一、 前言
目前的网络主要包括PSTN网络和数据网络，网络分离、运维分立，使得网络的整体运维成本居高不下，而且难以提供复杂的融合业务。同时基于包交换的IP路由器及ATM交换机接口速率不断提升，POS、DWDM等技术的应用使带宽资源变得越来越廉价，IP技术以其灵活、简便、标准的特点被广泛接纳为网络的标准，因而在现有数据网的基础上构建下一代网络已成为业界共识。
分析表明，语音和数据业务的融合将为当前的服务供应商带来巨大的潜在机会。在下一代网络中，要求有新的解决方案来融合话音、数据、传真和视频业务，其中一个决定性的解决方案就是软交换(softswitch)。
中兴通讯在对NGN的发展和应用进行了长期探索和深入研究之后，在此基础上推出了ZXV10 I系列综合接入设备（IAD：Integrated Access Device）。
I系列产品包括综合接入设备IAD和IP Phone等终端设备，在网络层次上处于NGN网络的边缘层，可将用户端设备（电话机、传真机、PC等）接入到分组交换网中，为用户提供灵活、便捷、丰富的语音数据业务。
二、 IAD的产品功能及关键技术
1. 产品功能
● 骨干网络的接入—未来的网络是基于IP的融合各种业务的数据网，I系列设备处于NGN网络的接入层，用于将用户的语音、数据、传真、视频等信息流通过以太网、ADSL、Cable等各种方式接入到数据网络中。
● 用户数据的接入—I系列产品可以为用户提供数据接入业务，数据接入方式可以为以太网、WLAN、蓝牙等。
● 传统及补充PSTN业务的实现—I系列产品可以为用户提供传统PSTN业务，例如语音通话、传真、Modem等，也可以实现各种补充业务，例如三方通话、呼叫等待、来电显示、呼叫转移等。为用户在节省费用的同时提供可以和PSTN媲美的业务能力。
● 呼叫控制协议的处理—I系列产品内嵌的处理器通过对呼叫控制协议（如H.248、SIP、H.323、MGCP、NCS等）的处理来实现各种业务流程。
● 语音编解码的实现—I系列产品通过内嵌的DSP进行语音编解码，使得语音信号可以在数字网中传输。主流的语音编解码标准有G.711、G.723、G.729等。
● 各种网管方式的提供—I系列设备可以提供Telnet、HTTP、SNMP等网管方式。
2. 关键技术
● 语音编解码
语音信号要得以在分组网络中传输需要经过语音编解码处理，并转换成可以在分组网络中传输的数据包的格式。不同的语音编解码算法的处理帧长、时延、速率和语音质量等参数是不同的。目前业界主流的语音编解码算法有G.711（语音编解码速率64kbps）、G.723（语音编解码速率5.3/6.3bps）和G.729（语音编解码速率8kbps）。
● 回声抑制
在VoIP中，由于引入了语音编解码算法延迟（例如G.729为15ms，G.723为37.5ms）、网络传输时延等，将原本时延很小的用户电路阻抗不匹配造成的电路回声时延增加，在实际应用中会严重影响通话的语音质量，因此必须引入回声抑制技术对回声进行消除。目前ITU-T针对回声抑制有相关标准G.165和G.168，I系列产品需要支持相关标准。
● 语音活性检测（VAD）和舒适噪声产生（CNG）
由于网络带宽是有限的，为了更合理和充分地利用网络带宽，在VoIP技术中引入了语音活性检测和舒适噪声产生技术。根据语音通信的特性，在正常的语音通话过程中有40％至50％的时间为静音或接近静音时间。使用了VAD技术后，发送方在静音时不再传输语音包，而是改为传输舒适噪声参数或者不发送任何数据包，接收方收到舒适噪声参数后再由CNG模块在本地合成出舒适噪音，因此可以大幅度节省网络带宽。ITU-T在G.729协议的附录B中和G.723协议的附录A中就分别定义了这两个协议的VAD和CNG算法。
● 动态缓冲区和丢包补偿
由于IP网络是一个尽力而为的网络，同时语音通信为实时通信。在IP网络上传输的数据包可能由于路径不同或其他原因到达目的地时会产生时延、包顺序错误甚至包丢失等问题。为了保证语音质量，需要开辟动态缓冲区根据网络的实际状况来对网络包进行重新排序、缓冲等操作，以保证语音的平顺、自然。同时如果网络包丢失需要根据合适的算法来进行补偿。
● DTMF中继
在需要进行二次拨号的业务应用如电话银行、记账卡中，由于语音压缩及网络丢包会对电话按键信息（采用DTMF双音多频方式）造成损伤，因此需要在语音之外通过信令方式来传输这些信息，同时在接收端处再合成出对应信息。目前通常按照RFC2833协议进行DTMF中继。
● 传真中继
在IP网络上提供传真业务时，由于IP网络存在丢包、乱序、时延、抖动等问题，同时鉴于T.30传真协议对信令时序的高度要求，需要引入网络传真协议来保证传真业务的稳定性。目前实时传真协议遵循ITU-T T.38协议。
● 呼叫控制协议
两个或多个I系列设备之间或I系列设备与其他网关设备之间要完成一次完整呼叫过程需要呼叫控制协议的支持，目前业界常用的呼叫控制协议有H.323、H.248/Megaco、MGCP、SIP和NCS等。
● 安全性问题
I系列设备需要保证用户数据的安全性，具体使用的安全保证手段有：
● 语音网与数据网在逻辑上分开，两个网络分别进行IP地址规划，在网络层面上控制了大量的数据网用户对语音网的非法入侵。当语音网采用专网或VPN方式时，整个语音网的可靠性将更高；
● 在网管系统中对各网元设备设置不同级别的管理员权限，使用户不能越级对设备进行操作，并设有警告提示；
● 网络相关网元设备内置自检安全工具，对可疑的入侵自发进行拒绝并上报网管系统。可实时关闭外界对各网元设备的一些无关的网络请求。
● 各网元设备的工作均必须通过认证，并在SS的控制下完成。
三、 组网方案
IAD作为终端产品，面向家庭、社区、企业及Soho用户，为用户提供数字和语音业务，以下是几种典型的I系列设备应用组网方案。
1. IP公话吧业务
IAD设备作为一种接入设备，可以提供IP公话业务，其消费群体可以为学生、驻外工作人员、普通居民和分公司/办事处等，可以通过新建公话吧、由网吧改建、由学校和单位建设等方式建立。公话吧解决方案如图1所示。
图1 IP公话吧解决方案
根据计费方式的不同，我们可以将IP 公话业务分为简易型及标准型两种IP公话实现方式。简易型IP公话，利用传统计价器进行计费。IAD的相应用户端口与计价器相连，当通话结束，软交换控制设备会通知IAD产生一个反极性脉冲，提供给相连的计价器用于计费。此方式无需在网络侧配置额外设备，实施简便、快捷，适于个体经营户经营。但简易型IP公话只适用于IAD所接入的普通电话，不能应用于智能终端以及可视终端，且由于计费算法管理困难，计费时长不准确，不推荐它作为大规模运营的IP公话的计费方式。
标准型IP公话业务的实质属于软交换控制设备的预付费业务，它的用户即为主叫预付费用户。在运营时，需要在网络侧、用户侧配置相应的设备。网络侧即公话管理中心包括管理服务器、数据库、管理坐席三部分，通常数据库与管理服务器共用一个PC服务器（硬件）平台，管理坐席则是安装了管理软件的普通PC。管理服务器首先可以看作是一个AAA服务器，它通过Radius接口与软交换控制设备交互。当用户使用IP公话业务时，其呼叫由软交换控制设备通过Radius接口送到公话管理中心的管理服务器进行认证、计费，并根据费用实施实时断线等管理功能。
2. IP V-HOTEL
应用IAD、IP-Phone及可视电话等多媒体终端设备，可以为宾馆和酒店提供IP语音、视频和数据业务。该方案的组网图如图2所示。
图2 “IP V-HOTEL”宾馆酒店解决方案
应用I系列设备可以为宾馆和酒店提供分层次的IP语音、视频和数据业务。在低档客房、办公室和商务中心中通过直接与宾馆中心以太网交换机相连的IAD来提供语音业务。在中档客房内通过IAD和以太网交换机配合来提供语音和数据业务。在高档客房通过视频终端、IP话机等智能终端设备来提供语音、视频和数据业务。
业务的计费和认证由酒店网络中心的IP话务台统一完成。
3. 楼宇、SOHO、家庭解决方案
中兴通讯I系列设备可以为楼宇、SOHO和家庭用户提供语音、视频和数据业务接入，该方案的组网图如图3。
图3 楼宇、SOHO、家庭解决方案
I系列产品适用于有宽带接入的环境，对于政府事业单位、商业楼宇以及居民小区等，只要拥有5类线资源，即可通过I系列产品为用户提供语音、数据、视频等业务。
对于只需要提供语音业务的用户，如楼宇等，可以将IAD放置在楼道。IAD上行通过以太网口与数据网相连，下行通过FXS口与话机、传真机等终端类产品相连，为用户提供VoIP语音业务。
对于有数据接入要求的SOHO用户等，可以在办公室或用户家庭配置带下行LAN口的IAD设备。此类设备上行通过以太网口与数据网相连，下行通过FXS口连接话机、传真机等终端类产品，通过下行的LAN口为用户提供数据接入业务。
对于有较高要求的用户，可以通过智能终端方式接入。例如使用IP Phone设备，IP Phone设备通过上行以太网口与数据网相连，直接为用户提供VoIP语音业务，同时提供下行LAN口为用户提供数据业务。部分高端用户还可以采用可视话机或者Multiphone软终端类设备来获得数据、语音和视频的多媒体综合业务。
四、 应用案例
中兴通讯IAD设备广泛应用于各地区软交换网络中，主要包括宁波网通宽带电话本地网工程、杭州网通宽带电话本地网工程、西北网通软交换商用实验网项目、广东联通IP超市项目建设、河南电信软交换项目、福建铁通软交换商用试验局项目，广东、辽宁、陕西、湖北、重庆、山西、江西、海南、河北的联通城域综合业务网项目等。此外，该设备方案还在国际市场获得应用，如菲律宾软交换SoftSwitch商用网建设项目、安哥拉NGN商用网项目等。下面以河南电信软交换项目为例进行说明。
图4 河南电信软交换项目
河南电信NGN网络是中兴通讯在北方电信的第一个软交换商用网，该网络从2003年5月开始建设，同年7月正式对外放号。河南电信NGN网络经过2年多的试商用，已逐渐成熟，网络结构趋于完善，设备运行状况稳定，在用户量大、组网复杂的情况下，经受了长期运行的考验，完全达到了电信级应用的要求。经过长期的探索和积累，也已在应用模式、业务包装、网络规划、运行维护等方面积累了丰富的经验，为正式商用打下了坚实的基础。目前实装用户达26,900余户，其中采用IAD设备的话吧用户有600余家。
软交换网络用户接入依托于IP城域网，用户的需求也有区域分散性，以下几种是适合采用IAD、IP话机的场合：
1、对于五类线到用户桌面或者到户的环境，可直接选用IP话机或单端口IAD接入用户，这样可以充分利用已有的数据网资源，用户接入迅速，河南电信开展的业务多为SOHO用户、普通家庭用户等；
2、对于五类线到楼道的环境，可选用多端口IAD放置在楼道，为多个用户同时提供语音和数据业务，河南电信目前开展的业务多为宽带小区、商务楼宇、话吧等。
这些应用模式，是经过长期经验总结和市场实践得来的，已经得到了用户和市场的认可，是完全成功的应用模式。
图5 河南电信IP宽带公话吧
五、 结束语
随着传统电信网络逐步演化为下一代NGN网络，IAD作为边缘层的综合接入设备也将得到越来越广泛的应用。中兴通讯作为NGN系列国际标准的主要起草者，IAD的标准顺从度高，协议全，可提供完善的私网穿越系统解决方案，并可通过IAD Manager对IAD进行统一管理。
