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移动业务高速发展的今天，新业务的需求复杂、多变，多种业务的结合和交织更要求能有一套灵活的支撑系统。随着通信技术的发展，国内外各大设备制造商针对市场业务需求多样化的挑战纷纷提出了移动软交换的解决方案。基于移动软交换网络的优点在于：建网成本低，网络易升级，便于加快新业务和新应用的开发、生成和部署，快速实现低成本广域业务覆盖，推进话音和数据的融合等等。软交换技术的诸多优点，使其成为下一代网络技术的核心，软交换技术也理所当然成为业界发展的主流。
1、软交换的优势
移动软交换主要针对核心网络的交换部分，不涉及到接入网络的改造。移动软交换的核心概念是实现了控制面与用户面的分离。所有的控制功能集中在MSC-Call Server中，所有的交换功能在媒体网关（MGW）中完成。MSC-Call Server通过标准的H.248接口完成对话务等交换过程的控制。同时MSC-Call Server通过传统的MAP信令与HLR交互，通过传统的BSSAP信令完成对接入网络的控制。而在MSC-Call Server之间可以通过ISUP协议或者BICC协议（当使用IP承载时）完成呼叫的建立。移动软交换技术具有以下显著的特点：
◆软交换技术符合未来电信网络面向全IP发展的趋势，同时兼顾原有的TDM承载需要。建立在多承载基础上的TrFO技术通过减少编解码过程，同时解决了提高话音质量与节约核心网带宽的需求。由于软交换技术在3GPP R4中定义，因此很多新的电路交换功能也在移动软交换设备中引入，从而为运营商提供更丰富的电路交换业务提供了可能。
◆由于控制面与用户面的分离，因此处于控制面的MSC-Call Server容量相对原有交换机大大提高，而且可以集中放置在省会与地区中心的机房，而负责交换的MGW则放置在各个本地网中，从而实现了清晰的网络结构。主要的控制与管理工作将可以集中完成，新业务的引入也可以集中在MSC-Call Server中进行。MSC-Call Server与MGW之间可以通过IP连接。
◆当引入IP承载话音时，可以将话音承载平面化。由于IP网络本身具备路由与交换的特性，因此原有的汇接局将不再需要，而且整个网络的结构将趋于简单。
移动软交换技术的优越性体现为以下几个方面：
1.1 基本建设费用（CAPEX）低
软交换技术放弃了传统交换网络的封闭架构，转而采用相对集中的控制核心为全网用户提供服务，通过开放的接口和通用协议，协助运营商构造一个开放的低成本网络架构，提高业务的部署速度。软交换技术不仅能够实现从PSTN向NGN的演进，同时也可以实现2G、3G、IMS网络的良好兼容和平滑迁移，从而大幅减少网络迁移的CAPEX支出。
另一方面，软交换网络采用IP作为传输承载介质，提高了传输效率，降低了整网的传输成本；软交换网络可以方便地采用集中设置和管理模式，覆盖多个业务区域，减少局间切换的数量和网络侧位置更新的数量，从而改善网络和服务质量；大容量、集中设置的软交换设备可以实现跨区域的资源共享，具有更高效的设备资源利用率和网络效率；媒体网关采用扁平化组网模式，即使在建设大型网络时，也不需要建设汇接层面，简化了网络的互联互通拓扑，网络易于管理。
据统计，相比传统交换网络，软交换网络可节省20%～30%的总体CAPEX支出。
1.2 运营支出成本（OPEX）低
软交换设备在处理能力、集成度和功耗等方面远远优于传统的交换设备，从而大大地降低了对机房、供电的要求，可节省机房面积60～70%，节电30%。
承载与控制相分离的机制可将软交换网络的核心集中放置和管理，运营商可将运维力量聚焦于数量有限的软交换局所，从而降低网络的运维成本。
1.3 网络安全性提高
传统的网络缺乏网络级的可靠性策略和手段，当网络节点出现故障时，服务质量将受到极大影响。软交换网络引入了双归属、MSC Pool等网络级的可靠性机制，极大地提高了电信网络的可靠性和网络的可用性。
双归属技术实现了软交换设备节点间的互备份功能：当一个软交换设备出现故障时，网络服务可平滑地切到备份设备，由后者继续提供电信服务，避免降低全网服务质量；MSC Pool技术可使无线网络共享多个核心网络设备节点，避免了MGW设备单点故障对全网业务和服务的影响，提高了网络的安全性和可用性。
1.4 快速、方便地提供新业务
（1）网络开放，缩短业务开发周期：软交换系统基于更加开放的构架和分布式软件技术，网络易于集成，可为运营商提供快速业务开发环境。据不完全统计，基于软交换网络的业务开发周期较之传统交换设备可缩短50%。
（2）集中管理，易于业务部署：在传统网络中，新业务的部署需要升级网络中的所有交换设备，业务部署非常复杂；在软交换网络，新业务的部署仅需对软交换设备进行软件升级，大容量、集中化管理的软交换组网模式进一步简化了业务部署的难度，业务部署周期缩短一倍以上。
（3）可扩展多媒体业务提供能力：软交换网络在继承传统电信业务的同时，扩展了对数据、多媒体业务的支撑能力。通过集成多媒体会话协议SIP和视频转换功能，可极大地扩展新业务的创新空间和领域，为运营商开创更多增值业务提供了网络基础，如移动固定综合业务、视频互通业务、数据/语音结合业务等。
开放的业务接口可加速增值业务的发展，解决了电信网络可持续发展的问题，加速电信增值业务和多媒体业务的创新和普及，繁荣电信增值业务。
2、移动软交换网络结构
移动软交换网络结构如图1所示。在移动软交换核心网的电路域中，可以使用承载独立的方式支持不同的传输层，如IP、ATM或TDM。电路域核心网主要由MSC Server、GMSC Server和MGW组成。
图1 移动软交换网络结构
2.1 MSC服务器（MSC Server）
电路交换子系统中的软交换机，除了具有传统MSC的呼叫控制功能以外，增加了移动系统特有的移动管理功能，负责移动发起和移动终结的电路域呼叫控制，它终止用户—网络信令并把它转化成网络—网络信令。MSC服务器也包含VLR功能，容纳移动用户的各种签约数据。MSC服务器管理媒体网关中与连接控制相关的呼叫状态。
MSC服务器可以实现语音业务、基本数据业务、网络互通、媒体网关控制等主要功能需求，具体功能包括：
（1）呼叫控制功能。
（2）业务提供功能。
（3）系统过负荷控制功能。
（4）计费功能。
（5）系统性能统计、告警、网管功能。
（6）路由、地址解析功能。
（7）网络互通和信令网关功能，包括支持七号信令、SIP-T、BICC、IGTRAN、MAP、BSSAP、INMAP/CAP及进行媒体网关控制的MEGACO/H.248信令等。
（8）持漫游用户数据管理，包括HLR向VLR提供用户数据，通知VLR改变用户数据等。
（9）支持鉴权与安全性管理，包括支持HLR/AuC鉴权用户数据过程及鉴权算法。
（10）支持HLR的恢复功能。
（11）支持移动性管理功能，包括一般性位置登记、移动用户清除及周期性位置更新等。
（12）支持同一移动媒体网关内不同BSC之间、移动媒体网关之间、软交换设备（或MSC）之间的信道切换，支持业务请求和寻呼功能等。
2.2 GMSC服务器（GMSC Server）
GMSC服务器是电路交换子系统中负责与外部PSTN/iSDN网络互通的软交换机，主要包含了传统GMSC的呼叫控制和移动管理功能。
2.3 媒体网关（MGW）
媒体网关是将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。它能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转换，可以处理音频、视频，能够进行全双工的媒体翻译，可以演示视频/音频消息，实现其它IVR功能，也可以进行多媒体会议等。
2.4 T-SGW
传输信令网关主要用于呼叫控制信令的承载转换，它的主要功能是执行7号信令承载和IP承载的转换，以实现7号信令交换机和软交换机的信令承载互通；提供PSTN/PLMN和IP的传输层地址映射。
2.5 Mc接口
Mc为MSC Server与MGW之间的接口，主要功能是媒体控制，以实现软交换机和媒体网关的交互，完成承载控制、网关管理等功能。纯IP连接时，协议栈为H.248/SCTP/IP，也可将M3UA加在SCTP之上。为了更好地与基于H.248的固定软交换系统进行互通，在纯IP连接时，可选采用UDP承载，即H.248/UDP/IP。纯ATM连接时，协议栈为H.248/MTP3b/SSCF/SSCOP/AAL5/ATM。混合ATM、IP连接时，协议栈为H.248/M3UA/SCTP/IP。
2.6 Nc接口
Nc为MSC Server与（G）MSC Server之间的接口，主要解决控制和承载分离的移动ISUP的呼叫控制。使用呼叫控制与承载相分离的呼叫控制协议，如BICC、SIP-T。Nc接口可以基于ATM/IP/TDM承载，相应的协议栈是：IP承载时，为BICC/M3UA/SCTP/IP或BICC/SCTP/IP；ATM承载时，为BICC/MTP3b/SAAL/AAL5；TDM承载时，为BICC/MTP3/MTP2/MTP1。
2.7 Nb接口
Nb为MGW之间的接口。主要功能是使用ATM或IP的方式承载电路域的业务，包括话音和电路域的数据承载业务。以ATM方式作为承载时，Nb接口的用户平面和控制平面都在两个MGW之间直接传输。用户平面基于AAL2，协议栈为AAL-2 SAR SSCS（I.366.1）/AAL2（I.363.2）/ATM；控制平面基于AAL5，协议栈为AAL2连接信令（Q.2630.2）/用于MTP3b的AAL2信令传送转换（Q.2150.1/MTP3b/SSCF-NNI/SSCOP/AAL5/ATM，采用IP承载时，Nb接口的用户平面和控制平面的传输路径不同。用户平面基于RTP，直接在两个MGW之间传输，其协议栈为RTP/UDP/IP；控制平面采用Q.1970，需要通过Mc和Nc接口的隧道传输。
2.8 MSC服务器与应用/业务层之间的接口
提供访问各种数据库、三方应用平台、各种功能服务器等的接口，实现对各种增值业务、管理业务和三方应用的支持。其中包括：
◆MSC服务器与应用服务器之间的接口：可使用SIP协议或API（如Parlay），提供对三方应用和各种增值业务的支持功能。
◆MSC服务器与策略服务器之间的接口：实现对网络设备进行动态干预，可使用COPS协议。
◆MSC服务器与网关中心之间的接口：实现网络管理，可使用SNMP协议。
◆MSC服务器与智能网的SCP之间的接口：实现对现有智能网业务的支持，可使用CAP/WINMAP协议。
◆MSC服务器与归属位置寄存器HLR、短消息中心之间的接口：实现对位置查询、位置登记、业务更新及短消息业务的支持，可使用MAP协议。
3、吉林移动核心网步入软交换时代
软交换技术是在1997年由贝尔实验室提出的，在运营商、制造商的共同努力下，发展迅速，并已进入规模商用阶段。据IDC市场预测数据显示：2005年是全球软交换市场进入高速发展期的起点，2005年～2009年是软交换网络高速发展阶段，软交换设备市场以平均47%的速度增长，至2009年末，软交换市场应用量将超过传统交换市场。
吉林移动公司为顺应时代和市场的高速发展，满足用户的更高需求，部分城市采用上海贝尔阿尔卡特5020 Spatial Atrium移动软交换，自2006年软交换成功割接以来，用户数在逐渐增加，网络各项性能指标趋于正常，系统运行稳定。5020移动软交换解决方案由集中配置的无线软交换（WSS）、分布配置的无线媒体网关（WMG）、集成在WSS中的无线网管系统（WEM）三类网络节点组成，此方案基于革命性的开放平台技术，极大地利用计算机通信产业的成果，包括计算平台、运营平台、协议栈，可以支持GSM、CDMA、UMTS、IMS等多种技术标准，增强了网络提供基于分组的无线话音和数据通信的能力，为移动运营商部署和维护其核心网络提供了一个全新的范例。方案采用控制和承载分离，控制部分可以集成话音业务、数据业务和IMS业务，以分布在网络中的多个节点代替传统集中配置的交换机，从而可实现向全IP网络的平滑演进。
一方面，5020移动软交换广泛采用了业界软硬件可靠性和安全性设计方面的经验和技术，采用分布式的体系架构，降低了单个网元的复杂度，实现了业务与承载之间的完全隔离；标准的电信级平台，具备强大的系统可扩展性和安全性可靠性；全面而有效的单板和端口冗余保护机制、高效的系统内部检测和恢复机制，加上灵活可配置的过负荷控制策略，确保了单板级和设备级的高可靠性；创新的多种呼叫服务器地理冗余方案和媒体网关群方案在组网上增强了系统和网络的可靠性和可用性。
另一方面，5020移动软交换采用先进的双CPU，具有强大的处理能力、板卡种类少、结构简单易维护。能够支持GSM/GPRS/UMTS/TD-SCDMA，CDMA2000等多种网络标准制式，并可平滑演进到IMS，支持TDM/ATM/IP等各种组网方式，具有强大的全IP承载组网能力和兼容性。
4、结束语
虽然不少厂家推出了软交换的解决方案，各运营商也在积极进行相关的试验，但新技术的应用需要相当长的时间来完善。在新兴运营商积极探索分组承载网络是否能够提供话音业务的可行性时，传统运营商正在思考这种新的架构是否能够提供新的业务。任何事物的发展都需要一个过程，整个软交换的技术尚处于初期发展阶段，许多思想尚须通过实践来不断验证和修正，移动软交换随着业务及功能的发展而不断补充和更新。软交换技术已经取得的巨大成绩是有目共睹的，技术的进步和新问题的产生总是同步的，通过积极的试验，研究的深入，相信这些问题一定会得到解决，从而进一步推动软交换技术的完善，加快软交换技术的商用。
技术的发展最终要面向应用，应该务实地看待基于软交换的下一代网络技术，关心基于软交换技术相关设备的业务支持能力、服务质量以及维护管理等可运营性问题；要积极的通过基于软交换的网络设备的试验来验证技术的可用性、设备的成熟性；并进行经济可行性分析，制订合理的商业模型，充分挖掘软交换技术的潜力，开拓新的市场，探索出一种增加业务收入、降低成本和拓展市场空间的发展之路。以技术发展促进应用，以应用需求促进技术发展，如此，基于软交换的下一代网络发展才可步入良性循环的轨道。
