SBC以及WebRTC

孙宏伟/文

　　VoLTE正在取代传统2G/3G网络和VoBB网络，以All IP的方式，更加廉价地为语音、传真、视频、多媒体业务提供新一代通信网络。相对于传统网络而言，其在安全性、用户容量、QoS、ICT融合方面均有较大变化。

　　SBC（Session Border Controller）作为VoLTE网络边界网关，横跨VoIP通信网络中的信令和媒体平面，一般作为独立的设备部署在网络边缘，支持终端用户之间的VoIP通信，也支持运营商网络之间的互联互通，同时提供安全防护，确保运营商网络能应对一系列潜在的安全威胁。

　　另外，根据T-Mobile给出的成本结构分析，在运营商对VoIP网络的投资中，SBC几乎占据整体投资的30%，在运营商网络中扮演着重要角色，需要快速适配网络的下述4个方面的变化，以满足业务层的需求。

多层联合防御，确保网络安全

　　VoLTE基于All IP架构，支持LTE无线宽带、固定宽带、Web/Wi-Fi和企业网络等多种接入类型。All IP网络的开放性、SIP的易扩展性，以及LTE接入网络的扁平化特点，使得VoLTE网络相对于固定宽带网络受到的安全威胁发生了3个变化，即攻击源增多、攻击方式增多、攻击频率增大。

　　首先，用户如果安装被篡改过的、植入非法插件的应用，就会中毒，使得网络的攻击源呈指数级增多。

　　其次，攻击手段除传统的利用网络IP安全漏洞，发起常见的TCP/IP报文攻击、流量型攻击、畸形报文攻击、业务逻辑攻击等，还会随着网络架构变化、业务演进，呈现多样化趋势。如4G网络部署初期，覆盖盲区大量存在，用户不可避免地要在2G、3G和4G网络间单摆式地来回切换，引起注册风暴；IM、Presense等富媒体业务由于突发性强，且信息量小，SIP信令交互频繁，给VoLTE网络带来信令风暴冲击；非法攻击使用窃取的用户隐私信息，发起超短时间呼叫、不完整呼叫等恶意呼叫，拦截短信，以及利用第三方应用（电话黑白名单功能、垃圾电话/短信拦截等）直接干预用户会话等。

　　再次，攻击流量不断增长。根据华为云安全中心统计，攻击峰值流量已经超过100GB，并且每年以50%的速度增长。

　　面对VoLTE时代网络安全发展新趋势，下一代SBC作为VoLTE网络的“看门狗”，不能再沿用老一套的单层防御方法——“攻击哪里防哪里”，而需要具备独立安全分析模块和多层联动防御能力，能够基于用户行为和特征匹配进行深层检测，并结合业务需要进行独立的安全分析和安全处理，例如通过用户行为和业务识别超短呼叫、不完整呼叫等恶意呼叫事件，形成不同的安全策略，下发到IP层/传输层，从IP源直接进行防御，从而实现IP层、信令面、媒体面联动防御。

　　同时，为避免用户信息及隐私泄露，SBC还要支持传统的ACL、CAC、DoS/DDoS攻击防范，具备入侵检测与防御系统，提供强大的加解密能力，如IPSec AKA、SIP over TLS等，以保护合法用户安全地通过网络使用VoLTE业务。此外，SBC需具备智能化流控能力，以应对日益频繁的注册风暴冲击。

增强QoS、互通性及业务连续能力

　　在4G时代，用户不再满足于语音和短消息业务，需要高清的语音、视频体验，需要即时消息、图片共享、视频共享等业务体验，且业务不受时间、地域的限制。为了满足用户的业务体验需求，下一代SBC作为“VoLTE网络用户接入板”，重点要在QoS质量保证、业务连续性和全球互通性方面提供相应的能力。

　　为了保障多媒体通信的高质量，SBC要具备内置P-CSCF能力和PCRF交互，实现端到端QoS。另外，在资源有限的情况下，要优先保证VIP用户的体验质量，SBC还需具备差异化带宽管理能力，防止网络资源被低价值业务消耗过多，并保证拥塞时高优先级用户的体验。

　　在业务连续性方面，因为VoLTE初始阶段的无线覆盖“少而不均”，从LTE网络到2G/3G网络的切换会频繁发生，4G语音将回落到3G，甚至在3G覆盖不足时回落到2G，如果处理不当，会导致切换时间长或更严重地出现掉话。因此，为了保证用户业务感知无中断，SBC需内置ATCF/ATGW，使信令面和媒体面切换在本地网进行，从而缩短信令面和媒体面切换时延，保证VoLTE用户切换过程“0”中断。

　　运营商的VoLTE网络商用后，会出现大量的与现网或其他运营商的2G/3G网，以及固定网络和IMS网络的互通需求。下一代SBC要支持丰富的音视频编解码能力（G.711、G.729、AMR、WB-AMR、H.264等），以及编解码转换能力，满足互通时不同网络的编解码转换要求。在移动网络支持国际漫游的前提下，根据GSMA和3GPP联合制定的IR.88和IR.65技术报告，SBC还要具备向IBCF/TrGW的演进能力，支持RAVEL架构中的OMR和TRF功能，优化用户漫游时的迂回路径，并且提供多样化的计费能力，比如支持按照时长、消耗带宽、消息数等计费模式，满足VoLTE用户漫游时的语音、视频、RCS业务计费需求。

高性能，资源弹性调配

　　相对于固定宽带网络，VoLTE时代用户数得以数百万地增长，不再局限于“人与人”通信，转变为“人与物”、“物与物”通信。Infonetics的预测显示，从2012年到2017年，VoLTE用户复合增长率超145%。对此，SBC需要具备大容量能力，并能根据网络发展情况，通过灵活的单板或其他硬件增添方式，支持从几十万用户平滑扩容到几百万，并且支持所有用户的IPSec/AKA鉴权。以中国移动为例，其SBC部署分为两个阶段，2014年集中在省会城市建设，每台用户规模几十万；随着用户规模扩大，SBC会逐渐下移到各地市，用户容量和传统MGW容量类似，大约在100万左右。

　　在用户增长的同时，由于多媒体业务的普及，流量会迅速增长。以标清视频呼叫为例，如果采用VGA格式，每秒消耗的带宽资源超过1M，是高清语音的40倍。根据Infonetics的统计，未来几年，各种业务带来的总流量将以10倍速度增长，年度复合增长率超过60%。VoLTE核心网面临的将是数十倍的流量冲击，因此SBC要有处理几十G到100G大吞吐量的能力，具备智能流量控制机制，区分业务和用户优先级，保证VoLTE网络的可靠性。

　　又因为不同业务对资源的要求不一样，比如IM、Presense等业务，突发性强，但信息量小，消耗更多的是信令资源；而视频呼叫类业务，消耗更多的是媒体资源。因此，下一代SBC在具备大容量的同时，还要具备根据不同业务模型灵活调配信令和媒体资源的能力。

向WebRTC GW演进

　　WebRTC（Web Real Time Communication）无需插件，可以实现浏览器之间的通信，意味着终端用户无需安装任何软件或应用，通过浏览器就能进行实时语音和视频通话。WebRTC的兴起使无处不在的Web终端将成为电信网络的新用户。

　　根据最新信息，2014年或2015年，微软IE和苹果Safari浏览器将支持WebRTC。WebRTC也会全面普及，连接终端有望超过10亿台，不仅实现Web浏览器用户之间的通信，也能实现Web用户同移动用户之间的通信，甚至通过“点击即可通话”的便捷方式嵌入到企业级应用中，从而产生重大的商业影响。

　　在实现Web用户同移动用户通信，或者Web用户访问运营商网络使用增值业务（如座席、会议等）时，会对运营商网络产生一些影响：第一，WebRTC会引发安全问题，无处不在的Web用户，通过不同终端、不同接入网络访问移动网络使用业务，容易被嗅探工具监控，造成个人隐私数据泄露；第二，WebRTC会增加网络拥堵，用户在任何支持常用浏览器的平台上都能进行音视频通信，这个过程将占用用户所连接网络的带宽，使无线网络受到音视频流量的冲击；第三，WebRTC要求Web协议同SIP等协议互通。

　　为了满足Web用户的通信需求，降低通信过程中的安全风险，在移动网络边缘需要部署一个设备——其能无缝实现Web用户的安全接入和实时通信的信令协议与媒体流的转换。根据3GPP R12协议，最终确定的架构基于P-CSCF，增强支持WebRTC的信令和媒体功能。这就要求下一代SBC具备演进到WebRTC网关的能力，支持信令面协议从Web信令（如HTTP、JSON over WebSocket等）到SIP的转换，支持媒体面从SRTP/DTLS到RTP转换，以及Web编解码OPUS/VP8到移动编解码G.7XX/H.264等转换，同时提供信令面和媒体面防火墙，实现Web用户安全接入。