PC-Phone业务体系架构的选择

摘要　PC-Phone业务已经成为目前业界关注的焦点，是否开放和如何开放都是人们广为关注的问题。本文首先介绍了PC-Phone业务的发展背景、实现原理，然后介绍了目前常见的几种体系架构，最后提出了运营商在构建PC-Phone业务系统时必须考虑的几个问题。

关键词　PC-Phone　体系架构　多媒体业务　通信协议

1、前言

　　VoIP技术经过多年的发展，已经获得了广泛的认可，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和Phone-PC。宽带网VoIP技术之所以引起很大的关注，关键在于它为普通用户提供了一种传统PSTN和PLMN等语音接入方式之外的新选择。语音业务是电信业务的传统形式之一，而且至今还是电信运营商的主要利润来源。当各种宽带网VoIP业务进入市场后，电信运营商突然发现，用户找到了不按运营商所习惯的经营方式进行语言交流的渠道，对电信运营商的主要利润来源和传统的运营模式都造成了较大的冲击。

　　PC-PC形式的宽带VoIP技术需要两端的用户都连接宽带网，由于目前国内宽带网络规模相对较小(国内的宽带用户数量约为3000万)，业务覆盖范围有限，对电信运营商的传统语音业务冲击较小。PC-Phone(即通常所说的宽带电话)大大拓展了宽带VoIP的应用范围，挤压了电信运营商的传统利润空间，使其被迫向单纯的通信管道提供商的方向发展，或者和大量的互联网应用提供商一起抢夺利润极低的宽带语音业务市场，因此受到的关注更多，争议更大。

　　传统电信运营商并不愿意看到这样的局面出现，不断采取各种措施来抵消它的影响。但随着宽带网的发展和普及，电信运营商目前所采取的一切限制措施都只能减缓这一局面到来的时间，而不可能最终遏制其到来。电信运营商像过去那样将全部用户纳于自己的掌控之中是一个不现实的目标，其更合理的选择是尽早地摆脱传统的电信运营思维模式，研究并确立电信运营商在未来更加开放的通信产业链中合适的位置和新的赢利点，并利用电信运营商在各方面的优势提前作好准备。如对于PC-Phone业务，既然不能阻止其存在和发展，就应设计一个合理的PC-Phone体系架构，加入到这个市场，以满足用户对语音和多媒体业务的需求。

2、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。

　　(1)IP用户终端

　　所有具有语音编解码功能、支持用IP传送语音的，具有和IP网物理接口的终端设备或接入设备都属于这个范畴，包括个人计算机、IP电话机、互联网语音适配器、具有语音功能的PDA(个人数字助理)等。现在常见的IP用户终端不仅可以支持语音，还可以支持视频、文本等多种媒体形式。

　　(2)隔离设备

　　其核心作用是对来自互联网侧的所有数据包，包括控制信令和媒体流进行过滤，以查杀病毒等破坏性信息，堵截大量的无用信息，从而保证核心设备的正常工作。

　　(3)控制协议转接设备

　　该设备的主要作用就是控制媒体转接设备与互联网中的用户终端、网关的媒体通道的建立，以及呼叫过程的处理。该设备的功能以及和其它设备之间的关系根据其所采用的具体通信协议和网络结构来决定。

　　(4)媒体转接设备

　　实现PC-Phone业务是否需要该设备一直存在争议，但考虑到目前互联网的不可控性，为了更好地隔离互联网和电信网，解决用户溯源以及对用户所请求业务进行控制等问题，将互联网汇集上来的媒体流集中到一个点处理后再转送到传统电信网中是目前无奈的选择。它起到的主要作用是将互联网或电信网发送过来的媒体数据包更换相应的地址信息再发送到对端。

　　(5)网关

　　网关的功能十分简单，就是完成电路交换网和分组网之间的控制信令以及媒体流格式的转换。

　　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。

3、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。

　　3.1　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。

　　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。

　　3.2　采用SIP的系统架构

　　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。

　　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。

　　3.3　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P2P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。

　　3.4　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：

　　●NGN要建立能提供多种媒体业务的综合业务网络；而PC-Phone系统主要是提供基于IP网络的语音业务，并在此基础上适当增加一些增值业务，其组网要求相对于NGN而言较为简单。

　　●NGN需要在高性能的、可控、可运营的新一代承载网络上开展相应的业务；而PC-Phone业务则更多的是以目前的互联网络为基础开展。

　　●NGN的目标是建设以软交换为核心的网络，而PC-Phone可以采用多种多样的组网方式和设备，包括软交换设备。

　　●NGN需要构建一个完整的、承载多种业务的、具有开放的业务接口和新的运营模式的下一代电信解决方案，而PC-Phone业务只需要解决现有电信网业务开展的问题。

　　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。

　　3.5　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。

4、电信运营商选择PC-Phone系统架构必须考虑的关键问题

　　从目前来看，很难说哪一种PC-Phone业务系统架构是最好的、最完善的。不同的系统架构有不同的适用场所，选择系统架构必须考虑业务开展的实际需要和针对的环境。但从电信运营商来说，选择PC-Phone体系架构要考虑以下几个关键问题：

　　(1)能够同时支持多媒体业务

　　目前，语音业务利润正逐步下滑，但还是电信运营商的主要利润来源。因此如果电信运营商将PC-Phone作为一个独立的语音业务开展，势必面临着和传统语音业务的直接竞争，只能以低价格的方式来抢夺传统语音业务的市场，这是一条没有前途的道路。因此，电信运营商构建PC-Phone业务系统，必须从未来网络发展演进的角度来看，将PC-Phone业务系统作为跨接互联网和电信网的多媒体业务网络的一个组成部分，能支持未来的多种多媒体业务。目前IP PBX基本只支持语音业务，软交换设备支持大规模多媒体业务还有待研究，而基于H.323、SIP、P2P形式构建的多媒体网络发展得都很快，都能支持多媒体业务，但真正有过大规模商用经验的只有H.323系统。

　　(2)应采用得到广泛认可的通信协议

　　通信协议用于用户终端之间的通信通道建立，以及通道各级参数的交换(包括物理地址、传送层地址、媒体通道信息等)。目前VoIP系统中应用较为广泛的通信协议包括：H.323、SIP、MGCP和H.248等，它们都有各自的优缺点和适用环境。

　　H.323和SIP都可以用于构建独立、完整的系统，而MGCP和H.248则只能用于系统的用户接入段，不能用于构建独立的VoIP网。MGCP简单、灵活，但缺乏对多媒体业务的支持能力，限制了它只能用于语音业务，发展潜力有限。H.248协议最初的目的是为了解决H.323协议应用于用户端复杂性过高、可控制性下降的问题，后来通过不断的扩展，可以支持越来越多的多媒体业务，但复杂性也在不断上升，并可能和其最初的目的背道而驰。目前国内已经推出的支持H.248协议的多媒体终端数量十分有限也说明了这个问题。

　　除这四种协议，近年来不断有新的通信协议被提出来，这些协议能否得到广泛应用还有待观察。

　　(3)建立隔离互联网和传统电信网的有效措施

　　目前防火墙是将互联网与电信网隔离的主要安全手段，并已经对遏制互联网攻击行为的蔓延起到了一定的作用，但也对VoIP等实时业务的服务质量产生了一定的影响。

　　而且现有的防火墙等防护措施并不完善，即使采用控制权完全集中在运营商侧的系统架构，也存在着用户滥用通信网络资源的可能。因此要建立互联网和传统电信网之间有效的隔离，除了要采用防火墙等措施外，还要考虑建立起各设备之间动态的互信确认机制。各种协议对这一机制支持的灵活性和完善性是不尽相同的，需要长期研究，很难在短时期内得到完美的答案。但从目前来看，对于PC-Phone系统架构，基于双路验证的互信确认机制要优于单路验证的互信确认机制。

　　(4)采用集中转接的媒体流节点

　　IP网络中呼叫控制和媒体流的传送通道一般是分离的，媒体流的传送采用直接端到端的方式，这一直也被认为是IP网络的一大优势。而这种优势在承载网不可控的情况下会出现非常严重的问题，即运营商对用户发起的呼叫完全不可控，无法监控用户的业务量以及使用的业务内容。从理论上讲，可以将跨接在电路交换网和IP网之间的网关同时作为一个集中转接的媒体节点，但这样做会有一个很大的漏洞，就是运营商核心网络中的所有设备的信息都会暴露给互联网中的用户，这大大增加了其遭到攻击的可能性。因此当选择PC-Phone业务系统架构时，必须考虑将连接IP网与电路交换网的网关和负责媒体流集中转接的媒体节点作为两个独立的功能模块来处理。

　　在实际工作中，选择PC-Phone系统架构时需要考虑的问题还有很多，但上述几个问题需要首先考虑，尤其是头两条因素。这既是由运营商需要获取较好的经济利益这一现实要求决定的，也是实现向未来通信网络平稳过渡这一长远要求决定的。

作者：杨崑 来源：泰尔网