图2. IP-Centrex解决方案体系结构
图2显示了从传统的中央交换机业务向基于IP的中央交换机业务转换的一个具有可行性的解决方案体系结构,这个方案尽量使得用户侧客户端对于基础设施的投资最小化,而运营商对此的投资回报则会相对较多(Internet服务提供商,ISP相对较少,而电信运营商更多)。更具体来讲,部署成本取决于设备接口和服务的需求、部署的范围、备的使用年限、现有可用的IP网络基础设施等等,因此每个具体的解决方案需要单独地核算成本。
IP中央交换机的用户不仅能够在不需要增加运营商的专用线路的前提下扩容,还能只在本地的IP网(LAN或者Intranet)添加服务器就能实现各种新的基于IP的业务与应用。许多现存的电路交换制造厂商正在致力于开发线路卡(line card)或网关设备,其中线路卡可以与现有设备完整结合以支持必需的接口功能,而网关设备可以支持IP网络、公共交换电话网络(PSTN)以及服务传输组件之间的互通。
图3 IP-PBX解决方案体系结构
图3示范了一个现存的基于电路交换的PBX增加了一个嵌入式的VOIP呼叫控制器和通向公共交换电话网络(PSTN)的网关线路卡之后,如何向基于IP的PBX转换的体系结构。另一种实现转换可选取的方案是使用一个分离的物理设备,这个设备具有完整的VOIP网关和一个分离的呼叫控制或呼叫代理功能。这两种实现方案的选取则取决于系统机构。
尽管现今已经有很多用于基于IP终端控制的协议存在,例如H.32.,SIP,MGCP等等,但是IETF的SIP正在凭借它的开放性与简单性,逐渐赢得了来自标准化组织和企业厂商的共同支持。而对于呼叫管理或呼叫服务器或呼叫控制器的VOIP网关设备来说,MGCP和Megaco/H.248协议正在成为最无争议的赢家。
3、IP-VPN和远程工作
虚拟专用网络(VPN)是指利用电信网络链路或者共享Internet中继线来提供点对点的专用逻辑信道,以进行数据或话音通信。IP的灵活性和普遍性已经激发了许多因特网和电信网设备制造商来投入开发基于IP的虚拟专用网络(IP-VPN)设备,用以支持在宽带IP链路上传输融合的实时通信和数据业务。如图4所示,宽带IP链路可以是一个数字用户线路,一个附装在有线电视上的线缆调制解调器(CATV),一个无线的或以太网本地环路,或异步传输模式(ATM)之上的IP,或光纤激光器之上的同步光网络(SONET)等等。
图4 IP-VPN和VOIP解决方案
许多大公司都已经在内部建立起了他们的IP-VPN,从而方便他们的员工、呼叫中心代理和差旅人员的使用。基于IP-VPN的VOIP业务主要益处是能够方便远程工作者(在家或者其他地方)使用和公司中心部署的VOIP设施和服务。
商业级的SOHO IP-VPN设备和IP-PBX能够提供从IP网络到PSTN网络的平滑VOIP呼叫,从而使得用户能够拥有可靠服务质量的业务。同样地,本地和应急呼叫能够通过本地模拟或者BRI线路被路由到PSTN网络。这使得企业能够实现向其他端点(PSTN电话)或者公众服务接入点(PSAP)传送低成本、高效的呼叫。
和所有的基于IP的业务一样,通过基于Internet逻辑私有网络管道提供IP-VPN和相关业务的主要问题有两个方面:
a)安全性
b)服务质量保证
为了满足安全性的需求,我们需要为终端提供完善的鉴权、加密解密、隧道和防火墙机制。同样地,为了满足服务质量的需求,我们有必要对通过网络的IP分组进行接入控制和带宽分配。因此,任何实际可行的IP-VPN设备都必须同时通过嵌入的软硬件支持安全性和服务质量。
目前,国际互联网工程任务组(IETF)和国际电信联盟(ITU)已经制定了系列的标准和草案来实现基于IP的安全性和服务质量控制。例如:
a)基于PKI (Public Key Infrastructure)的数字认证,用户鉴权、授权和计费的Diameter和Radius协议等都可以用于用户和终端的鉴权。
b)IETF的IPSec采用了基于多路数字加密标准(DES,三重DES比较常用)的消息加密机制,通常提供128位键字(key)。
c)基于包头压缩和加密的点到点隧道协议(PPTP),二层隧道协议(L2TP)等提供信息隧道技术。
d)基于TCP/UDP端口、IP地址、协议类型、业务、接口等的分组包过滤机制、有状态的分组包检测、服务登录、网络地址转换(NAT)等机制可以被用作构建防火墙服务。
为了支持服务质量保证,IETF的区分服务(Diff Serv)、综合服务(IntServ)、以及结合二者优点的资源预留协议(RSVP),多协议标记交换(MPLS)已经趋于成熟。
4、基于WEB的呼叫中心
基于Web的呼叫中心不仅实现了商用和运营级的VOIP服务,而且继承了IP电话的灵活性等天生优势。传统的基于电路交换的PBX和自动呼叫分发(ACD)的呼叫中心系统能够通过添置VOIP网关和相应软件来升级为支持VOIP和基于Web的管理控制。因此,需要传统PBX和ACD设备场上,例如Avaya、北电网络、NEC等已经在市场上投放了这类基于Web的呼叫中心相关的产品设备。
在呼叫中心支持IP电话和VOIP业务使得添加、移动和改变工作站,以及远程呼叫代理员接入变得简单可行。此外,通过使用ANI/DNIS和基于IP网络的用户信息实时检索,呼叫中心代理员能够低成本、个性化地和客户进行交流。特别是对于在不同时区和地理位置的部署多个呼叫中心站点的情况,通过IP进行互连互通,能够实现高效低成本的管理和维护。此外,由于IP电话支持各种开发的应用程序接口(API),例如智能网络Java API(JAIN)、Paraly/OSA、TAPI/JTAPI,因此许多被电子商务应用所需要的销售自动化、库存管理、故障记录单和计费软件包等可以被低成本地开发,同时还将提供用户资源管理(CRM)等配套设施。而为了保证电子交易等事务的私有性和安全性,在上一节所讨论的鉴权、加密和防火墙机制将能派上用场。
基于Web的呼叫控制和ACD管理同时还能够平滑地实现智能控制、路由和任何位置的智能呼叫管理,无论是在企业内部还是在IP-VPN远程。这些特性实现了基于全IP的业务融合-话音、数据/电子邮件、传真等等,并且都统一到多媒体终端或者PC机上。因此,Web呼叫的引入对于企业而言使得他们更加容易开发和发布各种新的基于IP的业务与应用。这些业务包括基于Web的内部协作(呼叫中心代理员之间)和外部协作(呼叫中心代理员和客户之间)、基于浏览器的网络和业务管理、聊天和即时消息、基于Web的点击拨号(Click-To-Dial)等等。
基于Web的呼叫中心还可以被用来构建虚拟呼叫中心,以支持更为高级的呼叫控制和业务交付。这样的呼叫中心不仅可以在地理位置上跨越全球不同的时区,而且还可以低成本地实现不间断客户服务(24小时/天、365天/年)。例如,美国东部时间(EST)临晨1:25到达波士顿呼叫中心的呼叫可以通过协同的IP-VPN被路由到北京的呼叫中心,当时正是下午13:25。 同时,还可以统一地对于全球呼叫中心代理员进行培训,使得他们对于某方面的业务有所专注,这样客户到达的呼叫可以按照类别被路由到合适的代理员处。
5、下一代企业网络
传统方式的企业网络部署不仅需要架设内部网络(Intranet),而且还要同时租用其他的外部网络以提供电话、传真、网络管理等商业服务。而今,这些企业级业务主要集中在两大公众网络上发展:PSTN网络(包括移动通信中的蜂窝网络)和Internet网络。图5说明了当前大多企业部署的分离PSTN和Internet体系。下一代企业网络(Next-Generation Enterprise Networks,NGEN)不仅应该保证当前企业网络所能够提供服务,而且还应该平滑地支持移动性和多媒体应用。而且,其架构应该向灵活、自适应、自配置和互操作的设计目标演进。下一代企业网络同时还应该用户友好并且可扩展,提供充足的带宽和QoS保证,从而提供用户所期望的可靠性和可用性。为了满足这些需求,下一代企业网络的演进方向是将目前分离的PSTN和Internet网络融合为一个基于全IP的高性能、可靠、可扩展、QoS感知的网络,如图6所示。
图5 当前企业部署的PSTN与Internet分离架构
图6 未来Internet和PSTN融合企业网络体系
5.1用户期望
企业用户希望所部署的网络能够平滑地支持各种业务和应用,并且支持高效的网络管理与维护。以下几个方面的技术被期望用来加固企业现有的PSTN和Internet网络。
¨具有内置以太网接口的IP电话,可以同时承载话音和数据业务,并且支持移动性管理。
IP-PBX或者分组语音交换(PVX),以及综合接入设备(IAD),从而取代传统的PBX和终端。IAD通常支持基于DSL的业务,因此部署时不需要多个物理线路的开销,因为一条来自IAD的物理线路能够支持多个虚拟电路。PVX可以处理各种分组话音服务,而且可以避免升级和互操作性的问题。
存储区域网(Storage Area Networks, SAN),存储区域网是一类专门用于提供企业商务数据或运营商数据的存储和备份管理的网络。因为是基于网络化的存储,SAN比传统的存储和备份技术拥有更大的容量和更强的性能。通过专门的存储管理软件,可以直接在SAN里的大型主机、服务器或其它服务端电脑上添加硬盘和磁带设备。现在大多数的SAN是基于光纤信道交换机和集线器的。通常SAN被配置成网络的后端部分,存在于数据中心或者服务器场之后。
5.2过程重构和巩固
下一代企业网络的还需要考虑过程重构(process reengineering)和巩固,主要是为企业资源规划(ERP)、电子商务、数据仓库和数据挖掘、服务器集群等应用服务。虽然实现这些应用的主要目标是降低部署成本和复杂度,企业还需要谨慎地对于具体的应用进行评估,否则可能会适得其反。
5.3基于前摄的维护
构建基于前摄(Proactive)的维护对于企业网络的部署日益重要。基于前摄维护的概念早在上个世纪九十年代就被提出,在网络结构日益复杂的今天,被看作是未来网络将要发展的必要技术。以下是几个基于前摄维护的例子。
5.4服务质量支持
支持企业网络的服务质量需要优化网络接入和流量的路由。一个应用了服务质量策略的网络能够识别不同数据流的类别,从而尽力保证高优先级的业务先被交付。而服务质量相关的评估指标通常由时延、抖动、丢包率等参数所确定。
当前许多服务质量策略是端到端(End-to-End)部署的,其依赖于IP之上的TCP或者UDP这样的终端控制协议。而UDP协议由于其简单无状态等特点,被更多地应用到了实时通信中。另一方面,对于IP层的服务质量,目前区分服务、综合服务和多协议标记交换(MPLS)已经发展得相对成熟,IETF等各大标准化组织都已经制定了相应得标准。
特别需要指出的是,服务级别保证(SLA)已经成为业界关注的重点,各大标准化组织都在开发SLA的参数指标,例如稳定性、可用性、响应时间、时延抖动、安全性等,从而满足实时话音传输,VPN等服务质量的要求。而加强SLA需要监控、配置和供应管理等相关工具的支持。
5.5企业网络管理
当企业部署VOIP网络的时候,以下几个因素应该被重点考虑:
例如,考虑PSTN的SLA指标要求99.999%的可靠性,需要保证用户在95%的情况下都能够在摘机300毫秒内听到拨号音,PSTN网络还需要支持平均3分钟的呼叫时间。而且,在每次呼叫的过程中,PSTN网络的链接丢失率应该为0,因为电路交换网络为每次呼叫建立了专门的连接。对于企业的下一代VOIP网络而言,就应该利用基于IP的信令和媒体流来实现逼近PSTN的服务质量。而企业网络管理(ENM)策略包括:
因此,下一代企业网络还有两个重要的需求需要满足。第一,需要满足当前企业网络所能提供的所有业务的可用性和质量保证。第二,需要发挥IP的开发性和易用性,开发更多的新兴融合业务。
6、结束语
本文探讨了企业VOIP网络部署问题,从中央交换机(Centrex)到专用分组交换机(PBX),再到基于Web的呼叫中心。
以下是激发我们在企业部署VOIP的一些原因:
由此看见,全IP化已经成为大势所趋,因此企业在其上的投资能够得到回报。当然,企业在部署VOIP网络的时候,还面临以下的问题,需要给予解决:传统基于电路交换的PSTN网络能够提供质量可靠的话音业务。而企业部署VOIP网络后,如果想同样达到PSTN网络的可靠性则花费的成本将会过于高昂,并非明智之举。因为传统电路交换的可靠性是以低资源利用率的面向连接交换方式所换取的,仅有20%的流量带宽是得到合理利用的。而当用基于分组交换的IP基础设施同时承载话音、E-mail、传真等业务的时候,高的资源利用率必然牺牲可靠性的代价。当然,我们也可以从以下几个方面进行弥补:
事实上,许多中小企业已经应用了以上的技术来加固他们部署的VOIP网络。进一步而言,IP的开放性和灵活性所付出的代价是其安全性的挑战。在传统PSTN这样的基于电路交换的网络,提供话音业务是有专网所完成的,是一个安全和计费等各方面部署完整的可运营系统。相反,对于IP网络而言,为了提高资源利用率和开放系统,所有业务与应用都共享一个相同的基础设施。这对于企业内部用户和外部黑客都留下了安全性隐患。当然,本文已经提及了一些加固企业VOIP网络安全性的策略。
企业部署VOIP网络后还有一些特定的问题需要考虑。例如,基本的电话服务在停电的时候怎样被保证不间断性。传统基于中央交换机(Centrex)的话音业务,是运营商保证了业务的不间断性。因此,当企业在用户侧部署PBX或者IP-PBX后,自身需要准备后备的供电措施以保证VOIP业务的连续性。又例如,对于119这样的应急呼叫,需要连同呼叫者的位置信息一起被准确地路由到相应的公众服务接入点(PSAP)。当基于软/硬件的IP电话在企业被部署后,电话客户端的MAC和IP地址等系列的信息可以被综合利用来识别用户的位置。这些信息通常都被企业的IT部门在网络维护和升级时所用,因此可以连同DNS表一同进行在线公布,或者直接存放在DNS服务器之上。
此外,全IP体系的引入必然导致对于命名方案变更。例如,SIP用户之间的标识是形如电子邮件地址(User@Domain)的统一资源标识符(URI)。URL、URI等这些命名方案将会取代国际电联E.164电话地址命名方案。同时,IETF已经在几个RFC(RFC 2806、 RFC 2915、 RFC 2916 和 RFC 3026)中规定了传统电话号码向基于DNS系统体系的命名方案(例如权威指针资源记录NAPTR)的映射。NAPTR是一个基于DNS的资源表示类型,它实际上是一个基于重写规则地正规表达式。它完成一个特定字符串到新域名标识或者URI的解析翻译。它允许DNS可以完成更为广泛的查询服务,比如完成ENUM到URI的解析。例如,如果呼叫方是一个SIP终端,则会利用NAPTR将被叫方的地址解析为一个SIP URI地址,而后发起呼叫。最后,企业在向全IP化演进和部署其VOIP网络的过程中,可以分若干的步骤逐一进行部署。而且,对于不同规模的企业可以量身定制自己的方案。例如,小型企业可以首先选择用DSL线路接入来替代DS0电话线路,不仅可以免去PSTN网络的月租费用,而且还可以享受本文所提及的IP电话所带来的呼叫控制、网络管理等各方面益处。对于大中型企业而言,可以将传统的PBX或者Centrex服务升级为IP-PBX或者IP-Centrex服务。这样可以让他们员工在任何位置一致地都享受各种丰富的IP服务。同时,对于大中型企业而言,还需要在部署基本的VOIP网络后,逐步地引入一些网络元素来加固服务质量并且丰富业务与应用。因此,这些需要添加的网元大致分为两类,一类是安全性、QoS策略等方面的网元部署;另一类是即时消息、在线状态等应用服务器的部署。而得益于IP体系接口的开放性,这些网元的开发部署的周期和成本都会大大地降低。
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