宽窄带综合接入技术的语音解决方案

要害词：AG、IAD、NGN、SS、PSTN、TDM、VoIP

一、 概述

　　当前，向下一代网络（NGN）演进已成为通信发展的一个必然趋势，而PSTN的演进是目前运营商关注的焦点之一。PSTN作为提供话音通信的优质网络已经为用户服务了几十年，但是随着用户对非语音业务需求的不断增长以及技术的快速发展，它终将被以软交换为核心的下一代网络所代替。软交换网络通过基于IP传输的协议实现呼叫、业务控制和语音、数据的传输，它将PSTN网与数据网结合起来，并在此基础上提供多种灵活丰富的业务。但考虑到PSTN现有的丰富网络资源和已投入的大量资金，不可能立即将其舍去完全由软交换替代，因此在PSTN向NGN的演进过程中，很长一段时间内将是PSTN与IP网络共存的阶段。在这一阶段，综合接入技术的应用必然成为其中的要害。

　　综合接入是在传统窄带接入基础上，随着用户对宽带业务需求的增加而发展起来的，它可以通过统一平台向用户提供话音、数据、视频、专线等多种宽窄带业务。本文仅在话音业务和有线接入的范畴中进行讨论。

二、 技术分析

　　在综合接入技术中话音业务接入可分为两种：一种是TDM方式，另一种是VoIP方式。

1. TDM方式

　　该方式将POTS用户通过V5接口接入到PSTN交换机，在PSTN交换机的控制下完成话音业务的交换。在这种方式中接入设备为OLT或ONU。

2. VoIP方式

　　该方式将POTS用户的TDM话音业务分组化后接入到IP网。有两种实现方案：一是采用接入网关（AG）将TDM话音业务分组化；二是采用综合接入设备（IAD）将TDM话音业务分组化，如图1所示。这两种方案的区别在于分组化在网络中的实现位置不同，AG处于传统接入网中OLT的位置，在用户侧的接入与OLT完全一样，只是网络侧接入到IP网，网络协议换成VoIP协议。因此AG方案可以用于改造传统接入网，使其具备向NGN过渡的能力。IAD位于用户终端侧，直接与话机相联，将TDM话音业务分组化后接入到宽带接口（如ADSL和EPON），然后通过接入设备（如DSLAM和EPON接入设备）透传到IP网。IAD方案同样也适用于改造传统的接入网，但需要与ADSL设备（ADSL Modem和DSLAM）或其他宽带接入设备配合。要注重的是目前的IAD设备需要本地供电，假如停电，则不能提供业务。

图 1  VoIP语音业务的两种方案AG和IAD

　　VoIP方式的话音接入要求在IP网中有软交换机（SS）来进行呼叫控制和交换，假如没有SS则需要通过中继网关（TG）将VoIP协议转换为V5协议接入到PSTN交换机。SS与PSTN交换机的互联通过中继媒体网关（TMG，也可称为信令网关SG）来实现，TMG的主要作用是实现分组话音和TDM话音间的相互转化，以及信令从分组到七号信令间的转换。由此可以看出，TG与TMG的区别在于，TG属于接入网设备，通过出V5口实现IP网与PSTN网的互通；TMG属于交换设备，通过出七号信令实现IP网与PSTN网互通。从图2可以看出这两种设备的区别，VoIP协议以H.248协议为例。

图 2   TG和TMG区别

　　以上介绍了话音业务的两种接入方式—TDM和VoIP，那么这两种方式在向NGN的演进过程中将扮演什么样的角色呢？我们知道，NGN是基于分组交换能够提供电信业务的网络，因此对于整个网络架构来说，最终目的是用IP网替代PSTN，而对语音业务，最终目的是用VoIP方式替代TDM方式。然而，TDM方式作为传统的接入技术已经广泛应用在现有的接入网之中，运营商不可能将现有设备立即替换掉，因而在相当长的时期内支持TDM方式的设备还将存在，并且与新的支持VoIP方式的设备一起形成一种共存的局面。中兴ZXDSL FSAP正是针对这种局面而研发的一款产品，以下进行具体介绍。

三、 中兴ZXDSL FSAP解决方案

　　中兴ZXDSL FSAP是一个全业务的接入平台，在此着重讨论其对语音业务的支持。ZXDSL FSAP同时支持TDM和VoIP两种语音业务，因此可以非常灵活地应用在向NGN演进的各种情况下。

1. TDM方式接入

　　在网络侧，FSAP提供E1接口，可以作为OLT将语音业务接入到PSTN交换机，通过V5协议来完成对呼叫的控制。在用户侧，FSAP可以通过多框级联的方式来接入最大8000 POTS用户，并且可以通过光传输将级联从框放到端局，这种级联从框就是ONU，而主框则是OLT。

2. VoIP方式接入—AG方案

　　在网络侧，FSAP提供FE/GE接口连接到IP网，通过H.248协议与SS交互来完成对语音业务的交换。TDM语音和分组语音的转换在FSAP的VoIP模块中完成。而在用户侧则与上面的TDM方式一样。可以看出这种应用方式下的FSAP是一个AG设备。

3. VoIP方式接入—IAD方案

　　FSAP作为DSLAM或其它宽带接入设备时可提供xDSL和EPON接入，因此完全可以支持IAD方案的接入。FSAP将由IAD处理后的语音分组通过FE/GE口透传到IP网，即在IAD与SS之间建立一条透明的分组通道。

4. TG

　　在前面已经提到，当IP网中没有软交换机（SS）时需要用中继网关（TG）将分组语音转换成TDM语音，VoIP协议转换成V5协议到PSTN交换机中去处理。从对FSAP的介绍当中可以看出，FSAP在硬件上有FE/GE和E1接口，在软件上支持VoIP协议（H.248）和V5协议处理，因此FSAP完全具有升级到TG设备的能力。

5. FSAP应用

　　在传统网络向NGN演进的过程中，运营商的思路应该是：在核心网部分，加大IP网建设的同时减少PSTN的投入，最终完全用IP网替代PSTN；对接入网部分进行改造，逐步增加对IP网的接入比重，等时机成熟时，可以完全接入到IP网。另一方面, 有线接入网的光进铜退也是一个必然的趋势, 因此光接入的比重也会逐渐增加。那么采用什么样的设备来对接入网进行改造呢？从上面的思路来看，FSAP这样的同时支持TDM和VoIP的设备具有极大的优势，因为传统的接入设备不支持VoIP和纯光接入（FTTH）方式，显然与NGN的大方向不符，然而纯支持VoIP的设备必需要SS或TG配合使用，这样假如大量使用投入会比较大。FSAP则有效解决了以上问题，在现有的窄带接入网中，用FSAP替代OLT和ONU，在支持TDM接入的同时提供向VoIP接入升级的能力，这样从接入网的物理结构到用户和PSTN交换机数据都不用改动。当上层核心IP网条件成熟后，再将FSAP接入到IP网，而此时只要在FSAP中用VoIP模块更换TDM（V5）模块即可，实现了方便经济的网络改造。当然，FSAP可以通过同时提供VoIP和TDM模块来满足需要同时支持两种接入的需求，如运营商对老用户保持原有的V5 TDM接入而对新增用户采用VoIP接入，这也是一个接入网改造的必经阶段。图3所示是FSAP对于语音业务的应用情况，以光传输级联方式为例。

图 3  FSAP在语音业务中的应用

　　为了进一步说明FSAP在NGN演进过程中的灵活应用，我们用表1来进行描述。首先可以将核心网的发展分为三个阶段：从纯PSTN到PSTN和IP网共存，最终发展到纯IP网；接入网的发展也可分为三个阶段：从纯铜缆到光铜共存（即最后一公里为铜缆），最后发展到纯光缆接入网，由于目前纯铜缆的情况已经很少，所以表中第一行只列出后两个阶段。表中灰色项目表示FSAP在各种阶段所表现的设备形态，灰色项目下一行对应的是语音接入方式。对于FTTH的纯光缆接入，必然是采用IAD将语音分组化后通过光缆联到接入设备，FSAP对EPON的支持使得它恰好可以作为一个光接入设备。从表1可以看出，在向NGN演进的各个阶段，FSAP总有相对应的设备形态来满足运营商需求。即使对有些不太实际的阶段，如当接入网发展到纯光缆时，而核心网仍处在PSTN的阶段，FSAP仍然可以支持，这从另一个方面说明了FSAP的灵活性，适合在向NGN演进中作为对接入网改造的设备。

表 1  FSAP各阶段的应用

　　需要强调的是，FSAP的强大在于其不仅提供语音业务，更重要的是还提供其他宽带业务。简单点说FSAP可以看成是AG、OLT（ONU）、DSLAM和光接入的综合设备，当然功能还不止这些，并且它提供统一的治理平台来治理这些业务。FSAP这种宽窄带一体化和统一治理的能力为运营商提供了向NGN演进的强大保证。FSAP作为AG设备，不但支持POTS用户，而且支持ISDN和DDN用户。