向統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)演進

侯自強

　　目前，電信業(yè)的主要業(yè)務(wù)和利潤來自于傳統(tǒng)電話和移動電話，VoIP技術(shù)的出現(xiàn)為傳統(tǒng)話音電話和因特網(wǎng)的融合打開了大門，也為新型運營商進入話音領(lǐng)域提供了機會。在發(fā)展VoIP和3G移動通信的技術(shù)路線和標準制定方面還存在不少爭議，因此如何選擇正確的構(gòu)建核心網(wǎng)的戰(zhàn)略成為至關(guān)重要的第一步。在本文中，侯自強教授重點分析了這方面的問題。

VoIP:SIP還是H.323

　　目前，我國的IP電話采用了ITU的H.323協(xié)議，并且將H.323協(xié)議作為暫行標準。H.323協(xié)議是ITU為在局域網(wǎng)上開展多媒體業(yè)務(wù)而制定的，用來在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)IP電話服務(wù)，它在提供傳統(tǒng)電話功能方面取得了較好的效果，但是，如果IP電話只作為傳統(tǒng)電話的代用品，那么它是沒有發(fā)展前途的。隨著骨干網(wǎng)傳輸帶寬成本的不斷降低，服務(wù)費將成為成本的主要成分。因此，單純從成本的角度來看，不久，IP電話的成本優(yōu)勢將不復(fù)存在，而且傳統(tǒng)電信運營商依靠其規(guī)模優(yōu)勢，通過價格戰(zhàn)，可以很輕松地將新的IP電話運營商擊敗。IP電話的存在價值和競爭優(yōu)勢在于，它能將基于Web的新業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢結(jié)合起來，提供創(chuàng)新的綜合業(yè)務(wù)，開拓廣闊的新市場。

　　VoIP若想具備提供綜合服務(wù)的能力，采用現(xiàn)在的H.323協(xié)議是不能滿足要求的。ITU發(fā)展的H.323協(xié)議更多地考慮了滿足傳統(tǒng)通信的要求，對以Web

為基礎(chǔ)的新應(yīng)用考慮不足。

　　為滿足上述發(fā)展的需要，IETF近年來發(fā)展了會晤啟動協(xié)議---SIP協(xié)議。會晤啟動協(xié)議（SIP）用于建立啟動、維持和終止會晤。這種會晤可以是話音、視頻、文字聊天、交互游戲，甚至虛擬現(xiàn)實等。SIP特別適合于提供瞬時消息和“報到”（presence）功能，而采用H.323則很難提供這類功能。采用SIP協(xié)議可以提供兼有傳統(tǒng)電信智能網(wǎng)和基于Web的新業(yè)務(wù)的優(yōu)點的綜合服務(wù)。會晤啟動協(xié)議(SIP)的概念在1996年出現(xiàn)，1998年開始商業(yè)應(yīng)用，IETF在1999年3月提出RFC2543，并聽取意見。RFC2543受到廣泛重視，得到眾多ISP和設(shè)備制造商的支持。1999年9月，IETF從多方多媒體會晤控制（MMUSIC）工作組中分出一部分，成立了SIP工作組，此后工作迅速開展，2000年7月已經(jīng)發(fā)表草案，2001年將正式通過。SIP工作組還和IETF中的兄弟工作組配合工作，如IP電話工作組（IPTEL）、IP網(wǎng)中電話選路（TRIP）工作組、多用途因特網(wǎng)郵件控制(MIME)、呼叫編程語言(CPL)工作組等。在CPL語言中采用SIP特征。SIP協(xié)議已經(jīng)開始為各種標準化組織所接受，如ITU

SG11的PINT、SG16的SIP�睭.323互通組織、歐洲標準化組織ETSI TIPON的SIP BOF。IMTE也成立了SIP工作組。盡管SIP協(xié)議出現(xiàn)才一年多，正式協(xié)議還沒有完成，由于它有廣闊的市場前景，目前已經(jīng)有約30家公司在開發(fā)生產(chǎn)支持SIP的VoIP設(shè)備；AT＆T/Cable、MCI

WORLDCOM、Level3等運營商也宣布將使用SIP。2001年以后，基于SIP的VoIP商業(yè)網(wǎng)將會大規(guī)模發(fā)展。基于SIP協(xié)議的VoIP有著非常廣闊的市場前景，尤其是其綜合業(yè)務(wù)將帶來巨大的增值收入。

　　會晤啟動協(xié)議（SIP）是IETF提出來的一個應(yīng)用層控制（信令）協(xié)議。它被用來建立、修改和結(jié)束多個客戶參加的多媒體會話進程。SIP中有客戶機程序和服務(wù)器程序之分�？蛻魴C程序用來向服務(wù)器發(fā)出請求并與之建立聯(lián)系。在用戶代理（User

Agent）和代理（Proxy） 中均含有客戶機程序。服務(wù)器程序用于向客戶機發(fā)出的請求提供服務(wù)并回送應(yīng)答。它共有4類服務(wù)器：用戶代理服務(wù)器、代理服務(wù)器、重新定向服務(wù)器和注冊服務(wù)器。

SIP客戶機（用戶代理服務(wù)器）向附近SIP代理服務(wù)器發(fā)出請求

（1），請求被轉(zhuǎn)向SIP重新定向服務(wù)器

（2），響應(yīng)被返回

（3），請求再被送到應(yīng)該去的SIP代理服務(wù)器

（4），經(jīng)過定位服務(wù)器定位

（5，6），送到終點客戶所在SIP代理服務(wù)器

（7），最終送到終點SIP客戶機

（8），響應(yīng)經(jīng)過路徑9、10、11、12送回到起點SIP客戶機，從而完成會晤。

會晤完成之后，采用RETP、RTSP協(xié)議產(chǎn)生實時數(shù)據(jù)流。 SIP協(xié)議可以很好地配合Web和E�瞞ail工作，其原因是：

1） SIP攜帶與Web 和E�瞞ail同樣類型的數(shù)據(jù)。

2） SIP的地址是URL，它可以嵌入Web網(wǎng)頁，可以利用任何其他類型的URI，如Web等。

3） 用與E�瞞ail同樣的DNS選路技術(shù)進行呼叫路由選擇。

　　由于SIP協(xié)議具有上述特點，因此它使開發(fā)與Web結(jié)合的綜合應(yīng)用變得簡單方便，這樣可以降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。

　　VoIP的生命力在于能夠提供新的綜合業(yè)務(wù)，目前正在發(fā)展的綜合業(yè)務(wù)集中在以下幾個方面：

● Web

● 電子郵件

● 文字聊天

● 瞬時消息和報到

● 多媒體

● 交互游戲

　　以上幾類基于Web的應(yīng)用與話音電話智能網(wǎng)功能組合可以形成很多種應(yīng)用。問題是哪些功能將受用戶的歡迎?哪些能被市場所接受?這還要經(jīng)過實踐的檢驗。

向3G演進：關(guān)鍵是核心網(wǎng)

　　因特網(wǎng)和移動通信迅速發(fā)展，成為目前信息通信領(lǐng)域兩大熱點，這兩者結(jié)合將產(chǎn)生無線因特網(wǎng)。

　　目前，電信業(yè)發(fā)展的3G移動通信系統(tǒng)并不能完全滿足要求，運營商必須從構(gòu)建統(tǒng)一的IP信息網(wǎng)的高度來規(guī)劃移動無線因特網(wǎng)的發(fā)展問題。這個問題在國際上已經(jīng)引起重視，2000年初成立了移動無線因特網(wǎng)論壇(MWIF)，目前已經(jīng)制定了移動無線因特網(wǎng)(MWI)體系結(jié)構(gòu)。

　　無線因特網(wǎng)是作為統(tǒng)一的IP信息網(wǎng)的一部分來實現(xiàn)的。移動無線接入網(wǎng)與其他有線、無線接入網(wǎng)（如LAN、ADSL、 HFC電纜調(diào)制解調(diào)器、LMDS）一樣是一種接入網(wǎng)。其他功能（如傳輸、交換、選路、QoS、VPN、VoIP、漫游、Mobile

IP、計費、安全等）應(yīng)該全部統(tǒng)一設(shè)計，使用公共設(shè)備。 MWI體系結(jié)構(gòu)將采用現(xiàn)有的或演化的IETF協(xié)議用于擴展無線支持服務(wù)，并支持與其他下一代固定和移動網(wǎng)絡(luò)和媒體網(wǎng)關(guān)的互通�，F(xiàn)有的移動通信網(wǎng)和傳統(tǒng)電信網(wǎng)一樣，將逐步融入統(tǒng)一的IP信息網(wǎng)之中。這是一種多業(yè)務(wù)網(wǎng)，它不僅可以提供有線、無線、話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、基于Web互聯(lián)網(wǎng)的新業(yè)務(wù)、交換電視業(yè)務(wù)，甚至還可以按照用戶的需要提供客戶化的服務(wù)。

　　在這一系統(tǒng)中，移動通信將只提供接入功能，其他功能全部由統(tǒng)一的IP信息網(wǎng)來完成。其主要特征如下：

1.服務(wù)、控制和傳輸功能分開

(1）傳輸和控制的邏輯分開

　　這樣做的目的是優(yōu)化MWI體系結(jié)構(gòu)的可擴展性，并減少擁塞。

● 會晤控制和服務(wù)控制分開。會晤控制和網(wǎng)絡(luò)通信資源管理（會晤管理器）進行交易；服務(wù)控制和用戶特性服務(wù)器或服務(wù)代理功能進行交易。

● 在與傳統(tǒng)有線和無線網(wǎng)絡(luò)互通時，媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器分開。其目的是保證在MWI體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的信令流的帶信人和其他網(wǎng)絡(luò)，包括有線和無線(ANSI��41�睪SM0MAP)

網(wǎng)絡(luò)分開。

(2）移動性管理(MM)和會晤管理分開

目的在于允許將會晤管理和用戶的移動性隔離開。這包括：

● 終端移動性

● 會晤移動性

● 人員移動性

● 服務(wù)移動性

● 號碼（服務(wù)）便攜性

會晤管理應(yīng)該獨立于移動特性信息。移動性管理將允許不同的接入網(wǎng)具有一組共同的特征。

2.開放的3G 界面

(1）包括無線接入網(wǎng)RAN 內(nèi)部界面、IP信息核心網(wǎng)界面

① 無線接入網(wǎng)RAN

● 開放在3GPP2中的A ＆ Abis 界面，放在3GPP中的 Iu ＆ Iub 界面，在RAN中允許基于基站BTS和結(jié)點B分別獨立于基站控制器BSC和無線網(wǎng)絡(luò)控制器

● 能夠即插即入部件

● OAM＆P的開放界面

● 在3GPP2和3GPP內(nèi)推進現(xiàn)有的RAN演化

② IP信息核心網(wǎng)界面

● 功能實體之間的開放界面

● OAM＆P的開放界面

● 能夠即插即入的部件

(2)浮動的碼轉(zhuǎn)換器功能

靈活的碼轉(zhuǎn)換器功能配置：MWI體系結(jié)構(gòu)將允許運行商在網(wǎng)絡(luò)的最實際、有效部位放置碼轉(zhuǎn)換器。

3.全世界互連互通問題

(1）消除地區(qū)/國家之間在關(guān)鍵界面上的差異

推薦一個全球全IP網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)適應(yīng)各種RAN 或其他接入技術(shù)。

(2）全球接入服務(wù)

為了保證用戶服務(wù)有足夠?qū)挼姆秶��?MWI通過公共漫游（不管接入類型）支持全球接入：

● 鑒定、授權(quán)

● 移動性

● 命名和目錄服務(wù)

● 安全性

● 收費

(3）全球可接入服務(wù)

● 支持開放API服務(wù)

● 使用用戶服務(wù)輪廓的公共表示(即XML)

● 利用服務(wù)經(jīng)紀人，跨過任何網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)

(4）與2G 和非IP網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)互通

① 通過網(wǎng)關(guān)連接現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)

　　支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和終端：支持漫游的終端（具有適當(dāng)?shù)亩嗄：投囝l功能），提供現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和MWI網(wǎng)絡(luò)之間的移交。

② 允許運營商實現(xiàn)一組2G兼容服務(wù)，以滿足其業(yè)務(wù)需求。

　　移動電話和因特網(wǎng)融合會有一個歷史發(fā)展演進的過程，它將和VoIP、VPN、基于Web的新業(yè)務(wù)等共同發(fā)展。目前的3G 發(fā)展計劃（3GPP、3GPP2等）更多地考慮了從2G

的演化，帶有更多的傳統(tǒng)電信色彩，很可能不能滿足發(fā)展無線因特網(wǎng)的需求。 未來可能出現(xiàn)兩種局面，一是3G接受MWIF的影響，按照MWIF的體系結(jié)構(gòu)框架發(fā)展，這將加速融合的過程。另一種是3G仍然按照原來路線發(fā)展，但很難有較大的發(fā)展，有可能被跳過去而直接發(fā)展無線因特網(wǎng)。

　　對于中國網(wǎng)通公司這一類新電信運營商而言，他們沒有傳統(tǒng)電信設(shè)施的包袱，在發(fā)展城市寬帶IP接入網(wǎng)時可以考慮統(tǒng)一設(shè)計發(fā)展無線因特網(wǎng)，增強自身的競爭力，及時抓住這個快速切入移動無線通信的機會。

統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)

　　因特網(wǎng)采用開放的體系結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的標準協(xié)議，任何接入網(wǎng)絡(luò)只要是采用TCP/IP協(xié)議都可以和它互通互連。而傳統(tǒng)的有線和移動無線電話則不同，他們有著各自獨立的交換和傳輸網(wǎng)絡(luò)，而無線移動電話的接入網(wǎng)絡(luò)更是復(fù)雜，它們有著不同的空中傳輸標準，這不僅增加了成本，也給使用、管理者帶來不便。隨著IP電話的興起，VoIP技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)電話在向IP方向演化發(fā)展，首先長途骨干網(wǎng)開始IP化，隨后各種接入網(wǎng)被用于IP電話接入，最后，進一步發(fā)展將融合傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)和因特網(wǎng)特征的新一代綜合業(yè)務(wù)VoIP系統(tǒng)。上述發(fā)展趨勢必影響3G移動電話的發(fā)展。3G移動電話不可能再維持自己獨立的、用于傳輸和交換的核心網(wǎng)，向統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)演化已經(jīng)是大勢所趨，所有的業(yè)務(wù)，從傳統(tǒng)電話、移動通信漫游、新一代綜合業(yè)務(wù)VoIP，到電子商務(wù)、綜合應(yīng)用服務(wù)，乃至交互式電視業(yè)務(wù)全部都由統(tǒng)一的核心IP網(wǎng)來完成，差別僅僅在于接入網(wǎng)。接入網(wǎng)可以是傳統(tǒng)電話網(wǎng)、無線電話接入網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、ADSL、LMDS、LAN接入等。

　　統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)用一套統(tǒng)一的設(shè)備代替了原來各系統(tǒng)的獨立設(shè)備，可以大大降低開發(fā)和運營成本。例如，移動電話可以很方便地享有原來為有線電話開發(fā)的新一代VoIP

業(yè)務(wù)。競爭的電信運營商采用統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)不僅可以降低成本、提高競爭能力，還可以快速進入無線移動通信等新領(lǐng)域。傳統(tǒng)的電信運營商由于受到傳統(tǒng)電話網(wǎng)的束縛不可能快速轉(zhuǎn)向統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)，但是這種演進只是時間早晚的問題。

　　目前，一些電信運營商已經(jīng)開始了這一演進進程。如US West 建立了單一的IP核心網(wǎng)絡(luò)為有線和移動無線電話服務(wù)。這樣不僅可以消除冗余、降低成本，還可以提供綜合服務(wù)。盡管目前對于建立怎樣的IP核心網(wǎng)和如何建立還有不同的看法，但是對于在點到點的骨干網(wǎng)上采用IP這一點上已達成共識。例如，移動無線電話的運營成本很大一部分是基站和連接基站的線路費用，US

West采取的第一步是將基于SS7信令的體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向IP。由于不必繳納使用SS7的許可證費和不用SS7接口硬件，因此可以降低成本，US

West在其新系統(tǒng)中使用了具有電信SS7接口的Sun工作站，用傳統(tǒng)的以太網(wǎng)口做接入，Alcatel為其提供了用IP取代傳統(tǒng)的SS7接口的HLR。US

West需要將傳統(tǒng)有線電話標準和北美蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)漫游標準結(jié)合起來，為此，Tekelec為其提供了采用IP標準的網(wǎng)關(guān)。 US

West的體系結(jié)構(gòu)的特點使得它可以大量使用原來的有線電話設(shè)備。

　　構(gòu)建IP 核心網(wǎng)，將不再使用各種傳統(tǒng)的電路交換機，取而代之的是高性能路由交換機。傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)的許多功能是運行在交換機中的，第三方應(yīng)用開發(fā)商必須和交換機打交道，這為第三方開發(fā)造成很多困難。在統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)中，應(yīng)用服務(wù)器代替了交換機，不僅效率比交換機高得多，而且第三方應(yīng)用開發(fā)也要簡單得多。

結(jié)束語

　　在無連接的IP網(wǎng)上，如果采用基于SIP的VoIP系統(tǒng)，利用軟件交換機提供VoIP業(yè)務(wù)，則可以提供固定電話的交換傳輸，也可以提供移動電話的交換傳輸，而差別僅僅是接入方式的不同。它不但可以提供傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)的全部功能，還可以提供傳統(tǒng)電話智能網(wǎng)和因特網(wǎng)特征融合的新功能。發(fā)展統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)不僅能使新型電信運營商從互聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)的角度進入固定電話和移動電話領(lǐng)域，更重要的是在這個統(tǒng)一的IP

核心網(wǎng)上，還可以進行以電子商務(wù)為代表的、基于Web的互聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)，以及寬帶交換式多媒體業(yè)務(wù)。

摘自《計算機世界》