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ADSL结合VoIP 更完整及经济的语音通讯服务


  Voice over IP的发展,从早期H.323到后来的MGCP、SIP等技术已有数年的历史。最近,相关的讨论更进一步延伸到整合ENUM之机制。根据过往的经验,要真正实现一个大量且商业化的VoIP服务,技术的议题往往盖过了实际上所需面临的商业模式及产业竞争环境,例如固网的开放以及宽频网路(如ADSL)的发展,台湾目前的发展仍局限于企业私有网路之语音方案(VPN)、或是国际电话等小型利基市场。

日本雅虎透过ADSL与VoIP的成功结合,再度聚集到此焦点上,日本并晋升为全世界IP电话使用率最高的国家,广大的用户带动周边硬体与应用服务的成长与经济效益。同样具备百万宽频用户的台湾,却有着不同的发展路径。本文中,将以技术、网路、市场竞争与法规等不同构面,针对VoIP结合ADSL之服务概念提供一个全面的观点介绍。

ADSL网路架构简介

由于拨接上网有其技术上先天的限制,因此利用既有的用户回路所发展之数位式用户回路(Digital Subscriber Loop, DSL)遂成为目前一般用户宽频上网的主要方式,而现阶段又以上下传输速度不相对称的ADSL为主。ADSL全名为「非对称数位式用户回路」,其系利用局端(ATU-C)以及用户端(ATU-R)之设备将用户回路「数位化」之后传输宽频的一种技术。我们以一个用户欲申请国内一ISP亚太线上(APOL)之ADSL服务为例,来说明其服务之完整架构:

1. 因为一般用户之终端回路多数为中华电信所拥有,因此该用户需先与中华电信申请一电路(并负担电路费),APOL会请中华电信至用户家中装设ATU-R(俗称ADSL router),并透过与其机房间之ATU-C(DSLAM)以将用户的回路数位化,并将这一段双绞线的用户回路转换为数位式用户回路。

2. 由于语音与数据皆是透过同一条双绞线来传送,因此除了在用户端部分需装设一个分歧器之(Splitter)外,局端的DSLAM也会将语音的部分导到既有的PSTN语音网路,并把数据的部分导到中华电信所建构的ATM数据网路。

3. 在本例中因为用户系申请APOL的「ISP」服务,所以会再藉由APOL与中华电信所租用的T3电路,把该用户的流量导到APOL所拥有的Broadband RAS上。

4. 最后该用户便可透过APOL既有的网路骨干连接到Internet上,因此实际上用户是申请中华电信的ADSL但选择使用APOL,而非Hinet的ISP服务。

从图1的架构我们知道,ADSL所谓的上下载频宽(512K/64K)仅止于ADSL router到DSLAM这一段线路(ATU-C-ATU-R),因此一般用户在Internet上存取服务时,其平均值是低于512K/64K的。今天一用户若透过512K的ADSL连接至Yahoo的网站,并假设Yahoo的连外频宽只有T1,而同一时间存取Yahoo的用户很多,则用户使用ADSL的速度乃受限于Yahoo本身之对外频宽。此外,ISP本身对于Internet的连外频宽、ISP与中华电信租用的T3频宽以及中华电信本身ATM网路之负载等都会影响到用户真正使用上所获得的传输速度。

我们进一步假设用户连到Kimo以及ETtoday两个网站并同步下载资料,则我们用上述观念图2表示。由图2可推论,受限于网路架构,实际上一般用户在使用常见的网路服务时,其ADSL的管子「PIPE」并未做非常好的利用,实际测试的结果往往如图3所示。

则我们发现从用户端经中华电信,再经ISP的网路后连至Internet,其频宽可能会有近百Kbps的落差,而利用此频宽来提供其他的服务,即为ADSL结合VoIP的一个范例;此外若将VoIP的用户限制在同一个网路之中(如都属于Hinet),那么将会有更充分的频宽可供语音服务使用。

除了上述「空间上」使用的落差外,在时间上,因为ADSL是具有永远连线(always on)的特性,因此当用户没有使用时,反而是浪费了每月固定的500元电路费。这里延伸到另一个重点,当用户并未打开电脑利用ADSL上网时,那条数据线路是完全闲置的。以一般用户的使用经验为例,上班族或学生通常只有晚上回家后才有可能使用那一条「数据电路」,也就是说大部分的白天时间该线路是空在那儿的,这个观点使得业者可以透过此一「使用上的时间落差」让家中的其他人利用此电路作为VoIP语音服务的「最后一里」,并提供较低之费率以节省用户透用一般电话与PSTN网路所需的传统电话费。综合以上「空间」与「时间」落差的两个观点,即为ADSL结合VoIP之服务架构雏形。以下我们将进一步说明一个结合 ADSL与VoIP 之网路架构。

ADSL+VoIP整合技术及网路架构

依据上述对ADSL用户所述之时间与空间两个观点,一个利用ADSL结合VoIP服务之网路架构即如图4所示。相较于图1之基本ADSL网路架构,在用户端部分主要新增了一台VoIP CPE(用户端设备),而在ISP上则有一个VoIP GW以对应用户端的VoIP设备。在此架构下,用户使用电脑上网时,仍循着既有的线路,但是在语音服务的部分,则可以利用同样的ADSL电路,透过VoIP CPE将语音压缩成数据封包,传递到ISP的VoIP GW之后,再作后续的处理(可以仅止于VoIP to VoIP或是再转到一般的PSTN)。较特别的部分是图中的VoIP CPE除了自Hub接入了网路线之外,也接入了由Splitter所分出之传统电话线。这里有两个用意,首先它代表用户接收来电之话务路径仍可从PSTN进入(正常受话的部分),其次当CPE侦测到ADSL频宽不足以承载VoIP话务时,该VoIP CPE会自动使用原固网之线路外拨出去。 透过图4描绘之ADSL+VoIP之网路,我们可以有效利用线路资源以提供用户完整且更经济之语音通信服务。须注意的是,图4只就网路架构来说明,并未明确指出所采用的技术是H.323、MGCP或是SIP,这部份则视业者自有之规划以及设备而定。例如依所采用的技术不同,CPE可以是H.323的IP Phone或是MGCP中的Dump terminal,而局端的Gateway可对应H.323的Gate-Keeper、Gateway或是MGCP Call control等设备。当然,若采SIP的架构,则对应SIP phone以及SIP Proxy Server等。在图4上虽然将ADSL Router与VoIP CPE分开,但依据日本的经验,更把ADSL Router结合VoIP的功能以大幅降低设备成本,不过前提是该ADSL router并非如台湾,是由固网业者所限定。

至于目前业界所关注的ENUM(telephone number mapping),是否可以结合此一服务架构,将视业者对于所提供VoIP服务的等级而定。若只是一个简单且免费的语音「外拨」服务就不必大费周章的利用Enum,但若欲配给每个VoIP用户一个真正独立的E.164电话号码,则就必须再结合Enum 架构的DNS系统与阶层架构,同时相关的SIP phone或是SIP proxy也必须作对应的转换机制。除了上述网路议题之外,要提供一个较完善的服务,还必须再结合服务业者(如ISP)后端之用户认证、帐务以及OSS等系统整合议题。

依照上述,我们知道结合了ADSL与VoIP在网路概念上确实可行,但因为语音服务对于品质与即时性等QoS要求更为严谨;所以较好的服务品质必须要再做到话务品质的控管,而无论是中华电信的ATM网路或是ISP的BBRAS仍必须作一些QoS上的控管或设定,因此要真正落实此一服务仍有诸多细节需要调整与配合,而除了网路架构等技术层面的问题之外,在台湾欲成功推行此服务仍有更大的市场环境与法规等议题的考量,这些我们一并整合在下面中讨论。

台湾ADSL+VoIP市场分析

倘若读者对于前两节的技术架构已有初步的认识,则应可以依稀体会到台湾在ADSL+VoIP上发展的困难,事实上以目前ADSL动辄数百Kbps的频宽对应VoIP最多64K的频宽需求(更可压成16K或8K),其发展的关键并不在频宽与技术的问题,而是牵涉到法规与市场竞争等外在因素。

由于台湾目前的用户回路以及DSLAM、ATM等网路设备均归属于固网业者所有,而拥有此「关键性资源」的固网业者是否愿意在频宽管理以及QoS控管上提供较好的服务品质以让其他业者可藉此提供VoIP的服务即为所面对的第一个问题。

例如中华电信目前在ATM网路上提供给ADSL用户的服务等级是较不保证QoS的AAL5,这在作一般上网的服务或许可以适合,但是若需要作语音的服务则会有声音延迟的现象或是封包漏失等问题,而这些问题在传统的TDM网路上是不会发生的。

改善的方式是增加用户可以选择的服务等级或是利用如都会型光纤网路(Metropolitan Access Network,MAN)等技术作更好的QoS控管。

固网业者与ISP业者的矛盾 形成台湾推广ADSL+VoIP的障碍

然如此一厢情愿的想法立刻会招致一个竞争上的矛盾,因为语音服务原本即为固网业者营收的大宗,在这样的利益关系之下,其当然不愿意提供对应的服务等级,以让ISP业者可以提供低价甚至免费的语音服务给用户,因为这只会降低其既有的营收来源而影响到自己的利益。纵然是同样隶属于中华电信的ISP-Hinet在中华电信本身组织设计以及各地分公司的压力之下,也无法藉以提供此服务,更何况是一般如Seednet、APOL或是Yahoo等业者。

虽然ISP业者在现有的架构之下仍可以贸然的提供ADSL+VoIP的服务;但根据笔者实际透过两路中华电信的ADSL测试结果,其语音品质远较一般电话来得差,且还会因不同时段网路负载的情况而有不同的情况,加上目前从用户回路到整个ATM网路之控制全都在固网业者手中,居高不下的电路费以及没有效的商业模式都是造成台湾无法有效、并大规模推行ADSL+VoIP服务的原因。

会形成此一有趣的「僵局」其实还必须回归到法规方面的观点,以中华电信为例,当初在电信民营化时系将较关键的用户回路也一并列为其下的资产,因此当ADSL等宽频服务逐渐兴起,并使得其他服务提供业者(ISP)也有意使用到该线路时,即会受限于既有业者的态度。此外,目前的用户回路只能以数据电路的方式向中华电信租借,且包括其内部ADSL-Router、DSLAM以及ATM等整套的装备。业者并无法只租借其「last mile」的同轴电缆并自行建构或租用相关的ADSL与网路设备以取得较好的主控与服务设定的权利,因此也无法像日本Yahoo那样可以在竞争市场中提供更高速便宜的数据服务并提供VoIP的服务。在利益关系下,固网业者自然不愿意配合只供线路租借的部分,因此只能看管理当局是否将用户回路视为「关键性资源」,并立法促其开放相关政策面之议题。

由于拥有最大线路资源之中华电信目前已正式民营化,因此有关当局对于相关政策的拟定将会面临难以决策的僵局。综合上述讨论,我们可得知ADSL+VoIP已非单纯的技术问题,而是更整合了许多市场、法规与竞争环境等,使得目前台湾在推行上自有其困难。

对于经济学有基本概念的读者应该都明白,完整的竞争环境是促进厂商提供更好服务的要素之一,惟台湾目前虽然在名义上是已开放宽频与固网等服务,但因为部分关键的资源仍握于既有之业者上,因此实质上并未构成一个真正开放竞争的环境。近日我们看到政府草拟相关法案将积极建设第二条用户管道并供新固网业者承租,虽然此举有益于民营固网业者的发展。但因民营固网业者目前仍是以语音服务为主,因此对于日后是否会结合VoIP等低价服务来切入市场也是个未定之数。

以日本Yahoo的成功为借镜

对于台湾的竞争型态有一定的了解之后,我们最后再花一点篇幅来介绍日本Yahoo挑战日本电信NTT的地位并进而取得日本最大宽频提供者以及VoIP服务商的背景,其架构可参考图5所示。

首先,在竞争环境上,日本是允许业者以较低的价钱向电信业者承租电路费(如不到100台币),此外ISP可以利用自己所建立的网路与设备来提供所有后端的服务,也就是说既有固网业者仅仅提供一段到用户家中的双绞线,剩下的即全部交由业者掌控。因此日本Yahoo即可自行决定要提供给用户的服务是要提供多少频宽、要提供什么样的服务等级,以及何种服务等等;不必如台湾的环境受限于固网业者,那么在自由竞争之下,日本的宽频服务即动辄以Mbps为单位并提供如VoIP等加值服务。

此外,网路的外部性也使得申请日本Yahoo的用户数愈多,则其在低价(或免费的) VoIP服务上可以有更大的效应,加上配合Yahoo本身各种内容、社群以及宽频服务,遂打造出其称霸日本宽频市场的事业版图。而目前台湾的Yahoo虽看似也有提供ADSL的服务,但其角色只是透过其会员与基本的加值服务,帮既有的固网业者作合作促销而已,与日本成功的模式并不相同,不过这也是因为台湾的市场环境所限。

VoIP的普及需考量技术、法规与市场环境

在本文中,我们阐述了利用ADSL结合VoIP来提高电路使用率之成因以及其可行之技术与网路架构;而一个真正可以商业化并普及之VoIP服务除了技术问题之外,还必需考量法规与市场环境等问题。由于语音服务与数据服务为目前一般用户使用的大宗,因此在适切的竞争环境中,日本Yahoo成功推行的背景可谓做了最好的示范。本文所述的ADSL+VoIP服务仅只是此一观点的初步探讨,日后,数据传输所占用户服务的比重将逐渐超过传统的语音通讯,更多的数据加值服务如随选视讯、线上学习、娱乐等服务亦会基植于现有的宽频架构上来推出,而台湾此刻正欲朝数位内容与宽频相关产业发展,对于相关的发展环境以及制度等各方面再作更积极的投资与改善。

在技术方面,虽然目前市场环境以及网路整合等因素,大部分业者对于电信业者级之VoIP网路建制仍抱持着观望的态度,但可以确信的是,全IP之通信网路已是所有电信业者将来不得不面对之方向。 一样的发展目标下,我们已经在3G网路上看到其未来发展的进程,虽说固网业者自有其沉重的历史与设备包袱,但保持对于相关领域的投资与服务的发展却也是有效防止「意外的创新者」挑战的较好策略。

 

转载地址:http://www.voipchina.cn/technology/2004-03-24/36532.shtml

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