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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)基于軟交換架構的商用3G網(wǎng)絡(luò )——阿聯(lián)酋ETISALAT的UMTS網(wǎng)絡(luò )放號運營(yíng)；同月，香港SUNDAY也選擇軟交換架構來(lái)建設覆蓋全港的3G網(wǎng)絡(luò )；2004年3月，泰國AISGSM移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)割接入網(wǎng)；4月，中國移動(dòng)選擇移動(dòng)軟交換技術(shù)建設覆蓋全國的移動(dòng)長(cháng)途匯接網(wǎng)；7月，毛里求斯EMTEL采用R4軟交換建設3G網(wǎng)絡(luò )——“軟交換”不再只是固定網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的熱點(diǎn)，移動(dòng)設備提供商和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商已將軟交換系統真實(shí)地推到了用戶(hù)的面前，標志著(zhù)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 )運營(yíng)商為什么會(huì )紛紛選擇軟交換架構來(lái)建設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)是當前移動(dòng)核心網(wǎng)建設的最佳選擇。

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)域相對于傳統PSTN而言的下一代網(wǎng)絡(luò )，NGN的體系結構如下圖所示：


　　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)等多種接入設備。

　　傳輸平面。負責提供各種信令和媒體流傳輸的通道，網(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 )是大勢所趨。

　　控制平面。該平面的主要組成部分是軟交換設備，是NGN體系中的控制核心，它獨立于底層承載協(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、計費等主要功能，可以向用戶(hù)提供現有網(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(fǎng)問(wèn)接口，也是目前電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)演進(jìn)的主要設備之一。

　　應用平面。利用底層的各種網(wǎng)絡(luò )資源為用戶(hù)提供豐富多樣的網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)。主要包括應用服務(wù)器（ApplicationServer）、策略/管理服務(wù)器（PolicyServer）、AAA服務(wù)器（AuthorityAuthenticationandAccountingServer）等。其中最主要的功能實(shí)體是應用服務(wù)器，它是軟交換網(wǎng)絡(luò )體系中業(yè)務(wù)的執行環(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備。軟交換設備（softswitch），曾被稱(chēng)為呼叫服務(wù)器（callserver）、呼叫代理（callagent）或媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MediaGatewayControl），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)現基本呼叫控制功能的產(chǎn)物；1999年后，軟交換設備這一名詞為業(yè)界普遍認可，成為最后的通用概念。

　　順應固定和移動(dòng)融合以及整個(gè)電信網(wǎng)全IP化演進(jìn)的趨勢，3G網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展在很多方面應用了NGN的技術(shù)。2000年前后，3GPP在制訂WCDMAR4階段的規范時(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 )結構、接口協(xié)議、業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)各方面，3G與NGN的發(fā)展是協(xié)調一致的：在網(wǎng)絡(luò )結構方面，NGN和3G中都提出了承載和控制分離的網(wǎng)絡(luò )結構；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(lèi)是相似的，例如話(huà)音和多媒體業(yè)務(wù)，而且在業(yè)務(wù)的實(shí)現方式上也是類(lèi)似的；3G和NGN都支持開(kāi)放業(yè)務(wù)接口，所以二者在業(yè)務(wù)層面上是統一的，架構上也是一致的，也就是說(shuō)，對于相似的業(yè)務(wù)，可以同時(shí)構建在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(xiàn)領(lǐng)域，WCDMAR4和R5及后續階段都屬于NGN構架。軟交換技術(shù)應用于NGN固定領(lǐng)域時(shí)，可以稱(chēng)為固定軟交換；應用于廣義NGN的3G領(lǐng)域時(shí)，可以稱(chēng)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)應用到對傳統GSM網(wǎng)絡(luò )的改造和升級中，而且率先在海內外獲得了大規模商用。

　　軟交換技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

　　降低投資和維護成本。由于軟交換設備處理能力強、容量大，對原來(lái)須采用多個(gè)MSC進(jìn)行管理的地區可以集中在同一個(gè)MSCServer上進(jìn)行管理，顯著(zhù)降低維護成本（OPEX）。軟交換平臺中廣泛采用了分組交換和IP傳輸技術(shù)，可以大大節省傳輸資源，提高產(chǎn)品集成度，減少系統耗電量，從而降低投資成本（CAPEX）。而且對于移動(dòng)軟交換設備，由一個(gè)MSCServer控制的多個(gè)MGW可以分布在與每個(gè)地區接入網(wǎng)和PSTN靠近的地方，顯著(zhù)節省傳輸，降低回程費用。

　　高效靈活。基于TDM的傳統話(huà)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)交換節點(diǎn)都要完成業(yè)務(wù)的交換和信令的控制，需要較長(cháng)的周期提供新業(yè)務(wù)，軟交換體系結構的最大優(yōu)勢在于將應用層和控制層與承載層完全分開(kāi)，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(lèi)新業(yè)務(wù)，大大縮短了新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)周期。利用該體系結構，用戶(hù)可以非常靈活地享受所提供的業(yè)務(wù)和應用，運營(yíng)商也可以更快地獲得收入。由于軟交換設備和MGW分離，組網(wǎng)可以非常靈活，例如，在話(huà)務(wù)量大的地方設置大容量的MGW，話(huà)務(wù)量稀少的地方則只設置小容量的MGW，然后連接到同一個(gè)MSCServer。

　　開(kāi)放性。由于軟交換體系架構中的所有網(wǎng)絡(luò )部件之間均采用標準協(xié)議，因此各個(gè)部件之間既能獨立發(fā)展和演進(jìn)，又能有機組合成一個(gè)整體，實(shí)現互聯(lián)互通。這樣運營(yíng)商可以根據自己的需要選擇市場(chǎng)上的優(yōu)勢產(chǎn)品，實(shí)現最佳配置。而且軟交換設備還支持通過(guò)開(kāi)放的協(xié)議或API與開(kāi)放業(yè)務(wù)平臺進(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)結構和業(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)是當前移動(dòng)核心網(wǎng)建設最佳選擇

　　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 )的基礎上，對接入網(wǎng)部分進(jìn)行了革命性的變革，由TDMA制式發(fā)展為CDMA制式，從而大大提高了頻譜利用率和數據業(yè)務(wù)的帶寬，而且也引入了能夠支持小區呼吸的AMR語(yǔ)音編解碼技術(shù)。

　　R4在R99的基礎上對電路域進(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(huà)路都引入了分組技術(shù)。

　　分離構架的引入，使得網(wǎng)絡(luò )結構清晰合理，路由方式簡(jiǎn)單靈活，業(yè)務(wù)提供與升級更加方便快捷，有效降低了建設成本與網(wǎng)絡(luò )運維成本；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技術(shù)節省傳輸，也可以采用TrFO技術(shù)減少語(yǔ)音編解碼次數從而提高語(yǔ)音質(zhì)量。軟交換架構的采用，適應了將來(lái)網(wǎng)絡(luò )架構的需求，也更容易與其它各種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行有機的融合，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)提供了堅實(shí)的網(wǎng)絡(luò )基礎。

　　R5/R6在原有R4分組域的基礎上疊加了一個(gè)IP多媒體域，提供了一個(gè)統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。R5/R6更多地側重于多媒體業(yè)務(wù)的應用，與R4不是對立而是相輔相成的關(guān)系。R4的分組語(yǔ)音技術(shù)得到充分應用，必將為R5/R6的應用提供堅實(shí)的基礎，而且R4網(wǎng)絡(luò )中的承載網(wǎng)在R5/R6仍然可以繼續使用。R4的網(wǎng)元可以通過(guò)軟件升級支持R5/R6相關(guān)協(xié)議，例如R4的軟交換設備，即MSCServer網(wǎng)元可以很容易地通過(guò)軟件升級成為R5/R6的MGCF網(wǎng)元。

　　當前階段，語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍然是各運營(yíng)商的主要收入來(lái)源。對于新建的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 )的穩定運營(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)展做好了準備。進(jìn)退攻守，應付自如。

　　同樣，R4也是傳統GSM運營(yíng)商在對現有GSM核心網(wǎng)絡(luò )擴容升級時(shí)的首選。

　　在3G即將在全世界范圍內部署的前夜，如果仍然采用傳統的2GMSC設備升級或擴容現有設備，顯然不利于投資的保護。華為公司在業(yè)界首次把軟交換技術(shù)引入到對GSM核心網(wǎng)的擴容和升級上，使得這些采用軟交換架構的2GMSC今后只需要進(jìn)行軟件升級即可作為3G時(shí)代的核心網(wǎng)網(wǎng)元，最大限度地保護了運營(yíng)商的投資。

　　因此，在當前階段，不論移動(dòng)運營(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(kāi)頭所介紹的情況，目前運營(yíng)商采用軟交換架構建設3G和2G移動(dòng)核心網(wǎng)已成潮流，采用軟交換架構也必將為運營(yíng)商帶來(lái)豐厚的回報和最大的投資保護。

　　移動(dòng)核心網(wǎng)已經(jīng)步入軟交換時(shí)代！

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