一個初始而又直接的強化辦法是將大量現有的小容量市話局合併成數量有限的大容量母局,從而減少網路的節點數。同時,母局可以帶大量的遠端接入單元,實際上,其中的一些遠端單元可以在重用原有小容量市話局用戶架的基礎上附加到母局的遠端單元接口。重用用戶架避免了繁重的重新布線工作,既大大降低了總投資,又使強化過程中系統中斷時間減到最少。
基本資料
由於在強化工作中減少了具有呼叫控制智慧型的節點,軟體的升版就可以在較少的網路節點進行,從而更經濟有效地在全網引入新的版本和及時提供新業務,增強自身的競爭能力。由此帶來的問題是在保持呼叫阻塞標準(對最終用戶應是透明的)的前提下,如何進一步提高交換機的最大容量和BHCA處理能力,以處理來自更多用戶線上的更高的試呼數。一個行之有效的方法是將基於通常電路交換的內部交換網路替換成強大的寬頻分組交換內部網,這樣可以極大地提高系統容量和呼叫處理能力,因為分組交換內部網面向無連線的機制本身能帶來較高的工作效率。這個策略已被幾大交換機廠商成功採用。上海貝爾S12交換系統由於採用了全分散的系統結構,其內部交換網替換甚至是在不間斷業務的情況下線上升實現的。實踐證明,S12替換成分組交換內部網後,系統的效率和可靠性就反映在系統容量和BHCA處理能力的顯著提升上。在引入內部分組交換網後,一個S12交換機能提供20萬~40萬中繼的容量,處理能力達到6MBHCA。同時,面向分組化的內部交換網,通過信元交換技術,終端能直接終接高速SDH鏈路(STM1/STM4),去除了大量的復用和解復用設備(儘管這些設備目前已能做得十分緊湊),從而解決了交換機終端設備與高速傳輸媒介間速度的不適應性,使機房占有率、能耗、空調設備和連線電纜都大大減少。內部交換網的分組化,在數據網上傳送語音,這是進入NGN環境的重要前提。
隨著數據業務的迅速增長以及越來越多商用多媒體業務的出現,最終用戶已不再滿足於POTS或ISDN業務,他們期望更富創意的業務,有更高的頻寬連到家中。ASDL是最典型的作為提供最終用戶寬頻數據業務的一種接入手段。而另一方面,為了提供所有的新業務,需要安裝各種各樣附加的新網元,如DSLAM等,全網的管理變得非常複雜。同時部署這些新業務也是一項長期任務,經常會碰到許多難以預料的因素。因此對新業務的靈活部署和取得投資回報仍然是當今困擾電信運營商的大問題。為改善以上的情況,必須按以下的一些目標實現接入層的強化:減少不同接入設備的數量和種類;為將初期投資降到最小,開始只能按照極少數用戶的個別需求部署新業務,同時具有按實際需求平滑提升業務穿透率的靈活性;鋪設光纖儘可能地靠近最終用戶,為每個最終用戶預留足夠頻寬。在接入層實現強化的示意如圖所示。
實現方法
一種實現接入層強化的方法就是引入多業務接入節點(MSAN),它在硬體和軟體方面都能實現即插即用,並提供下述的一些特性逐步滿足剛才提到的諸多要求:從最初提供普通的窄帶POTS/ISDN業務,到在同一個接入設備內提供綜合接入能力,滿足不同終端用戶的需求,支持不同的協定和不同的頻寬要求;新增業務只需插入特定的接口板和相關軟體(固件),並可隨時與用戶要求的業務穿透率基本保持同步;內含的各種寬頻復用接口,提供綜合的網管系統,可減少運營的費用;通過標準的V5.2/VB5.2的光接口提供到母局的光纜連線能力,使到用戶“最後一公里”銅纜減至最小,為每個用戶預先提供足夠的頻寬,供將來業務之用。當前,對語音網傳送數據的處理是通過在語音網路中選擇戰略點(大多數仍在匯接層)放置NAS。由於在語音網上傳送數據業務的保持時長特別長,給語音網帶來嚴重的負荷影響,例如中繼耗盡、擁塞降級等。
在影響語音網交換機之前將此類業務量疏散出語音網也是市話和接入層強化方案的一個組成部分。對此有幾個可選方案:將NAS功能儘可能地靠近市話局;在發端市話局將網際網路撥號業務從用戶級就疏通到NAS;在進入市話局前,在接入層將撥號業務量疏通出去。有必要對V5.2協定進行補充,實現母局控制下的疏散,將運作置於交換機管理之下。
實現網路強化,也可稱為長途旁路方案長途旁路方案實現長途層上的強化,採用與市話層上相同的原理。
將小容量的匯接局合併成大局,以減少網路節點數的方式與市話層的處理方式相類似。同時引入分組交換內部網路和面向信元交換的SDH直接聯接,去除所有的復用設備,提供大容量節點和較高的BHCA呼叫處理能力,保持阻塞標準持平,甚至有所改進。
由於解除了管制,運營商間的連線要求增多,加上網際網路撥號業務的猛增,銷售情況正逐漸改變成為用戶線的銷售情況一般,而中繼線銷售量大增。這將成為進一步深化匯接層的一個驅動因素。即首先在匯接層向一個為不同業務公用的傳送網路發展,作為邁向真正NGN的重要一步。基於以下一些考慮,數據網路被選為傳送網必要的承載體。數據業務量以指數增長,迫使運營商花費大量的投資,用以更新和升級他們的數據網路。語音業務也正在變得具有很高的動態性和不可預測性,現有按靜態配置的面向連線的TDM網路已難以處理此類業務。儘管引進了一些複雜的話務控制管理功能,但並不能顯著改善這種狀況。而數據網路由於內在的非連線的特性,有助於解決這個問題。
在許多網路結構中,通過數據網傳送語音,例如通過ATM傳語音中繼在諸如投資和運營費用等方面,比傳統的長途解決方案要優越,這已被證明。採用了ATM主幹來替代傳統長途網後,連線的建立就只需簡單地通過信令如BICC找到目的地地址,而且將用此地址在主幹網建立端到端的連線。
4.4.2長途旁路方案及其向NGN的網路演進具有的重大意義
這裡說的長途旁路策略目前僅考慮由數據網來承載語音中繼的那部分中繼話務。
獨立的長途局旁路方案,需增加兩個新的網元,如圖5所示。具體功能如下。
(1)中繼網關
它是NGN環境中的一類媒體網關,負責電路交換和分組交換之間的相互轉換。
(2)軟交換(SoftSwitch)
在NGN環境中,它是一種控制層設備,提供必要的網路智慧型,但在此階段只限於對經過中繼網關的那部分語音話務進行控制,因此它只需提供有限的功能,諸如地址翻譯、信令變換/互動工作等有效功能。
中繼網關有如下一些優點:它保護了來自語音業務的收益,而無需拆除任何TDM設備,並在不降低任何業務質量的情況下,繼續提供已投入實用的所有業務;這是走向語音數據融合重要的第一步;它幫助電信運營商建立起VoData的經驗,特別是在實際高話務量的環境中,觀察用戶對所有新的網元(軟交換、TGW)和新的協定(MGCP、MEGCOP、H.248和RTP等)所提供的業務質量和性能的反應。
值得指出的是,引入的軟交換僅承擔為經TGW分組化並融合於數據網的那部分溢出話務提供智慧型和控制功能,對現有的基於交換機的業務的運行,並不存在成熟性或其他影響業務質量的問題。反之,藉此也可對這些語音業務推行類似差別業務(Diffserv)的推廣方案,即對同一種業務,根據TDM網路(交換機)和數據網路(TGW和軟交換)在目前提供的不同業務質量和成熟程度,制定各自不同的計費政策。
4.5綜合的中繼網關功能
為了最大限度降低網路中不同網元的數量,可以利用綜合的網關取代獨立的VoIP和VoATM網關。例如,在目前廣泛使用的S12交換系統完全綜合了由BICC協定支持的ATM動態傳送語音中繼的能力,在系統內部引進分組交換網路的同時已予以實際實施。
4.6拓展軟交換的能力和控制範圍到市話層
隨著軟交換的不斷成熟和性能的增強,它將逐步覆蓋長途交換機和市話交換機的功能,演進成一個控制層的全功能實體。它將逐漸接管原先由TDM網路節點即交換機處理的傳統語音業務的控制,也就是說它將不再局限於處理長途層溢出的業務量。
在成為融合網路的集中智慧型點之後,軟交換將能處理來自數據網本身用戶的語音業務(即PC的電話呼叫),他們將享受到原來只局限在TDM環境中各種各樣的增值業務。這將是軟交換從提供語音媒體業務的呼叫伺服器向能提供獨立於網路業務的多媒體伺服器邁進的關鍵一步。
引入接入網關功能也可以看作是對我們前面提到的在接入層實現初步強化的MSAN方案的進一步演進,通過插入新的硬體模組增加語音轉換功能的軟體(轉換成IP包)並提供到軟交換的MGCP/MEGCOP接口來實現。
5NGN的最終目標——實現與網路無關的業務提供
我們的網路演進將達到最終目標——完全獨立於傳送層的集中控制智慧型以實現真正獨立於網路提供業務的能力。這對電信運營商而言,一個重要的不可避免的問題是如何在新的網路環境中恰當定位當今傳統的語音交換機,使之能繼續作出貢獻。
面向數據的網元,如中繼網關(TGW)、接口網關(IGW)、接入網關(AGW)和軟交換,包括它們之間的互通協定,如MGCP、MEGCOP等已成熟和穩定,並具備同當今TDM網相比擬的業務質量,傳統交換機的呼叫控制智慧型(包括窄帶部分)將有可能從交換機中搬移到軟交換中,從而將媒體層和控制層完全分離開而達到NGN的最終目標。此後,所有這些交換機將成為“無腦”交換機,它們只能作為一個接入網關或媒體網關通過MGCP或其他協定從軟交換處獲得智慧型和在軟交換控制下的增值業務。具體示意如圖6所示。實際上,這些交換機將變成一種超級多歸屬的網關——集中的接入網關。
因現在軟交換將接管所有的控制任務,理應向與傳統交換機相連的用戶提供所有的現有業務,而不使他們有所察覺。鑒於傳統交換機的窄帶呼叫控制能力在長期使用中被證實的成熟性,在軟體繼承方面它扮演重要角色,以支持智慧型移植中的前滾和回滾。一些設備商確實利用了傳統交換機中呼叫處理各個領域的軟體,將它們作為軟交換中相應的鏡像,建立軟交換的呼叫處理智慧型。
當然,向NGN演進不應當局限於簡單地將交換機軟體複製到軟交換中。得益於控制層和媒體層的分離,軟交換不僅能夠提供獨立於網路的業務,而且還可以提供電信級的多媒體業務給數據網本身的多媒體IP終端和面向UMTS的網元。在它從一個純呼叫伺服器演進到將來的真正的多媒體伺服器後,軟交換作為一個多媒體伺服器將支持建立具有成員增刪靈活性以及成員級的媒體流增刪靈活性的多媒體會話,並能為這些媒體流分別定義所有必要的特性和話務特徵。
當軟交換最終已成熟到能提供新的有吸引力的業務時,傳統交換機的地位需要重新考慮。值得指出,所有這些未來具有吸引力的基於軟交換的新業務只能提供給完全由軟交換控制的網元連線的用戶,因此,保持這些傳統交換機作為完全依賴軟交換提供智慧型的一種超級接入網關,比單純保護多年前為建立它們的初期投資要更為重要。由於交換機將演變成網關,它們的用戶可以留在原地而能同所有新的終端用戶一樣分享由軟交換提供的未來的多媒體和其他新業務。
6結論
從圖6可以看出,這種結構完全符合貝爾實驗室提出的NGN網路概念。SoftSwitch(軟交換)處在頂端的控制層作為網路智慧型的控制中心,控制在媒體層上的所有媒體流。在媒體層,人們可以發現不同的網元,如現有的TDM語音交換機、新一代的語音交換機(具有分組交換內部網和內置的網關功能)以及接入網關。SoftSwitch通過標準的接口同這些網元進行通信,將媒體層和控制層予以明確劃分,形成與網路無關的業務提供的基礎。
從現有的重疊網開始,經過集成的過程而不斷減少網元的數量,到IP足夠成熟實現控制層和媒體層完全分離的分散式結構,演進最終完成的網路結構完全符合4層模型。儘管最終的演進結果遲早會實現,但分散式網路部署的過程仍會是一個長期的任務,這期間偶爾還會存在一些不確定性,例如IP標準的演變而減緩演進的速度。