基于HFC网络的VOIP解决方案初探

Page1of8《中国有线电视》，2003（11）基于HFC网络的VOIP解决方案初探上海市有线网络有限公司王正军韩国欣胡彦清楚鑫伟[摘要]：本文介绍了语音业务在有线网络上的发展和VOIP技术的发展，并简单介绍了基于HFC网络的电路交换语音解决方案，着重论述了基于HFC网络和DOCSIS系统的VOIP解决方案，并根据SCN的VOIP试验情况，提出了有线运营商部署VOIP业务平台时的难点和应该考虑的问题。最后指出有线运营商应该充分利用其网络资源，积极进行语音业务的拓展，推出有竞争力的语音产品，满足用户的需求的建议。关键词：有线运营商同轴电缆混合网电路交换VOIP软交换VOIPSolutionBasedonHFCNetworkWangZhengjunHanGuoxinHuYanqingChuXinweiShanghaiCableNetworkCo.Ltd.[Abstract]:ThisarticleintroducesthevoiceserviceovercablenetworkandtheevolutionofVOIPtechnology,afterthatitdiscussesthesolutionofthecircuitswitchingsystemaswellasthesolutionofVOIPsystemoverHFCcablesystemsutilizingtheDOCSIS1.1protocol.AccordingtotheVOIPtrialofSCN,itfiguresouttheproblemwillfacedwhencableoperatordeploytheVOIPsystem.Attheend,itadvisesthecableoperatorthatshoulddeploythevoiceservicetocompetewithotheroperators.[Keywords]：CableOperatorHybridFiberCoaxialNetworkCircuitSwitchingVoiceoverIPSoft-switch一、前言Page2of8国家“十五”计划明确提出，要大力发展高速宽带信息网，重点建设宽带接入网，扩大利用互联网，促进电信、电视、计算机“三网融合”。有线运营商在改造双向有线网络向用户推出电缆调制解调器(CM：CableModem)宽带接入提供Internet高速接入等数据服务后，已经具备了实现“三网融合”的技术和运营基础。此时可运营、可管理的语音业务运营平台系统的建设并推出语音产品服务是实现“三网融合”的关键了。1.1有线运营商面临的形势推出有竞争力的语音服务对有线运营商来说是非常有吸引力的，虽然基于HFC网络的电路交换语音解决方案和设备早已经商用，但是由于经济和运营投入的原因阻碍了有线运营商大规模的推出电缆语音服务。相对于电缆电话来说，有线运营商早就向用户提供了CM宽带数据接入服务，2002年底，北美的CM用户已经达到1320万户。目前利用IP网络承载语音业务从技术上被证明是可行的，很多有线运营商希望采用已建成的IP宽带网络来支持语音服务，用来替代电路交换语音解决方案，这样就避免了有线运营商如果建立独立的高速数据和语音服务平台会在资金投入、运营和频率资源上的重复投入。数据与语音业务平台统一后就可以创造一个低建设成本和低运营成本的多业务通信平台，提供更有竞争力的打包服务而不降低赢利水平，同时更能在将来提供语音和数据结合的增值应用。1.2VOIP技术特点和发展情况利用IP数据网络传输语音的技术就是VOIP(VoiceOverIP)，VOIP是指将模拟的语音信号数字化，进行压缩后经IP(InternetProtocol)网络路由或交换（如Internet）至目的地后，IP包再还原成语音信号，实现语音通信的过程。VOIP电话具有以下优点：采用压缩和统计复用等技术并依托于Internet等数据网络，所以能充分利用网络资源，提供廉价服务。实现了话音和数据融合，所以VOIP技术在语音和数据的融合应用方面蕴含着巨大的潜力，这是VOIP发展的最主要原动力，并将成为未来最主要的语音通信方式。符合“三网融合”的发展方向。Page3of8VOIP技术从1996年年初首次发布H.323协议开始发展起，从已经安装的设备和网络数量，还是用户数量和普及率都在成倍地增长。从设备供应商来说，几年前，VOIP还只是一小部分市场开拓者涉足的领域，包括3Com、Cisco、Clarent等，现在越来越多的网络和传统电信公司最终接受了这项技术，从2000年起，传统的通信设备供应商阿尔卡特、爱立信、NEC、北电网络和西门子公司也加入了开发VOIP业务的公司行列中。在过去的一年内，所有这些公司都提供了可行的VOIP产品。同时，VOIP技术实现了从良好到一流的语音质量，从可以接受到高度的可靠性的转变。在中国长途VOIP的发展特别迅速，在非常短的时间内出现了国内和国际长途电话的多家竞争局面，成为全世界最大的一个长途VOIP网。目前VOIP正从长途走向本地，主要是基于宽带接入网，包括HFC，ADSL，FTTB+LAN等，武汉电信、杭州网通等均在进行试验。二、基于HFC网络的语音解决方案-电路方式全球电缆电话的用户数量预计将会从2002年的860万上升到2006年的2600万。在整个行业都不景气的形势下，电缆电话能够有如此大的发展会是一件非常难能可贵的事。在法规管制方面，不少国家都逐步放开电缆电话业务发展的限制。在澳大利亚，Optus公司在其网络上提供话音业务。日本有2家有线运营商提供了话音业务，但话音收入和数据、视频业务收入相比，所占比例还很小。韩国的Thrunet公司推出了基于IP的话音业务。在美国也有三家大型的MSO公司提供了商用的电缆电话业务。第一线的语音业务要求业务平台的可用率达到99.999%，是在有线网上比较成熟的能提供第一线语音业务的只有CablePhone的解决方案。基于HFC的电路交换语音业务平台的示意图如图一所示。在局端安装HDT(HostDigitalTerminal)，对数字信号进行复用和解复用，并提供话路的信道或时隙的分配，并能提供数模转换和系统控制的功能。同时HDT的状态能被在系统中的EMS(ElementManagementSystem)所监控到，一旦HDT发生故障EMS将发出警告，局端设备支持SNMP，可以进行远程的监控和一些操作。HDT向上通过E1V5信令同PSTN做连接。RSU室内型RSU室外型HFCHDTSDH骨干网PSTNE1SwitchEMSPage4of8图一、基于HFC网络的电路交换语音业务平台示意图用户端设备RSU(RemoteServiceUnits)，将和HDT进行通信。电话、电视和数据业务将通过RSU被EMS系统所监控。CablePhone的局端设备HDT中，采用了V5.2的接口，从而保证了5类业务的透传。同普通PSTN电话一样，用户可以享受到所有PSTN交换机提供的业务以及智能网业务，例如：呼叫转移，呼叫等待，三方通话，虚拟交换机等。三、基于HFC网络的VOIP语音解决方案基于HFC网络的VOIP语音解决方案，最主要的标准是Packetcable，该标准是由CableLabs提出的关于在双向有线网络中传送实时多媒体业务的接口规范。该标准是建立在符合DOCSIS1.1规范的系统上使用IP技术来传送IP电话、多媒体会议、交互式游戏以及其他多媒体应用等业务。建立在DOCSIS1.1上的PacketCable网络使有线运营商能够在网络里同时传送数据和语音，同时还能保证网络的速度和QoS。这一规范的建立使有线运营商能够为用户在现有的宽带有线网上提供低价、有效的电话业务以及其他业务。PacketCable提出支持在DOCSIS构架上传送高级业务，包括信令业务、以不同的QoS级别传送实时多媒体业务、安全功能以及其他网络管理功能等。PacketCable与DOCSIS一起提供了一个集成化的解决方案，使得在双向HFC网络中传送高质量的语音和数据业务成为可能。PacketCable是基于IP协议的，而且它还位于DOCSIS结构之上，结构非常灵活，而且支持像多人游戏和视频会议这样的高级实时多媒体业务。在符合DOCSIS规范的CM中嵌入MTA以后，就能实现用PacketCable规范传送语音业务的功能，并使有线网络与PSTN实现互联。目前，PacketCable已经被提交到SCTE(SocietyofCableTelecommunicationEngineers)和ITU-T，并且于2001年2月得到了SCTE的认可，在ITU-T称为“IPCablecom”。Page5of8目前基于PacketCable和软叫唤的技术路线世界范围内仍处于规模试验阶段，该解决方案要求在局端建立控制管理设备(CMS)、各种语音数据业务结合的应用服务器、OSS/BSS系统、网管系统、计费系统、PSTN侧高密度媒体网关(MG)和信令网关(SG)，具体见图二所示意。在用户端，需要一个多媒体终端适配器，一个直接和CM绑定的MTA称为E-MTA，E-MAT能作为个有语音功能的CM，MTA处理语音压缩、打包、安全和支持传统电话机和传真的呼叫信令，2002年的12月已经有MTA的产品通过CableLabs的认证。在局端，DOCSIS1.1或者2.0的CMTS必须支持动态的服务质量DQoS，2002年的12月已经符合Packetcable的CMTS产品通过CableLabs的认证。局端的呼叫管理服务器CMS(callmanagementserver)，也叫软交换，提供语音业务的核心控制和呼叫处理，通过各种协议实现话路的建立；后台的应用服务器将提供用户各种语音数据业务的结合应用，拓展多彩的语音数据功能，如：语音信箱、统一号码呼叫等。网管系统和计费系统将提供局端和用户侧终端管理以及话务统计、计费等功能；语音网关和信令网关提供同市话PSTN网和SS7信令网的互连。OSS/BSS网管系统计费系统业务应用服务器DOCSIS1.1CMTSIPBackboneInternetHFC网络E-MTAPSTNSS7信令网MGSGCMS防火墙图二、基于HFC网络的VOIP语音业务平台示意图Page6of8该解决方案能够很好的结合Cable现有线路资源提供语音业务应用，最终实现语音同数据的结合应用。在较好的解决供电问题及网络CMTS设备及用户CM升级问题后，该方案将提供极有竞争力的三网融合应用。四、VOIP在HFC网络上的实践和需要考虑的问题VOIP在HFC网络上的实践对有线运营商来说是一个全新的战略，所以制定怎样的战略，需要考虑哪些问题，怎样循序渐进地推进语音业务的发展是至关重要的。上海有线根据公司发展战略，进行了VOIP的实验室和现场规模试验，对H.323协议组网；与PSTN的互联；语音质量和通话实现；运营流程、用户管理和计费等进行了试验，同时对软交换和NGN系统进行了实验室的试验。积累了基于HFC网络的VOIP业务平台的建设经验，并根据有线运营商的特点，提出以下有线运营商在建设VOIP业务平台时需要考虑的主要问题。4.1目标由于是一个本地市话的VOIP网络，所以从提供廉价服务这点来说，长途和本地市话都没有利润空间。同时，VOIP正在发展中，语音和数据融合的增值业务的推出会比较慢。从长远来说，VOIP项目应该着眼于语音和数据的融合，提供现有语音和数据结合的业务，并向逐步向NGN过渡，将来成为有线运营商的主营业务之一；目前来说，应该和有线宽带数据接入业务紧密结合，成为宽带数据业务的应用之一，推动数据业务用户的增长，同时在本地电话领域形成的竞争局面。根据咨询机构的财务模型计算，VOIP业务的盈亏平衡点大约是7万VOIP用户，也就是说运营商能在6年内发展7万户VOIP用户，那么会有一个可行性的内部收益率和回报率。所以运营商要考虑本身规模的大小，对应一些大型有线运营商来说，投资VOIP业务是更有吸引力的。4.2服务定位和网络供电第一线业务