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關鍵詞:固網;軟交換;網絡通信;雙網融合
目前,新一代的網絡通信技術日漸趨于成熟,各運營商也在尋求減投增收的渠道。新一代的網絡要求承載和網絡控制之間是分開的,又要求網絡控制與網絡業務相分離,而達到這個目的需要應用軟交換技術,同時第三代移動通信網絡也是采用軟交換技術來控制核心系統,在這樣的前提下,若是將雙網融合,然后共用網絡設備、統一計費和服務項目的管理,變得更加具有可行性,為有效控制網絡運營成本、完善服務水平、提高效益提供了保障。
1.軟交換技術在移動網中的應用
目前,新一代的網絡通信技術日漸趨于成熟,其中用于控制呼叫和通話的主要方式就是采用軟交換技術。通常情況下,呼叫和通話等語音業務是通過窄帶的軟交換實現的,而功能更強大的多媒體業務則通過寬帶軟交換來實現。
在通信工程中窄帶軟交換技術是遵從H.248協議或媒體網關控制協議,控制網關和接入設備;或者是依循擴展的H.248協議,通過R4版本中定義的移動交換服務器對MGW進行控制[1]。
各種服務器依循會話初始協議進行語音通信的過程,是固網對寬帶軟交換技術的應用;IP多媒體子系統依照呼叫會話控制功能對語音呼叫進行核心控制,是移動網絡中軟交換技術的應用方式。
軟交換技術在固網的應用中已經非常廣泛,同時擁有商用網絡和試驗網絡產品。移動網絡對于軟交換技術的應用則只限于試驗網絡的產品。
2.固定軟交換與移動軟交換比較
固網與移動網商用產品雖然都是通過窄帶軟交換和寬帶軟交換兩種基本手段來實現的,但是在固網和移動網中它們實際應用的方式卻一定的區別,由于軟交換技術的運用環境不一樣,這種情況是必然的。
固網呼叫服務器和移動交換服務器對窄帶軟交換技術的運用是在遵從H.248協議的前提下來實現的,但是它們各自應用的H.248協議體系還是有區別的,移動交換服務器的功能非常復雜,所以在遵從協議方面應用技術上也很繁復[2]。固網呼叫服務器需要H.248協議的支持,控制小型綜合接入設備還需要依照媒體網關控制協議;移動網絡中一些特殊的功能需要通過H.248協議的特有功能包來實現,而不使用媒體網關控制協議。固網呼叫服務器之間基本是通過SIP-T協議來完成局間信令的,而移動交換服務器則是通過BICC和MAP協議來實現局間信令的。固網呼叫服務器與移動交換服務器在對智能網相關的協議應用上是則完全不相同的。
移動網媒體網關以遵循H.248協議的基礎上,還需要承載控制協議的支持,而固網是沒有這項要求的,這要求移動網的,因此在媒體網關智能化應用上程度,移動網更為復雜。對于呼叫控制協議,固定軟交換和移動軟交換都是依循會話初始協議來實現端對端通話,這個過程沒有應用到承載網絡[3]。因此在依循會話初始協議的對話控制等應用上可以實現跨網服務。為配合移動網絡更廣泛的應用服務,IETF專門對SIP協議進行了相關變動,為移動網無線資源優化節省提供可行條件。新的通信技術下的固網服務也加入了部分媒體控制應用,這和移動網中的媒體功能很相似,因此固網和移動網雙網融合具有可行性意義。
3.網絡融合的方案
固網和移動網的通信業務通過固定軟交換技術和移動軟交換技術來實現,在應用固定軟交換和移動軟交換技術的方式上,依據相同的會話初始協議,而且在對媒體控制上的應用也是相似的[4]。因此,要實現固網和移動網的網絡融合,是具有可實施性的。但是因為固網呼叫服務器和移動交換服務器在技術應用差別比較大,要實現網絡融合,還需要做出詳細的調整。
窄帶軟交換的融合:窄帶軟交換技術在固網服務器和移動交換服務器,與媒體網關接入的方式、專業編碼、支持協議等應用中區別很大,因此只有在媒體網關能夠同時適應固網和移動網的應用,才能實現網絡融合,但是這方面應用管理和資源控制比較復雜,如果要進行技術融合并非易事。
寬帶軟交換的融合:移動網的CSCF和固網的SIP采用服務器有效結合,將電路交換信令和承載控制信令分離,可以將SIP信令能轉換為ISUP或BICC,達到共同處理SIP信令的目的;通過對在媒體服務器功能方面,以媒體格式轉換的形式,使固網和移動網能同時進行網關操作,通過媒體資源功能控制器和處理器實現多媒體業務。在SIP服務器功能上擁有相似性,所以寬帶軟交換技術實施融合更為簡單[5]。
4.結束語
通過對固網和移動網中軟交換技術應用的分析,可以說,對固網和移動網進行網絡融合,是一項重要的通信改革。在目前網絡通信迅速發展的形勢下,利用先進的技術,以達到有效控制網絡運營成本、完善服務水平、提高效益為目的,以先進的通信科技為參考,應用在固網和移動網的軟交換技術上,以有效實現網絡融合。
參考文獻:
[1]李曉輝.基于軟交換技術的下一代網絡體系結構及相關技術的研究[J].中國新通信,2013(19):115.
[2]李建輝.探析基于軟交換技術移動交換系統的安全組網方案[J].信息通信,2013(4):266.
[3]劉劍.基于軟交換技術的通信網絡融合[J].數字技術與應用,2013(4):57
關鍵詞下一代網絡軟交換存在問題
Abstract:Itdescribesthestateofsoftswitchtechnologyintheworld,servicesprovidedbyNGNbasedonsoftswitch,relatedorganizationsonsoftswitchstudyandproblemsonitsdevelopment.
Keywords:NGNSoftswitchProblem
1國際軟交換技術的發展狀況
下一代網絡(NGN)是一個建立在IP技術基礎上的新型公共電信網絡,它將話音、數據、視頻等多種業務集于一體。建設下一代網絡是電信競爭的需要。隨著通信技術的飛速發展和電信市場的逐步開放,電信業的一個最重要的發展趨勢就是業務運營和網絡運營的分離,由網絡運營商提供可靠、高效的基礎承載平臺,由業務提供商提供各種應用,他們與設備制造商三足鼎立,共同推動了電信業的繁榮和進步。
軟交換技術是下一代網絡的核心技術,軟交換思想吸取了IP、ATM、IN和TDM等眾家之長,形成分層、全開放的體系架構,作為下一代網絡的發展方向,軟交換不但實現了網絡的融合,更重要的是實現了業務的融合。
目前,歐洲電信運營商對于軟交換(下一代網絡)的發展和應用大體上采用比較務實和謹慎的態度,運營商都是根據自身網絡的實際情況和業務的發展來采取對策。德國電信聚焦海外市場,積極開拓國際IP網的話音業務,并在新技術投入使用之前,注重新技術和新設備的試驗和評估。2001年開始在國際網絡進行軟交換的試驗,放置了一臺軟交換機和4個媒體網關開展IP網絡提供語音業務、呼叫中心業務和VPN業務的試驗,其軟交換的標準采用SIP-T協議。英國電信則逐步地在長途網和本地網實現分組話音,本地網有5個節點開展了軟交換實驗,部分已經商用,并且試驗規模在逐步擴展。在提供話音質量的保證方面,英國電信已在其承載網絡內全面采用ATM技術。比利時電信認為2004年以后引入NGN比較適當,但目前需注意跟蹤技術和設備的發展,比利時電信的技術部門在NGN方面重點研究未來分組話音網絡的體系架構和需求、開展NGN技術培訓、建立NGN實驗室,為開展現場試驗進行技術準備。一些北美電信運營商也正在積極開展有利于軟交換提供話音業務的試驗,有些運營商已經開始提供商用業務。
2002年3月,中國電信下一代網絡(NGN)試驗項目在北京、上海、廣州、深圳4城市啟動。中國電信與北電網絡、愛立信、西門子、中興通訊、上海貝爾5廠家簽訂了下一代網絡試驗工程設備合同。合同涉及金額近1億元人民幣。根據中國電信與北電網絡簽署的合同,在北京、上海、廣州和深圳4城市部署北電網絡的SUCCESSIoN下一代網絡解決方案。NGN網絡全國試驗網項目涉及的技術面、提供的業務量、網絡覆蓋的廣度、深度均在全球首屈一指。
在設備制造商方面,特別值得一提的是加拿大北電網絡,其NGN產品為SUCCESSIoN(繼往開來)解決方案,于1999年在BT-SPAIN首次正式商用,迄今為止,在全球超過24個國家的40多個網絡中得到試驗或商用。其商用客戶中包括VErIzoN、SPrINT、中國電信、香港寬頻(HKBN)、新世界電信(NEWWorLDTEL)及鐵通等。
SUCCESSIoN的應用類型包括了長途及匯接(C4)業務、本地接入(C5)及多媒體業務、無線匯接及3G核心網業務以及有線電視多網合一業務。目前幾種解決方案已經在實際網絡中運用。其中,VErIzoN的軟交換本地匯接網絡包含2個軟交換節點及70多個媒體網關,每個節點每天處理超過1100萬次呼叫。SPrINT作為全美第一個實現TDM端局以軟交換替換的運營商,其第一期工程(350萬線)全部采用北電的SUCCESSIoN方案。香港寬頻應用SUCCESSIoN本地IAD接入方案,在短短的17個月時間內,已擁有16萬用戶,是全球最大的基于以太網IAD接入的NGN網絡,目前運營穩定良好。在最近的市場調研報告中,北電網絡列全球軟交換市場份額第一,也是全球VoIP和VoATM媒體網關市場份額第一。
2NGN提供的業務
軟交換技術的引入除了對現有PSTN話音業務實現全面的繼承以外,還在基于SIP的寬帶多媒體業務、PSTN與因特網業務結合衍生的業務、用戶個性化業務以及業務創新方面有著PSTN和因特網等單一網絡無法比擬的優勢。傳統PSTN由于終端智能和帶寬的限制,無法實現多種靈活的業務邏輯和多媒體業務。由于業務邏輯控制和網絡智能在PSTN內每個交換機上呈分散式節點式分布,并且由于用戶數據由各自歸屬的交換機管理,導致某些業務(如廣域CENTrEx)難以開展。PSTN的終端種類非常單一且沒有智能,業務的智能完全由交換機實現,因此一直以來難以實現用戶對業務的個性化定制,而且由于終端智能的限制存在使用不便和各種電話補充業務難以推廣的問題。引入NGN則在業務實現的簡單性和靈活性上有了本質改變。NGN的業務邏輯控制和網絡智能在軟交換和應用服務器等少量網元上集中部署,因此可以方便地在全網實現業務部署和業務升級,NGN對廣域CENTrEx的實現就非常容易。由于NGN引入了對等性控制協議(SIP),使得終端的智能大大提高,目前市場上已經出現了豐富多彩的SIP智能終端。終端智能的提高及媒體承載能力的加強(如支持話音、視頻等)使得用戶對業務的個性化定制成為可能并且已經商用。如NGN的“呼叫屏蔽”這一特性,用戶可以對不同來話進行篩選性的監控,可以在不同時間對不同來話實施不同的應答策略,應答的方式也不僅僅局限于接聽、轉發、掛斷等傳統方式,而是包括了話音應答、問候音播放、語音信箱轉接、電子郵件轉接、網頁推送等多種不同的應答方式。這種靈活性在傳統PSTN上是無法實現的。
此外,NGN能夠實現許多PSTN所無法實現的業務特性,一號通就是一個很好的例子。PSTN通過IN方式也可以實現一號通業務,然而NGN基于SIP協議可以輕松實現IN方式的一號通所無法實現的能力。如NGN的一號通業務可以實現用戶根據自己的需要隨時設定對來話的振鈴終端和振鈴順序,而這些策略可以依據來話者的不同和時間段的不同而變化。比如對自己的家人和同事可以實施兩種完全不同的振鈴策略,自己上班和下班時的振鈴策略也可以完全不同。這就給了用戶最大的自由和靈活性,保證可以有一種方式能聯系到他,給日常生活和工作帶來了極大的方便。這種業務特性是PSTN所無法實現的。類似的例子還有許多,如WEB800、點擊傳真等。
NGN不但在業務實現的簡易性和靈活性上有獨到之處,并且能實現許多PSTN無法實現的業務,而且具有業務的惟一性。NGN的業務能力主要包括:
A)全面繼承PSTN傳統話音業務(包括基本話音業務、電話補充業務、CENTrEx業務、ISDNPRI補充業務、IN類業務等);
B)基于SIP的寬帶多媒體業務;
C)PSTN與因特網相結合的業務(即PINT業務,如點擊撥號、點擊傳真、WEB800、ICW等);
D)用戶可定制的個性化業務。3從事軟交換研究的國際組織
NGN是目前運營商和設備廠商都在討論的熱點技術,也是國外許多標準化組織和論壇(包括ITU-T的第11和16工作組,IETF的IPTELEPHoNY工作組、信令傳輸工作組(SIGTrAN)、媒體網關控制工作組(MEGACo),ETSI的TIPHoN,國際軟交換協會(ISC),3GPP,3GPP2,MPLS論壇,ATM論壇,DVB,DSL論壇,PARLAY等)的研究工作重點。我國網絡與交換標準研究組和IP研究組于2000年開始制定NGN網絡的相關標準。
其中,ISC成立于1999年5月,目前有近150個成員,是運營商和設備供應商交流需求和動態的場合。國際上大多數知名的電信設備制造商,如阿爾卡特、朗訊、北方電訊、CISCo、西門子、富士通、諾基亞、愛立信等,另外有一些電信運營商如美國的LEVEL3、QWEST、AT&T、日本的NTT等均為該協會成員。
軟交換論壇包含5個工作組,負責網絡架構、協議制定等技術工作。
業務應用工作組負責業務功能制定、協調以及API標準的應用。
網絡結構工作組負責軟交換網絡功能架構的制定。
設備控制工作組負責軟交換間以及軟交換與其他網絡設備間控制協議的制定和補充、增強,如MGCP、MGC和設備的兼容性等。
網絡管理工作組負責網絡管理的結構和協議制定。
SIP工作組負責SIP協議在軟交換網絡中的應用和增強。
此外,ITU-T和IETF在相關協議的標準化方面已經取得了重要的進展,如H.248協議、BICC協議、SIP協議和SIGTrAN系列協議等。
4存在的問題
目前雖然不少廠家推出了軟交換的解決方案,各運營商也在積極進行相關的試驗,但新技術的應用需要相當長的時間來完善。從目前廠家所提供的解決方案來看,目前存在的主要問題如下:
A)國際上尚無大型網絡的組網和運營經驗。傳統電信網經過長期的運營積累,在網絡組織方面已經具有相當成熟的經驗;而基于軟交換的NGN網絡組織目前國內外尚無成熟的經驗,是采用基于軟交換的全平面結構,還是采用分區域選路結構等,在技術和實踐方面都有待進一步的探索。
B)協議尚未做到兼容性,標準還在發展之中。不同廠家的軟交換在技術標準的選用及協議的兼容性方面還難以做到相互兼容。BICC協議、SIP-T協議和H.248協議也在發展之中,協議的選項需要運營商根據業務的需要來進一步確定。
C)API沒有成熟的產品?;陂_放的業務平臺,采用標準的API接口為網絡運營商提供新業務開創了未來美好的前景,但是相應的產品仍在探索和研發之中。
D)業務開發問題。標準、開放的API接口能夠快速、靈活地提供豐富的業務,這是軟交換體系的一個優勢所在,但目前廠家能夠提供的業務多集中為基本語音業務及補充業務、IN類業務、PINT業務、多媒體終端之間的同步瀏覽、統一消息、多媒體會議等,究竟什么業務才是運營商手中的殺手業務,才能真正帶來收益,是目前運營商和設備商在共同苦思冥想的問題,目前并未出現使人眼前為之一亮的業務。
E)網絡安全和網絡Qos問題。目前業界還沒有一個非常完善的方法來解決網絡安全性的問題,只能通過要求TG、軟交換等網絡設備應具備一定的反入侵能力以增強系統的安全性,用戶賬號、密碼等用戶數據的安全則只能采用加密的方式解決。在網絡Qos方面,IETF組織已經提出了多種服務模型和機制來滿足Qos的需求,其中比較著名的有綜合業務模型(INTSErV)、區分業務模型(DIFFSErV)、MPLS技術、流量工程等,具體這些方案如何組合使用、可行性如何,效果如何,有待研究。
1、軟交換必須具有的功能
移動軟交換是多種邏輯功能實體的集合,提供綜合業務的呼叫控制、連接以及部分業務功能,是3GPP R4及以后階段軟交換系統核心網中的電路域實時語音/數據業務呼叫、控制、業務提供的核心設備。其主要功能包括以下幾個部分:
1.1移動性管理功能
主要完成切換(包括UMTS系統內、GSM系統內以及GSM與UMTS系統間的切換)、登記和移動臺去話功能。還具有VLR功能,包括用戶數據管理、位置登記、鑒權、提供MSRN、VLR恢復、切換號碼分配、TMSI分配、清除、SuperCharger功能。
1.2安全保密功能
支持用戶鑒權、TMSI使用和用戶信息加密。
1.3呼叫控制和處理功能
移動交換服務器可以為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能,包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發檢測和資源控制等;接收來自業務交換功能的監視請求,并對其中與呼叫相關的事件進行處理;支持基本的兩方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能。
1.4其他功能
包括協議處理、互通、資源管理、計費、認證與授權、號碼分析/地址解析、媒體控制等。
2.引入軟交換的意義
軟交換將是新一代話音網絡交換的核心。如果說傳統的電信網是基于程控交換機的網絡,那么新一代分組話音網則是基于軟交換的網絡。軟交換是新、舊網絡融合的樞紐。這主要表現在以下幾個方面:
2.1軟交換成本低
軟交換由于采用了開放式平臺,易于接收革新應用,且軟交換利用的是普遍計算機器件,其性價比每年提高80%,遠高于電路交換(每年提高20%),可見軟交換在經濟方面有很大優勢。如圖表1示:
表1軟交換與傳統電路交換的區別
功能 軟交換 傳統電路交換
交換的基本方式 基于軟件 基于電路
設備控制 策略化、集中維護 靜態
體系結構 開放式結構 封閉的
交換媒體類型 話音、
數據、視頻 主要是語音
靈活性 較高 低
第3方業務能力 較高 難以實現
2.2開放智能業務不需對所有核心網網元升級
在2G、2.5G中,由于MSC是單個網元,無論是業務功能升級/部署還是媒體交換能力升級都需要升級MSC。經過升級的MSC要把呼叫控制移交給移動智能網(IN)節點――業務控制點SCP,由SCP執行業務邏輯。這樣導致業務提供成本高,MSC實時處理代價高,軟件成本高。而在軟交換的3GPP R4架構中,媒體網關和MSC服務器的分離使得它們各自可以獨立的進行工程實施、擴容和布局。由于業務升級遠多于媒體交換能力升級,而采用軟交換后,R4中的MSC服務器數量遠小于媒體網關的數量,這將帶來大量軟件升級費用的節省。
2.3軟交換可以提高網絡的可靠性
軟交換將以前的電路交換的核心功能進行分類,將功能以功能軟件的形式分配到分組網絡的骨干網中。這種分門別類的分布式結構是可編程的,并對服務供應商和第三方特性開發商是開放的。由于所有的功能都以標準的計算機平臺為基礎,可以很容易地實現網絡的可伸縮性和可靠性。
3、國際軟交換技術的發展狀況
隨著通信技術的飛速發展和電信市場的逐步開放,電信業的一個最重要的發展趨勢就是業務運營和網絡運營的分離,由網絡運營商提供可靠、高效的基礎承載平臺,由業務提供商提供各種應用,他們與設備制造商足鼎立,共同推動了電信業的繁榮和進步。軟交換技術是新一代網絡的核心技術,軟交換思想吸取了TP、ATM、IN和TDM 等眾家之長,形成分層、全開放的體系架構,作為新一代網絡的發展方向,軟交換不但實現了網絡的融合,更重要的是實現了業務的融合。
目前,歐洲電信運營商對于軟交換的發展和應用大體上采用比較務實和謹慎的態度,運營商部是根據自身網絡的實際情況和業務的發展來采取對策。德國電信聚焦海外市場,積極開拓國際IP網的話音業務,并在新技術投入使用之前,注重新技術和新設備的試驗和評估。
4、軟交換在3G核心網中的優勢
4.1分布式組網節省投資成本
傳統電路交換網利用集中的MSC在RAN和PSTN之間完成話音交換,存在布點多,運行成本和運行維護人員成本高的問題。運營商為解決這個問題,大多建設大型、集中的MSC,其代價是要建設來自各城市RAN的回程話音電路。由于多數呼叫是本地的,這就造成電路迂回,從本地RAN到MSC,又從MSC到本地PSTN。
4.2提供更多接入方式選擇
3G標準都不是基于全IP的網絡,比如CDMA2000是基于ANSI-41;WCDMA 99/TD-SCDMA是基于傳統的GSM、R4軟交換的承載和控制分離方式,而直到R5引入了IMS才實現全IP的核心網。顯然全IP的核心網絡也是3G發展的方向,采用基于全IP的核心網不但可以與無線接入方式獨立地發展,還可以支持包括WiFi、WiMAX、WCDMA等多種無線接入方式。在3G的R6中已經開始把WLAN和3G一同考慮了。WiFi/WiMAX和3G不同的承載特性(吞吐量、延時QoS、對稱性等)為用戶享受語音、數據、多媒體業務提供更多的接入方式選擇。
4.3引入競爭
在3G組網中,如果采用軟交換的架構,就可以很好的將具有獨到技術優勢的專業公司引入到設備的競爭中來。如可以將微軟在軟件方面的優勢引入業務服務器設備領域,將Intel在硬件方面的優勢引入媒體網關設備領域這對于提高設備性能,降低運營商建網成本,促進業務發展具有重大意義。
4.4 增強網絡可靠性
在實際網絡運營中,有這樣的矛盾:軟件的故障遠多于硬件的故障;硬件成本又遠大于軟件成本;軟件故障的影響遠大于硬件故障的影響。在R99組網中,合一的設備實體使得想通過設備冗余提高網絡可靠性是不可能的。應用軟交換技術后,可以通過設置N+I冗余業務服務器的方式低成本的提高網絡的可靠性。
隨著通信網絡技術的飛速發展,人們對于寬帶及業務的要求也在迅速增長,為了向用戶提供更加靈活、多樣的現有業務和新增業務,提供給用戶更加個性化的服務,提出了下一代網絡的概念,且目前各大電信運營商已開始著手進行下一代通信網絡的實驗。軟交換技術又是下一代通信網絡解決方案中的焦點之一,已成為近年來業界討論的熱點話題。我國網絡與交換標準研究組已經完成了有關軟交換體系的總體技術要求框架,863計劃也對有關軟交換系統在多媒體和移動通信系統方面的研究課題進行了立項。
1 軟交換概念的提出及定義
軟交換的概念最早起源于美國。當時在企業網絡環境下,用戶采用基于以太網的電話,通過一套基于PC服務器的呼叫控制軟件(Call Manager、Call Server),實現PBX功能(IP PBX)。對于這樣一套設備,系統不需單獨鋪設網絡,而只通過與局域網共享就可實現管理與維護的統一,綜合成本遠低于傳統的PBX。由于企業網環境對設備的可靠性、計費和管理要求不高,主要用于滿足通信需求,設備門檻低,許多設備商都可提供此類解決方案,因此IP PBX應用獲得了巨大成功。受到IP PBX成功的啟發,為了提高網絡綜合運營效益,網絡的發展更加趨于合理、開放,更好的服務于用戶。業界提出了這樣一種思想:將傳統的交換設備部件化,分為呼叫控制與媒體處理,二者之間采用標準協議(MGCP、H248)且主要使用純軟件進行處理,于是,SoftSwitch(軟交換)技術應運而生。
軟交換概念一經提出,很快便得到了業界的廣泛認同和重視,ISC(International SoftSwitch Consortium)的成立更加快了軟交換技術的發展步伐,軟交換相關標準和協議得到了IETF、ITU-T等國際標準化組織的重視。
根據國際Softswitch論壇ISC的定義,Softswitch是基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的設備和系統。因此,軟交換的基本含義就是將呼叫控制功能從媒體網關(傳輸層)中分離出來,通過軟件實現基本呼叫控制功能,從而實現呼叫傳輸與呼叫控制的分離,為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。軟交換主要提供連接控制、翻譯和選路、網關管理、呼叫控制、帶寬管理、信令、安全性和呼叫詳細記錄等功能。與此同時,軟交換還將網絡資源、網絡能力封裝起來,通過標準開放的業務接口和業務應用層相連,可方便地在網絡上快速提供新的業務。
2 基于軟交換技術的網絡結構
軟交換是下一代網絡的核心設備之一,各運營商在組建基于軟交換技術的網絡結構時,必須考慮到與其它各種網絡的互通。在下一代網絡中,應有一個較統一的網絡系統結構?;谲浗粨Q技術的網絡結構如圖1所示。
由圖中可以看出,軟交換位于網絡控制層,較好地實現了基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的功能。
軟交換與應用/業務層之間的接口提供訪問各種數據庫、三方應用平臺、功能服務器等接口,實現對增值業務、管理業務和三方應用的支持。其中:軟交換與應用服務器間的接口可采用SIP、API,如Parlay,提供對三方應用和增值業務的支持;軟交換與策略服務器間的接口對網絡設備工作進行動態干預,可采用COPS協議;軟交換與網關中心間的接口實現網絡管理,采用SNMP;軟交換與智能網SCP之間的接口實現對現有智能網業務的支持,采用INAP協議。
通過核心分組網與媒體層網關的交互,接收處理中的呼叫相關信息,指示網關完成呼叫。其主要任務是在各點之間建立關系,這些關系可以是簡單的呼叫,也可以是一個較為復雜的處理。軟交換技術主要用于處理實時業務,如話音業務、視頻業務、多媒體業務等。
軟交換之間的接口實現不同與軟交換之間的交互,可采用SIP-T、H.323或BICC協議。
3 軟交換技術的設計原理及其實現目標
軟交換技術是一個分布式的軟件系統,可以在基于各種不同技術、協議和設備的網絡之間提供無縫的互操作性,其基本設計原理是設法創建一個具有很好的伸縮性、接口標準性、業務開放性等特點的分布式軟件系統,它獨立于特定的底層硬件/操作系統,并能夠很好地處理各種業務所需要的同步通信協議,在一個理想的位置上把該架構推向摩爾曲線軌道。并且它應該有能力支持下列基本要求:
(1)獨立于協議和設備的呼叫?熏設備的呼叫處理和/同步會晤管理應用的開發。
(2)在其軟交換網絡中能夠安全地執行多個第三方應用而不存在由惡意或錯誤行為的應用所引起的任何有害影響。
(3)第三方硬件銷售商能增加支持新設備和協議的能力。
(4)業務和應用提供者能增加支持全系統范圍的策略能力而不會危害其性能和安全。
(5)有能力進行同步通信控制,以支持包括帳單、網絡管理和其他運行支持系統的各種各樣的后營業室系統。
(6)支持運行時間捆綁或有助于結構改善的同步通信控制網絡的動態拓撲。
(7)從小到大的網絡可伸縮性和支持徹底的故障恢復能力。
軟交換的實現目標是在媒體設備和媒體網關的配合下,通過計算機軟件編程的方式來實現對各種媒體流進行協議轉換,并基于分組網絡(IP/ATM)的架構實現IP網、ATM網、PSTN網等的互連,以提供和電路交換機具有相同功能并便于業務增值和靈活伸縮的設備。
軟交換系統的參考模型如圖2。
就像哥倫布發現新大陸一樣,劉東發現IPv6時的心情是興奮的、激動的,這項可以為網民提供無限空間的網絡協議,甚至可以塞滿他――一個資深IT人的想象空間。據他描述,目前國際上采用的IPv4網絡協議,采用32位地址長度,只有大約43億個地址;而IPv6采用128位地址長度,幾乎可以不受限制地提供地址,這意味著未來互聯網用戶可以同時享用無限個網絡地址,暢游互聯網世界。
與IPv6風雨兼程
《中關村》雜志:相對而言,很多非IT人士對IPv6知之甚少,能否為我們簡單描述一下IPv6?
劉東:全球互聯網所采用的協議組是TCP/IP協議組。IP是TCP/IP協議組中網絡層的協議,是TCP/IP協議組的核心協議。目前IP協議的版本號是4(簡稱IPv4),它的下一個版本就是IPv6。IPv6的提出最初是因為隨著互聯網的迅速發展,IPv4定義的有限地址空間將被耗盡,地址空間的不足必將影響互聯網的進一步發展。為了擴大地址空間,想通過IPv6重新定義地址空間。IPv4采用32位地址長度,只有大約43億個地址,估計在2010年前被分配完畢,而IPv6采用128位地址長度,幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6實際可分配的地址,整個地球每平方米面積上可分配1000多個地址。在IPv6的設計過程中幾乎可以一勞永逸地解決地址短缺的問題。IPV6較IPV4具有六大優勢:具有更大的地址空間;路由器轉發數據包的速度得到提高;多媒體應用獲得長足發展;服務質量提高;網絡(尤其是局域網)管理更方便和快捷;具有更高安全性。
《中關村》雜志:您是什么時候開始接觸IPv6的?
劉東:我是1999年接觸IPv6的。由于目前在IPv4地址分配方面美國得天獨厚,按照IPv4的分配規則,70%的地址已被美國占有,一個美國人大概可以分到10個IP地址;而諾大的中國居然沒有一個A類地址,幾億的網民,只有3000多萬個IP地址,與麻省理工學院擁有的地址數目差不多。而且美國的IPv4的商業化利用程度很高,產業鏈比較完善,我們在IPv4上缺少競爭優勢。地址不足,嚴重制約了中國及其他國家互聯網的應用和發展,而IPv6能夠帶來改變這一局面的機會。我國的IPv6起步雖然稍晚,但是相對北美還是有先發優勢的。從IP地址分配的角度看,IPv6將是中國的機遇。
《中關村》雜志:據了解,目前國內網絡用戶、甚至大多數國外網絡用戶采用的都是IPv4,您認為如何實現IPv4到IPv6的過渡?這個過渡時間有多長?
劉東:從IPv4向IPv6的過渡是人們未來實現全球互聯網不可跨越的步驟,它不是一朝一夕就可以辦得到的。在過渡期間需要IPv4與IPv6共存,并解決好互相兼容的問題,逐步實現平滑地演進,最終讓所有的網絡節點都運行IPv6,充分發揮IPv6在地址空間、性能和安全性等方面的優勢。目前,IETF(The Internet Engineering Task Force,互聯網工程任務組)已經成立了專門的工作組,研究IPv4到IPv6的過渡問題和高效無縫互通問題,并且已提出了很多方案。為了實現IPv4到IPv6過渡的逐步演進、逐步部署、地址兼容、降低費用四個目標,IETF推薦了雙協議棧、隧道技術以及NAT等演進方案。這些演進方案已經在歐洲、日本以及我國的商用或實驗網絡中得到論證和實踐。這些演進方案需要進一步與中國具體的網絡實踐和運營實踐相結合,需要在大規模的商用實踐中論證、發展與完善。
體驗無限互連
《中關村》雜志:據了解,今年4月16日在北京召開了由全球IPv6論壇和BII共同主辦的“2008年全球IPv6暨新一代互聯網高峰”會議,同年 5月30日您代表中國出席了歐盟的“歐盟IPv6日”活動,您能分別向我們介紹一下IPv6在國際和國內的發展情況嗎?
劉東:國際上,“IPv6日”期間,歐洲議會、委員會、經濟和社會委員會、區域委員會發表公告:推進互聯網,歐洲部署互聯網協議版本IPv6行動計劃。鼓勵歐盟企業、政府機關和個人使用下一代互聯網協議IPv6,以在2010年年底前實現25%的企業、政府機關和個人使用IPv6網絡協議的目標。委員會認為有必要及時實施IPv6以解決IPv4的地址枯竭問題,并為IPv6提供一個服務和應用程序的平臺。然而,新的IPv6協議更新速度仍然緩慢,而IPv4地址不足問題正變得更加迫切。在美國,已以IPv6為條件作出適用于政府合約的網站服務,并在今年1月,美國國家標準和技術研究院全面IPv6 Ready產品需求。在日本,電報電話公共公司已經鋪設了一個公共的IPv6網絡。韓國政府在07年宣布,從2013年開始全面啟用IPv6,是全球率先普及IPv6的國家。
國內方面,下一代互聯網的發展和建設一直得到國家和政府的重視。2003年國家發改委、教育部等八部委聯合啟動的CNGI(China Next Generation Internet)項目,經過近年來的建設,已經在新一代互聯網建設上取得了可喜的成績和長足的發展。同年,BII建成了中國首家IPv6應用演示中心。目前,中國已經開始了IPv6的商用化應用探索,BII推出了首個IPv6演示網絡IPv6 ShowNet,該演示網絡由近20家中國和國際廠商提供的IPv6軟、硬件產品構建而成,網絡產品、應用產品、操作系統、測試產品等所有產品環節整齊匯聚。到目前為止,中國搭建了廠商數量和產品類型最豐富的IPv6網絡平臺。在中關村管委會支持下,我們還成立了中關村下一代互聯網產業聯盟,聯想、搜狐、新浪等大公司,北大、清華等全國重點高等院校也相繼加入了這個聯盟。
鑒于中國市場的巨大潛力和中國將對全球IPv6進程做出的突出貢獻,全球IPv6論壇于今年授權北京天地互連公司成立了“全球IPv6 Ready測試中心”,正式開始接受來自全球的測試業務。這是中國首個,也是唯一一個全球IPv6 Ready測試中心,標志著中國已經開始成為全球IPv6發展的引擎。IPv6 Ready全球標志活動在中國將有力地促進并推動國產廠商的IPv6產品化步伐,更好地滿足CNGI及其他重大IPv6項目的產品需求;并且從今以后將加大推廣該測試的力度,尤其要面向來自國際的測試和審核工作,為我國在全球下一代互聯網發展中爭取更多的話語權。各大運營商也紛紛進入IPv6網絡的實質性部署。一批優秀的企業,比如華為、中興、聯想等,他們的下一代互聯網產品實現了國際化,積極進取開拓國際市場,很多數據產品遠銷國外,與外國大公司同臺競爭。
《中關村》雜志:IPv6的演變過程以及推廣IPv6對國際互聯網發展有什么意義?
劉東:自從1991年IPv6的概念被提出來,在各方的努力下,包括地址結構、路由器、IPv4向IPv6過渡、移動IPv6在內的各項IPv6基本協議標準已經完成,IPv6技術也從研究階段過渡到實施階段。對于基于IPv6協議的下一代互聯網來說,IPv6能更好地支持各種端到端及多媒體業務,如視頻會議、VoIP、文件共享、信息家電、及時通訊以及移動數據業務。隨著IPv6協議為核心的下一代互聯網的逐步部署,廠商和運營商合作開發新型業務及應用成為非常重要的工作。移動數據業務是在移動通信平臺上開展的多種數據業務,如:視頻點播、移動定位、企業網絡訪問、互聯網訪問、WAP和電子商務等。目前移動網絡主要采用IPv4協議來支持數據業務,但在移動網絡中采用IPv4協議在許多方面的實現效果并不是很理想。以地址為例,由于IPv4地址很有限,負責亞太地區IP地址分配的APNIC(Asia-Pacific Network Information Center,亞太網絡信息中心)規定,移動運營商在為移動終端分配IPv4地址時,盡可能采用私有IPv4地址。使用私有IPv4地址可以支持傳統的互聯網訪問和WAP業務,但對端到端型業務,如加密型、多方通信、多媒體通信等,就會存在許多困難。IPv6協議在設計時充分考慮了移動需求,并將移動IPv6作為IPv6協議的基本組成部分,因此已經成為移動數據業務的主要候選協議。3GPP組織已經將IPv6協議作為第三代移動通信3G系統的重要組成部分,并規定在3GPP R5版本中采用IPv6協議來支持IMS(IP Multimedia Subsystem,基于IP的多媒體子系統)。移動數據網絡采用IPv6協議可實現移動終端之間、移動終端和固網終端之間端到端的雙向通信,從而使移動通信形式和功能更加多樣化。
助力北京奧運
《中關村》雜志:“互聯網及無線技術的推廣者,殺手級應用的開發者”,您如何詮釋BII的這種定位?
劉東:BII從1995年進入互聯網與電信領域,13年的務實造就了品牌,不斷地創新開拓了新的業務。作為“互聯網及無線技術的推廣者”,BII通過組織會展,戰略咨詢,測試認證等服務,為中國下一代互聯網示范工程(CNGI),IPv6,WiMAX,WiMedia等技術在中國的發展和產業化部署作出了突出的貢獻。又作為中關村下一代互聯網產業聯盟主席單位,與中科院計算所、北京大學、清華大學等國內外著名科研機構,中國電信、中國網通等電信運營商,聯想、華為等廠家共同服務于業界,服務于北京奧運。作為“殺手級應用的開發者”,8年度持續投入和積累,使BII擁有了國際先進水平的實驗室、完備的技術開發測試環境和產品化的經驗,獲得核心自主產品和專利十余款,連續中標國家發改委科研及產業化項目,歐盟科研項目,北京市重大項目,并已經在中國電信、中國網通等我國主要網絡中得到規模部署和驗證。同時在政府支持下,以自主開發的產品和技術已經在為北京奧運會和國家公共安全體系服務。
《中關村》雜志:BII如何利用IPv6技術助力北京奧運?
劉東:北京奧運56個場館都部署了BII提供的視頻監控系統,這個系統是BII經過8年度持續研發投入和自主創新的結晶,實現了支持十萬級終端,IPv4/IPv6雙協議棧,集中式管理(支持分級管理)、可大規模部署的運營級視頻監控系統。系統具有良好的可擴展性,可運營、可管理,具備大規模部署能力,同時系統開發將實現從網絡管理、業務管理到后臺運營支撐系統的一體化解決方案。技術和性能上遙遙領先于現有國內外的同類產品,100%的自主知識產權可以滿足個性化的市場需求。作為北京高科技企業,我們正在實現自主創新權利服務北京奧運的夢想。另外,根據北京市奧運的需求,在與奧運合作伙伴網通集團的全面合作下,BII的智能樓宇綜合控制系統為2008年北京奧運會大規模采用IPv6網絡應用奠定關鍵的技術和應用基礎。BII智能樓宇綜合控制系統可大規模部署,可運營、可管理,實現對IPv6智能終端和IPv6智能控制器進行管理,從而實現對樓宇內各個子系統的管理和控制。系統同時實現了智能樓宇自動化系統與視頻監控系統的融合,能滿足超大規模商用服務的需要。而且,2008年北京奧運官方網站的IPv6網站正式開通,該網站由奧組委聯合中國教育和科研計算機網以及搜狐網建設,全球IPv6用戶可直接通過中國下一代互聯網CNGI-CERNET2訪問2008北京奧運會官方網站,同時也為中國下一代互聯網用戶開辟一條網絡快速通道。
《中關村》雜志:非常期待在即將來臨的北京奧運會中享受到基于IPv6技術的服務。謝謝劉總今天接受我們的采訪!
劉東:謝謝!
根據協議,2013年,百視通將獲得燦星多檔綜藝節目新媒體TV端(IPTV、OTT,含互聯網電視一體機與機頂盒)獨家傳播權,節目包括《中國好聲音》《舞林爭霸》《中國好歌曲》等。百視通則為燦星提供傳播服務,并圍繞內容與燦星聯合拓展廣告業務。
百視通將在所屬平臺設立“燦星專區”,并與燦星圍繞專區打造一檔原創欄目,增強收視體驗。燦星提供其他衛視所播的《中國好功夫》等節目幕后花絮,百視通利用傳播平臺對外傳播獨家資訊,欄目將單獨招商運營。此外,為挖掘廣告商機,百視通與燦星將圍繞節目展開聯合經營。借助新媒體“二次傳播”特點,雙方將針對專區進行商業開發。
百視通新媒體總裁陶鳴成表示:“與燦星制作牽手,將放大百視通平臺影響力,并為雙方帶來廣告與增值服務商機?!睜N星制作總裁田明表示:“借助百視通,燦星有望在同質化競爭的傳統電視之外,提升品牌影響力,衍生更多商業機會。”
CNTV與廣東達成IPTV合作
3月29日,中國網絡電視合南方廣播影視傳媒集團、中國電信廣東省分公司在廣州市正式簽署廣東省三網融合IPTV業務合作協議。根據協議,三方將在IPTV業務領域開展深度合作。
屆時,廣東IPTV將擁有100多個高、標清直播頻道,具有直播、點播、回放和時移等功能,提供新聞、影視、體育、科技、少兒等點播節目,以及卡拉OK、家庭購物、電視教育、旅游指南、訂票預約、股票交易等電視增值業務,滿足不同類型的用戶需要。中國網絡 電視臺于2009年開通云南IPTV業務以來,已陸續在四川、湖南、遼寧等地正式開展業務,用戶連續三年保持翻番增長。
中國網絡電視臺是三網融合國家集成播控總平臺的惟一運營方,一方面負責IPTV集成播控總平臺內容和服務的運營,一方面與試點地區的廣電播出機構聯合建設集成播控分平臺。
青海廣電與移動合作 共推增值業務
4月1日,青海廣播電視信息網絡股份有限公司與青海移動共同舉辦增值業務戰略合作框架協議簽字儀式。
根據協議,雙方將依托廣電的有線電視網絡資源、視聽多媒體資源以及青海移動的電信經營經驗、運營支撐平臺共同發展寬帶互聯網、移動增值業務、廣電增值業務、集團信息化等各類業務。
協議的實施,將使廣電和移動雙方資源優勢互補,減少重復建設,雙方用戶將獲得包括通信、寬帶、電視在內的全業務體驗。
樂視自制劇《女人幫?妞兒》
第二季啟動
近日,由樂視網出品的自制劇《女人幫?妞兒》第二季正式啟動。以該劇啟動為契機,李小璐、甘薇與樂視影業共同宣布成立國內首個2.0時代的電影人工作室――樂雨薇璐電影人工作室。
《女人幫?妞兒》是樂視網2012年推出的網絡自制劇,由甘薇擔任制片,應采兒、劉蕓、熊乃瑾和甘薇聯合主演。劇情云集社會話題,職場戀情、小三、高帥富等都有涉及,新劇推出后已創下3億播放量紀錄。
樂視網將延續精品化路線,實施話題營銷和廣告植入等模式,提升“樂視制造”品牌影響力。樂視網自制劇都將通過樂視云平臺輸送到各個終端,包括PC、Phone、Pad和TV。
PPTV網站多屏多端
支持杜比音效
聚力傳媒(PPTV)近日宣布,旗下安卓系統手機及Pad客戶端已全面支持杜比數字+(Dolby Digital Plus)技術,據了解,目前只要是支持杜比數字+技術的安卓手機、Pad等終端產品,均可在安裝PPTV網站新版客戶端后,在“杜比專區”享受到高清音頻視頻內容。
騰訊視頻上線
“微影院”頻道
近日,國內首個“微影院”在騰訊視頻正式上線,并以一級子頻道的形象出現在騰訊視頻首頁的顯著位置。騰訊視頻方面表示,將致力于把“微影院”頻道打造成中國最具影響力的微電影首發平臺。
目前已有《微博有鬼》《時間門》《小馬哥的旅行記》等在內的百部微電影入駐騰訊視頻微影院頻道,未來將以每周一部的更新頻率上線微電影。
2013年騰訊視頻在內容戰略方面對微電影進行了重大布局。騰訊在線視頻部總經理劉春寧提出了騰訊視頻針對網絡劇和微電影的“雙一百”戰略,即在2013年自制出品100集網絡劇、100部微電影,打造大小電影同步上線。
酷6網任命劉文博為總裁
陸堅為首席技術官
4月1日,酷6傳媒宣布,公司董事會任命劉文博擔任酷6網總裁,任命陸堅擔任酷6網首席技術官。
關鍵詞:IMS 應用 安全
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)05(b)-0014-02
IMS:IP Multimedia Subsystem,IMS是在3GPP R5階段提出的一個新的域,它基于IP承載,疊加在PS(分組域)之上,為用戶提供文本、語音、視頻、圖片等不同的IP多媒體信息。IP:基于IP的傳輸,基于IP的會話控制,基于IP的業務實現。Multimedia:語音、視頻、圖片、文本等多種文字的組合,在多種接入基礎之上具有不同能力的終端組合。Subsystem:依賴于現有網絡技術和網絡設備發展的系統,最大程度重用現有網絡系統,無線網絡把PS/GPRS網絡作為承載網絡,固定網絡把基于固定接入IP系統作為承載網絡。
IMS作為一種全新的多媒體業務形式,它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業務的需求。目前,IMS被認為是3G乃至4G時代網絡的核心技術,也是解決移動與固網融合,引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業務的重要方式。而且IMS已經被全世界的運營商所接受,基于IMS的網絡及業務應用將為廣大用戶提供全方位、一體化、一站式的服務。
1 IMS的主要特點
1.1 歸屬控制方式
IMS終端無論用戶身在何處,采用何種方式接入方式,網絡均能夠提供始終如一的歸屬地服務。
1.2 網絡的融合共享
公共共享組件架構使得網絡業務控制層與具體業務和底層網絡無關,提供了一個公共共享的業務控制層,使得網絡融合和業務融合成為可能。
1.3 接入的無關性
IMS與底層的接入和承載網無關,為業務層提供了一個開放、擴張性強、安全的業務能力平臺。
1.4 差異化服務
運營商通過服務策略控制為不同的業務提供不同的QoS。
1.5 靈活的業務觸發機制
IMS的業務觸發是通過HSS下載業務過濾規則,根據SIP包中的參數觸發用戶的定制業務,比傳統智能網(DP)觸發的機制靈活,消除了核心控制相關功能實體和業務之間的綁定關系,使得業務觸發和生成更為靈活,便于業務的快速部署。
1.6 統一認證和集中用戶數據管理
IMS架構提供了基本不同接入方式的統一的認證接口,IMS的用戶數據集中存儲在HSS中,數據庫本身不再區分固定用戶和移動用戶,大大降低了由用戶數據分散冗余所帶來的建設及運維開銷。
2 IMS平臺業務
IMS為多媒體應用提供一個通用的業務平臺,支持會話類和非會話類的多媒體業務。IMS的典型應用是統一通信。統一通信是基于NGN網絡的下一代智能網典型應用,它以統一號碼為中心,融合了點擊撥號、即時/統一消息、短信、E-mail、視頻會議等功能,是整合各種通信方式和終端的企業通信門戶。
IMS常見的業務包括呈現、消息、會議、一鍵通等等。
(1)信息類業務,這類業務對用戶來講已經非常熟悉,而且目前為運營商帶來了良好的收益,IMS的信息類業務將帶給用戶更多的選擇,在享用這些信息類業務的同時,用戶可以隨心所欲而且費用低廉的使用其他媒介,比如視頻和聲音等,同時可以靈活的選用實時業務或非實時業務進行溝通。(2)多媒體呼叫話音業務,這類業務可以給用戶在原有的話音業務操作和應用上帶來全新的體驗。(3)增強型呼叫管理,可以實現讓用戶自己來控制業務,讓用戶的溝通更加靈活。(4)群組業務,將不同的通信媒介聚合起來,為用戶提供新的業務體驗,而且IMS還可以對業務進行新的開發和組合;突破傳統的一對一的通信方式限制,可以提供基于群組的通信方式。(5)信息共享,常見的郵件攜帶附件的溝通模式可以完成部分的信息共享功能,但是在許多情況下顯得不夠靈活,所以實時在線的信息共享通信應運而生,多個用戶可以實時處理同一個數據文件。(6)在線娛樂,移動終端可以直接和信息資源互聯,IMS方式可以更好地呈現信息的更新和溝通,并可以隨著用戶需求的增長對信息進行必要的過濾;對于用戶的在線游戲,IMS可以為用戶提供從單機游戲到多用戶在線參與的在線娛樂方式,同時用戶還可以采用多種多媒體來溝通交流。
IMS移動網絡運營商的主要應用,這類應用是移動運營商為了豐富移動網絡的業務而開展的,主要是在移動網絡的基礎上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業務。應用重點集中在給企業客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業務。
其次是固定運營商出于網絡演進和業務的需要,通過IMS為企業用戶提供融合的企業的應用(IPCENTREX業務),以及向固定寬帶用戶(例如ADSL用戶)提供VoIP應用。
第三種典型的應用是融合的應用,主要體現在WLAN和3G的融合,以實現語音業務的連續性。在這種方式下,用戶擁有一個WLAN/WCDMA的雙模終端,在WLAN的覆蓋區內,一般優先使用WLAN接入,因為這種方式用戶使用業務的資費更低,數據業務的帶寬更充足。當離開WLAN的覆蓋區后,終端自動切換到WCDMA網絡,從而實現語音在WLAN和WCDMA之間的連續性在IMS中全部采用SIP協議,雖然SIP也可以實現最基本的VoIP,但是這種協議在多媒體應用中所展現出來的優勢表明,它天生就是為多媒體業務而生的。由于SIP協議非常靈活,所以IMS還存在許多潛在的業務。
3 IMS安全問題分析
3.1 IMS存在的安全問題分析
傳統的電信網絡采用完全獨立的信令網來完成呼叫的建立、路由和控制等過程,信令網的安全可以保證網絡的安全。而且,傳輸采用時分復用(TDM)的專線,用戶之間采用面向連接的通道來進行通信,這樣避免了來自其他終端用戶的各種可能的竊聽和攻擊。
IMS網絡與互聯網相連接,基于IP協議和開放的網絡架構,這樣可以將語音、多媒體、數據等多種不同業務,通過采用不同的接入方式來共享業務平臺,增加了網絡的靈活性,同時增強終端之間的互通性,不同的運營商可以有效快速地開展和提供各種業務。由于IMS建立在IP基礎上,這使IMS的安全性要求相比傳統運營商在獨立網絡上運營要高的多,不管是經由移動接入還是固定接入,IMS的安全問題都不容忽視。
3.2 IMS網絡面臨的安全威脅
通信系統的安全威脅主要來自這兩個方面:網絡協議和系統的弱點,攻擊者可以利用網絡和系統的弱點未經授權地訪問或操縱敏感數據,擾亂或濫用網絡服務。
以下簡述IMS網絡面臨的幾類威脅。
未經授權進行訪問或操縱服務:攻擊者可通過竊聽、偽裝、流量分析等各種手段獲取或操縱敏感信息。完整性的威脅:攻擊者通過對系統接口上的信令、數據進行各類修改、插入、重放或刪除等操作,侵犯合法用戶的權益。濫用或擾亂網絡服務:通過人為干擾用戶傳輸、篡改信令數據或者控制數據,攻擊系統并耗盡服務資源,使合法的用戶無法使用服務,實現濫用特權獲取未授權的服務。服務否認:指用戶或網絡否認曾經發生的操作。
4 IMS業務安全機制
IMS提供了完整的安全機制。安全的功能包括鑒權認證、信令一致性保護以及加密。在IMS核心網采用的是IPSec技術。接入網安全的方案可能根據不同的采用的接入網絡有關。移動的分組網絡接入IMS時,還是沿用SIM卡的鑒和信令保護。另外,IMS系統還提供了端到端的策略。所有IP網絡的端到端安全基于IPSec,密鑰管理基于IKE協議,直接引用了IETF的規范。
從安全功能和機制上IMS也繼承自UMTS系統。IMS中的認證和密鑰管理方案仍采用AKA機制,鑒權參數仍是五元組。HSS和ISIM共享一個與 IMPI有關的長期密鑰,AKA完成一個HSS與ISIM的相互認證,同時完成加密和完整性密鑰的協商。IPsec ESP提供UE和P-CSCF間SIP信令的完整性保護和加密。
以下列舉IMS安全的關鍵技術。
4.1 認證
協議:IMS對用戶的認證機制是IMS AKA,其流程完全類似于UMTS的AKA。用來提供用戶和網絡之間的雙向認證,此認證基于存在于ISIM和HSS內的秘密密鑰進行。而AKA過程中產生的密鑰,則是用于P-CSCF和UE之間加密和完整化保護的會話密鑰,認證進行是在用戶注冊或重新注冊的時候進行的。算法:SHA-1。
4.2 加密和完整化保護
協議:IMS對SIP信令實現強制使用完整性保護,依據的主要機制是IPSec ESP, 傳輸模式。算法:加密采用AES,完整化保護采用SHA-1。
4.3 安全參數集合協商(SA協商)
SA主要是對雙方協商使用什么樣的安全協議來進行保護,以及采用什么安全算法來進行加密及完整化保護等。目前是根據RFC3329。
4.4 接入網的安全
主要是采用IPSec ESP傳輸模式,對UE和P-CSCF之間的信令和消息進行強制完整化保護以及可選的加密保護。
4.5 網絡域接口的安全保護
網絡域的安全采用hop-by-hop安全模式,對于每個在網絡實體之間的每一個通信進行單獨保護。保護措施用的是IPSec ESP。協商密鑰采用的方法是IKE。IKE協議主要用于建立、協商以及維護網絡實體間的安全參數SA集合。
IMS的諸多特點使其一經提出就成為業界的研究熱點,是業界普遍認同的解決網絡融合的理想方案和發展方向,但是對于IMS更好地提供統一的業務平臺實現全業務運營,IMS的標準化以及IMS安全等問題,將隨著發展需要進一步的研究和探討。
參考文獻
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[5] HUAWEI SE2600技術指導手冊[Z].華為內部技術文檔,2010,7.
關鍵詞:IP多媒體系統(IMS)、會話初始協議(SIP)、新一代網絡(NGN)
一、IMS-NGN網絡概況
IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統, 是新一代的通信理念,它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業務的需求,也是解決移動與固網融合,引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業務的重要方式。IMS把原有的垂直型的網絡架構演進成了水平的網絡架構,并且獨立出了業務應用層,從而使得不同的業務應用之間的互操作性和共享性更為靈活。SIP(Session Initiation Protoca1)稱為會話初始協議,是用于在IP網絡中建立、修改和終止多媒體會話的一種應用層控制協議。SIP是由IETF組織于1999年提出的一個在基于IP網絡中,特別是在Internet結構的網絡環境中,實現實時通信應用的一種信令協議。
3GPP組織在Release 5及Release 6階段對IP多媒體應用領域進行了詳細的分析研究,Release 5完成了IP多媒體子系統(IMS)核心網的組網框架、公共組件及基本業務流程定義,Release 6在對Release 5相關部分進一步擴展更新基礎上,增加了對IMS關鍵業務能力、QoS保障、網絡互通以及IMS/CS融合等方面的定義。這個由3GPP組織提出的IMS架構和思路被業界公認為是比較完善的針對IP多媒體領域的解決方案,面向CDMA2000接入的3GPP2標準組、面向固網的TISPAN(Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking)標準組均以3GPP IMS模型作為基礎和參照進行了相應IP多媒體網絡架構和業務體系的定義。
圖1、IMS網絡的演進
NGN通過控制承載分離,構成一個分布的系統結構。使整體建網成本大大降低,網絡升級容易,便于加快新業務和新應用的開發和部署,快速實現低成本全網統一業務覆蓋。簡化了網絡層次結構提高了網絡資源利用率,減少了傳統電路交換機中繼互聯的復雜性和降低了承載網的成本。
二、IMS的網絡架構:
圖2、3GPP IMS網絡架構示意圖
IMS網絡架構,利用SIP的靈活性,可支持無線網絡中大量的電話和非電話業務。該體系按其邏輯功能可分成3層:即傳送網絡層(包括終端網關等)、會話控制層和應用服務層,因而體系結構采用控制和承載相分離的方式如圖3所示,分為接入互聯層、會話控制層、和應用層。
圖3、IMS網絡功能實體
接入互聯層完成的主要功能包括各類SIP終端SIP會話的發起終結;實現IP分組承載各種承載類型之間的轉換;根據業務部署和會話層的控制實現各種QoS策略;完成與傳統PSTN/PLMN間的互聯互通等功能。
會話層完成基本會話的控制,完成用戶注冊、SIP會話路由控制、和應用服務器交互執行應用業務中的會話、維護管理用戶數據、管理業務QoS策略等功能,和應用層一起為所有用戶一致的業務環境。會話層包括CSCF(Call Server Control Function)、MRFC(Multimedia Resource Function Controller)、BGCF(Breakout Gateway Control Function)、IM-SSF(IP Multimedia Service Switching Function)等功能實體。其中CSCF包括P-CSCF(Proxy CSCF)、I-CSCF(Interrogating CSCF)、S-CSCF(Serving CSCF)等類型,在物理上可以是合一的,也可以分別設置。P-CSCF是UE接入IMS系統的入口,實現了在SIP協議中的Proxy和User Agent功能。S-CSCF在IMS核心網中處于核心的控制地位,負責對UE的注冊鑒權和會話控制,執行針對主叫端及被叫端IMS用戶的基本會話路由功能,并根據用戶簽約的IMS觸發規則,在條件滿足時進行到AS(Application Server)的增值業務觸發及業務控制交互。I-CSCF在IMS核心網中起到關口節點的作用,提供本域用戶服務節點分配、路由查詢以及不同IMS域間拓撲隱藏等功能。
應用層,向用戶提供業務邏輯,包括實現傳統的基本電話業務,如呼叫前轉、呼叫等待、會議等業務;實現CS和PS已有的智能業務、基于SIP的非傳統電信業務等豐富的娛樂、游戲業務。
三、IMS的業務流程:
IMS控制層通過SIP(RFC 3261)基本協議建立、改變或結束多媒體會話及媒體協商。SIP協議具備以下優點:
(1)與媒體無關的會話控制可以使SIP支持豐富的多媒體通信。
(2)SIP地址與終端位置的無關性使SIP用戶天生具有移動性。
(3)協議簡單,易于擴展,使SIP協議能夠支持許多新業務;對不支持業務信令的透明封裝,可以繼承多種已有的業務。
(4)使用SIP智能終端可以將網絡設備的復雜性推向邊緣,簡化網絡核心部分。
下面介紹SIP協議在IMS業務流程控制中的應用。
圖4、IMS呼叫流程簡化結構
如圖所示,當A用戶想要與B用戶進行會話時,UE A就生成一個SIP INVITE請求,并且通過GM參考點將該請求發送給P-CSCF。P-CSCF會對用戶A進行鑒權,若A為合法用戶且簽訂了相應租約,P-CSCF通過Mw參考點轉發給S-CSCF。S-CSCF繼續處理這個請求,執行服務控制,包括與應用服務器(AS)的交互,并且通過SIP INVITE請求中的用戶B的身份最終確定用戶B的歸屬運營商的入口點。I-CSCF會通過Mw參考點收到該請求,并且通過Cx參考點來聯系HSS,以找到正在為用戶B提供服務的S-CSCF。該S-CSCF負責處理這個終結的會話,包括與服務器AS的交互,并最終通過Mw參考點將這個請求發送給P-CSCF。經過進一步處理后(例如壓縮和隱私檢查),P-CSCF通過Gm參考點將這個SIP INVITE請求發送給UE B。 UE B生成一個183響應,該響應經過與INVITE消息相同路徑反向傳回給UE A。再經過幾次往返協商后,UE A和UE B完成會話建立。
會話結束時,UE A(或UE B)發起SIP BYE請求,該請求沿著INVITE相同路徑傳送給UE B(或UE A),UE B返回一個200(OK)響應,沿途的CSCF和所有的AS都會清除與本次會話有關的所有對話狀態信息,SIP就完成了一次IMS業務流程控制。
四、結束語:
SIP及基于SIP的IMS業務體系為NGN的開發打下了基礎,顯示出巨大的潛力,全球已有50%的運營商部署了IMS。基于IMS架構的移動固定融合網絡是能夠得到普遍認同的最佳解決方案。
參考文獻:
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關鍵詞:SIP;中間件;網絡視頻監控
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2012) 01-0000-02
Application Study of Heterogeneous Network Video Surveillance System Middleware Technology
Hu Zhongyi
(Guangzhou City Alliance Software Technology Co., Ltd.,Guangzhou510000,China)
Abstract:Building an application flat that can connect more network video monitor device.This system based on SIP protocol and oriented application software middleware in order to support integration of network video monitor system.This system have applied in college entrance examination of China.
Keyworks:SIP protocol;Middleware;Network video monitor
一、前言
研究基于網絡的分布式異構數字視頻監控平臺系統的中間件關鍵技術,以及基于網絡視頻傳輸的視頻信息接入平臺技術。建立一個能與各種網絡視頻監控設備互聯互通、基于SIP數據傳輸協議(同時兼容H.323)互聯互通的基礎中間件;進而深入應用軟件的資源層、業務層和表現層建立應用中間件;最終面向具體應用領域建立領域應用框架(或平臺),從而全方位支撐網絡的視頻監控系統的綜合集成。實現多級分布式視頻監控。
主要包括連接不同視頻監控硬件產品、多網絡視頻通信協議互聯、視頻質量保證技術,多級視頻監控管理平臺等,研發基于IP網絡的數字視頻監控系統,并在跨地域考試的實時監控應用基礎上,進行技術和產品的應用研究。
二、國內外研究現狀
(一)信令控制協議。由于標準不統一且控制通道和媒體處理不分離,視頻監控業務的開展受到一定的局限性。
1.標準不統一。由于視頻監控主要應用于本地監控,國際上并沒有形成相關的標準,視頻監控廠家各自為政,產品之間也沒有采用任何協議來支持互通,各廠商之間甚至廠商自己的產品之間有時都不能互連,無法組成能容納不同廠商產品的監控系統。
2.控制通道和媒體處理不分離。目前很多網絡監控系統主要采用HTTP協議,視頻通過HTTP協議以流媒體方式進行傳輸,沒有區分媒體通道與控制通道,而是采用共用一條HTTP通道。隨著網絡的發展,監控規模的不斷擴大,這對于視頻監控的可管理、大規模運營是極不為利的。
網絡監控系統進行媒體承載和控制的分離,對于媒體承載部分比較明確,可采用IETF專門為流媒體傳輸制定的協議RTSP(實時流傳輸協議),也可采用IETF為實時視音頻傳輸制定的協議RTP/RTCP(實時傳輸協議/實時傳輸控制協議)。對于視頻監控的控制協議,為視頻監控制定一個專門的協議標準是不太現實的。比較可行的辦法是借用現有成熟穩定的信令控制協議,目前,可以借用的協議是廣泛用于視頻會議、VoIP應用的H.323體系與SIP(會話初始協議)。H.323提供了在基于IP網絡上進行多媒體通信的規范,H.323是一個復雜而龐大的協議族,現階段是視頻應用的主流技術。然而由于其過于復雜,現在正受到基于SIP協議視頻應用的挑戰。IETF提出的SIP是用于建立多方多媒體通信的規范。SIP具備簡單靈活、分布式控制等優點,有望廣泛應用于視頻監控領域。
(二)SIP的發展與應用?;赟IP協議既能夠組建純SIP的下一代視頻多媒體網,也能夠與軟交換結合組建下一代視頻多媒體網,完全可以適應應用的需要。由于SIP本身具有的簡單靈活、分布式控制以及對移動性良好支持等優點,隨著Internet的迅猛發展,尤其在最近的兩年時間內,由IETF首先提出的SIP協議已經開始被ITU-T SG16、ETSI TIPON(歐洲標準化組織)、IMTE等各種標準化組織所接受,并在這些組織中成立了與SIP相關的工作組。特別是作為ITU-T SG16主要成員,在多年發展H323應用的基礎上,針對SIP應用在視頻領域的特點,提出了SIP的應用指導,并推出了相應的SIP協議棧,使得ITU的成員實現了這兩種協議之間的互通性。視頻多媒體需求的大眾化以及SIP相關技術的逐漸成熟,SIP已成為新興的視頻多媒體領域的主流信令控制協議。
純SIP組網的運營模式與傳統的運營模式不同,它沒有長途和本地之分,主要是基于內容或者服務的運營模式。利用SIP可快速組網,靈活部署業務,為用戶提供可移動的視訊服務。
基于SIP組建網絡為用戶提供語音、數據和視頻的移動多媒體應用已經開始嶄露頭角。目前國外廠商已經推出了基于SIP的即時信息、語音和視頻等應用。如微軟的Windows XP采用SIP信令協議,這意味著SIP能夠在個人計算機上實現視頻多媒體應用;3GPP(Third Generation Partnership Project)采用了SIP的3G體系結構計劃,SIP成為3G用戶建立包括視頻在內的實時通信會話的基石。
三、中間件系統設計
系統開發環境:采用Java作為開發語言,開發環境為Windows XP,數據庫系統為SQL Server 2000。采用J2EE架構進行中間件的開發。
四、中間件的開發
中間件是位于平臺(硬件和操作系統)和應用之間的通用服務,如圖1所示,這些服務具有標準的程序接口和協議。針對不同的操作系統和硬件平臺,它們可以有符合接口和協議規范的多種實現。
中間件所包括的范圍十分廣泛,針對不同的應用需求涌現出多種各具特色的中間件產品。但至今中間件還沒有一個比較精確的定義,因此,在不同的角度或不同的層次上,對中間件的分類也會有所不同。由于中間件需要屏蔽分布環境中異構的操作系統和網絡協議,它必須能夠提供分布環境下的通訊服務,我們將這種通訊服務稱之為平臺。基于目的和實現機制的不同,將平臺分為以下主要幾類:
1.遠程過程調用(Remote Procedure Call)
2.面向消息的中間件(Message-Oriented Middleware)
3.對象請求(Object Request Brokers)
它們可向上提供不同形式的通訊服務,包括同步、排隊、訂閱、廣播等等,在這些基本的通訊平臺之上,可構筑各種框架,為應用程序提供不同領域內的服務,如事務處理監控器、分布數據訪問、對象事務管理器OTM等。平臺為上層應用屏蔽了異構平臺的差異,而其上的框架又定義了相應領域內的應用的系統結構、標準的服務組件等,用戶只需告訴框架所關心的事件,然后提供處理這些事件的代碼。當事件發生時,框架則會調用用戶的代碼。用戶代碼不用調用框架,用戶程序也不必關心框架結構、執行流程、對系統級API的調用等,所有這些由框架負責完成。因此,基于中間件開發的應用具有良好的可擴充性、易管理性、高可用性和可移植性。本系統主要開發如下幾個部分內容:
(一)遠程過程調用。遠程過程調用是一種廣泛使用的分布式應用程序處理方法。一個應用程序使用RPC來“遠程”執行一個位于不同地址空間里的過程,并且從效果上看和執行本地調用相同。
消息調用中間件(KD-iLink)
此消息中間件主要針對網絡視頻監控系統的應用層提供數據交互接口、調用、同步等目的設計的。
以下代碼是client端連接Server端的proxy調用的代碼段。
package test;
import javax.servlet.sip.SipServlet;
import javax.servlet.sip.SipServletRequest;
import java.io.IOException;
public class SimpleUasServlet extends SipServlet{
protected void doInvite(SipServletRequest req)
throws IOException{
req.createResponse(180).send();
req.createResponse(200).send();
}
protected void doBye(SipServletRequest req)throws IOException{
req.createResponse(200).send();
req.getApplicationSession().invalidate();
}
}
(二)面向消息的中間件。MOM指的是利用高效可靠的消息傳遞機制進行平臺無關的數據交流,并基于數據通信來進行分布式系統的集成。通過提供消息傳遞和消息排隊模型,它可在分布環境下擴展進程間的通信,并支持多通訊協議、語言、應用程序、硬件和軟件平臺。消息傳遞和排隊技術有以下三個主要特點:
1.通訊程序可在不同的時間運行。
2.對應用程序的結構沒有約束。
3.程序與網絡復雜性相隔離。
下面代碼MOM是維護消息隊列、維護程序和隊列之間的關系、處理網絡的重新啟動和在網絡中移動消息等過程。
public class Sample_TimerServlet extends SipServlet
implements TimerListener {
private TimerService timerService;
private static String TIMER_ID = "NOTIFY_TIMEOUT_TIMER";
public void init() throws ServletException {
try {
timerService =
(TimerService)getServletContext().getAttribute
("javax.servlet.sip.TimerService");
}
catch(Exception e) {
log ("Exception initializing the servlet "+ e);
}
}
(三)對象請求。對象請求(ORB)是對象總線,它在CORBA規范中處于核心地位,定義異構環境下對象透明地發送請求和接收響應的基本機制,是建立對象之間client/server關系的中間件。ORB使得對象可以透明地向其他對象發出請求或接受其他對象的響應,這些對象可以位于本地也可以位于遠程機器。ORB攔截請求調用,并負責找到可以實現請求的對象、傳送參數、調用相應的方法、返回結果等。
(四)事務處理監控。事務處理監控(Transaction processing monitors)最早出現在大型機上,為其提供支持大規模事務處理的可靠運行環境。隨著分布計算技術的發展,分布應用系統對大規模的事務處理提出了需求,比如商業活動中大量的關鍵事務處理。事務處理監控界于client和server之間,進行事務管理與協調、負載平衡、失敗恢復等,以提高系統的整體性能。它可以被看作是事務處理應用程序的“操作系統”。
五、結論
本系統采用分布對象技術,以及軟總線加軟構件的總體結構,通過對象、消息、適配器和包裝器等機制。建立與各種網絡視頻監控設備互聯互通、數據傳輸協議互聯互通的基礎中間件;深入應用軟件的資源層、業務層和表現層建立應用中間件;最終面向具體應用領域建立領域應用框架(或平臺),從而全方位支撐信息系統的綜合集成。實現多級分布式視頻監控。
系統已經應用于廣東省國家高考網上視頻監控系統中進行應用,取得了良好的應用效果。
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