市场选择移动软交换向全IP演进

6/18/2008,从TDMA(Time Division Multiple Access)网络到GSM网络再到WCDMA网络的迅速演进使得移动运营商开始采用软交换网络构架，希望借此来将网络演进成本达到最小化。运营商不愿意部署在不远的将来不支持WCDMA/CDMA2000升级版本的网络设备。同时，软交换技术还具有节省投资费用和运营费用的优点。基于软交换的移动网络设备跟传统电路交换MSC相比，占地面积可以节省约80%，电力消耗减少约70%。

　　因此，运营商希望使用软交换解决方案完全替代传统的MSC。在软交换解决方案中，MSC服务器扮演的角色跟固定软交换中的Class 5软交换比较类似，但是它必须兼容GSM和WCDMA标准，并且能够对无线接入网络(RAN)和移动终端用户进行控制，如图1所示。

　　    图1. 移动软交化替代传统MSC

　　技术考虑
　　从移动技术发展的角度来看，软交换是基于WCDMA R4版本革新的核心网技术，能够兼容GSM，WCDMA R99版本和CDMA2000等标准。

　　2G
　　当今的移动网络大都在二十世纪八十年代或者九十年代部署的，移动交换中心(MSC)是数字化的;时分复用(TDM)交换机也在过去通过升级和扩容来适应用户增长的需要。服务许可和鉴权是通过归属位置寄存器和访问位置寄存器来管理的。无线接入网由基站(BTS)和基站控制器(BSC)组成。
　　跟PSTN相似，MSC通过提供物理和逻辑连接在两个终端之间建立话路。在运行过程中，所有的应用软件被整合适用于MSC设备的私有模式。虽然语音被转成ATM单元或者IP包在移动运营商的汇接网络上传输，但是RAN和MSC仍然是基于TDM技术的。

　　3G
　　到目前为止，3GPP已经发布了3个WCDMA版本： R99，R4和R5。尽管R99版本已经能够提供高速数据接入和多种2G网络所不能提供或者不是很经济的新业务，但是语音仍然是R99网络的承载主要业务。R99指定ATM作为语音传输的技术 ，定义了lu-cs作为RAN和核心网，或者媒体网关和PSTN之间的接口。而且，来自移动电话的语音经过自适应多码率编解码器(AMR)进行编码后传输，该编码器由八个不同的声码器码率组成，从而优化了移动网络的性能。
　　3GPP在R4版本中引入了分离结构的软交换结构：将传统的MSC分离为媒体网关(主要提供传统MSC的交换功能)，和MSC服务器(主要实现传统MSC的呼叫控制功能)。此结构跟在VoIP网络中，将Class 4和Class 5 传统电路交换分离为媒体网关和软交换比较类似。R4版本中还说明在R4版本的核心网中，信号和语音可以在TDM，IP以及ATM网上传输，这是2G核心网和WCDMA的R4核心网最大的区别。

　　移动软交换全IP演进
　　从技术的角度来看，In-Stat认为移动核心网沿着以下三个阶段来演进，如图2所示：

　　第一阶段：TDM交换(2004年以前)，基于TDM连接的传统交换中心。

　　第二阶段：移动软交换(2004年至2012年)，分离结构，支持TDM，ATM和IP承载，演进到全IP平台。

　　第三阶段：全IMS(2012年以后)，IMS(IP多媒体子系统)将会全面替代核心网中的电路域，所有的实时业务和非实时业务都会在IP承载网上传输。

　　因此，移动软交换的技术演进有以下两个特点：
　　1) 全IP演进
　　2) R4版本的移动软交换将会在未来很长一段时间内与R5(R6)/IMS共存发展

全IP演进
　　In-Stat发现尽管R4软交换核心网可以使用多种类型的承载网，但是大多数移动运营商更倾向于IP承载网，而非TDM和ATM。IP承载可以与WCDMA技术演进的趋势保持一致，从传统的电路交换演进到全IP传输平台。In-Stat预测IP承载在移动软交换部署中的渗透率将会从2006年的15%上升到2011年的92%，如图3所示。

　　而且，IP承载将会有益于使网络更加扁平化，媒体网关不再需要层次化的网络结构，语音可以通过媒体网关进行端到端传输，而不再需要通过复杂的层次结构。另外，终端对终端的语音通信可以直接使用TFO(Tandem Free Operation)或者TrFO(Transcoder Free Operation)方式进行传输，以达到减少时延以及提高语音质量的效果。当采用TrFO时，媒体网关则实现了ATM交换的功能。　　

　　                 图3. 移动软交换IP渗透率趋势

　　此外，3GPP还设计了基于IP承载的R5版本的核心网，从ATM核心网整体转变为全IP核心网来提供语音、数据和多媒体服务。R5版本中界定MSC服务器分解为媒体网关控制功能(MGCF)和呼叫状态控制功能(CSCF);该实体尽管处理多媒体语音控制，而不是语音呼叫控制，但是它仍然属于软交换的范畴。同时，SIP协议应用于MGCF，CSCF和其他媒体服务器之间，提供呼叫控制信令功能。

　　In-Stat跟多家运营商交流后，发现绝大多数的运营商认为IP承载功能是软交换是最重要的特性，它是向全IP的IMS网络演进的基础。

　　向IMS演进
　　在3GPP的R5版本核心网中引入了IMS，它能够为IP多媒体应用提供灵活的服务构架。但是R5版本中的IMS还是主要停留在全IP多媒体构架上面，没有太多具体的应用。在随后2004年12月冻结的R6版本中，IP多媒体应用范围在IMS平台上被扩充;跟R5版本相比，增加了计费系统的改动以及支持无线局域网(WLAN)接入。

　　In-Stat认为，基于R4版本移动软交换的BICN演进与R5版本IMS发展是相对独立的，这两种技术版本将会在未来很长一段时间内共存。R5版本IMS是基于分组域(PS)来提供多媒体服务的，而R4版本的BICN是用来替代R99版本中的电路域(CS)，因此，他们之间不是替代关系。R99版本的CS域演进到R4版本的BICN以及将R5版本的IMS引入PS域是两个不同的过程，运营商应当考虑的是如何利用R4版本的BICN和R5版本的IMS的优势，选择合适的切入点部署3G网络。　　

　　理论上来讲，IMS能够完全取消CS域，但是，In-Stat认为这个过程会比较长。目前IMS语音仍然存在许多问题：1)在频谱利用率上，R5版本IMS要低于CS域;2)R5版本的IMS实时业务将会对IP技术的QoS提出很高的要求，并且WCDMA标准还没有定义RAN，PS，IMS节点的QoS控制机制，这将不能够保证从WCDMA到PS再到IMS承载层的QoS，因此实时业务的QoS只能够依赖承载层自身的QoS保证机制(如：MPLS)。如果R5版本的IMS不采取分离的IP承载网络，将会花费很长时间大规模的提供实时业务;3)R5版本IMS的终端对于IP地址，带宽和计算能力的要求使得手机成本大幅增加，而且R5版本的IMS终端远不如普通的WCDMA终端成熟。所有这些限制了R5版本的IMS商用部署。

　　综上所述，In-Stat相信R5版本的IMS在未来一段时间内将不会替代R99或者R4版本的CS域，而基于扩展性以及成本优势的考虑，R4版本软交换架构的核心网是一个短期内不可逾越的阶段。(中国联通新闻网）