[论文]宽带智能网及其关键技术

 摘要：本文首先简述了宽带智能网研究的内容和要解决的问题，然后分析了宽带智能网的体系结构。接下来介绍了ITU-T的标准制定情况以及国内外研究动态。最后分析了宽带智能网存在的问题并对我国宽带智能网的如何发展提出几点建议。一、宽带智能网研究的内容未来的信息网络将朝着宽带化、个人化、智能化的方向发展。传统的单一媒体的话音业务或数据业务已逐渐不能满足人们的要求，人们希望能够通过多媒体的方式进行信息交互。这些多媒体业务包括宽带视频会议、VoD以及B-VPN等。多媒体业务的特点是对QoS要求较高，需要较高的带宽，一般都涉及多用户、多连接、多媒体。目前，实现多媒体业务的方式基本上是一种平台，一种业务的资源很难为另一种业务所共用。所有这些造成多媒体业务使用成本高，业务的灵活性较差，所以尽管宽带多媒体业务具有潜在的巨大市场，但是由于使用价格昂贵，普通用户不敢使用，造成市场拉动缺乏，限制了它的发展。宽带智能网就是研究在以ATM为基础的宽带网络上利用智能网技术如何开发各种多媒体业务。宽带智能网不是简单地将多种业务集成，它的目的是要实现一个可编程的业务平台，实现业务的灵活加载、扩展和新业务的增加。与以往的业务提供方式不同，宽带智能网能够在一个平台上提供多种业务（宽带智能网能支持的业务如表1所示），实现不同业务之间的资源共用，这样可以有效地降低多媒体业务的运营成本，使用户更容易接受；宽带智能网使得业务的扩展更加灵活，这样能适应不断增长和变化的客户化需求。由此可见，宽带智能网能有效地解决当前宽带网络提供多媒体业务的瓶颈问题。表1 宽带智能网能支持的多媒体业务类 型业务举例连接方式会话型业务可视电话点到点检索型业务视频点播多点到点会议型业务视频会议远程教学远程医疗点到多点或多点到多点消息型业务多媒体邮件点到点分配型业务广播式电视点到多点二、宽带智能网的体系结构1、体系结构如图1所示，给出IN与以ATM为骨干交换机的宽带网络综合的体系结构。图1中，B-SSP由ATM交换机扩展而成，除了接续功能外，B-SSP上有基本的呼叫状态模型，它能向B-SCP提供详细的呼叫事件，这些呼叫事件作为DP点的形式出现。按照业务的需要，B-SCP可以在基本呼叫状态模型中设置需要上报的DP点。呼叫状态模型监视每个呼叫的状态，将触发的DP点事件上报给B-SCP，使B-SCP能够实现对整个呼叫过程的监控。B-SCP作为业务控制点，包括SCF和SDF功能实体。B-SCP的主要功能是完成业务逻辑的执行。对于每个业务，B-SCP都有一个业务轮廓文件，用于记录业务、用户相关的信息。B-SCP可通过监测B-SSP上报的呼叫事件对B-SSP控制，从而达到控制呼叫过程的目的。业务过程中，B-SCP可以通过B-IP进一步收集用户信息，以确定业务逻辑如何进行。根据业务需要，B-SCP能在网络中寻找合适的B-IP来提供特殊资源。此外，B-SCP还能实现计费等多种功能。B-SCP通过B-INAP协议与各个实体交互信息，协调各个功能实体。[!--empirenews.page--]B-IP有两个功能：一是与用户的交互，收集用户信息，上报给B-SCP；二是提供特殊资源，以适合不同的宽带多媒体业务。B-IP提供的特殊资源有：视频会议桥、导航菜单、协议转换器等。B-IP是在传统的智能外设基础上引入宽带的能力，包括宽带连接、多媒体应用等。在宽带环境下，B-IP功能大大增强，要求它包含一定的业务逻辑和处理能力，即在B-IP中也引入智能。B-INAP协议建立在NO.7信令之上，通过NO.7信令传输。它主要定义了IN中各个功能实体之间的相互作用的操作、参数和差错等。B-INAP支持宽带网络中新增加的能力，如多方呼叫提供，修改呼叫连接配置特征，协商连接特征，多方连接支持，第三方呼叫控制建立等。有关UNI和NNI信令在其它文献中有详细的介绍，这里就不再赘述了。2、业务实现在宽带智能网的体系结构下，可同时支持多种多媒体业务。视频会议是一种由多方用户参与，会议过程中使用声音、图象和文本等多种媒体的复杂业务。作为一种具有代表性的业务，它的实现会为其它业务的实现有所启发。下面介绍通过宽带智能网实现视频会议业务的方法。如图2所示，B-SCP中有一个视频会议的业务轮廓文件，可对整个业务过程进行控制。B-IP作为视频会议的服务器提供视频、音频、数据的桥接功能。B-SSP负责接续，各终端通过B-SSP连接到B-IP上。会议的过程如下：1）会议的准备阶段每个参加者都

必须主动地拨入一个预先决定了号码（包括会议标识）来建立连接。这个号码是对外公布的，参加会议各方的地位平等。参加会议的各方通过拨号连接到B-IP上，进行注册会议的声明。B-IP通过B-INAP信令上报信息给B-SCP，在B-SCP形成全局业务轮廓文件。会议业务的激活可以有两种方式。一种是预先设置启动会议的时间；一种是统计要求加入会议者是否到达预定的数量。当条件满足时，B-SCP按照业务逻辑命令B-SSP向已经注册的用户一个接一个地发出呼叫，会议处于进行状态。2）会议进行过程在会议注册以后，若会议开始，B-SCP首先发命令将B-IP上会议实例激活，B-SCP将业务轮廓文件交给B-IP，B-IP根据业务轮廓文件初始化。会议过程中，B-IP负责基本的会议功能控制，并能实现会议的高层管理，包括监视会议和记录用户等。会议结束后，B-SCP关闭会议实例。正常情况下应该由系统拆除连接，即B-SCP拆除会议连接，B-IP整理信息（如与计费相关的呼叫、连接情况）上报给B-SCP。用IN思想实现视频会议与传统的方法不同，具有以下优势：1）信息传输与业务控制相分离，当通信平台演进时，采用IN方式可以平滑过渡不会影响用户接口，同时使得业务控制的管理和维护更加方便。2）IN对网络资源的动态分配可以大大提高资源利用率。[!--empirenews.page--]3）业务提供方式灵活，系统可以根据用户的要求和网络的变化进行调整。4）面向公网为接入用户提供业务，网络建立后，可以在一种体系下提供多种业务，而不是为某一特定用户，特定业务所设计。三、国内外研究动态当前，提供基于窄带增值业务的智能网技术已有相当大的发展，但是对于提供宽带多媒体业务的宽带智能网技术尚不成熟。IN与宽带网络的综合是当今电信界研究和讨论的热点，此项研究刚刚起步，在国外也未形成定论，还没有成熟的产品出现。1、IN的标准化进程1992年ITU-T正式推出IN CS1标准，定义了许多基于PSTN的智能业务；1997年ITU-T推出IN CS2标准，该标准主要研究智能网的网间互连网间业务，实现智能业务的漫游。目前ITU-T正在积极研究IN CS3和IN CS4的标准，INCS 3和INCS4主要研究内容包括网、Internet与智能网综合方面的研究。预计1999年初推出IN CS 3标准，而宽带智能网作为IN CS 4的主要内容正在加紧研究中。2、国外研究情况欧洲和北美各大电信组织，都在积极开展宽带智能网的研究，其中影响比较大的有：ACTS的INSIGNIA计划、以及EURESCOM的P506（或P607）计划。ETSI也成立了一个联合工作组以研究智能网与宽带网络的一体化问题。P506和P607计划的目标是从现有的IN和宽带网络的体系结构出发，研究各自如何适应对方的体系结构，最终得到一个IN和B-ISDN综合的统一功能结构。具体方法是从研究宽带视频会议、宽带广播电视、宽带VoD和宽带虚拟专用网四个业务的实现方法入手，每个业务都按需求分析、静态模型的动态模型建立过程进行研究。INSIGNIA计划的目的是在ATM平台上实现并演示智能网与宽带ATM信令综合。INSIGNIA计划侧重于实现方面，它是采用智能网技术在欧洲跨国的宽带网试验床上实现宽带视频会议、宽带VoD和宽带虚拟专用网等多媒体业务，推出了宽带智能网的试验网。INSIGNIA计划的目标是要定义、实现、演示在ATM平台上智能网与宽带网络的信令综合，在跨越欧洲的ATM网络各国的主机平台上提供宽带业务。3、国内研究情况北京邮电大学国家重点实验室从1992年开始智能网的研究，于1995年底开发出严格遵照ITU-T标准的CIN 01智能网系统，经过一年多的实用化工作和产品更新，CIN 01已升级为CIN 02，并已在网上运行，可提供基于PSTN的多种话音增值业务。进而，于1996年开始对基于CS2的移动智能网进行了研究与开发，目前，移动智能网的试验网已经在广东肇庆试运行成功，能提供包括预付费、移动VPN等多种业务，下一步工作是完善系统和加速成果的产品化进程。在国家自然科学基金重大课题的支持下，北京邮电大学于1997年启动了宽带智能网的研究。我们的试验系统是基于北京邮电大学自行研制的BTC-9500A ATM交换机，对中国智能网CIN02相关功能实体SCP、IP、SDP等进行增强和改造，并研究宽带网络环境下B-INAP的定义，支持视频会议、VoD等多种多媒体业务的提供。研究的主要内容包括：1）研究宽带多媒体新业务的业务规范的统一形式化描述方法及业务流程、信令系统。2）研究统一功能结构模型的改进与完善。

[!--empirenews.page--]3）研究支持宽带多媒体新业务的基本呼叫状态模型。4）研究宽带智能网下的B-SSF、B-SCF、B-SRF的功能扩展。5）研究IN与宽带网络综合的演进途径。四、

宽带智能网的问题作为一种新技术，宽带智能网的发展也面临着许多问题。主要概括如下： 1.超前没有标准。ITU-T把宽带智能网放在IN CS-4的研究范围，但是标准何时出台还没有期限。虽然没有标准，我们也决不能消极等待，应该积极研究宽带智能网技术，并向ITU-T提交建议草案，影响标准的制定。2.Internet的威胁。近几年里，Internet发展势头强劲，但是Internet在近期内还不可能圆满地解决多媒体业务的QoS问题，而ATM面向连接的信元交换方式能保证多媒体业务QoS，并具有完整的信令协议，所以ATM在骨干网方面有优势。ATM的缺点是协议复杂，在实现上困难很多。为了克服协议复杂性的缺点，现在有关方面也正在提出轻型的ATM协议。3.缺少“杀手”应用（Killer Applications）。虽然宽带智能网提供的视频会议、B-VPN等业务有一定的前景，但是由于使用价格昂贵，应用范围主要是大公司或国家机关，所以还应该开发出能为广大用户所易于接受，乐于使用的多媒体业务，这对于刺激需求、带动相关领域的研究都有重要意义。4.宽带智能网仍然是通过集中的SCP提供业务，SCP成为业务提供业务的瓶颈，这可能带来可靠性以及性能等若干问题。所以如何提供一种分布的IN体系结构，对于IN的发展也很重要。在过去的几年里，我国通信网络事业发展迅猛，取得了很大的成绩。经验告诉我们，我们既应引进、吸收和借鉴国外的先进技术与经验，同时也应结合中国的实际情况走一条适合我国的宽带智能网发展的道路，并有所创新。我们认为：1.中国的宽带智能网应该发展而且必须发展，利用宽带智能网提供多媒体业务具有巨大的潜在市场。如果不抓紧研究，我们又会在这一领域落后于国外水平。现在国外也只是在作原型系统，还没有产品出现。在国外产品占领中国市场之前，我们必须拥有自己的产品，并占领相当的市场份额，以防止国外技术的垄断。2.在研究开发过程中，还应该紧跟标准和国外重大的研发计划，保护技术上的领先。同时应密切注意新兴技术对这一领域带来的冲击和影响。3.稳步发展宽带网络基础设施。宽带智能网需要宽带网络基础设施的支撑，但是我国宽带网络基础薄弱，究竟将来采用什么样的技术组建宽带网络还需要论证，所以必须采取渐进的方式。因为宽带网络投入巨大，如果一拥而上，容易造成人力物力的浪费。五、结 语智能网是一个通信网业务控制体系结构，它提供了一个开放的、分布的、与业务无关的可编程平台。在定的功能模型框架范围内，它可以提供与多种平台的综合，包括PSTN，移动网，B-ISDN和Internet等多种通信平台，并能扩展这些平台的业务提供能力。并能扩展这些平台的业务提供能力。当今，多网综合、多业务综合的趋势越来越明显，宽带智能网提供了一种新思路和方法解决网络与业务的综合瓶颈问题。多媒体业务作为下一个世纪的主导精力有着巨大的市场，我们必须加速加紧研究，宽带智能网只是其中的一种解决方案，究竟好不好还有待于时间的检验。但是可以预见多媒体业务最终只有具有较低的成本、较大的灵活性，才能为广大用户所接受，宽带智能网在这些方面具有独到的优势。