語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)

語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)經(jīng)歷了從固定到移動，從模擬語音到數(shù)字語音，從語音通信到多媒體通信幾方面的演進(jìn)。在先后經(jīng)歷了固定和移動（2G、3G、4G和5G）的幾個演進(jìn)階段后，語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在形態(tài)和功能上都發(fā)生了巨大的變化。

固定時代的語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

固定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)經(jīng)歷了PSTN到NGN到IMS的幾個階段。

早期的PSTN（Public Switched Telephone Network）固網(wǎng)，下圖為PSTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以傳統(tǒng)TDM制式的POTS話機(jī)為主要的終端類型，POTS終端通過TDM接入核心網(wǎng)并通過經(jīng)典的NO.7信令完成路由和放音等基本呼叫控制。但受限于TDM制式的固有缺陷：設(shè)備能耗高、業(yè)務(wù)單一、運維成本高等，使得PSTN網(wǎng)絡(luò)逐漸在通信市場失寵。于是，傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)不得不向下一代固定語音網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，即NGN（Next Generation Network）網(wǎng)絡(luò)。

在NGN網(wǎng)改架構(gòu)中，固定網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了首次分層：業(yè)務(wù)、承載、控制的三層分離。同時還引入了IP制式，提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和業(yè)務(wù)的多樣性。

雖然，NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相較于PSTN網(wǎng)絡(luò)有了不小的優(yōu)化，但仍然無法改變固定網(wǎng)絡(luò)漸漸失去市場份額的事實，原因主要有以下兩方面，一方面是移動網(wǎng)絡(luò)迅速崛起，移動用戶成為主要的語音業(yè)務(wù)群體。另一方面，固網(wǎng)業(yè)務(wù)無法滿足用戶日益增長的多媒體（視頻、圖片、文本等）業(yè)務(wù)的訴求，且固網(wǎng)本身不支持固定移動網(wǎng)絡(luò)的融合，運營商需要同時部署并維護(hù)固定和移動網(wǎng)絡(luò)。

基于上述原因，IMS（IP Multimedia Subsystem）網(wǎng)絡(luò)作為首個FMC（Fixed Mobile Convergence）的固定移動融合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，成為NGN后新一代固定語音核心網(wǎng)。它具備全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)、支持固定和移動融合、支持多媒體業(yè)務(wù)等技術(shù)特點。

移動時代的語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

相比于固定語音網(wǎng)絡(luò)，移動語音可以說自誕生以來即“野蠻生長”，并先后歷經(jīng)1G到5G的幾個主要發(fā)展階段并伴隨著語音和數(shù)據(jù)兩類通道的演進(jìn)，不斷向智能化、多樣化的語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。

1G-》2G的演進(jìn)：下圖為2G時代下的核心網(wǎng)，從1G到2G，移動語音網(wǎng)絡(luò)跨越了模擬語音的鴻溝，不僅建立了語音網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的第一個里程碑，也以數(shù)字化語音網(wǎng)絡(luò)的身份廣受大眾擁戴。2G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，移動語音業(yè)務(wù)由CS網(wǎng)絡(luò)提供。MSC獨自承擔(dān)起語音業(yè)務(wù)的信令面和媒體面處理重任。

2G-》3G的演進(jìn)：下圖為3G時代下的核心網(wǎng)，3G網(wǎng)絡(luò)（接入網(wǎng)UTRAN，核心網(wǎng)是CS和PS）架構(gòu)下，語音通道做了第一次分離：MSC分離為MSC Server和MGW（Media Gateway）實現(xiàn)控制與承載分離，亦即信令面與媒體面的分離。這使得網(wǎng)絡(luò)的部署變得靈活起來。一方面，MSC Server作為信令面的核心，可以集中部署在人口密集的中心城市，方便管理和維護(hù)；另一方面，MGW作為媒體面的核心，可以分布在靠近用戶的低級別縣、市，同時也減少了媒體面處理時延以及多次轉(zhuǎn)碼帶來的媒體質(zhì)量損耗。

3G-》4G的演進(jìn)：下圖為4G時代下的核心網(wǎng)，從3G到4G可以說是語音網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中的另一個重要里程碑。首先，語音通道完成了第二次分離并形成了業(yè)務(wù)、控制、承載的三層架構(gòu)；從功能上看，CS網(wǎng)絡(luò)中的MSC Server功能分別由ATS（Advanced Telephony System）和CSCF（Call Session Controll Function）替代，二者分別完成業(yè)務(wù)邏輯控制和呼叫會話控制。由于業(yè)務(wù)與控制分離，使得新的業(yè)務(wù)邏輯可以快速通過上層的業(yè)務(wù)發(fā)放網(wǎng)關(guān)完成部署，從而提高了新業(yè)務(wù)上線的效率；而CS網(wǎng)絡(luò)中的MGW的功能則由SBC（Session Border Controller）替代，完成用戶媒體面消息的處理。其次，傳統(tǒng)的CS電路交換網(wǎng)絡(luò)由全I(xiàn)P化的IMS網(wǎng)絡(luò)替代，向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)和融合的多媒體網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。一方面，IMS是以SIP協(xié)議為主的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，協(xié)議層面上大大簡化；另一方面，由于業(yè)務(wù)邏輯由獨立的邏輯實體提供，ATS上也可以實現(xiàn)視頻、文本、圖像等處理功能為用戶提供近似互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的融合媒體類業(yè)務(wù)，這無疑為運營商提供了搶占市場的利器。

4G-》5G的演進(jìn)：語音核心網(wǎng)依然是IMS，除部分接口和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識外并沒有太大的變化。

面向未來的5G語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

縱觀語音網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)過程，不難發(fā)現(xiàn)，面向5G的未來語音網(wǎng)絡(luò)通常具備如下幾個特征：支持固定移動融合、支持業(yè)務(wù)、控制和承載分離的三層架構(gòu)、支持5G新業(yè)務(wù)創(chuàng)新和能力開放。Single Voice Core的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)因繼承并完善了IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)天然具備了上述幾個特征，還具備全融合、簡化網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一接入等技術(shù)優(yōu)勢。

原文標(biāo)題：【SVC的奇妙冒險】系列有聲專刊：Why Single Voice Core（第二章）

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