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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的標準制定情況以及國內(nèi)外研究動態(tài)。最后分析了寬帶智能網(wǎng)存在的問題并對我國寬帶智能網(wǎng)的如何發(fā)展提出幾點建議。
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)務或數(shù)據(jù)業(yè)務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行信息交互。這些多媒體業(yè)務包括寬帶視頻會議、VoD以及B-VPN等。多媒體業(yè)務的特點是對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，實現(xiàn)多媒體業(yè)務的方式基本上是一種平臺，一種業(yè)務的資源很難為另一種業(yè)務所共用。所有這些造成多媒體業(yè)務使用成本高，業(yè)務的靈活性較差，所以盡管寬帶多媒體業(yè)務具有潛在的巨大市場，但是由于使用價格昂貴，普通用戶不敢使用，造成市場拉動缺乏，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。寬帶智能網(wǎng)不是簡單地將多種業(yè)務集成，它的目的是要實現(xiàn)一個可編程的業(yè)務平臺，實現(xiàn)業(yè)務的靈活加載、擴展和新業(yè)務的增加。與以往的業(yè)務提供方式不同，寬帶智能網(wǎng)能夠在一個平臺上提供多種業(yè)務（寬帶智能網(wǎng)能支持的業(yè)務如表1所示），實現(xiàn)不同業(yè)務之間的資源共用，這樣可以有效地降低多媒體業(yè)務的運營成本，使用戶更容易接受；寬帶智能網(wǎng)使得業(yè)務的擴展更加靈活，這樣能適應不斷增長和變化的客戶化需求。由此可見，寬帶智能網(wǎng)能有效地解決當前寬帶網(wǎng)絡(luò)提供多媒體業(yè)務的瓶頸問題。
表1 寬帶智能網(wǎng)能支持的多媒體業(yè)務
類 型 業(yè)務舉例 連接方式 會話型業(yè)務 可視電話 點到點 檢索型業(yè)務 視頻點播 多點到點 會議型業(yè)務 視頻會議遠程教學遠程醫(yī)療 點到多點或多點到多點 消息型業(yè)務 多媒體郵件 點到點 分配型業(yè)務 廣播式電視 點到多點
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交換機擴展而成，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提供詳細的呼叫事件，這些呼叫事件作為DP點的形式出現(xiàn)。按照業(yè)務的需要，B-SCP可以在基本呼叫狀態(tài)模型中設(shè)置需要上報的DP點。呼叫狀態(tài)模型監(jiān)視每個呼叫的狀態(tài)，將觸發(fā)的DP點事件上報給B-SCP，使B-SCP能夠?qū)崿F(xiàn)對整個呼叫過程的監(jiān)控。
B-SCP作為業(yè)務控制點，包括SCF和SDF功能實體。B-SCP的主要功能是完成業(yè)務邏輯的執(zhí)行。對于每個業(yè)務，B-SCP都有一個業(yè)務輪廓文件，用于記錄業(yè)務、用戶相關(guān)的信息。B-SCP可通過監(jiān)測B-SSP上報的呼叫事件對B-SSP控制，從而達到控制呼叫過程的目的。業(yè)務過程中，B-SCP可以通過B-IP進一步收集用戶信息，以確定業(yè)務邏輯如何進行。根據(jù)業(yè)務需要，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還能實現(xiàn)計費等多種功能。B-SCP通過B-INAP協(xié)議與各個實體交互信息，協(xié)調(diào)各個功能實體。
B-IP有兩個功能：一是與用戶的交互，收集用戶信息，上報給B-SCP；二是提供特殊資源，以適合不同的寬帶多媒體業(yè)務。B-IP提供的特殊資源有：視頻會議橋、導航菜單、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、多媒體應用等。在寬帶環(huán)境下，B-IP功能大大增強，要求它包含一定的業(yè)務邏輯和處理能力，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中各個功能實體之間的相互作用的操作、參數(shù)和差錯等。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信令在其它文獻中有詳細的介紹，這里就不再贅述了。
2、業(yè)務實現(xiàn)
在寬帶智能網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)下，可同時支持多種多媒體業(yè)務。視頻會議是一種由多方用戶參與，會議過程中使用聲音、圖象和文本等多種媒體的復雜業(yè)務。作為一種具有代表性的業(yè)務，它的實現(xiàn)會為其它業(yè)務的實現(xiàn)有所啟發(fā)。下面介紹通過寬帶智能網(wǎng)實現(xiàn)視頻會議業(yè)務的方法。如圖2所示，B-SCP中有一個視頻會議的業(yè)務輪廓文件，可對整個業(yè)務過程進行控制。B-IP作為視頻會議的服務器提供視頻、音頻、數(shù)據(jù)的橋接功能。B-SSP負責接續(xù)，各終端通過B-SSP連接到B-IP上。會議的過程如下：
1）會議的準備階段
每個參加者都必須主動地撥入一個預先決定了號碼（包括會議標識）來建立連接。這個號碼是對外公布的，參加會議各方的地位平等。參加會議的各方通過撥號連接到B-IP上，進行注冊會議的聲明。B-IP通過B-INAP信令上報信息給B-SCP，在B-SCP形成全局業(yè)務輪廓文件。會議業(yè)務的激活可以有兩種方式。一種是預先設(shè)置啟動會議的時間；一種是統(tǒng)計要求加入會議者是否到達預定的數(shù)量。當條件滿足時，B-SCP按照業(yè)務邏輯命令B-SSP向已經(jīng)注冊的用戶一個接一個地發(fā)出呼叫，會議處于進行狀態(tài)。
2）會議進行過程
在會議注冊以后，若會議開始，B-SCP首先發(fā)命令將B-IP上會議實例激活，B-SCP將業(yè)務輪廓文件交給B-IP，B-IP根據(jù)業(yè)務輪廓文件初始化。會議過程中，B-IP負責基本的會議功能控制，并能實現(xiàn)會議的高層管理，包括監(jiān)視會議和記錄用戶等。會議結(jié)束后，B-SCP關(guān)閉會議實例。正常情況下應該由系統(tǒng)拆除連接，即B-SCP拆除會議連接，B-IP整理信息（如與計費相關(guān)的呼叫、連接情況）上報給B-SCP。
用IN思想實現(xiàn)視頻會議與傳統(tǒng)的方法不同，具有以下優(yōu)勢：
1）信息傳輸與業(yè)務控制相分離，當通信平臺演進時，采用IN方式可以平滑過渡不會影響用戶接口，同時使得業(yè)務控制的管理和維護更加方便。
2）IN對網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)分配可以大大提高資源利用率。
3）業(yè)務提供方式靈活，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡(luò)的變化進行調(diào)整。
4）面向公網(wǎng)為接入用戶提供業(yè)務，網(wǎng)絡(luò)建立后，可以在一種體系下提供多種業(yè)務，而不是為某一特定用戶，特定業(yè)務所設(shè)計。
三、國內(nèi)外研究動態(tài)
當前，提供基于窄帶增值業(yè)務的智能網(wǎng)技術(shù)已有相當大的發(fā)展，但是對于提供寬帶多媒體業(yè)務的寬帶智能網(wǎng)技術(shù)尚不成熟。IN與寬帶網(wǎng)絡(luò)的綜合是當今電信界研究和討論的熱點，此項研究剛剛起步，在國外也未形成定論，還沒有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。
1、IN的標準化進程
1992年ITU-T正式推出IN CS1標準，定義了許多基于PSTN的智能業(yè)務；1997年ITU-T推出IN CS2標準，該標準主要研究智能網(wǎng)的網(wǎng)間互連網(wǎng)間業(yè)務，實現(xiàn)智能業(yè)務的漫游。目前ITU-T正在積極研究IN CS3和IN CS4的標準，INCS 3和INCS4主要研究內(nèi)容包括網(wǎng)、Internet與智能網(wǎng)綜合方面的研究。預計1999年初推出IN CS 3標準，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計劃、以及EURESCOM的P506（或P607）計劃。ETSI也成立了一個聯(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計劃的目標是從現(xiàn)有的IN和寬帶網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究各自如何適應對方的體系結(jié)構(gòu)，最終得到一個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議、寬帶廣播電視、寬帶VoD和寬帶虛擬專用網(wǎng)四個業(yè)務的實現(xiàn)方法入手，每個業(yè)務都按需求分析、靜態(tài)模型的動態(tài)模型建立過程進行研究。
INSIGNIA計劃的目的是在ATM平臺上實現(xiàn)并演示智能網(wǎng)與寬帶ATM信令綜合。INSIGNIA計劃側(cè)重于實現(xiàn)方面，它是采用智能網(wǎng)技術(shù)在歐洲跨國的寬帶網(wǎng)試驗床上實現(xiàn)寬帶視頻會議、寬帶VoD和寬帶虛擬專用網(wǎng)等多媒體業(yè)務，推出了寬帶智能網(wǎng)的試驗網(wǎng)。INSIGNIA計劃的目標是要定義、實現(xiàn)、演示在ATM平臺上智能網(wǎng)與寬帶網(wǎng)絡(luò)的信令綜合，在跨越歐洲的ATM網(wǎng)絡(luò)各國的主機平臺上提供寬帶業(yè)務。
3、國內(nèi)研究情況
北京郵電大學國家重點實驗室從1992年開始智能網(wǎng)的研究，于1995年底開發(fā)出嚴格遵照ITU-T標準的CIN 01智能網(wǎng)系統(tǒng)，經(jīng)過一年多的實用化工作和產(chǎn)品更新，CIN 01已升級為CIN 02，并已在網(wǎng)上運行，可提供基于PSTN的多種話音增值業(yè)務。進而，于1996年開始對基于CS2的移動智能網(wǎng)進行了研究與開發(fā)，目前，移動智能網(wǎng)的試驗網(wǎng)已經(jīng)在廣東肇慶試運行成功，能提供包括預付費、移動VPN等多種業(yè)務，下一步工作是完善系統(tǒng)和加速成果的產(chǎn)品化進程。
在國家自然科學基金重大課題的支持下，北京郵電大學于1997年啟動了寬帶智能網(wǎng)的研究。我們的試驗系統(tǒng)是基于北京郵電大學自行研制的BTC-9500A ATM交換機，對中國智能網(wǎng)CIN02相關(guān)功能實體SCP、IP、SDP等進行增強和改造，并研究寬帶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下B-INAP的定義，支持視頻會議、VoD等多種多媒體業(yè)務的提供。研究的主要內(nèi)容包括：
1）研究寬帶多媒體新業(yè)務的業(yè)務規(guī)范的統(tǒng)一形式化描述方法及業(yè)務流程、信令系統(tǒng)。
2）研究統(tǒng)一功能結(jié)構(gòu)模型的改進與完善。
3）研究支持寬帶多媒體新業(yè)務的基本呼叫狀態(tài)模型。
4）研究寬帶智能網(wǎng)下的B-SSF、B-SCF、B-SRF的功能擴展。
5）研究IN與寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合的演進途徑。
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.超前沒有標準。ITU-T把寬帶智能網(wǎng)放在IN CS-4的研究范圍，但是標準何時出臺還沒有期限。雖然沒有標準，我們也決不能消極等待，應該積極研究寬帶智能網(wǎng)技術(shù)，并向ITU-T提交建議草案，影響標準的制定。
2.Internet的威脅。近幾年里，Internet發(fā)展勢頭強勁，但是Internet在近期內(nèi)還不可能圓滿地解決多媒體業(yè)務的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。ATM的缺點是協(xié)議復雜，在實現(xiàn)上困難很多。為了克服協(xié)議復雜性的缺點，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”應用（Killer Applications）。雖然寬帶智能網(wǎng)提供的視頻會議、B-VPN等業(yè)務有一定的前景，但是由于使用價格昂貴，應用范圍主要是大公司或國家機關(guān)，所以還應該開發(fā)出能為廣大用戶所易于接受，樂于使用的多媒體業(yè)務，這對于刺激需求、帶動相關(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，SCP成為業(yè)務提供業(yè)務的瓶頸，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)，對于IN的發(fā)展也很重要。
在過去的幾年里，我國通信網(wǎng)絡(luò)事業(yè)發(fā)展迅猛，取得了很大的成績。經(jīng)驗告訴我們，我們既應引進、吸收和借鑒國外的先進技術(shù)與經(jīng)驗，同時也應結(jié)合中國的實際情況走一條適合我國的寬帶智能網(wǎng)發(fā)展的道路，并有所創(chuàng)新。我們認為：
1.中國的寬帶智能網(wǎng)應該發(fā)展而且必須發(fā)展，利用寬帶智能網(wǎng)提供多媒體業(yè)務具有巨大的潛在市場。如果不抓緊研究，我們又會在這一領(lǐng)域落后于國外水平。現(xiàn)在國外也只是在作原型系統(tǒng)，還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。在國外產(chǎn)品占領(lǐng)中國市場之前，我們必須擁有自己的產(chǎn)品，并占領(lǐng)相當?shù)氖袌龇蓊~，以防止國外技術(shù)的壟斷。
2.在研究開發(fā)過程中，還應該緊跟標準和國外重大的研發(fā)計劃，保護技術(shù)上的領(lǐng)先。同時應密切注意新興技術(shù)對這一領(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，所以必須采取漸進的方式。因為寬帶網(wǎng)絡(luò)投入巨大，如果一擁而上，容易造成人力物力的浪費。
五、結(jié) 語
智能網(wǎng)是一個通信網(wǎng)業(yè)務控制體系結(jié)構(gòu)，它提供了一個開放的、分布的、與業(yè)務無關(guān)的可編程平臺。在定的功能模型框架范圍內(nèi)，它可以提供與多種平臺的綜合，包括PSTN，移動網(wǎng)，B-ISDN和Internet等多種通信平臺，并能擴展這些平臺的業(yè)務提供能力。并能擴展這些平臺的業(yè)務提供能力。當今，多網(wǎng)綜合、多業(yè)務綜合的趨勢越來越明顯，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)務的綜合瓶頸問題。多媒體業(yè)務作為下一個世紀的主導精力有著巨大的市場，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間的檢驗。但是可以預見多媒體業(yè)務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)在這些方面具有獨到的優(yōu)勢。
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