VoIP技术经过多年的发展,已经得到了广泛的认可,尤其是基于宽带网络的VoIP技术近两年更是成为业界关注的焦点,在宽带网络上可以开展的VoIP业务包括:PC-Phone、PC-PC、Phone- PC。PC-PHONE业务是为IP电话业务的一种实现形式,是“用户通过连接在互联网上的个人计算机(或具备相似功能的终端),发起到普通电话终端的语音业务及相关增值业务”。PC-Phone大大拓展了宽带VoIP的应用范围。
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一、PC-Phone业务的实现原理
完成PC-Phone业务需要互联网终端首先发起业务请求,业务系统控制互联网终端和传统电信网终端之间建立媒体通道,然后用户开始通信。由于业务需要跨越互联网和传统电信网络才能完成,所以需要在两个异质的网络之间建立专门的连接点来处理信令协议和媒体流的转换,以及两个网络之间有害信息的隔离。因此一个完整的PC-Phone业务系统应包含互联网段、连接节点和传统电信网段三个部分,其主要功能模块如图1所示。它包括IP用户终端、隔离设备、控制协议转接设备媒体转接设备和网关,下表1给出了这些功能模块的简述。其中IP用户终端到隔离设备属于互联网段,隔离设备到网关属于连接节点,网关到传统电信网终端属于传统电信网段。
图 1:PC-Phone业务的实现原理
表 1:PC-Phone系统各功能模块简述
以上描述的功能模块的逻辑分工是十分明确的,对于一个完善的PC-Phone系统都是必须的。实际设计中可以用几个设备来完成一个功能模块的功能,也可以由一个设备来完成多个功能模块的功能。
二、目前常见的PC-Phone系统架构
目前可用于实现PC-Phone业务的系统架构是多种多样的,可以分为两大类型:一种是完全独立于传统电信网络的、自成体系的系统架构,如基于H.323协议的架构、基于SIP的架构和新的P2P形式的架构;另外一种是将互联网中的部分系统作为传统电信网络的延伸,如利用软交换或者IP PBX设备将互联网中的IP用户终端连接进入PSTN。
1、采用H.323协议的系统架构
采用H.323协议的VoIP网络由网守、网关、应用服务器和后台管理系统等主要模块组成。其中网守负责用户呼叫的地址解析和资源管理,网关负责不同通信网络间媒体流的转换和呼叫通道的建立。由于网守采用分级结构,因此可以构建覆盖全球的集中管理的VoIP网络,目前国内构建的IP电话网络主要也是采用这种协议。
H.323是目前惟一经过验证可以独立部署全球规模网络的VoIP协议,它最早并不是为VoIP业务设计的,而是针对基于不保证服务质量分组网络的会议电视系统,但其最早大规模商用的案例却是在VoIP业务上。H.323协议可以构建完全独立的大规模商用系统,很好地满足在互联网上开展业务的需求,支持会话型和会议型多媒体业务,发展最为成熟、标准化程度高,便于集中管理。但H.323采用了传统电信网络集中管理的设计思路,协议实现复杂,要求用户终端智能化程度高,成本高,因此现在有很多人不看好H.323,认为其发展前途不大。
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总的来看,H.323协议目前虽然存在着各种各样的问题,但是在新的可大规模商用的通信协议进入商用化之前,依然具有无法替代的地位。
2、采用SIP的系统架构
会话初始协议(SIP)是目前除了H.323协议外,可以独立构建完整的VoIP网络的另外一种协议。SIP最早是由IETF的IPTEL工作组提出的一种VoIP实现方式,其基本思想是在互联网的环境中,组建一个平面结构的、可用于点到点会话的系统。
系统由SIP终端(客户机)、代理服务器和重定向服务器等功能模块组成。SIP终端负责发出呼叫、媒体流的编解码;代理服务器负责接受终端的呼叫请求消息,并根据重定向服务器给出的地址信息将呼叫请求消息转发给下一个代理服务器,并一直送达最终的用户终端;而重定向服务器则用于给代理服务器指出转发消息下一次应该送达的代理服务器的地址。SIP的编程实现较为简单,而且设计者可以灵活地对其进行扩展,以满足开展新业务的需要。因此SIP目前在许多领域中得到应用,但同时存在许多问题:较难进行标准化;编译为机器代码的效率较低;由于采用扁平化的网络结构,很难构建一个集中可控的网络,运营商在采用SIP构建VoIP网络时需要将对用户的控制功能更多地交给承载层去完成。
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SIP虽然具有很多优点,但也面临着各种各样的问题,要实现大规模商用还需要比较长的完善过程。
3、采用P2P形式的系统架构
目前互联网上越来越多地出现采用对等网络P2P(peer-to-peer)形式的应用和业务,其通信过程的处理更多地交由用户终端来完成,而核心设备只是起到寻址等最基本的功能。P2P形式已经应用在VoIP、实时消息和多方通信等多种多媒体业务与应用中。依据P2P形式构建的VoIP网络还可以通过网关连接传统的固定电话网络和移动电话网络,实现PC-Phone业务。目前在VoIP市场上影响非常大的Skype网络就是采用了P2P形式,但其控制方式以及通信协议是私有的。
P2P形式的网络还处于发展的初期,具有很大的发展潜力,但其代表的发展方向和传统电信运营商所希望的集中控制和管理的模式有一定程度的矛盾。最终是建立一种全新的电信运营模式,还是将P2P形式的业务排挤到电信业务范围之外是一个值得探讨的话题。
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4、采用软交换设备的系统架构
利用软交换设备实现互联网终端接入的PC-Phone系统架构是一种比较特殊的模式,很容易和NGN的概念混为一谈。现在有一种观点,认为开展PC-Phone业务可以直接采用NGN的解决方案。其实,以软交换为核心的NGN和互联网上的PC-Phone系统并不完全一致,其差别比较详见下表2-4。
表 2-4:软交换为核心的NGN和互联网上的PC-Phone系统差别比较
软交换设备吸收了很多已有的VoIP技术,从语音通信协议这部分来讲,它和上述几种架构中采用的VoIP协议没有任何区别。但当它作为一种VoIP设备在PC-Phone业务中使用时,起到了网守、媒体网关控制器或SIP服务器类似的作用,和它在NGN中的作用完全不同。
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5、采用IP PBX的系统架构
目前市场上出现了大量的IP PBX设备,采用的协议基本上以H.323协议和MGCP协议为主。单一的IP PBX设备就可以完成IP网络和传统电信网络之间的连接,而无需构建一个完整的系统。发展PC-Phone业务时可以将这些IP PBX设备分散设置到各个地点,接入宽带用户,再与传统的电信网络相连,为没有本地网资源的宽带运营商提供了直接发展最终用户的手段,也为从PSTN向未来直接到端的IP电话网络过渡提供了一种新的思路。但这种实现形式本身并没有大规模单独组网的能力。
三、PC-PHONE业务的编号方案
开放PC-PHONE业务有几种编号方案可选择,应该说各有利弊。但从国内目前需要出发,编号方案应满足制止回叫、主叫溯源、屏蔽非法呼叫等基本要求。在通信行业标准YD/T 1088《IP电话业务的编号》中规定处于用户端的IP电话终端采用的编号形式详见下3,下述简要介绍之。
表 3:PC-PHONE业务的几种编号方案
1、网号方案
这种方案在网间互联时可以清晰的表明这是一种IP电话业务,以及电话所属的运营商。但一个运营商最多可以容纳1亿个用户,如果将来用户端的IP电话普及到一定规模将出现问题,而且不能明确的表示地域。这与目前PSTN网络的地域标示原则是不同的,但在互联网环境下并不是必须的。该方案可以解决主叫溯源、屏蔽非法呼叫。但无法在PC-PHONE业务发展的初期解决网内用户回叫的问题。但可以在运营商之间的关口局有效拦截,避免跨运营商的回叫。
2、局号方案
这种方案实际上就是将部分PSTN网络的E.164号码资源划分给PC-PHONE业务。目前国内的E.164号码资源如何在不同运营商之间划分已得到确定。采用这种方案需要通盘考虑今后国内有多少基础运营商,以及号码资源占用收费等一系列问题才能有比较好的方案。该方案无法避免PC-PHONE业务用户的回叫问题。
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3、卡号方案
这种方案是针对PC-PHONE业务开展初期,运营商主要是以发行预付费卡的形式开展相应的业务。以运营商的预付费卡来标示用户身份,即可以解决呼叫溯源的问题,又可以不占用目前的号码资源。但这种方案并不能解决今后IP电话大量到端时的用户号码分配问题,可以作为一种过渡方案,而且该方案仅能解决跨运营商时的回叫问题,不能解决运营商网内的回叫问题。
4、临时业务号方案
这种方案其实与长途直通车的方案非常相似,具体编码形式详见表3中。该方案可以有效的避免用户回叫问题,但在解决主叫溯源问题时,需要到相关运营商的计费系统中去查找,十分烦琐。在屏蔽捣乱呼叫时,必须屏蔽该运营商的所有呼叫,损失很大。而且从根本上无法解决未来IP电话到端以后的用户号码分配,因而只是一种临时方案。
5、可参考的日本方案
2003年9月日本总务省规定提供前缀为“050”的电话号码给宽带电话使用,“090”用于移动IP电话。具体编码形式详也见表3。这种方案可以清晰表明业务属性,利于解决跨运营商的回叫、主叫溯源和防止捣乱呼叫等问题,并可由电信主管部门控制用户发展的数量,但不能解决运营商网内的回叫问题。
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