電信業者近年來遇到史無前例激烈的挑戰;從傳統政府保護的藩籬解禁面對市場自由競爭機制的考驗,從以語音服務為主要範疇轉型到以數據業務為主的戰場.電信市場日益激烈的競爭促使服務供應商要不斷更新,開發增強型,有附加價值及競爭力的應用,同時必須在成本與推出市場速度間取的平衡.CompactPCI開放式標準架構很好的平衡了業界標準,硬體,操作系統,應用開發工具,能快速有效開發高利潤的電信增值服務,同時使傳統以專有軟硬體架構為主的電信建設轉型,能享受開放系統帶來成本大幅降低及大眾化業界標準作業系統的好處.這一轉變讓設備及服務供應商找到了數以百萬計的開發者,並開始採用具高可靠性,高擴展性和高性能的CompactPCI寬頻通訊平台
■CompactPCI 寬頻通訊平台濫觴
自從PICMG於1994提出CompactPCI標準,解決多年來電信系統工程師與設備製造商面臨的棘手問題—傳統電信設備匯流排如VME(Versa Module Eurocard)與工業標準PCI(Peripheral Component Interconnect)匯流排不相容問題--多年來PICMG組織已有超過400家世界級電信/電腦大廠加入如Motorola, Lucent, Sun, HP, Dialogic, Natural Microsystems….共同制定並遵循CompactPCI規範,因CompactPCI完整融合了電腦與工業設備諸多已經過廣泛驗證的標準.CompactPCI為傳統匯流排加值,使電信設備具有高效能及如同專屬架構般的高可靠度,同時享受PCI標準帶來的規模經濟.CompactPCI的好處包括:
-標準外觀(Form Factor):3U and 6U,極易與使用Eurocard-based的設備整合
-高效能:32bit/33MHZ可達133MB/sec,64Bit/66MHZ可達266 MB/sec.
-高擴充性:透過橋接技術(Bridge)可支援最多256 PCI Bus同時運作
-高可靠度:適用惡劣環境,抗干擾,熱插拔,前插式易維修,防震,低功耗等,局部故障對服務運行沒有影響.
-易管理:自我偵錯,自動config等簡化管理成本
-快速推出市場:CompactPCI基於現有PCI標準,可被眾多以PCI開發之解決方案,業界標準的作業系統及設備供應商支持,加速研發而快速上市,搶得先機
因此,CompactPCI除了廣泛應用在電信設備,電腦電話整合(Computer Telephony),也適合即時系統控制(Real Time Machine Control),產業自動化,即時資料採集(Real-Time Data Acquisition),軍事系統等需要高速運算,模組化及高可靠度可長期使用的應用.CompactPCI極致的高頻寬特別適合電信網路所需高速資料傳輸,如Router,Server, Switch等的特性,使CompactPCI由前台應用走進電信局端扮演更重要的角色.
■CompactPCI 寬頻通訊平台在電信領域的應用
IP與寬頻的興起使新一代網路必然是集語音,數據,影音,服務業務於一體的全新IP寬頻架構,同時在有線及無線實體媒介皆能同時運作.建構新一代網路的挑戰在於如何將現有網路架構轉變成能提供多種服務的異質化環境,同時又能以單一控制系統來管理網路!!服務供應商已清楚意識到: 加值服務業務將成為Operators與競爭者差異化而立於不敗之地的主要勝出點!!如視訊會議 (Video Conferencing),隨選視訊(Video Streaming),Unified Messaging等應用似乎被視為有潛力的收益來源而被服務供應商大力推廣著.問題就來了!為了讓使用者能輕易在單一設備上溝通聲音影像,服務提供者須以極高的成本運營兩種網路:傳統以聲音為主的網路及能提供多媒體的IP網路.為了降低成本及有效運作,”寬頻通訊平台”的出現便以閘道(Gateway)的形式扮演介面,同時支援IP網路及傳統以SS7為主的PSTN(Public Switched Telephone Network)的溝通.
◆結合語音與數據的閘道
傳統的語音連結是直接將訊號與局端的Class 5 交換機連接,在撥號音之號,收集所撥號碼及分析使用者需求(如國際電話,長途電話…等)而後接通,在新一代網路架構中,使用者的訊號不會直接與Class 5連接,而是先經過軟交換”Softswitch”,由軟交換先判定此需求服務的性質,然後再將服務需求轉介至封包交換網路(Packet-Switching Network)或傳統由SS7構建的語音網路.因此,在不損壞傳統語音網路穩定運作而又能快速建置整合新一代IP通訊基礎建設, ”寬頻通訊平台”便成了網路設備供應商及電信系統業者最佳解決方案!!
CompactPCI寬頻通訊平台正是在新一代寬頻網路建設強烈需求下孕育而生的. CompactPCI寬頻通訊平台與架構在CompactPCI 標準之眾多解決方案,使設備供應商與服務供應商能根據自己需要,結合IP,ATM,IN,TDM眾家之長,建設開放式電信等級的寬頻網路架構,不但降低網路建設及運行維護成本,更能快速提供新加值服務,搶佔新市場,滿足用戶不斷變化的需求.CompactPCI寬頻通訊平台除了加快網路基礎建設的建置速度,更提供具彈性,可靠性及擴充性的網路運算解決方案,發展出各種為電信服務業者所量身訂作的高密度IP運算關鍵核心.
◆取代商用伺服器成為電信應用系統新寵
在硬體方面,從 CompactPCI 標準所延伸的各種體積輕巧模組化元件,如PMC子卡彈性擴充卻不增加卡片厚度,以及搭配1U,2U,4U,8U,9U,12U等多種規格機箱選擇,適合不同應用安置在同一標準機架中便於管理,單一機箱可配置多達21組I/O,多備援的供電系統,伺服器系統採用的”抽屜式’熱抽換設計,由前端進行系統設定,維修及熱插拔,高可靠度的無風扇式CPU,最小化MTTR(Mean Time To Repair)等設計,均是為實現電信等級的高可靠性.
在軟體方面CompactPCI 採用開放式作業系統,而具備豐富驅動程式和開發工具的優勢, 不但可應用在各種即時交換應用系統開發, 原來必須架構在大型商用伺服器(如IBM,HP,SUN….)的各種RTOS (Real-Time OS,如Solaris,Linux,VxWorks…等)上開發的舊有電信應用系統,也能夠輕易移植到CompactPCI平台上,享受新一代CompactPCI寬頻通訊平台帶來的低成本經濟效益及快速上市的優勢.如計費系統(Billing System),Unified Messaging,串流服務器(Streaming Server)等.
因此,CompactPCI寬頻通訊平台是新一代電信網路建設最佳選擇,不但適合新一代寬頻網路建設整合傳統語音網路及IP數據網路,更逐漸取代傳統商用伺服主機在電信應用中的地位.常見的應用有:各種基地台控制系統(BSC: Base Station Controller),無線網路控制系統(MSC: Mobile Switch Center),軟交換(SoftSwitch),多媒體IP閘道器,遠端存取,SS7閘道器,信號傳送端點系統, 電腦電話整合(CTI),IP電話,VOIP,WAN/MAN跨接連線,光纖交換解決方案,整合訊息(Unified Messaging),計費系統,位址服務(Location-based Service),Internet存取服務…..等不勝枚舉.茲將常見CompactPCI在電信領域應用整理如下表:
■應用案例:CompactPCI寬頻通訊平台應用在VoIP Gateway
如圖一所示, CompactPCI寬頻通訊平台應用在VoIP Gateway,扮演串聯傳統PSTN網路與新一代IP Network的溝通橋樑,使服務供應商能快速輕易整合運營兩種網路,而使用者在不需改變使用習慣及設備下,即能享受到低廉的新費率所帶來的新服務.典型應用服務包括IP電話,IP傳真,Unified Messaging, IP Call Center, Internet Call Waiting等.IP Gateway是任何VoIP的核心並至少提供以下五個基本功能:
1.與PBS,PSTN或其他電話接的接口
2.基本呼叫處理功能
3.即時(Real-Time)語音壓縮與解壓縮
4.對壓縮的語音封包與解封包
5.與IP網路的接口
一些IP Gateway還可以提供其他的功能包括:IVR(Interactive Voice Reponse),計費(Billing)…..等.
如何實現如此多功能的IP Gateway?如圖二架構,在CompactPCI標準的背板上,整合了電腦電話領域常用的標準H.110 bus,提供冗餘時鐘支持熱插拔板卡如VoIP,FoIP,T1/E1 等功能,這些都是應用開發商基於CompactPCI及H.110標準所開發現成的解決方案(Off-The-Shelf),同時具有電信等級CompactPCI標準的高可靠度特徵;
--熱插拔:過去只有在昂貴的專屬系統中才有的功能,能在正運行中的系統拔出或插入功能板卡而不影響系統其他部位運作,實現高可用性及便利擴充性.
--備援供電及負載平衡:如圖三,CompactPCI機箱備有熱備份電源及風扇,電源自動負載平衡,降低故障發生率.
--備援CPU配置:使更換故障CPU不影響系統正常運作.保持故障局部化,同時有備份的資源能馬上替代,故障排除時間不超過秒單位,達到”99.999%”電信級高可用性
■結論
建立在開放,可程式化(Programmable)的高可用性CompactPCI結構已成為新一代電信網路建設的核心,設備供應商及服務供應商對這整種解決方案的需求日益殷切,標準的發展使開發商的產品都與CompactPCI開放式平台相容,設備供應商及服務供應商可以在廣泛的產品中選擇,並享受競爭開放市場帶來的低成本優勢,彈性與快速上市多重優勢.如圖四,依據RTC Magazine 估計,CompactPCI市場將由1999年的美金$350 Million成長到2003年的美金$3200 Million,年複合成長率高達45.6%,其中又以2002年至2003年最大幅成長.CompactPCI為工業電腦產業開拓了一個以往傳統工業電腦無法應用的新市場,而CompactPCI需針對電信等級應用提供高可靠度及達到嚴苛高品質要求,卻又為傳統工業電腦廠商豎立高進入障礙, 因此,目前能提供電信級CompactPCI寬頻通訊平台幾為國外廠商如Motorola,Ziatech,Force Computer等,而亞洲目前則有凌華(ADLINK Technology)為CompactPCI領導廠商.設備供應商及服務供應商在選擇CompactPCI寬頻通信平台供應商時,除了需具備堅強研發能力,高品質的製造能力(如6 sigma,世界級通訊大廠認證等),是否能快速提供滿足客製化需求的產品更是關鍵,畢竟沒有一家供應商能接受提供客戶完全沒有差異化的產品. CompactPCI寬頻通訊平台帶來的劃世紀通訊革命將是新一代電信網路設備應商及運營商的最佳選擇.
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