[情報] 未來的電信網路將是語音與數據資料結合的網路

看板Fix-Network (固網電信)作者learnptt (ptt)時間18年前 (2006/09/05 10:20)推噓2(2推 0噓 0→)

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未來的電信網路將是語音與數據資料結合的網路，而VoIP正是語音與數據資料結合考量下的一項新應用。網際網路的蓬勃發展帶動新一波的資訊通訊起飛，由於資訊技術不斷地更新、全球網路頻寬成倍數的成長，再加上使用者對新電信服務的需求，使得傳統的電信經營業者無不想盡辦法利用現有的網路資源與新技術設備的增加來提供新服務。所謂VoIP，是將語音資料轉變成IP封包，再將封裝後的語音封包壓縮後經由高速數據骨幹網路傳送到指定的地點、再還原成語音，應用這項技術來處理未來日益增加的語音話務，如此將可大幅節省傳統電路式交換網路的擴充成本，並且能更有效的利用現有數據網路與傳輸骨幹網路。 VoIP封包語音的演進最早基本的封包語音連接方式是應用Sun或Microsoft NT伺服器，再加上類似Dialogic或Natural Microsystem的VoIP介面卡來完成。但是這樣的解決方案並不能滿足電信公司為建立下一代公眾網路(PSTN)的要求，因為這些方案缺乏了電信經營業者所要求之公眾電信級的能力(Carrier Class)，比如網路設備要有99.999％以上的可靠性以及高度的可擴充性(Scalability)和全面的網路管理功能。另一種解決方案是以傳統的遠端接取平台(Remote Access Platform；RAS)為基礎發展而來，遠端接取設備廠商將VoIP的功能加入到既有的遠端接取平台上，由於RAS本身已具有處理基本網際網路電話的能力，如此就如同一個邏輯性平台的延伸。可是類似的設備大多是以滿足數據機訊務而設計，因而通常在擴充性上只能堆疊至幾百個埠；另外RAS一般都不支援信令系統(Signaling)如ISUP信令，因此無法充分與現有的PSTN網路做介接。這種RAS的VoIP平台在電信經營業者建置一個完整全新的語音網路時也無法滿足電信級的能力的需求。近來通訊業界已經發展出一個可以銜接語音與數據環境的新架構，軟體交換模式 (Softswitch Model)。在軟體交換模式下原本的電路交換(Circuit Switch)被分解成幾個不同的架構層 (Layer)，新世代VoIP的網路架構如圖一所示，這些不同的網路架構層的設備借由開放式標準協定彼此溝通。在這樣的軟體交換模式下原有收容交換、呼叫控制、路由管理、傳輸介面以及服務於同一設備的傳統交換機功能，已被拆解為不同的獨立元件。電信業者能夠藉由這樣的模式在往後許多設備製造廠商中挑選採用最佳等級的產品，同時也讓電信業者擁有改善維運成本與增加營收的機會。新世代VoIP網路的相關網路設備其主要有媒體閘道器(Media Gateway)、軟體交換機 (Softswitch)、服務管理中心(Service Management Center；SMC)、應用服務伺服器 (Application Server)。 (一)媒體閘道器(Media Gateway)：媒體閘道器最主要的功能就是將傳統TDM的語音話務轉變為IP或ATM的封包，並且需能應付頻寬節省的需要做語音壓縮；同時能在軟體交換機(Softswitch)的控制下完成 Class 4/5 (Class5相當於市話交換局，Class4則是長途交換局)交換機所能提供的一般功能。媒體閘道器在不同的運用上大概可以分為中繼閘道器(Trunk Gateway)，用戶接取閘道器 (Line Access Gateway)，住戶閘道器(Residential Gateway)以及無線閘道器 (Wireless Gateway)等，各種Gateway有各種不同的功能。媒體閘道器需考量能提供高擴充性、高可靠度，符合NEBS第三級 (Network Element Build System Level 3)的多重服務接取集訊器。藉由安裝一個或多個模組而成為高容量的閘道器。每一個媒體閘道器模組的接取埠都要能夠處理V.90及 ISDN撥接式數據、電話及傳真，且不需要對於每一個話務類型給予不同模組。閘道器模組所使用的數位信號處理器(DSP)能自動辨識接入的是語音或數據服務，並提供完整的語音壓縮、轉換、回音消除及編碼機制以自動辨識及壓縮語音及數據話務，提供包括應用於語音的G.711、G.723.1及G.729A標準；以及應用於傳真的T.37及T.38的標準。支援信號協定方面要能夠支援符合最新MGCP(Media Gateway Control Protocol)或 Megaco/H.248標準，以便與軟體交換機(Softswitch)溝通來完成各種話務服務。最後在設備效能考量上，由於語音服務對時間延遲比較敏感因此媒體閘道器在整體處理 CODED、Packagetization、Queuing、Propagation、Jitter buffer上的延遲以不超過80ms為佳。 (二)軟體交換機(Softswitch)：軟體交換機(Softswitch)在VoIP網路中扮演著核心的角色，所有有關網路智能 (Intelligence)都由它扮演。其在網路的設置，提供了下列的功能： ▓SS7信號閘道器(SS7 Signaling Gateway)：提供一個標準的ISUP介面與其他電信業者的網路做互連。 ▓閘道管理器(Gatekeeper)：可以與符合H.323標準的VoIP 閘道互動。 ▓媒體閘道控制器(Media Gateway Controller)：負責管理數據網路中的元件連接控制 (Connection Control)及通話控制(Call Control)。所謂的服務機能 (Call Feature)之處理即是Softswitch的重要任務之一。軟體交換機是集信號閘道器、閘道管理器及媒體閘道控制器的功能於一體，在VoIP網路中扮演著連接控制及通話控制的角色。其功能符合最新語音/數據整合網路架構的特性，即傳輸功能(Transport)、控制功能(Control)及服務功能(Service)是互相獨立的，任一部份的更改或變動，彼此之間皆不受影響。在現今各種傳輸技術(IP、ATM、或TDM)及各種接取技術(如ADSL、HFC、ISDN等)快速演進競爭的網路環境中，軟體交換機的控制功能及服務功能極具競爭優勢，並可與現有電話網路互連，提供一個密合且完整的服務，符合市場連續變動演進的需求。 Softswitch是媒體閘道控制器加上網路管理、應用服務等功能，其主要是將原有的傳輸、Call Control及負責服務、應用的功能分開，此一理念符合下一代電信網絡的發展，但作為下一代電信網路的核心設備，Softswitch的特色不僅於此，其提供應用、服務的功能是藉由一開放式的平台，外部可利用API協議來控制交換機，因此提供個人化、客製化的服務。由於軟體交換機的技術門檻較高所以生產研發的設備供應商比較集中在一些國際電信大廠，包括Alcatel、Cisco、Siemens、Lucent、Nortel等國際大廠都早已投入大量心力開發此項產品。由於軟體交換機是整個網路的核心，其所控管的語音話務範圍亦非常廣泛，因此，相對於軟體交換機設備的可靠性及穩定性的要求比其他網路設備就必須更加嚴苛。在整體網路安全考量上軟體交換機必須要能有雙重運作功能(Dual Homing)，平時正常運作時個別獨立的軟體交換機負責其所管轄區域的話務；而在緊急狀態下正常運作的軟體交換機必須要可以接管從其他已發生障礙的軟體交換機所分配而來的話務。再者當系統正常運轉中若是須要執行軟硬體昇級和擴充時也不能中斷原來進行中的話務。信號支援方面的考量上，軟體交換機需要能夠提供不同的信號標準，如 SIP (Session Initiation Protocol)、MGCP(Media Gateway Control Protocol， IEFT defined)、 Megaco/H.248(IEFT /ITU)、IETF SIGTRAN (Signaling Transport over IP ETSI)，BICC(Bearer Independent Call Control)ISUP， SIP-T(IEFT draft, SIP for Telephony)等最新的VoIP標準協定，由於上一代舊有運用H.323所發展的VoIP設備已有相當市場，因此對H.323信號標準協定支援亦是必須要考慮的。其他如與PSTN的可連結性，與多種服務平台搭配的開放性，大量呼叫的擴充性以及硬體高密度、精簡的空間設計等，都是在選擇建構軟體交換機時必須要考量的重點。 (三)服務管理系統(Service Management Center)：服務管理中心，在VoIP網路環境，扮演關鍵性的角色。其核心功能包括語音閘道管理、虛擬企業網路(Virtual Private Network；VPN)資源管理、授權、驗證、計費及帳務管理。服務管理中心在網路系統中所扮演的角色，針對各種不同的電信設備執行服務管理及計費功能，服務管理中心平台是根據Client-server架構設計，包含一個中央資料庫，及符合工業標準的服務管理軟體。提供人性化的圖形使用者介面，使用戶登記、新服務建立及修改、虛擬企業網路建立及修改及計帳務處理等功能，都可以很容易的操作。服務管理系統可以是一分開獨立的系統，但也可以合併於軟體交換機中提供相關服務。資料庫容納的大小以及使用者介面設計是否方便容易使用是服務管理系統所必須要注意的重點。 (四)應用服務伺服器(Application Server)：目前的PSTN電信網路，尤其是智慧型網路(IN)已經可以提供非常豐富的服務機能，網路電話若欲完全或部分取代現行的電信網路，勢必要提供比現行更多更好的服務機能，才有可能被使用者接受，而應用服務伺服器就是在於彌補這方面的要求。應用服務伺服器大致可以分為兩種型態，一是智慧型服務開發及控制系統，另一種則是開放式應用服務平台。應用服務伺服器能夠提供足夠的成長性與彈性，可以支援相關電信服務，符合客戶對話務的需求及開發新服務的能力。智慧型服務開發及控制系統包括服務管理點(Service Management Point；SMP)及服務控制點(Service Control Point；SCP)的硬體平台；這些平台多是以商業伺服器為基礎，採用對稱式的多伺服器架構，並支援強大的記憶體資料庫能力。這些伺服器配備有內建磁碟儲存裝置及系統磁碟。服務控制點(SMP)及服務管理點(SCP)也可使用同樣的硬體組件，不但增加了硬體設備的應用彈性，更有利於硬體設備的維護。在VoIP網路建置中，藉由媒體閘道控制器與智慧型服務建立系統及服務控制系統連接，如此可以保證現有公眾電話網路所具有的全部服務，包括發話卡服務、電話號碼轉換、設定路由服務(例如免付費電話、特別費率及單一接取號碼)及企業網路服務(例如企業虛擬網路，及廣域中心)等，均能於VoIP網路中提供，以建立一個沒有接縫且完整(Seamless Service)的服務環境，符合市場連續的演進。另一種開放式應用服務平台則是提供了開放式協定界面Open API，讓外部可以利用這些API協議來控制交換機，如此電信業者可以借此很方便及快速的提供用戶個人化、客製化的加值服務。 VoIP 市場商機無限電信市場從一個觀念的成形到能被廣泛的商業化使用，往往必須要經歷過一段蠻長時間的研發、測試、修正以及推廣才行；而這一切也有賴於整體電信市場天時、地利人和的相互配合。綜觀VoIP的發展，在經過這幾年來網際網路的蓬勃發展與使用，電信設備製造供應商的技術不斷推陳出新以及整個電信市場迫切的需求下；新世代VoIP網路在現在及未來幾年內將是商機無限同時也是一個無可避免的趨勢。最後至於誰會是這場電信革命的贏家？相信所有廣大的用戶在目前以服務掛帥、客戶導向的開放競爭電信環境下，用戶能享有既廉價又多樣化的通信服務才是最大的受益者吧。套句廣告詞「科技始終來自於人性」，在這科技進步、資訊爆炸的年代，希望一切科技所帶給我們的是更優質的生活品質而不是無謂的惶恐與不安。 (本文摘錄自網路，原作者為台灣阿爾卡特技術支援資深網路顧問xxx) -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.217.128.229