影响基于PON的语音业务应用的关键因素及解决方案

亚固

在目前国内外电信运营商的主营业务中，语音业务仍是收入的主要来源，是必须重点保证发展的业务，所以，FTTH实施后必须要保证语音业务的实现。从“光进铜退”、节省投资的角度来说，铜线没有必要与光纤一道入户，但这在现网实施中会碰到一些问题。下面就FTTH现网建设过程中可能出现的问题及其解决方法进行探讨。　　1、基于PON语音业务的几种实现方式 　　通过PON系统可在一根光纤上承载VoIP（软交换）、IPTV、高速上网等业务。其中，语音业务目前主要是基于NGN的语音业务，主要通过在 ONU（光网络单元）中内置IAD（综合接入设备）的方式和ONU的FE接口外挂IAD的方式实现。其业务实现方式的架构如图1所示。  图1　基于NGN的语音业务的实现方式　 　　其中VoIP业务是通过电话机连接到ONU的POTS口，再通过PON系统（由ONU、ODN、OLT等组成）中局端OLT设备上的GE接口连接到NGN。一般软交换的商用网都是以现有的IP城域网作为承载网络，核心层设备包括软交换设备、应用服务器、媒体服务器、网管、运营系统、防火墙及其他辅助设备。 　　现在很多厂商都提供内置IAD的ON  U，在ONU上直接出POTS端口，VoIP和宽带上网建议走不同的IP城域网路由通道，以满足不同业务对时延的要求。 　　本地网中的IAD由于数量庞大（48个用户以下的称为IAD，48个用户以上的称为AG），同时还有日常的配置管理、故障管理等维护管理工作，因此可在本地单独建立一套IAD集中管理系统。维护人员在软交换网络的集中网管系统上应可以直接调用IAD集中管理系统进行维护。 　　ONU内置IAD的网管实现方式可以采用与PON实现统一网管，也可以对IAD单独管理。 　　2、软交换语音的实现技术 　　软交换网络采用业务、控制、接入分离的体系架构，采用的是扁平化的结构，业务层和控制层被看作软交换网的核心部分，主要由软交换（SS）设备、应用服务器、媒体服务器（MS）和路由服务器等组成，而接入部分主要由中继网关、信令网关、接入网关、边缘接入控制（BAC）设备和IAD等构成。与传统 PSTN相比，软交换网络用户覆盖的能力已不受地理范围的限制（传统电话用户接入范围小于5 km）。由于软交换网络具有集中控制、分散接入的特点，从技术上讲，在处理能力允许的条件下，通过PON等接入网、IP承载网，软交换核心设备可以提供 IP网所达区域内用户的业务接入控制和管理。在软交换网络中，考虑到网关功能的灵活性、可扩展性和高效性，提出了分解的网关功能的概念，即将IP电话网关分解为媒体网关、信令网关和媒体网关控制器（MGC），每一功能实体完成一定的功能。其中，媒体网关控制器主要完成呼叫控制功能，而媒体流的传送和转换由在媒体网关控制器控制下的媒体网关来完成。软交换将呼叫代理的功能进行了进一步的扩展，除了提供呼叫控制功能外，还可以提供计费、认证、路由、资源管理和分配、协议处理等功能。 　　3、PON系统与软交换平台的互通 　　如果要PON系统与软交换平台实现互通，则需要SS与MS的配合，软交换平台基本的通话协议主要有H.248、MGCP（媒体网关控制协议）和 SIP（初始会话协议），PON系统下的IAD可以选择H.248协议、MGCP或SIP与MGC互通。所以要实现VoIP的语音业务，首先要验证IAD 与相关标准协议的一致性，其次要对各个厂家的IAD进行测试验证，验证内容和要求如下： 　　●基本功能要求。主要从呼叫处理能力、媒体控制能力、语音处理能力、基本协议流程和接口测试这几方面来验证。 　　●业务测试。主要验证IAD业务的实现以及与软交换之间的协商能力，主要包括基本业务、补充业务和异常呼叫几部分。 　　●性能要求。主要验证各款IAD的语音质量、呼叫及传真建立时间以及其他的辅助功能。 　　●维护管理。主要验证本地Console维护或Telnet到IAD进行的管理功能。主要包括对归属MGC地址的配置和查询，地址的动态和静态配置，版本查询，App升级及配置文件的上传下发等。 　　4、同一PON端口内电话的互通 　　由于同一OLT内部不同ONU数据业务之间的天然隔离，如果要实现内部电话互通，需要在MS中对语音流进行中转，同时需要在SS上进行信令控制配合。 　　如果软交换机配置了媒体服务器，采用媒体代理的方式，则MGC会控制IAD把语音包发到MGC指定的媒体服务器，这样PON设备只要提供通道即可，不需要任何新功能。这时，虽然同一PON端口下的数据是隔离的，即数据不能直接任意互通，但IAD会根据MGC的控制，把语音包发到MGC指定的IP 地址。 　如果软交换机没有配置媒体服务器，一般MGC会控制IAD把语音包发到对应的IAD。但由于同一PON端口下的数据是隔离的，所以语音包会到达OLT卡，但不能到达同一PON端口下的ONU的IAD上。   　　通常，现网上软交换机没有配置媒体服务器或者没有开启媒体服务器的功能，这就需要在OLT设备上增加MS来完成媒体代理功能。通过OLT设备上的MS，管理所有ONU上IAD的信息，包括IAD在上电时和平时轮询IAD时的信息。当OLT设备上的MS发现是本OLT的ONU需要互通时，它将自己完成语音包的代理转发功能。 　　5、IAD应用需要注意的问题 　　5.1　IAD的IP地址分配 　　通过前面的分析可知，软交换是经过核心IP网络承载的，无论是内置的IAD还是外置的IAD，如果要实现不同IAD下的用户能够互通电话，则必须要给每个IAD分配一个IP地址，而FTTH是面向每个家庭的，就目前中国拥有的公网IP地址资源来看，如果全部使用公网的IP地址，远远不能满足要求。 　　对于目前ONU侧的语音业务的实现，ONU侧并不关心与MGC通信的IP地址是公网IP地址还是私网IP地址，只要可以与对应的MGC正常通信即可。如果要减少分配给ONU的公网IP地址，节约公网IP资源，建议给ONU侧分配私网的IP地址（如172或10网段），  在PON系统NGN业务上联和MGC之间，通过NAT服务器或具有NAT功能的路由器，进行ONU私网IP地址与较少公网IP地址的转换即可。 　　5.2　外置IAD的可移动性带来的安全隐患 　　如果IAD使用公网的IP地址，那么IAD就具有可移动性，这不仅给运营维护带来不便，同时也带来了安全隐患。 　　可以通过在软交换交换机加一个信令防火墙——BAC，通过限制用户IAD的某些IP地址网段，来限制不正常的移动IAD。 　　如果IAD使用私网的IP地址，因为私网的IP地址只在本地有效，则不存在以上问题。 　　5.3　备用电源 　　无论是ONU内置IAD还是外置IAD都需要电源供电，ONU一般放在用户家里，正常情况下采用市电供电，这样当用户所在小区停电时会造成IP电话无法正常使用。这个问题目前的解决方法是： 　　●对于介意停电时无法正常使用IP电话的用户，可以为用户提供可供电2～8 h的蓄电池，但购买蓄电池的费用由用户承担； 　　●基于对购买蓄电池成本的考虑，对于不介意停电时无法正常使用IP电话的用户，可以采用月租费优惠的方式予以补偿； 　　●引导厂商开发低能耗的ONU，停电时使用干电池就可以维持一段时间的通话。 　　6、结语 　　xPON技术的特点决定了由其实现电话语音业务时还存在不足之处，很多问题在现场试验中已经解决，目前主要还存在的问题是如何在断电情况下保证用户端电话的正常使用。目前多数厂商都是采用ONU端配备备用电源的方法，但这种方法不能从根本上解决问题，并且为普通用户提供2～8 h备用电池也给维护部门带来较大压力。一种合适的解决方法是不为普通用户提供备用电池，但是月租费比固网语音业务便宜；另一种方式是通过网线接口或USB 接口利用其他有源的通信终端为ONU供电；另外引导厂商开发停电时使用干电池供电的低能耗ONU。 　　ONU内置IAD的方式具有较高的安全性，运行维护管理灵活，可以与PON实现统一网管，也可以对IAD单独管理，是比较成熟的提供语音业务的方式。多个（大于4个）POTS端口的ONU，主要适用于中小企业用户，或者放置在楼道里供多个住宅用户使用，价格较便宜；小于4个POTS端口的ONU 主要适用于个人用户。