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寬帶智能網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)
摘要：本文首先簡(jiǎn)述了寬帶智能網(wǎng)研究的內(nèi)容和要解決的問題，然后分析了寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。接下來介紹了ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)制定情況以及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)。最后分析了寬帶智能網(wǎng)存在的問題并對(duì)我國(guó)寬帶智能網(wǎng)的如何發(fā)展提出幾點(diǎn)建議。
一、寬帶智能網(wǎng)研究的內(nèi)容
未來的信息網(wǎng)絡(luò)將朝著寬帶化、個(gè)人化、智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的單一媒體的話音業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已逐漸不能滿足人們的要求，人們希望能夠通過多媒體的方式進(jìn)行信息交互。這些多媒體業(yè)務(wù)包括寬帶視頻會(huì)議、VoD以及B-VPN等。多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是對(duì)QoS要求較高，需要較高的帶寬，一般都涉及多用戶、多連接、多媒體。目前，實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的方式基本上是一種平臺(tái)，一種業(yè)務(wù)的資源很難為另一種業(yè)務(wù)所共用。所有這些造成多媒體業(yè)務(wù)使用成本高，業(yè)務(wù)的靈活性較差，所以盡管寬帶多媒體業(yè)務(wù)具有潛在的巨大市場(chǎng)，但是由于使用價(jià)格昂貴，普通用戶不敢使用，造成市場(chǎng)拉動(dòng)缺乏，限制了它的發(fā)展。
寬帶智能網(wǎng)就是研究在以ATM為基礎(chǔ)的寬帶網(wǎng)絡(luò)上利用智能網(wǎng)技術(shù)如何開發(fā)各種多媒體業(yè)務(wù)。寬帶智能網(wǎng)不是簡(jiǎn)單地將多種業(yè)務(wù)集成，它的目的是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可編程的業(yè)務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活加載、擴(kuò)展和新業(yè)務(wù)的增加。與以往的業(yè)務(wù)提供方式不同，寬帶智能網(wǎng)能夠在一個(gè)平臺(tái)上提供多種業(yè)務(wù)（寬帶智能網(wǎng)能支持的業(yè)務(wù)如表1所示），實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的資源共用，這樣可以有效地降低多媒體業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)成本，使用戶更容易接受；寬帶智能網(wǎng)使得業(yè)務(wù)的擴(kuò)展更加靈活，這樣能適應(yīng)不斷增長(zhǎng)和變化的客戶化需求。由此可見，寬帶智能網(wǎng)能有效地解決當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)提供多媒體業(yè)務(wù)的瓶頸問題。
表1 寬帶智能網(wǎng)能支持的多媒體業(yè)務(wù)
類 型 業(yè)務(wù)舉例 連接方式 會(huì)話型業(yè)務(wù) 可視電話 點(diǎn)到點(diǎn) 檢索型業(yè)務(wù) 視頻點(diǎn)播 多點(diǎn)到點(diǎn) 會(huì)議型業(yè)務(wù) 視頻會(huì)議遠(yuǎn)程教學(xué)遠(yuǎn)程醫(yī)療 點(diǎn)到多點(diǎn)或多點(diǎn)到多點(diǎn) 消息型業(yè)務(wù) 多媒體郵件 點(diǎn)到點(diǎn) 分配型業(yè)務(wù) 廣播式電視 點(diǎn)到多點(diǎn)
二、寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
1、體系結(jié)構(gòu)
如圖1所示，給出IN與以ATM為骨干交換機(jī)的寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合的體系結(jié)構(gòu)。
圖1中，B-SSP由ATM交換機(jī)擴(kuò)展而成，除了接續(xù)功能外，B-SSP上有基本的呼叫狀態(tài)模型，它能向B-SCP提供詳細(xì)的呼叫事件，這些呼叫事件作為DP點(diǎn)的形式出現(xiàn)。按照業(yè)務(wù)的需要，B-SCP可以在基本呼叫狀態(tài)模型中設(shè)置需要上報(bào)的DP點(diǎn)。呼叫狀態(tài)模型監(jiān)視每個(gè)呼叫的狀態(tài)，將觸發(fā)的DP點(diǎn)事件上報(bào)給B-SCP，使B-SCP能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)呼叫過程的監(jiān)控。
B-SCP作為業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，包括SCF和SDF功能實(shí)體。B-SCP的主要功能是完成業(yè)務(wù)邏輯的執(zhí)行。對(duì)于每個(gè)業(yè)務(wù)，B-SCP都有一個(gè)業(yè)務(wù)輪廓文件，用于記錄業(yè)務(wù)、用戶相關(guān)的信息。B-SCP可通過監(jiān)測(cè)B-SSP上報(bào)的呼叫事件對(duì)B-SSP控制，從而達(dá)到控制呼叫過程的目的。業(yè)務(wù)過程中，B-SCP可以通過B-IP進(jìn)一步收集用戶信息，以確定業(yè)務(wù)邏輯如何進(jìn)行。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，B-SCP能在網(wǎng)絡(luò)中尋找合適的B-IP來提供特殊資源。此外，B-SCP還能實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)等多種功能。B-SCP通過B-INAP協(xié)議與各個(gè)實(shí)體交互信息，協(xié)調(diào)各個(gè)功能實(shí)體。
B-IP有兩個(gè)功能：一是與用戶的交互，收集用戶信息，上報(bào)給B-SCP；二是提供特殊資源，以適合不同的寬帶多媒體業(yè)務(wù)。B-IP提供的特殊資源有：視頻會(huì)議橋、導(dǎo)航菜單、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等。B-IP是在傳統(tǒng)的智能外設(shè)基礎(chǔ)上引入寬帶的能力，包括寬帶連接、多媒體應(yīng)用等。在寬帶環(huán)境下，B-IP功能大大增強(qiáng)，要求它包含一定的業(yè)務(wù)邏輯和處理能力，即在B-IP中也引入智能。
B-INAP協(xié)議建立在NO.7信令之上，通過NO.7信令傳輸。它主要定義了IN中各個(gè)功能實(shí)體之間的相互作用的操作、參數(shù)和差錯(cuò)等。B-INAP支持寬帶網(wǎng)絡(luò)中新增加的能力，如多方呼叫提供，修改呼叫連接配置特征，協(xié)商連接特征，多方連接支持，第三方呼叫控制建立等。
有關(guān)UNI和NNI信令在其它文獻(xiàn)中有詳細(xì)的介紹，這里就不再贅述了。
2、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)
在寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)下，可同時(shí)支持多種多媒體業(yè)務(wù)。視頻會(huì)議是一種由多方用戶參與，會(huì)議過程中使用聲音、圖象和文本等多種媒體的復(fù)雜業(yè)務(wù)。作為一種具有代表性的業(yè)務(wù)，它的實(shí)現(xiàn)會(huì)為其它業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)有所啟發(fā)。下面介紹通過寬帶智能網(wǎng)實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議業(yè)務(wù)的方法。如圖2所示，B-SCP中有一個(gè)視頻會(huì)議的業(yè)務(wù)輪廓文件，可對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)過程進(jìn)行控制。B-IP作為視頻會(huì)議的服務(wù)器提供視頻、音頻、數(shù)據(jù)的橋接功能。B-SSP負(fù)責(zé)接續(xù)，各終端通過B-SSP連接到B-IP上。會(huì)議的過程如下：
1）會(huì)議的準(zhǔn)備階段
每個(gè)參加者都必須主動(dòng)地?fù)苋胍粋�(gè)預(yù)先決定了號(hào)碼（包括會(huì)議標(biāo)識(shí)）來建立連接。這個(gè)號(hào)碼是對(duì)外公布的，參加會(huì)議各方的地位平等。參加會(huì)議的各方通過撥號(hào)連接到B-IP上，進(jìn)行注冊(cè)會(huì)議的聲明。B-IP通過B-INAP信令上報(bào)信息給B-SCP，在B-SCP形成全局業(yè)務(wù)輪廓文件。會(huì)議業(yè)務(wù)的激活可以有兩種方式。一種是預(yù)先設(shè)置啟動(dòng)會(huì)議的時(shí)間；一種是統(tǒng)計(jì)要求加入會(huì)議者是否到達(dá)預(yù)定的數(shù)量。當(dāng)條件滿足時(shí)，B-SCP按照業(yè)務(wù)邏輯命令B-SSP向已經(jīng)注冊(cè)的用戶一個(gè)接一個(gè)地發(fā)出呼叫，會(huì)議處于進(jìn)行狀態(tài)。
2）會(huì)議進(jìn)行過程
在會(huì)議注冊(cè)以后，若會(huì)議開始，B-SCP首先發(fā)命令將B-IP上會(huì)議實(shí)例激活，B-SCP將業(yè)務(wù)輪廓文件交給B-IP，B-IP根據(jù)業(yè)務(wù)輪廓文件初始化。會(huì)議過程中，B-IP負(fù)責(zé)基本的會(huì)議功能控制，并能實(shí)現(xiàn)會(huì)議的高層管理，包括監(jiān)視會(huì)議和記錄用戶等。會(huì)議結(jié)束后，B-SCP關(guān)閉會(huì)議實(shí)例。正常情況下應(yīng)該由系統(tǒng)拆除連接，即B-SCP拆除會(huì)議連接，B-IP整理信息（如與計(jì)費(fèi)相關(guān)的呼叫、連接情況）上報(bào)給B-SCP。
用IN思想實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議與傳統(tǒng)的方法不同，具有以下優(yōu)勢(shì)：
1）信息傳輸與業(yè)務(wù)控制相分離，當(dāng)通信平臺(tái)演進(jìn)時(shí)，采用IN方式可以平滑過渡不會(huì)影響用戶接口，同時(shí)使得業(yè)務(wù)控制的管理和維護(hù)更加方便。
2）IN對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)分配可以大大提高資源利用率。
3）業(yè)務(wù)提供方式靈活，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)的變化進(jìn)行調(diào)整。
4）面向公網(wǎng)為接入用戶提供業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)建立后，可以在一種體系下提供多種業(yè)務(wù)，而不是為某一特定用戶，特定業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)。
三、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
當(dāng)前，提供基于窄帶增值業(yè)務(wù)的智能網(wǎng)技術(shù)已有相當(dāng)大的發(fā)展，但是對(duì)于提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)的寬帶智能網(wǎng)技術(shù)尚不成熟。IN與寬帶網(wǎng)絡(luò)的綜合是當(dāng)今電信界研究和討論的熱點(diǎn)，此項(xiàng)研究剛剛起步，在國(guó)外也未形成定論，還沒有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。
1、IN的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
1992年ITU-T正式推出IN CS1標(biāo)準(zhǔn)，定義了許多基于PSTN的智能業(yè)務(wù)；1997年ITU-T推出IN CS2標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要研究智能網(wǎng)的網(wǎng)間互連網(wǎng)間業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能業(yè)務(wù)的漫游。目前ITU-T正在積極研究IN CS3和IN CS4的標(biāo)準(zhǔn)，INCS 3和INCS4主要研究?jī)?nèi)容包括網(wǎng)、Internet與智能網(wǎng)綜合方面的研究。預(yù)計(jì)1999年初推出IN CS 3標(biāo)準(zhǔn)，而寬帶智能網(wǎng)作為IN CS 4的主要內(nèi)容正在加緊研究中。
2、國(guó)外研究情況
歐洲和北美各大電信組織，都在積極開展寬帶智能網(wǎng)的研究，其中影響比較大的有：ACTS的INSIGNIA計(jì)劃、以及EURESCOM的P506（或P607）計(jì)劃。ETSI也成立了一個(gè)聯(lián)合工作組以研究智能網(wǎng)與寬帶網(wǎng)絡(luò)的一體化問題。
P506和P607計(jì)劃的目標(biāo)是從現(xiàn)有的IN和寬帶網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究各自如何適應(yīng)對(duì)方的體系結(jié)構(gòu)，最終得到一個(gè)IN和B-ISDN綜合的統(tǒng)一功能結(jié)構(gòu)。具體方法是從研究寬帶視頻會(huì)議、寬帶廣播電視、寬帶VoD和寬帶虛擬專用網(wǎng)四個(gè)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法入手，每個(gè)業(yè)務(wù)都按需求分析、靜態(tài)模型的動(dòng)態(tài)模型建立過程進(jìn)行研究。
INSIGNIA計(jì)劃的目的是在ATM平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)并演示智能網(wǎng)與寬帶ATM信令綜合。INSIGNIA計(jì)劃側(cè)重于實(shí)現(xiàn)方面，它是采用智能網(wǎng)技術(shù)在歐洲跨國(guó)的寬帶網(wǎng)試驗(yàn)床上實(shí)現(xiàn)寬帶視頻會(huì)議、寬帶VoD和寬帶虛擬專用網(wǎng)等多媒體業(yè)務(wù)，推出了寬帶智能網(wǎng)的試驗(yàn)網(wǎng)。INSIGNIA計(jì)劃的目標(biāo)是要定義、實(shí)現(xiàn)、演示在ATM平臺(tái)上智能網(wǎng)與寬帶網(wǎng)絡(luò)的信令綜合，在跨越歐洲的ATM網(wǎng)絡(luò)各國(guó)的主機(jī)平臺(tái)上提供寬帶業(yè)務(wù)。
3、國(guó)內(nèi)研究情況
北京郵電大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從1992年開始智能網(wǎng)的研究，于1995年底開發(fā)出嚴(yán)格遵照ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的CIN 01智能網(wǎng)系統(tǒng)，經(jīng)過一年多的實(shí)用化工作和產(chǎn)品更新，CIN 01已升級(jí)為CIN 02，并已在網(wǎng)上運(yùn)行，可提供基于PSTN的多種話音增值業(yè)務(wù)。進(jìn)而，于1996年開始對(duì)基于CS2的移動(dòng)智能網(wǎng)進(jìn)行了研究與開發(fā)，目前，移動(dòng)智能網(wǎng)的試驗(yàn)網(wǎng)已經(jīng)在廣東肇慶試運(yùn)行成功，能提供包括預(yù)付費(fèi)、移動(dòng)VPN等多種業(yè)務(wù)，下一步工作是完善系統(tǒng)和加速成果的產(chǎn)品化進(jìn)程。
在國(guó)家自然科學(xué)基金重大課題的支持下，北京郵電大學(xué)于1997年啟動(dòng)了寬帶智能網(wǎng)的研究。我們的試驗(yàn)系統(tǒng)是基于北京郵電大學(xué)自行研制的BTC-9500A ATM交換機(jī)，對(duì)中國(guó)智能網(wǎng)CIN02相關(guān)功能實(shí)體SCP、IP、SDP等進(jìn)行增強(qiáng)和改造，并研究寬帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下B-INAP的定義，支持視頻會(huì)議、VoD等多種多媒體業(yè)務(wù)的提供。研究的主要內(nèi)容包括：
1）研究寬帶多媒體新業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)規(guī)范的統(tǒng)一形式化描述方法及業(yè)務(wù)流程、信令系統(tǒng)。
2）研究統(tǒng)一功能結(jié)構(gòu)模型的改進(jìn)與完善。
3）研究支持寬帶多媒體新業(yè)務(wù)的基本呼叫狀態(tài)模型。
4）研究寬帶智能網(wǎng)下的B-SSF、B-SCF、B-SRF的功能擴(kuò)展。
5）研究IN與寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合的演進(jìn)途徑。
四、寬帶智能網(wǎng)的問題
作為一種新技術(shù)，寬帶智能網(wǎng)的發(fā)展也面臨著許多問題。主要概括如下：
1.超前沒有標(biāo)準(zhǔn)。ITU-T把寬帶智能網(wǎng)放在IN CS-4的研究范圍，但是標(biāo)準(zhǔn)何時(shí)出臺(tái)還沒有期限。雖然沒有標(biāo)準(zhǔn)，我們也決不能消極等待，應(yīng)該積極研究寬帶智能網(wǎng)技術(shù)，并向ITU-T提交建議草案，影響標(biāo)準(zhǔn)的制定。
2.Internet的威脅。近幾年里，Internet發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，但是Internet在近期內(nèi)還不可能圓滿地解決多媒體業(yè)務(wù)的QoS問題，而ATM面向連接的信元交換方式能保證多媒體業(yè)務(wù)QoS，并具有完整的信令協(xié)議，所以ATM在骨干網(wǎng)方面有優(yōu)勢(shì)。ATM的缺點(diǎn)是協(xié)議復(fù)雜，在實(shí)現(xiàn)上困難很多。為了克服協(xié)議復(fù)雜性的缺點(diǎn)，現(xiàn)在有關(guān)方面也正在提出輕型的ATM協(xié)議。
3.缺少“殺手”應(yīng)用（Killer Applications）。雖然寬帶智能網(wǎng)提供的視頻會(huì)議、B-VPN等業(yè)務(wù)有一定的前景，但是由于使用價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍主要是大公司或國(guó)家機(jī)關(guān)，所以還應(yīng)該開發(fā)出能為廣大用戶所易于接受，樂于使用的多媒體業(yè)務(wù)，這對(duì)于刺激需求、帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究都有重要意義。
4.寬帶智能網(wǎng)仍然是通過集中的SCP提供業(yè)務(wù)，SCP成為業(yè)務(wù)提供業(yè)務(wù)的瓶頸，這可能帶來可靠性以及性能等若干問題。所以如何提供一種分布的IN體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于IN的發(fā)展也很重要。
在過去的幾年里，我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)事業(yè)發(fā)展迅猛，取得了很大的成績(jī)。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，我們既應(yīng)引進(jìn)、吸收和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況走一條適合我國(guó)的寬帶智能網(wǎng)發(fā)展的道路，并有所創(chuàng)新。我們認(rèn)為：
1.中國(guó)的寬帶智能網(wǎng)應(yīng)該發(fā)展而且必須發(fā)展，利用寬帶智能網(wǎng)提供多媒體業(yè)務(wù)具有巨大的潛在市場(chǎng)。如果不抓緊研究，我們又會(huì)在這一領(lǐng)域落后于國(guó)外水平�，F(xiàn)在國(guó)外也只是在作原型系統(tǒng)，還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。在國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)之前，我們必須擁有自己的產(chǎn)品，并占領(lǐng)相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額，以防止國(guó)外技術(shù)的壟斷。
2.在研究開發(fā)過程中，還應(yīng)該緊跟標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外重大的研發(fā)計(jì)劃，保護(hù)技術(shù)上的領(lǐng)先。同時(shí)應(yīng)密切注意新興技術(shù)對(duì)這一領(lǐng)域帶來的沖擊和影響。
3.穩(wěn)步發(fā)展寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。寬帶智能網(wǎng)需要寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，但是我國(guó)寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)薄弱，究竟將來采用什么樣的技術(shù)組建寬帶網(wǎng)絡(luò)還需要論證，所以必須采取漸進(jìn)的方式。因?yàn)閷拵ЬW(wǎng)絡(luò)投入巨大，如果一擁而上，容易造成人力物力的浪費(fèi)。
五、結(jié) 語
智能網(wǎng)是一個(gè)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)控制體系結(jié)構(gòu)，它提供了一個(gè)開放的、分布的、與業(yè)務(wù)無關(guān)的可編程平臺(tái)。在定的功能模型框架范圍內(nèi)，它可以提供與多種平臺(tái)的綜合，包括PSTN，移動(dòng)網(wǎng)，B-ISDN和Internet等多種通信平臺(tái)，并能擴(kuò)展這些平臺(tái)的業(yè)務(wù)提供能力。并能擴(kuò)展這些平臺(tái)的業(yè)務(wù)提供能力。當(dāng)今，多網(wǎng)綜合、多業(yè)務(wù)綜合的趨勢(shì)越來越明顯，寬帶智能網(wǎng)提供了一種新思路和方法解決網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的綜合瓶頸問題。多媒體業(yè)務(wù)作為下一個(gè)世紀(jì)的主導(dǎo)精力有著巨大的市場(chǎng)，我們必須加速加緊研究，寬帶智能網(wǎng)只是其中的一種解決方案，究竟好不好還有待于時(shí)間的檢驗(yàn)。但是可以預(yù)見多媒體業(yè)務(wù)最終只有具有較低的成本、較大的靈活性，才能為廣大用戶所接受，寬帶智能網(wǎng)在這些方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
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