前 言 


    前 言

     在20世紀的最后五年中，我們目睹了電話網絡的發展，它們將影響我們的生活直到進入新的千年。工業界不斷取得的大量成就，使得集成化的服務和多媒體最終進入家庭—完全根據您的需要、而且價格也可以接受的日子越來越近了。在20世紀的絕大部分時間，名聲顯赫的普通舊式電話服務（Plain Old Telephone Service, POTS）正在退出歷史舞臺，取而代之的是現代化、服務集成，以及語音和數據這兩種根本不同的技術的結合。

     就像我們這么多年來知道的那樣，公用交換電話網絡（Public Switched Telephone Network，PSTN）的語音傳輸質量和可靠性都沒有任何問題。相反地，它是穩定性和安全性的典范，我們當中知道其復雜細節的人都對這么龐大、復雜的系統如何運行得如此可靠和完善感到驚嘆！但是電話交談的質量看來已經給其他優先級更高的服務讓路，它不再是網絡現代化的惟一驅動因素。商業電話和住宅電話市場需求的改變需要全新的電話特性和能力，但是對于服務供應商而言，在PSTN架構上實現這些要求既困難代價又高。這與電話公司目前的生存現實形成了對照。他們已經接近這樣一種狀況，那就是如果沒有極大的開銷和相當的延時，他們連提供一個簡單的新特性的能力都不具備。在標準的5類服務平臺上提供服務和新特性成了一個相當難于處理而且實現非常昂貴的問題。因此，當市場需求和服務供應商的需要達成一致以后，只要很短的時間就可以明顯地看出，PSTN不得不以革命的方式、而不是演化的方式來改變和步入現代化。但是我們認同的新的PSTN是否真的會更好呢？誰該來為這個“好”下一個定義呢？所有這些現代化的開銷該由誰來承擔呢？這三個問題都既有簡單的答案，又有復雜的答案。

     在90年代中期，當我開始在總部之外的地方進行咨詢時，通過電子的方式和客戶通信變得必不可少。128Kbps 的ISDN BRI服務可以提供足夠的數據帶寬來進行Web訪問，以適度的等待時間收發10Mb+的電子郵件附件，但是ISDN服務從來都沒有成為日常的電話產品。實際上，要求PSTN現代化的部分原因就在于服務供應商不可能在合理的價位上提供足夠的帶寬，因為增加和升級現有的網絡設備需要他們花費太多的錢。即使他們這樣做以后，我們還是不能享受集成的服務和多媒體功能，原因很簡單，128Kbps的帶寬不可能合成語音、圖像和數據服務。世界上最聰明的人們都在尋找合理而又經濟的解決方案，在過去的幾年中作出的很多重大決策正在領導著網絡革命朝著明確的方向發展。

     有關按照客戶前提提供集成的電話服務的需求，在過去的幾年中已經有很多這方面的文章問世，它們提供了很多信息，但是由于某種原因，它們仍然沒有完全描繪出應用全景。部分原因可能是事物改變太快—在本書寫作時也是一樣。另一個原因是，人們對什么是集成的電話服務的觀點不可能總是包含新的公用網絡的所有方面。如果不熟知通信技術，那么要形成對公用網絡細節的完整的觀點將很困難，但我相信，即使以簡化的形式描繪高級別的應用全景也是值得的。因此，讓我們來簡單地看看今天的PSTN是什么，在新的世界中改變的是什么，不變的是什么；這些變化是如何實現的，為這些變化選取參照點的原因又是什么。如果要深入到PSTN結構的每個細節，那么可能需要好幾百頁、甚至更多頁的篇幅，但是我希望一個簡化的描述會使讀者更容易理解整個應用全景。

     為什么PSTN需要改變

     PSTN是所有的交換設備和網絡設備的集合，它們都是那些參與提供網絡服務的信息運送者。當談到PSTN時，指的主要是有線電話網絡以及它和蜂窩電話、PCS和衛星通信等無線網絡的接入點。請求者通過大的語音交換機訪問PSTN有線網絡，這些交換機放在電話公司的中央局，通過普通的模擬電話或數字PBX系統帶給我們基本的電話服務。這種訪問既可以通過有線電話也可以通過無線網絡實現。

     在從家庭中的電話機傳送到中央局的過程中，語音要么以基本服務的模擬形式存在，要么在通過PBX訪問時以數字形式存在。但是，一旦到達中央局以后，語音在PSTN上都是以數字形式存在—每路都是64Kbps的時分多路復用通道，傳送脈沖編碼調制語音采樣信號。在TDM網絡上撥打電話時永遠不會經歷語音質量之類的困惑，而且呼叫的語音質量也是個不容商量的參數。但是，這種語音質量傳輸的代價是服務供應商的巨大開銷，不管交談雙方實際使用的帶寬是多少，都要在整個呼叫過程中綁定網絡資源。即使用基本的愛爾朗模型進行的簡單流量分析也顯示出網絡資源和網絡所服務的人群數量之間的線形依賴關系。進一步講，過去幾年中，Web訪問的巨大吸引力在TDM網絡中引起了更大的問題—網絡資源。很明顯，對于電話公司而言，這是種很不經濟的情況。他們發現在當前的公用網絡結構中無法增強網絡性能、無法提供附加的其他服務。罪魁禍首被公認為是缺少語音和數據的集成，以及在“最后一里”中的模擬線路的低帶寬。

     如何解決這個問題呢？這是個很困難的問題，而且代價相當昂貴。從本世紀80年代中期以來，人們普遍認為應該用通用的、無處不在的基于包的網絡節點和鏈路來代替TDM公用網絡，這種網絡的帶寬可以按照用戶的要求在傳輸的整個過程中以動態的方式管理。這個承諾的一部分看來已經由ATM技術實現。ATM技術現在仍然是修補網絡使之實現應用合成的關鍵。但是當ATM技術人員花了好多年開發了正確而又廣泛的、支持公用網絡新時代的標準時，因特網卻面臨著爆炸性的增長，也帶來集成和合成服務到底是什么樣子的概念，前提是只要我們可以合并各種技術和得到假定的足夠的帶寬。因特網網際協議—我們最鐘愛的IP協議，現在是所有網絡協議之首。虛擬地提高到該協議的層次，所有的應用看起來都可能成為新的合成網絡的一部分。首當其沖的是語音電話和數據應用。盡管如此，語音電話呼叫和要求帶寬管理的數據應用的簡單合成也被證明不是個輕松的任務。不同的需求經常發生沖突，合成網絡的早期的專有實現最終都必須在公用網絡中變成互相可操作的，這樣才能贏得客戶的廣泛接受。與此同時，每個供應商都試圖在市場份額上獲得飛躍。這些問題是所有問題的核心，解決這些問題的努力也一直在進行著。

     即使是在今天的公用網絡機制中，雙方在模擬電話上的簡單呼叫也不簡單。如圖I-1所示，第一點，也是最重要的一點是，PSTN中實際上只有兩個“網絡云”：一個傳送信號，另一個傳送語音帶寬數據。在當前的網絡結構中合并服務的部分問題在于本地訪問基本服務的信號是基于硬件的，主要為語音電話定制，同時也對ISDN線路上的點到點的語音信號作了一些基本的考慮，這些考慮主要是針對那些可以支付得起費用的人。這是個嚴重的限制，也是實施變化的很好的原因。第二點是將交互式多媒體應用，如遠程教學，帶入家庭存在困難。信號傳輸和帶寬不夠都是嚴重的限制。按需的娛樂和網絡購物的方便性也是網絡現代化的驅動力量。在新的電話服務中，不很昂貴的全彩色、全動感的帶有白板能力的電視會議也將為期不遠。所有這些新性能帶來的副作用可能使我們花費很多，但是它們的確為我們帶來巨大的好處，那就是使我們可以用一種以前從來沒有經歷過的方式來方便地交換信息。

     公用網絡中，什么東西以什么樣的方式在改變

     如果假定可以解決接入的帶寬問題，那么其他技術問題將引發成堆的問題。從住宅客戶要求出發，為了完成服務合并，信令和介質傳輸必須全部重新配置。本地的模擬信號循環將成為過去，語音將以端到端的數字信號存在。

     新的結構上的包技術正在IP協議的基礎上制定，不同連接層上將提供新的連通性，如ATM。簡單的信令技術還沒有確定，但是三個先驅，MGCP、SIP和H.323，在所有新的設備和服務設計中都占有一席之地。這意味著我們一開始就在設備的包層次上帶有信號的不兼容性，但是，如果不發信號，就不可能建立呼叫。這種潛在的不可行性可以通過伴隨即將到來的新的電話服務的自然慣性而避免。既然提供基于包的電話服務要如此大的開銷，服務供應商所做的第一步就是分“片”提供。最近幾年的工作正在研究第一片，它可以提供直到中央局的集成服務。現在這是個重新配置的5類系統，它提供了TDM網絡中的大多數普通的電話特性，但是它是基于IP技術實現的。這一步完成以后，從客戶可感知的電話服務質量的觀點，我們將更清楚我們的處境；現在供應商開始在基本電話服務中加入新的特性的前景已經清晰起來。

     介質傳輸是基于包的，無論用于建立呼叫的協議是什么，VoIP服務選擇的方法都是實時協議（Real Time Protocol，RTP），這一點似乎不存在爭議。但是這兒將出現一個PSTN中不存在的令人頭疼的問題。在我們為更有效地合并服務和管理帶寬努力的同時，壓縮語音電話服務將開始影響住宅電話服務。這在市場上存在著相當大的分歧，因為傳輸語音質量的客觀測量只是在最近才變得可行。實際上，語音質量的測量也是本書的一個主要論題。這個問題不可避免地把我們帶到服務質量(Quality of Service，QoS)分類的下一步討論中。在今后的幾年中，合成網絡的QoS領域內還有很多工作要做，只有時間和實際數據可以告訴我們，有關新的公用網絡的設計的開銷和努力是否正確。

     一旦我們離開5類域開始進入主干網絡，真正的問題就出現了。在PSTN中，所有的載波都通過SS7發送信號和PCM語音編碼，它們是相互可操作的。普通而又簡單。但是，用一個未經測試的、不一致的包網絡代替核心PSTN，可能遠遠超過了承諾的范疇，服務供應商和設備供應商都看到了這一點。因此，PSTN還有望存在一段時間，新的基于包的5類域將成為語音電話到PSTN上的網關。這意味著基于包到SS7的信號互連和介質編碼轉換將成為必要。它的代價可能是語音質量的降低，但是將帶來的直接好處是在完全不同的基于包的VoIP技術和TDM網絡之間的相互可操作性。畢竟，如果我們不能使用我們一直都可以用的電話呼叫，新的技術又有什么好處呢？

     即使PSTN夾雜在中間的服務集成也仍然是強有力的。新的5類域也將成為數據網絡和因特網間的網關。它在其中作為過濾器和集成器。任何一個都不是最終的解決方案，但是在傳輸合成服務的啟動階段還是很有意義的。要注意的第一件事情是ISP撥號圖中的變化，它帶來了快速的無處不在的服務訪問、服務的高度可移動性以及更多特性集的更多的固定和移動電話。