家庭网关技术探讨

UTStarcom Confidential 1 家庭网关技术探讨 Product discussion UTSI-NJTC-2006xxxx v0.1 UTStarcom Confidential 2 家庭网关技术探讨 引言 家庭网关 概念 历史 新的延伸 UTStarcom Confidential 3 家庭网关技术探讨 中国电信项目计划 1、 电视上网和 IPTV产品完善、增值业务产品开发和行业拓展 2、 基于电信传媒的体系架构研究及音乐产品开发 3、 中国电信家庭客户综合业务产品开发 4、 中国电信固网支付综合业务开发 5、 中国电信非接触式应用研究和产品开发 6、 基于家庭网关的商用化增值业务产品开发 7、 小灵通个人信息管理（ PIM）业务 8、 3G业务智能管理界面 9、 数据卡综合客户端软件 10、 中国电信移动认证和支付体系产品开发 11、 基于 FLASH的手机媒体信息产品开发 12、 手机个人空间产品开发 13、 手机导航产品开发 UTStarcom Confidential 4 家庭网关技术探讨 中国电信家庭产品规划 家庭客户品牌 个人客户品牌 固话 宽带 小灵 通 固话 IPTV 宽带 IPTV 宽带 IPTV 全球 眼 现有业务、特别是语音业务融合 提供基础家庭信息服务 提供综合家庭信息服务 适应中国电信业务转型要求 开发适合现阶段家庭业务转型的宽窄带语音融合产品 研究下阶段信息服务产品方案 产品组合规划 UTStarcom Confidential 5 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 规范体系架构 中国电信家庭网关设备技术要求总体要求 （ V1.1暂行） 中国电信家庭网关技术要求基于 Triple Play业务的家庭网关 （ V1.0）已经发布 中国电信家庭网关设备技术要求基本型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信家庭网关设备技术要求增强型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信家庭网关设备技术要求企业型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信家庭网关设备测试要求基本型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信家庭网关设备测试要求增强型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信家庭网关设备测试要求企业型家庭网关 （ V1.0暂行） 中国电信终端综合管理系统技术要求 （暂行）已经发布 家庭网关与终端综合管理系统接口技术要求 （暂行）已经发布 UTStarcom Confidential 6 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 网关形态定义 网关总体要求 是家庭网关产品总体的技术要求 通过升版满足未来技术和业务的需要 网关形态 目前根据网关的功能侧重及适用场景分三种形态 基本型 增强型 企业型 总体要求与各形态网关规范的关系 各形态网关规范是总体技术要求的子集 各形态网关产品适用于不同场景和业务需求 UTStarcom Confidential 7 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 网关功能点 网关定义 设备在网络中的参考模型、设备功能形态定义等定 接口定义 物理接口、逻辑接口 功能定义 协议：网络协议及数据转发、 DNS、 DDNS、 NAT 无线： WLAN、蓝牙、 PHS等 设备发现、业务发现、业务控制等 QoS、 VoIP、语音、安全等 管理维护 本地、远程（ TR-069) 应用实现 家庭门户、视频监控、存储、打印共享、 IPTV 绿色上网、防火墙、防病毒、防垃圾邮件、 VPN 用户界面（ GUI） 登陆方式、界面风格等 其他 性能要求 运行环境要求 软硬件要求 UTStarcom Confidential 8 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 网关形态分类 基本型网关定义 在中国电信网络中使用的， ADSL2或 LAN上联，具备高速上网、IPTV、家庭监控、家庭存储、信息安全等功能，支持 WLAN，不支持 VoIP、 VPN的家庭网关设备。 增强型网关定义 在中国电信网络中使用的， ADSL2或 LAN上联，具备高速上网、VoIP、 IPTV、家庭监控、家庭存储、信息安全等功能，支持 WLAN，不支持 VPN的家庭网关设备。 企业型网关定义 在中国电信网络中使用的， ADSL2或 LAN上联，具备高速上网、VoIP、视频监控、信息安全、 VPN、打印共享、信息安全等功能，支持 WLAN的家庭网关设备。 UTStarcom Confidential 9 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 家庭网关定制 思路：开发三款典型的家庭网关产品（基础型和增强型） 产品形态 宽带接口 以太网口 USB WLAN VoIP FMC 应用价值 形态 1 ADSL2 /LAN 4个 1个 host 接口 Minipci 扩展 无 代替传统modem 形态 2 ADSL2+ /LAN 4个 1个 host 接口 Minipci 扩展 1个以上 FXS接口 VoIP试点产品 形态 3 ADSL2+ /LAN 4个 1个 host 接口 Minipci 扩展 1个以上 FXS接口 支持（通 过 PHS或蓝牙） FMC融合业务 UTStarcom Confidential 10 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 ITMS 终端综合管理系统规定了终端综合管理系统的总体功能要求、系统构架、模块功能、系统运行流程、软硬件要求、安全要求、性能要求及与其他相关系统或平台的接口要求。 终端综合管理系统是宽带业务管理平台的一个子系统，通过与 BOSS及其他业务系统的交互，实现对宽带终端的集中管理和业务的统一部署。 终端综合管理系统内部功能模块可分为资源管理模块、日常工作计划管理模块、网元管理模块、系统管理模块及外部服务接口模块 。 UTStarcom Confidential 11 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 ITMS内容 CWMP CLI HTTP SOAP 设备认证 状态监视 参数配置 版本控制 设备信息 用户信息 业务信息 分组信息 系统管理 97系统 112系统 NMS FTP 告警故障 配置管理 系统维护 软件升级 故障检测 告警 外部服务接口 97系统及业务系统的运营支撑接口，用于业务的开通，发放 诊断测试接口，用于故障检测及上报 综合网管接口 ，主要用于终端的管理和监控 所有业务均实现北向工单自动流转，自动发放 综合终端管理系统 所有故障诊断均实现北向工单自动绑定，自动诊断，自动上报 所有监控，管理操作均实现北向工单自动绑定，自动监控，自动上报 UTStarcom Confidential 12 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 ITMS与网关接口 ITMS 设备认证注册模块 参数监控模块 参数配置模块 软件升级模块 测试诊断模块 HGW 代理接口模块 UTStarcom Confidential 13 家庭网关技术探讨 中国电信对家庭网关的看法和定义 开发计划 中国电信家庭网关定制进度计划： 中国电信家庭网关综合管理系统定制计划（ supportsoft）： 第一月至第六月 2006.11.15 分析设计阶段 2006.12.15 现网试验阶段 家庭网关研制开发阶段 2006.8.15 第一月至第六月 2007.1.12 分析设计阶段 2007.5.11 现网测试试运营阶段 管理系统开发阶段 2006.9.8 2006.8.7 UTStarcom Confidential 14 家庭网关技术探讨 ADSL2/ADSL2+介绍 ADSL不足 ADSL is defined by ITU-T G.992.1 G.992.2 Deployment problem Interoperation problem CPE compatibility Rates 8M/800K Reach 3Km Power Fixed power output Stability/Performance Against noise condition and interference Loop condition Bridge tap/RFI Management EOC Channel, Less Capacity UTStarcom Confidential 15 家庭网关技术探讨 ADSL2/ADSL2+介绍 ADSL2 Standard as G.992.3 (ADSL.Bis) Target Improve performance Improve Interoperability Higher the data rate(128-196kbps on downstream,32-64kbps on upstream on most loops) Long reach （ 0.5-1kfts on most loops) Diagnostics Power Management Feature overview Enhanced and optimized modulation OLR (Online Reconfiguration) Improve Rate and Reach Power Management Line Diagnostics Fast Startup (O) new applications, services, and deployment scenarios. Compatible to TR-048 UTStarcom Confidential 16 家庭网关技术探讨 ADSL2/ADSL2+介绍 ADSL2 ANNEX Annex A With POTS Annex I All Digital mode Annex L READSL（ max to 18kfts) Annex M Double Upstream Annex A Annex I Annex L Annex M 0 6 32 64 255 128 UTStarcom Confidential 17 家庭网关技术探讨 ADSL2/ADSL2+介绍 ADSL2+ Standard G.992.5 (G.Bisplus) Doubles the downstream bandwidth, Extend to 2.2Mhz Inherits from ADSL2 Meeting the high data rate requirements up to 26Mbps UTStarcom Confidential 18 家庭网关技术探讨 ADSL2/ADSL2+介绍 ADSL2+ feature overview Programmable Downstream PSD Mask (Downstream Only)、 Bandplan can be programmable in both CPE and CO side Windowing at the transmitter Up to 3 Reed-Solomon codewords per symbol, to enable the higher data rates in downstream The total aggregate ADSL2plus transmit power is the same as the total aggregate ADSL/ADSL2 transmit power and shall be no more than 20.4 dBm The mask defined in G.992.5 above 1.1 MHz is spectrally compatible with the VDSL band plan 997 and 998. Automode is a feature that enables devices that support multiple standards in ADSL2 family to select the best mode of operation. For example, a device that supports ADSL2 Annex A, ADSL2 Annex L (RE-ADSL2) and ADSL2+ Annex A, will be able to probe the line and select the mode of operation that provides the highest data rate for the user. In general, ADSL2 Annex A will work best on medium length lines (between 8-15 kft), RE-ADSL2 will work best on long lines (16 kft) and ADSL2+ Annex A will work best on short lines (8 kft). UTStarcom Confidential 19 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 why VOIP Voice over IP (VoIP) is getting popular in the market. It enables a telecommunication company to cut costs by allowing a single network to transmit both data and voice traffic. Offers inexpensive rate for long distance calls. Voice quality resulting from packets transmitted over the IP network is comparable to the voice quality in Public Switched Telephone Network (PSTN). Separation of media and call controlling Media conversion close to the traffic source and sink The call-handling functions is centralized. A call agent (media gateway controller - MGC) can control multiple gateways. New features can be added more quickly. UTStarcom Confidential 20 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 VOIP architectures H.323 based architecture Gateway Gatekeeper MGCP/MEGACO based architecture MGC (master) MG (slave): termination, context, stream SIP based architecture SIP server Registrar Proxy/redirect server Location server UA UTStarcom Confidential 21 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 MGC/MG based protocol history SGCP MGCP Megaco/H.248 I-RFC 2705 MGCP proposal by merging IPDC and SGCP Consensus between IETF and ITU on Megaco Protocol (March 99) Lucent submits MDCP to ITU-T SG16 (Nov 1999) MDCP (proposal) IPDC IETF RFC 3015/3525 UTStarcom Confidential 22 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 Megaco connection model Based on 3 concepts: Termination Identifies an end point for media flows Implements Signals, and generates Events Can appear in at most one context. Permanent (provisioned) terminations can exist outside a context Context Defines communication between Terminations, acts as a mixing bridge Contains 1 or more Terminations Supports multiple streams Stream A context can have multiple streams, each typically for a medium, e.g. audio, video, etc The MGC specifies which streams a given termination supports MG Ta Tb Cn Tc Td I2 O2=I1+I3 I1 I3 O3=I1+I2 UTStarcom Confidential 23 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 what is SIP Developed in IETF Old standard RFC 2543, February 1999 Current standard: RFC 3261, June 2002 An application-layer control (signaling) protocol for creating, modifying, and terminating sessions with one or more participants. Can be used for voice, video, instant messaging, gaming, etc. Text-based Messages, User id: SIP:, 600610 UTStarcom Confidential 24 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 what is SIP Ethernet IP TCP UDP RTSP SIP SDP codecs RTP DNS PPP Network Application Data Link Transport UTStarcom Confidential 25 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 SIP advantages SIP is a part of the IETF toolkit It can be used with other IETF protocols to build a complete multimedia architecture. (RTP, SDP) Separation between establishing and describing a session It can now be used together with SDP, for instance, to establish Voice over IP (VOIP) sessions. Intelligence in the end system: end-to-end protocol SIP servers have an equally well-defined task: routing SIP requests based on the Request-URI and responses based on Via headers. Interoperability Negotiation guarantees real interoperability between all the SIP users in the network. Scalability SIP pushes the intelligence to the end system and obviates the need to store state information inside the network during a session. SIP as a platform for service creation This is the most important feature of SIP. UTStarcom Confidential 26 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 SIP architecture UTStarcom Confidential 27 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 SIP methods SIP is based on the Web protocol HTTP and like HTTP, is a request/response protocol. User Agent Client (UAC) - The User Agent (UA) sending requests. User Agent Server (UAS) - The User Agent (UA) returning responses. A SIP request, together with the responses it triggers, is referred to as a SIP transaction. UTStarcom Confidential 28 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 SIP methods INVITE Requests a session ACK - Acknowledge the final response to the INVITE CANCEL Cancels a pending transaction. BYE Terminates a session REGISTER Sends users address to server OPTIONS Ask for server capabilities UTStarcom Confidential 29 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 SIP methods INVITE Requests a session ACK - Acknowledge the final response to the INVITE CANCEL Cancels a pending transaction. BYE Terminates a session REGISTER Sends users address to server OPTIONS Ask for server capabilities UTStarcom Confidential 30 家庭网关技术探讨 VOIP介绍 voice coding Coding implementation DSP host CPU Coding methods G.711a/u: 64kbps,10ms frame length, 107.2bps bandwidth occupied (IP packet overhead:0.432) G.729a/b: 10kbps, 10ms frame length, 53.2kbps bandwidth occupied G.726: 40kbps,32kbps,24kbps,16kbps, 10ms frame length,75.2kbps bandwidth occupied G.723.1: 5.3kbps or 6.4kbps, 30ms frame length,19.5 or 20.8kbps bandwidth occupied Quality key point echo cancellation length: usually at least 16ms jitter buffer: usually at least 500ms UTStarcom Confidential 31 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 概述 WLAN指以无线信道作为传输介质的计算机局域网。 无线通信只要求两台计算机之间能传输数据 无线网络要求以无线方式相连的计算机能共享资源，具 有有线网络系统所支持的各种功能。 WLAN的三大技术 IEEE 802.11x ETSI HiperLAN ASTM DSRC（交通、道路、运输） UTStarcom Confidential 32 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 拓扑结构 UTStarcom Confidential 33 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 拓扑结构 UTStarcom Confidential 34 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 802.11与 WIFI IEEE 802.11特点 提供异频和限时发送服务 多屏显示传递服务 网络管理服务 注册和认证 电源管理 宽带 安全性 寻址 什么是 Wi-Fi? Wireless Fidelity(无线相容性认证 ) IEEE 802.11a、 802.11b、 802.11g 无线连接计算机网络 通常用来访问 Internet UTStarcom Confidential 35 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 物理层关键技术 DSSS调制技术 （ 直接序列扩频） DBPSK ： 1Mbps数据速率下采用。 DQPSK ： 2Mbps的数据速率采用，这种方法每次处理两个比特码元。 基于 CCK的 QPSK：是 11b标准采用的基本数据调制方式。它采用了补码序列与直序列扩频技术，传输速率分为 1，2,5.5和 11Mbps。 CCK通过与接收端的 Rake接收机配合使用，能够在高效率的传输数据的同时有效的克服多径效应。 但这几种技术都无法实现在更高速率下的通信。 UTStarcom Confidential 36 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 物理层关键技术续 OFDM技术 OFDM技术是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，从而有效的抑制无线信道的时间弥散所带来的 ISI。 由于在 OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。 PBCC调制技术 PBCC调制技术是由 TI公司提出的 ,已作为 802.11g的可选项被采纳。PBCC也是单载波调制 ,但它与 CCK不同 ,它使用了更多复杂的信号星座图。 PBCC采用 8PSK,而 CCK使用 BPSK/QPSK；另外 PBCC使用了卷积码，而 CCK使用区块码。 PBCC可以完成更高速率的数据传输，其传输速率为 11， 22和 33Mbps。 UTStarcom Confidential 37 家庭网关技术探讨 WLAN介绍 802.11MAC 802.11M