4. Network Convergence

VoIP盛行，已經對語音電話服務造成價格破壞的效果，雖然Phone-to-PC 的 VoIP服務仍然困難重重， 但PC-to-PC 及 PC-to-Phone 的成功已經大幅侵蝕了傳統電信業者的營收，而且 VoIP 市場的成長趨勢未見趨緩，對於傳統電信業者的威脅越來越大。 傳統電信業者當然不會坐以待斃坐視語音服務市場被VoIP掠奪。於是提出 Network Convergence 的概念，試圖以單一的All-IP 網路取代現行語音及數據 分離式的網路，希望能大幅降低成本，加速開發新服務功能。 本章將闡述其概要。

4.1 物美價昂的 Circuit-Switched Network

我們先說明為何傳統網路價格昂貴。從網路架構看來，傳統上語音服務網路 與數據服務網路是互相獨立的兩個網路，雖然這兩種網路都是建置在同一個實體網路 上的，只是接上實體網路的交換機各有不同而已，如圖4.1所示。 傳統語音網路使用 TDM (Time-Division-Multiplexing) 交換機建構成 Circuit-Switched Network (CS Network)， 而Packet-Switched Network (PS Network) 則是使用 Frame-Relay 或ATM， 而IP Network則是在 Frame-Relay 或ATM 上再加上 Router作為IP 交換之用。

圖 4.1 傳統 CS 及 PS 網路共用光纖傳輸網路之架構

TDM 交換機造價昂貴主要的原因是其提供的 99.999%可靠度，與個人電腦之低可靠度相較，不啻天壤之別。為了這99.999%的可靠度， TDM 製造商必須 特製硬體與軟體。既然硬體軟體都是特製的，自然無法享受電子資訊科技日進千里的好處， 無法如同一般電子資訊設備般快速 的降價。例如， PC 所用的記憶體的價格幾乎每一兩年就降一半，而TDM 交換機使用的特製 記憶體不但價昂而且只能緩慢的降價，價格差距年年拉大。就軟體部分，因為不能使用 市面上的軟體，必須自行培養大批的軟體高手，使用異常嚴密的軟體開發品管慢慢自行 開發 TDM 的軟體，其軟體生產力往往低至每天一條程式碼的程度，服務功能開發的標準生產 流程至少需時一年半。龐大的軟體開發團隊，複雜的軟體，加上極低的生產力， 當然造價昂貴。可靠度，是靠高昂的成本堆積出來的。

話說回來，為何TDM交換機需要如此高的可靠度?因為在很多情況下一個小失誤就會 造成極大的損害。當一個人獨自在家突然心臟病發，掙扎著抓到電話機求救， 電話的可靠度就影響到一條生命。1990年的一個情人節，AT&T 的長途電話網路 忽然大規模癱瘓，全美有形無形的損失難以估計，所幸當天是週末假日，否則AT&T可能 就此破產，未自 AT&T 獨立出來， 需負全責。 那次的網路癱瘓導因於當年尚屬於AT&T 的 Lucent所生產的4ESS交換機的一個軟體小錯誤。 一段C程式碼內有一個'case' 少放了'break' 造成 'fall through case'， 而這個錯誤在軟體測試中，並未被測試到。不幸的是，這個軟體錯誤造成一個非常罕見的 系統異常，而偏偏這個異常竟然引起連鎖反應，癱瘓了很多AT&T 的4ESS長途交換機。 軟體測試在理論上是無法測試所有可能的 scnario，但AT&T 內部軟體品 管程序有這麼一個規定：每一行程式碼在測試中必須被執行過。此項軟體錯誤在標準測試中 原可被查覺，但因測試未被嚴格遵行以致未在測試階段發覺此項錯誤，相關人員自然難逃 家法處置[1]。

再舉一實例，有一年，大紐約地三座機場的通訊網路全面癱瘓，連機場指揮塔都無法運作， 飛機無法起降，波及歐美各大機場的航班，有數百航班被取消，另有數百航班受到延誤， 包括FCC（聯邦通訊委員會，相當於台灣的NCC）主席在內的數萬旅客行程大亂。 本次失事是硬體的故障加上 AT&T 的維運失誤所造成的。起因是電力公司因故停電， 負責機場通訊的交換機自動啟動備用電池維持運作，但應隨之啟動的四套警示燈， 或因故障待修，或因人力縮減無人看管，導致無人注意及此而未依標準作業程序 啟動應變措施，當外部電力恢復供應時，備用電池因電力不足無力切換至外部電源， 導致電池最終耗盡電力，交換機力竭而亡。AT&T 的交換機使用了 四套警示燈仍無法防止意外發生，莫非定律還真是法力無邊[1]。

由以上的說明應可瞭解 TDM交換機因可靠度極高而價格昂貴，而且為了維持整個網路 的高可靠度，其維運成本也非常高昂，導致傳統電信價格居高不下。

4.2 TDM 交換機難以應付層出不窮的新服務

除了價格高昂之外，TDM交換機因為嚴謹的軟體開發程序以致開發新 服務功能的速度極為緩慢，遠遠無法滿足現代網路社會中使用者五花八門層出不窮 的新功能需求。常使用Skype 的使用者即可知道，Skype 推出新功能的速度奇快無比， 遠非傳統網路所及。加上 CS Network 對於供應的頻寬彈性太小， 無法應付頻寬需求變化萬端的新網路應用，所以 CS Network 已經逐漸失去電信市場的主導地位。

4.4 All-IP Network 趨勢

傳統電信業者在競爭壓力下提出了 Network Convergence 的概念，利用 All-IP Network 將傳統上 由 CS 及 PS 兩種網路所分別提供的服務統一 由 PS Network 構成的All-IP Network 來提供。簡單的說，傳統第一類電信業者也要使用 VoIP 技術了，但會採用嚴謹的經營方式，而非類似第二類電信業者地攤式經營的 VoIP。 由圖4.1 可以看出來，實體的光纖傳輸網路根本不需改變即可支援 All-IP Network。 下一章將說明其架構與相關技術。 Network Convergence 帶給傳統電信業者的好處很多。主要是設備及經營成本之降低，以及 開放軟硬體平台可以加速新服務功能的開發。我們將從成本降低方面加以闡述。但我們 首先談論幾個問題：All-IP Network 可以提供 99.999%　的可靠度嗎? All-IP Network 的品質 可以比得上CS Network 嗎? All-IP Network 可以完全取代 CS Network 嗎? All-IP Network 這條路非走不可嗎?

(A) All-IP Network的品質及可靠度

All-IP Network 所能提供的服務遠比 CS Network 多， 例如我們很難利用家中的電話打影像電話，但All-IP Network 就像現在的VoIP 一般可以承擔這種服務。我們只能從CS Network 最擅長的語音部分來比較兩種網路的品質。All-IP Network 承襲了 PS Network 的三大品質問題: long delay time, large jitter, 及 packet loss 導致語音品質非常不穩定。研究人員正在多方設法提高品質，但因受先天限制， VoIP 的語音品質終將無法達到CS Network 的標準，而其可靠度也會低於99.999% 的標準。即使IP router 等各項軟硬體設備都具備99.999%的可靠度，但因為封包經過 較多的網路元件，可靠度也必然跟著降低了。很多重要的使用者寧可花費較高的 價格也不願犧牲可靠度或品質。第一類電信公司可以考慮將語音市場切割，對 特殊客戶利用CS Network 提供高可靠度高品質高價位的語音服務， 對一般性的服務則用All-IP Network 提供低價位但品質稍次的服務。 也因為有些使用者要求非常高的可靠度（例如機場或有關國家安全的的通訊服務) ， 使得CS Network 不至於完全被All-IP Network 取代。但猶如現在要維修早期電腦的軟體 將會付出很高的代價一般，CS Network 的使用者可能必須付出數倍以上的 代價才能獲得需要的服務。

(B) All-IP Network 這條路非走不可嗎?

All-IP Network 在品質及可靠度的提升方面還有一段 很長的路要走才能取代大部分的 CS Network ，其投資 也不小，會不會像其他的新科技一樣胎死腹中? 我們大膽的預測，All-IP Network 已經是一條不歸路，非走 不可。

除了因Skype，Google Phone，MSN 這些世界級的VoIP 服務 相繼推出，顯示 VoIP 已經確立了其足以撼動長途電話市場的地位， 傳統第一類電信業者不得不應戰這個原因之外，更重要的原因是 生產TDM 交換機的專業人員已經大幅流失，對於TDM 交換機的產能已經 產生不可逆的損傷，許多TDM 交換機設備製造商幾乎破產，再也無望東山再起。 約在2000年左右各大電信業者紛紛定下不再採購TDM 交換機的決策， 這些決策嚴重挫傷各個TDM設備製造商的營收，以致Lucent，Nortel 這種大廠 連年產生數以百億美元計的重大虧損，不得已紛紛裁員，長期的裁員以及 低迷的遠景，使得離職的專業人員紛紛轉行不再留戀TDM技術，將來即使 電信業者變更決策重新採購TDM 交換機，這些設備製造商再也難以召回 離職人員重新開爐生產 TDM交換機。因為軟體產能是在開發人員身上，公司所 保有的開發文件及程式碼所能發揮的功能極為有限，就如同人體對於少量流血 可以自體復原，但大量流血就可能致命一般，TDM軟體專業人員的大幅流失 已經對TDM交換機的開發造成致命傷。 很多TDM 設備生產商只剩下維修能力， 而無新品製造能力了。

(C) All-IP Network 成本分析

All-IP Network 可以降低成本的幾個重要因素如下：
  1. 如圖4.1 所示，營運商（亦即第一類電信業者）以往必須維護兩套網路， 除了硬體設備複雜度提高之外，因為 CS Network 與 PS Network 的技術細節 幾乎是兩種不同的domain knowledge，所有技術人員，訓練人員，服務人員 幾乎都要準備兩套，如果用All-IP Network 的話，只要一套即可。

  2. 傳統 TDM 交換機以及 CS Network 軟硬體都是專屬設備，價格非常昂貴 （前已說明），而All-IP Network 的硬體都是IP 設備，而TCP/IP 相關設備 因為是世界標準之故，互通性非常高，以致價格因競爭關係而非常低廉， 購置也很方便。而軟體方面，因為是採用開放式平台之故，軟體開發的成本 也會大幅下降。

參考文獻

1. Bruce Sterling, "THE HACKER CRACKDOWN: Law and Disorder on the Electronic Frontier", http://www.farcaster.com/sterling/part1.htm.