移動(dòng)核心網(wǎng)步入軟交換時(shí)代
2004/09/02
2003年12月，全球第一個(gè)基于軟交換架構(gòu)的商用3G網(wǎng)絡(luò)——阿聯(lián)酋ETISALAT的UMTS網(wǎng)絡(luò)放號(hào)運(yùn)營(yíng)；同月，香港SUNDAY也選擇軟交換架構(gòu)來(lái)建設(shè)覆蓋全港的3G網(wǎng)絡(luò)；2004年3月，泰國(guó)AISGSM移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)割接入網(wǎng)；4月，中國(guó)移動(dòng)選擇移動(dòng)軟交換技術(shù)建設(shè)覆蓋全國(guó)的移動(dòng)長(zhǎng)途匯接網(wǎng)；7月，毛里求斯EMTEL采用R4軟交換建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)——“軟交換”不再只是固定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的熱點(diǎn)，移動(dòng)設(shè)備提供商和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商已將軟交換系統(tǒng)真實(shí)地推到了用戶的面前，標(biāo)志著移動(dòng)核心網(wǎng)軟交換時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。
那么，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為什么會(huì)紛紛選擇軟交換架構(gòu)來(lái)建設(shè)3G和2G的核心網(wǎng)呢？為此，首先需要了解一下軟交換技術(shù)的發(fā)展歷程，在此基礎(chǔ)上，本文也將進(jìn)一步闡明為什么說(shuō)R4軟交換技術(shù)是當(dāng)前移動(dòng)核心網(wǎng)建設(shè)的最佳選擇。
軟交換技術(shù)發(fā)展歷程
軟交換的概念起源于下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN），是NGN的核心技術(shù)。從狹義上講，NGN指固定網(wǎng)領(lǐng)域相對(duì)于傳統(tǒng)PSTN而言的下一代網(wǎng)絡(luò)，NGN的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：
從圖中可看出，NGN網(wǎng)絡(luò)從功能上可以分為接入平面、傳輸平面、控制平面和業(yè)務(wù)平面四個(gè)平面。
接入平面。提供各種網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備接入到核心骨干網(wǎng)的方式和手段，主要包括信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)等多種接入設(shè)備。
傳輸平面。負(fù)責(zé)提供各種信令和媒體流傳輸?shù)耐ǖ溃W(wǎng)絡(luò)的傳輸網(wǎng)目前可以是ATM或者IP分組網(wǎng)絡(luò)，但采用IP分組網(wǎng)絡(luò)是大勢(shì)所趨。
控制平面。該平面的主要組成部分是軟交換設(shè)備，是NGN體系中的控制核心，它獨(dú)立于底層承載協(xié)議，主要完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、計(jì)費(fèi)等主要功能，可以向用戶提供現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能夠提供的業(yè)務(wù)，并向業(yè)務(wù)支撐環(huán)境提供底層網(wǎng)絡(luò)能力的訪問(wèn)接口，也是目前電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的主要設(shè)備之一。
應(yīng)用平面。利用底層的各種網(wǎng)絡(luò)資源為用戶提供豐富多樣的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。主要包括應(yīng)用服務(wù)器（ApplicationServer）、策略/管理服務(wù)器（PolicyServer）、AAA服務(wù)器（AuthorityAuthenticationandAccountingServer）等。其中最主要的功能實(shí)體是應(yīng)用服務(wù)器，它是軟交換網(wǎng)絡(luò)體系中業(yè)務(wù)的執(zhí)行環(huán)境。
盡管“軟交換”是目前NGN/3G討論的熱點(diǎn)，但是人們對(duì)它的概念仍然有些似是而非。綜合業(yè)界的看法，從廣義來(lái)講，軟交換概念是指上述以軟交換設(shè)備為控制核心的NGN，即下一代網(wǎng)絡(luò)；從狹義來(lái)講，軟交換特指位于NGN控制平面的軟交換設(shè)備。軟交換設(shè)備（softswitch），曾被稱為呼叫服務(wù)器（callserver）、呼叫代理（callagent）或媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MediaGatewayControl），是VoIP體系中把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，通過(guò)服務(wù)器上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能的產(chǎn)物；1999年后，軟交換設(shè)備這一名詞為業(yè)界普遍認(rèn)可，成為最后的通用概念。
順應(yīng)固定和移動(dòng)融合以及整個(gè)電信網(wǎng)全I(xiàn)P化演進(jìn)的趨勢(shì)，3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展在很多方面應(yīng)用了NGN的技術(shù)。2000年前后，3GPP在制訂WCDMAR4階段的規(guī)范時(shí)，首次把NGN領(lǐng)域提出的軟交換概念引入到移動(dòng)核心網(wǎng)領(lǐng)域，而且從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議、業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)開發(fā)各方面，3G與NGN的發(fā)展是協(xié)調(diào)一致的：在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，NGN和3G中都提出了承載和控制分離的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在接口協(xié)議方面，3G網(wǎng)絡(luò)與NGN所采用的協(xié)議很多都是一致的，包括BICC協(xié)議、SIP/SIP－T協(xié)議、H.248/MEGAO協(xié)議、SIGTRAN協(xié)議；在業(yè)務(wù)方面，3G和NGN不僅提供的業(yè)務(wù)種類是相似的，例如話音和多媒體業(yè)務(wù)，而且在業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式上也是類似的；3G和NGN都支持開放業(yè)務(wù)接口，所以二者在業(yè)務(wù)層面上是統(tǒng)一的，架構(gòu)上也是一致的，也就是說(shuō)，對(duì)于相似的業(yè)務(wù)，可以同時(shí)構(gòu)建在NGN固定網(wǎng)和3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之上。
因此，從廣義上講，NGN包括了固定和無(wú)線領(lǐng)域，WCDMAR4和R5及后續(xù)階段都屬于NGN構(gòu)架。軟交換技術(shù)應(yīng)用于NGN固定領(lǐng)域時(shí)，可以稱為固定軟交換；應(yīng)用于廣義NGN的3G領(lǐng)域時(shí)，可以稱為移動(dòng)軟交換。
值得注意的是，從2003年以來(lái)，華為公司基于對(duì)軟交換技術(shù)的深刻理解，在業(yè)界首次把軟交換的技術(shù)應(yīng)用到對(duì)傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)的改造和升級(jí)中，而且率先在海內(nèi)外獲得了大規(guī)模商用。
軟交換技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。
降低投資和維護(hù)成本。由于軟交換設(shè)備處理能力強(qiáng)、容量大，對(duì)原來(lái)須采用多個(gè)MSC進(jìn)行管理的地區(qū)可以集中在同一個(gè)MSCServer上進(jìn)行管理，顯著降低維護(hù)成本（OPEX）。軟交換平臺(tái)中廣泛采用了分組交換和IP傳輸技術(shù)，可以大大節(jié)省傳輸資源，提高產(chǎn)品集成度，減少系統(tǒng)耗電量，從而降低投資成本（CAPEX）。而且對(duì)于移動(dòng)軟交換設(shè)備，由一個(gè)MSCServer控制的多個(gè)MGW可以分布在與每個(gè)地區(qū)接入網(wǎng)和PSTN靠近的地方，顯著節(jié)省傳輸，降低回程費(fèi)用。
高效靈活�；赥DM的傳統(tǒng)話音技術(shù)，雖然可以提供優(yōu)良的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，但是每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)都要完成業(yè)務(wù)的交換和信令的控制，需要較長(zhǎng)的周期提供新業(yè)務(wù)，軟交換體系結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)在于將應(yīng)用層和控制層與承載層完全分開，與具體的承載無(wú)關(guān)，有利于以最快的方式、最有效的方式引入各類新業(yè)務(wù)，大大縮短了新業(yè)務(wù)的開發(fā)周期。利用該體系結(jié)構(gòu)，用戶可以非常靈活地享受所提供的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商也可以更快地獲得收入。由于軟交換設(shè)備和MGW分離，組網(wǎng)可以非常靈活，例如，在話務(wù)量大的地方設(shè)置大容量的MGW，話務(wù)量稀少的地方則只設(shè)置小容量的MGW，然后連接到同一個(gè)MSCServer。
開放性。由于軟交換體系架構(gòu)中的所有網(wǎng)絡(luò)部件之間均采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此各個(gè)部件之間既能獨(dú)立發(fā)展和演進(jìn)，又能有機(jī)組合成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。這樣運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自己的需要選擇市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)最佳配置。而且軟交換設(shè)備還支持通過(guò)開放的協(xié)議或API與開放業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互，使其能夠間接地利用底層的網(wǎng)絡(luò)資源，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與呼叫控制的分離。
有利于固定和移動(dòng)核心網(wǎng)融合。固定軟交換與3GR4及其后的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)模型十分吻合，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的完全融合提供了可能。
R4軟交換技術(shù)是當(dāng)前移動(dòng)核心網(wǎng)建設(shè)最佳選擇
眾所周知，WCDMA目前分為3GPPR99、R4、R5/R6幾個(gè)階段與版本。
R99在GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)接入網(wǎng)部分進(jìn)行了革命性的變革，由TDMA制式發(fā)展為CDMA制式，從而大大提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬，而且也引入了能夠支持小區(qū)呼吸的AMR語(yǔ)音編解碼技術(shù)。
R4在R99的基礎(chǔ)上對(duì)電路域進(jìn)行了徹底的改造，引入了NGN中首先提出的軟交換技術(shù)，將控制與承載面分離，信令與話路都引入了分組技術(shù)。
分離構(gòu)架的引入，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰合理，路由方式簡(jiǎn)單靈活，業(yè)務(wù)提供與升級(jí)更加方便快捷，有效降低了建設(shè)成本與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本；分組技術(shù)的引入，使網(wǎng)絡(luò)可以采用不同編解碼與靜音檢測(cè)技術(shù)節(jié)省傳輸，也可以采用TrFO技術(shù)減少語(yǔ)音編解碼次數(shù)從而提高語(yǔ)音質(zhì)量。軟交換架構(gòu)的采用，適應(yīng)了將來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求，也更容易與其它各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)的融合，這為將來(lái)的基于分組網(wǎng)絡(luò)的固定語(yǔ)音、寬帶多媒體和新的增值業(yè)務(wù)提供了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
R5/R6在原有R4分組域的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)IP多媒體域，提供了一個(gè)統(tǒng)一的基于分組的核心網(wǎng)，為將來(lái)的各種業(yè)務(wù)融合提供平臺(tái)。R5/R6更多地側(cè)重于多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用，與R4不是對(duì)立而是相輔相成的關(guān)系。R4的分組語(yǔ)音技術(shù)得到充分應(yīng)用，必將為R5/R6的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且R4網(wǎng)絡(luò)中的承載網(wǎng)在R5/R6仍然可以繼續(xù)使用。R4的網(wǎng)元可以通過(guò)軟件升級(jí)支持R5/R6相關(guān)協(xié)議，例如R4的軟交換設(shè)備，即MSCServer網(wǎng)元可以很容易地通過(guò)軟件升級(jí)成為R5/R6的MGCF網(wǎng)元。
當(dāng)前階段，語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍然是各運(yùn)營(yíng)商的主要收入來(lái)源。對(duì)于新建的3G網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，在R5/R6本身技術(shù)尚未完全成熟的前提下，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)于R99卻又比R5/R6成熟可靠的R4軟交換技術(shù)是最佳選擇。它保證了新建網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)提供的方便快捷，同時(shí)又為網(wǎng)絡(luò)今后的演進(jìn)發(fā)展做好了準(zhǔn)備。進(jìn)退攻守，應(yīng)付自如。
同樣，R4也是傳統(tǒng)GSM運(yùn)營(yíng)商在對(duì)現(xiàn)有GSM核心網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容升級(jí)時(shí)的首選。
在3G即將在全世界范圍內(nèi)部署的前夜，如果仍然采用傳統(tǒng)的2GMSC設(shè)備升級(jí)或擴(kuò)容現(xiàn)有設(shè)備，顯然不利于投資的保護(hù)。華為公司在業(yè)界首次把軟交換技術(shù)引入到對(duì)GSM核心網(wǎng)的擴(kuò)容和升級(jí)上，使得這些采用軟交換架構(gòu)的2GMSC今后只需要進(jìn)行軟件升級(jí)即可作為3G時(shí)代的核心網(wǎng)網(wǎng)元，最大限度地保護(hù)了運(yùn)營(yíng)商的投資。
因此，在當(dāng)前階段，不論移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商是新建3G網(wǎng)絡(luò)，還是改造老的2G網(wǎng)絡(luò)，引入R4軟交換技術(shù)都是最佳的選擇。事實(shí)上，正如本文開頭所介紹的情況，目前運(yùn)營(yíng)商采用軟交換架構(gòu)建設(shè)3G和2G移動(dòng)核心網(wǎng)已成潮流，采用軟交換架構(gòu)也必將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)豐厚的回報(bào)和最大的投資保護(hù)。
移動(dòng)核心網(wǎng)已經(jīng)步入軟交換時(shí)代！
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