基于开放业务的网络融合

h68810115

基于开放业务的网络融合




  实现电话网、数据网和电视网的三网融合是下一代网络试图达到的目标之一。从电信网络发展情况看，传统电话网与支持互连网协议(IP)的数据网融合是最为现实的网络融合方案。目前在电信业务中被广泛使用的IP电话就是传统电话网与IP数据网融合的产物。所以，网络融合已经不再是仅仅停留在纸面上的一种设想，已经成为向下一代网络演进过程中的一个重要的实践环节。
  讨论下一代网络的发展，必须面对如何实现话音、数据、视频网络的融合问题。目前提供IP电话业务的传统电话网与IP数据网融合方案存在3类问题[1]：
  (1)使用IP电话业务必须通过IP
  电话网关。这样，用户必须二次拨号才能使用该业务，造成用户使用的不方便。
  (2)IP电话网关需要进行话音格式的转换，计算复杂度较大，使得IP电话网关的容量受到限制。
  (3)IP电话网关无法实现智能网信令的转接，使得IP电话业务无法提供传统智能网已经可以提供的增值业务。
  目前有一些改进方案试图克服以上不足。例如：通过将IP电话网关上信令处理功能和媒体流处理功能分离，试图通过少数信令网关与多数媒体网关组合的模式扩展IP电话网关的容量；通过在信令网关上提供7号信令接口，试图支持智能网业务。但是，上述改进并不能根本上解决目前传统电话网与IP数据网融合过程中的一系列问题。
  本文采用一种基于开放业务的网络融合的方案，试图从根本上解决目前电话网与IP数据网融合中存在的一些问题。


1 典型网络融合方案
  网络融合是指网络的互连、互通和互操作。传统网络融合是通过网络应用层互连网关实现的。网络融合的关键技术可以分成两种类型：协议转换互连模型和服务融合互连模型。
  第1种是协议转换互连模型，即根据两个网络之间的协议差异，直接在两个网络之间设置协议转换节点，转换两个网络不同的协议。像现在IP电话使用的就是协议转换的模型，直接将传输媒体格式及其控制信令协议在两个不同的网络之间转换。这种转换是一种个案处理的模式，可缩放性差，需要单独建立不同媒体之间的转换机制，不适用于多个异构网络之间的互连，所以，不宜作为通用的网络融合模型，即这种模型不适合于多媒体、多协议网络的互连模式。图1表示了采用协议转换互连模型的两个异构网络节点的互连模型。图1中，协议转换是两个网络互连的关键部件。





  第2种是服务融合互连模型，即将不同网络提供的服务(本文所指的“服务”也可以称为“业务”)提升到一个公共的服务平台，在该服务平台之上实现不同网络之间的互连。这种网络提供的服务是网络向外提供的一种能力或者功能，从网络使用者角度看，是一种网络业务。所以，服务融合模型也可以称为是“业务融合模型”。现在分组交换网中采用的互连网协议就是一个采用服务融合互连模型实现异构传输网络互连的成功典范。图2是采用服务融合互连模型的两个异构网络节点的互连模型。图2中，A网和B网的汇聚协议分别将A网和B网原来的应用协议汇聚到公共服务层，通过公共服务层实现两个异构网络的互连、互通和互操作。




  采用协议转换互连模型互连方案比较简单，不需要考虑整个互连系统，只需要在单个互连节点之间完成协议转换就可以。所以，是一种在网络互连初期采用的方案，其特点是直接、单一，适合于少数互连结构较为简单的网络互连。现在的基于IP的话音(VoIP)技术方案、无线应用协议(WAP)技术方案都是采用这种互连模型。但是，随着网络互连规模的扩展，网络互连种类的扩大，这种互连模型将面临许多技术难题。采用这种互连方案，很难实现下一代网络期望的在任何时候、任何地点、以任何方式进行信息传递的网络融合。就是在目前实现统一消息业务时，该互连模型也遇到了很大障碍。另外，根据简单的数学分析可知，如果需要建立N个完全不同的业务网络之间的互连，就必须设计和实现N2个协议转换方案。随着N的增大，实现互连的工作将变得十分繁琐。所以，为了真正实现下一代网络期望的网络融合目标，必须采用其他网络互连技术。
  服务融合互连模型则是实现大规模网络互连的一种较为理想的网络互连技术。根据简单的数学分析可知，如果需要建立N个完全不同的业务网络之间的互连，只需要实现N个不同业务网络与公共服务层的N个汇聚协议。当然，随着N增大，协议转换的复杂性将增加。但是，这种网络互连方案只需要考虑与公共服务层的汇聚，而不需要考虑与已有其他业务网络的互连、互通和互操作。服务融合互连模型互连技术比较复杂，需要从系统角度考虑公共服务的设定、公共服务的标识、公共服务请求的转发等问题。
  采用服务融合的互连模型首先需要解决公共服务层的约定。从业务网络融合的角度看，就是需要定义一组标准的、可以适用于现在和未来可能出现的不同业务网络的服务平台。目前国际上正在研究的开放业务可以满足这方面的要求。所以，基于开放业务的服务融合互连称为“基于开放业务的网络融合”方案。

2 基于开放业务实现网络融合的可行性
  要研究基于开放业务的网络融合是否可行，首先需要讨论现有的开放业务规范及其相关的技术。制定开放电信业务接口规范，也就是将开放电信业务的基本功能需求和商业模型的需求，通过标准的接口规范完整地体现出来，使得开放电信业务既能够满足第3方业务供应商的需求，也能够满足电信网运营商的需求，使得开放电信业务在能够保证电信网运营商利益不受到损失的前提下，最大限度地开放电信网资源，方便第3方业务供应商创建、部署和运行满足市场需求的新型业务。开放业务规范必须是所有电信设备开发商和电信网运营商共同遵守的规范，所以，开放业务接口技术需要在国际范围内制定标准规范。
  20世纪90年代末，一些标准化组织和机构就开始制定开放业务接口规范，例如Parlay组织、欧洲电信标准协会(ETSI)、第3代移动网合作项目组织(3GPP)、SUN公司的Java技术协会等。分别制定了Parlay应用编程接口(API)、开放业务系统(OSA)以及用于集成网络的Java API(JAIN)等开放业务接口规范[2—3]。在2002年前后，这些开放业务接口规范统一为Parlay/OSA接口规范。目前，Parlay/OSA是国际电信界公认的开放电信业务接口规范，主要由Parlay、ETSI和3GPP 3个组织负责规范的制定、扩展、完善和标准化工作。
  Parlay/OSA接口规范涉及到3个实体：电信网基本业务实体，在Parlay/OSA接口规范中称为业务能力服务器(SCS)，作为提供电信网业务接口的实体；基本业务访问控制实体，在Parlay/OSA接口规范中称为框架(FW)，作为提供对SCS访问控制和计费管理的实体；增值业务实体，在Parlay/OSA接口规范中称为应用，作为使用SCS业务接口以及FW控制、管理接口的实体，该实体同时作为SCS和FW反馈调用结果的实体。3个实体的关系如图3所示。


  从网络融合的基本要求看，目前定义的Parlay/OSA 4.0规范已经基本具备了通过开放业务平台实现网络融合的能力。主要理由如下：
  (1)Parlay/OSA 4.0规范可以基本提供目前电信业务所需的基本网络能力，可以在这种基本网络能力的基础上建立一个满足目前电信业务所需的公共业务平台。
  (2)Parlay/OSA 4.0规范借鉴了JAIN规范，而JAIN的目标是通过建立一个公共的、基于Java调用接口的统一网络信令平台。Parlay/OSA 4.0规范在某种程度上采纳了JAIN有关基于公共API实现异构信令网互连的思想和方法。
  当然，仔细研究Parlay/OSA 4.0规范也可以发现，如果要完整地实现一个网络融合方案，仅仅依靠现有的Parlay/OSA 4.0规范还不够。需要对Parlay/OSA 4.0规范进行必要的扩展。如对不同业务管理域的定义以及不同业务管理域之间呼叫路由选择、呼叫管理以及计费等方面的扩展。


3 基于开放业务平台的网络融合方案
  基于开放业务平台的网络融合方案可以分成两种类型：一种是相同业务管理域的网络融合，另一种是不同业务管理域的网络融合。

3.1 相同业务管理域的网络融合
  相同业务管理域的网络融合方案是直接通过一组开放业务服务器实现业务的方案，只要对于原来异构的业务网络能够抽象出一组业务调用接口(例如Parlay开放业务接口)，并且将各个业务网络的原有信令协议和媒体协议绑定在这些开放业务接口上，则可以通过对开放业务的调用，提供跨越多个异构业务网络的电信业务。这是采用全球标准的开放业务平台的一大好处：在同一业务管理域中直接实现网络融合。
  在这种基于开放业务平台实现网络融合方案中，需要讨论的一个关键问题是不同媒体流格式的转换问题。即原来接入传统电话网的脉冲编码调制(PCM)格式的媒体流与接入IP数据网的实时传送协议(RTP)格式媒体流之间的转换问题。
  按照Parlay/OSA 4.0规范中关于呼叫控制的定义，Parlay开放业务本身提供媒体流格式约定的功能调用，主叫与被叫之间可以通过开放业务接口协商相互认可媒体流格式，并且通过开放业务接口传递相应的媒体流。这样，异构业务网络媒体流格式的转换就不一定需要放置在开放业务平台上进行，而是根据最终主叫方和被叫方所需要的媒体流格式进行面向终端的媒体流格式转换，从而解决目前IP电话网关由于媒体格式转换造成较大计算复杂度的问题。因为目前大部分IP电话是从传统电话网通过IP数据网呼叫另一个区域传统电话网的终端，其主叫方和被叫方终端采用的媒体流实际上是同一种格式，在开放业务平台上不需要进行媒体流格式的转换；另外，采用基于开放业务平台的网络融合方案，用户可以定制业务类型和计费策略；最后，这种基于开放业务的网络融合方案，通过开放业务平台实现信令的互通、互连和互操作，可以继续提供基于智能网信令的增值业务。
  通过以上分析可以看出，基于开放业务平台的网络融合方案可以彻底解决目前IP电话模式网络融合带来的问题，是一种比较理想的网络融合方案。但是，需要清楚地看到，这种网络融合方案的难点在于构造一个标准的开放业务平台以及与开放业务平台配套的新型电信业务体系。从实现角度看，这项工作不是单个电信设备供应商可以完成的工作，需要国际电信界共同制定标准的开放业务规范，并且按照该开放业务规范重新构造电信业务系统，才能最终实现这种基于开放业务的网络融合。从短期看，基于协议转换的网络融合方案仍是各个电信设备厂商现阶段的过渡方案，IP电话网关这类设备在短期仍具有存在价值。

3.2 不同业务管理域的网络融合
  基于开放业务平台的不同业务管理域的网络融合方案需要扩展开放业务服务的结构。不同业务管理域的网络融合方案主要有以下几个功能层：应用层协议(ALP)，包括呼叫信令协议和媒体传递协议；开放业务平台(OSP)，实现Parlay开放业务接口规范；域间关联(IDA)，实现不同业务管理域之间业务调用的转发、业务安全控制和业务计费管理等功能。与一般开放业务平台相比，基于开放业务平台的网络融合结构只增加了一个域间关联层。域间关联的主要作用是建立不同业务管理域之间的业务调用的转发、业务控制规则的转换和业务计费信息的转发。
一种基于开放业务平台实现跨越不同业务管理域的呼叫建立的结构如图4所示。



这里假定业务服务器A和B是实现Parlay/OSA 4.0规范的开放业务服务器，其中包括了业务管理的框架服务器和具体提供业务的业务能力服务器，并且A和B分别在不同的业务管理域。这里需要扩展Parlay/OSA 4.0规范有关FW中的跨业务管理域的业务注册、业务发现、业务订购、业务管理和业务控制的规范，使得两个不同的业务管理域能够交换必要的呼叫路由选择信息、控制信息和计费信息。开放业务的用户端不一定是最终用户终端。开放业务用户端可以通过开放业务平台与参与呼叫的其他用户端协商媒体流格式。
  从这种基于开放业务平台的网络融合方案可以看出，该方案可以消除在下一代网络环境下异构信令网络、异构承载网络、异构媒体信道带来的网络融合的种种障碍，可以较为方便地支持多协议、多媒体、多参与方的电信业务。


4 研究结论
  目前有许多研究者都在探讨网络融合与下一代网的关系[4—5]，但是，他们主要从开放网络业务提供可编程的网络接口，以及通过Web提供业务等方面讨论网络融合和下一代网的关系。本文主要从网络应用层互连的角度探讨通过开放业务平台实现网络融合的具体方案。开放业务平台本身的实现过程就涉及到网络可编程接口的实现和Web服务机制应用方面的内容，而在开放业务平台之上实现网络融合，特别是实现不同业务管理域的网络融合，则超出了开放业务规范涉及的内容。
  基于开放业务的网络融合方案实际上是基于公共服务层网络互连模型在网络融合中的具体应用。这里的网络融合主要是指应用层的网络互连、互通和互操作。本文提出的基于开放业务平台的网络融合的方法可以在某种程度上解决当前在IP电话技术方案中采用的基于协议转换的网络融合方案中存在的问题。这种互连方案可以满足下一代网络中支持多协议、多媒体和多参与方电信业务的需要。