方案。在這個走向開放的時代，最終用戶的需求越來越個性化，運營商選用垂直、單一的設備供應商提供業務解決方案的時代已經過去，而應該根據特定業務和市場需求，通過組合、捆綁各種技術，提供差異性服務。IP電信網的實踐要防止為技術而技術，單一思路或單一技術都會禁錮運營模式，導致業務單調。所以，在統一的IP網應用平臺上，實現解決方案的技術多樣性和工具的靈活性對運營商來說是極為重要的。個人用戶、中小企業和大企業的需求各不相同，IP平臺上的軟交換系統中應用服務器的功能肯定也不同，IP作為一個應用平臺可以使IP電信網提供靈活多樣的業務。所以在此平臺之上，運營商應該支持多種協議與多種標準共存，而IP互聯網的一個重要的特征就是能夠容納各種協議和應用。實際上，一個IP網能夠擁有多個業務網，這也是IP電信網所倡導和主張的所謂“網中網”概念。所以，在IP電信網的方案討論和商用實踐中，要避免協議技術的“宗教化”，倡導優選兼容的技術標準體制，IP電信網的多應用和多業務特征將導致多種協議和多種標準。在大規模業務的情況下倡導使用相對成熟的協議，從而保證其開放性和與其他協議的互連互通性是不言而喻的。各種協議將不可避免地共存和演化，電信運營商應集中精力于業務發展，業務將驅動協議進化和選擇協議，而不應由協議來決定業務。筆者相信，主流協議技術的不斷改革和創新，將會使任何沒有思想準備面對“網中網”觀念的電信運營商在通往IP電信網的路上感到迷惑，并面對更多的挑戰。

從各國電信公司的運營狀況來看，若沒有面向市場的機制和良好的商業模式，再好的技術也很難成功。在美國和歐洲，運營商采用軟交換設備逐類替代PSTN設備的勢頭已經趨于緩和，而是更熱衷于尋找真正適合市場需求的業務和解決方案，尤其是針對商業客戶和大客戶的業務，因為這才是主要利潤的來源。

6 結束語

中國電信運營商在探索IP電信網的過程中，把IP技術引入話音領域方面已經做了相當多的開拓性工作，并取得了舉世矚目的成就。其成功的關鍵在于，國內電信運營商始終堅持技術面向業務、面向用戶和市場的原則，積極開展IP電信網的實踐，并構建了多個大規模、具有一定商業價值的電信級IP語音電信運營網絡。目前問題的焦點是，業界應該合力推進這一思路，使其深入和普及，并進一步強化技術的商用性，踏實地解決市場化過程中所面臨的問題。□

收稿日期：2002-12-03

作者簡介：

殷康，思科系統公司亞太區NGN/VOIP首席技術顧問、技術咨詢部經理。曾于美國摩托羅拉公司和美國通用網絡公司擔任程序開發工程師、軟件結構設計師和技術研發部門經理，并曾任美國朗訊科技公司貝爾實驗室高級技術顧問。研究領域為電信通信網的信令技術、下一代網技術以及IP數據網的協議分析和設計。