移动,多媒体和多接入的软交换系统
UT斯达康通讯有限公司 张焰 2004/01/06
摘 要：软交换作为NGN重要的一部分,由于市场、运营商对自身竞争力提升的需求, 基础技术革命性的发展等等原动力，得到了越来越多的关注与研究。其中，移动、多媒体和多接入的能力是软交换应具备的重要特性。同时，文中从网络演进的角度看，阐述了固定网络与移动网络的演进与两者之间的融合，作为核心网络支撑的软交换也必然要具备移动、多媒体和多接入的能力。文中还介绍UT斯达康mSwitch软交换系统如何面对实现移动，多媒体和多接入需求而进行的一些研究和解决方案。
关键词：移动, 多媒体, 多接入 , 软交换, mSwitch
1 软交换发展的原动力
随着Internet 在90年中期以来的快速发展, 互联网在各个领域的应用，数据通信业务得到了迅速增长，已经大大改变了人们的生活方式和工作方式。除了传统基于双绞线接入的传统语音业务,
用户的视频、图像、数据等需求越来越突出；而且个性化的计费、营账需求也越来越多。同时，移动用户规模得到了跨越式的发展, 从99年底中国市场移动用户的4千万用户，到2003年9月份已发展到2.4亿用户，基本与中国固网用户持平并将很快超越,
证明移动性业务的需求是不可估量的。驻地网“最后一公里的接入”技术也得到了如火如荼的建设与发展，xDSL/LAN/WLAN/HFC/电力线等等各种接入手段得到前所未有挖掘、发挥与应用。更用重要的是,
单个用户同时需要移动、多媒体、多接入的需求越来越强烈，但传统的固定网络、移动网络、H.323多媒体网络、接入网等, 只能提供某些单一业务，更为关键的是运营支持系统的各自独立运行，难以保障客户统一计费和帐户的需求。可以看出，传统运营网络难以满足在这个通信快速发展期间的单个用户移动化、
业务多样化、接入多样化、计费营帐多样化等需求。
另一方面，电信运营体制垄断局面被解除，新的电信运营商不断进入该领域，竞争日益加剧，客观上要求新运营商不能走传统电信运营商的老路，必须另辟蹊跷，以较低的成本，建成多元化的网络，满足各层次用户需求，才能在激烈的竞争中挣得一份美羹。与此同时拥有大量固网资源的传统电信运营商正面临前所未有的挑战,
也同样面临市场与网络运营的挑战。
对于NGN市场与应用关注者-电信运营商与设备提供商都投身在不可逆转的NGN研究, 探索与应用中。
ITU-T将NGN的主要特征归纳为：基于分组传送；控制功能与承载能力、呼叫/会晤、应用/服务分离；业务提供与网络分离，并提供开放接口；支持广泛的业务，包括实时/流/非实时和多媒体业务；具有端到端透明传递的宽带能力；与现有传统网络互通；具有通用移
动性，即允许用户作为单个人始终如一地使用和管理其业务而不管采用什么接入技术；提供用户自由选择业务提供商的功能等。
NGN泛指一个以IP为中心，可以支持语音、数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务网络。一方面，NGN不是现有电信网和IP网的简单延伸和叠加，也不是单项节点技术和网络技术，而是整个网络框架的变革，是一种整体解决方案。另一方面，NGN的出现与发展不是革命，而是演进，即在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡。
软交换正是构建在以IP为中心, 可以支持语音、数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务网络的核心节点设备, 在NGN中占据重要位置。
最终用户与市场的需求, 运营商自身竞争力提高的需要, 新技术的革新等因素, 构成了软交换发展的原动力!
2 软交换系统中移动,多媒体,多接入的必要性
分析最终用户的需求, 运营商运营, 网络演变的需求等方面，不难看出主要涵盖移动，多媒体与多接入等这三个特性。
移动化
移动化所指的是用户要求随时随地都能享受到下一代网络带来的好处，3G、GPRS、无线接入LMDS、无线LAN等为用户的这一要求提供了可能; 另一方面，用户在随时随地接入NGN网络同时，使用唯一的号码通过即时短消息、PC-phone等方式可以被他人所联系，从而形成业务的移动性，也体现了移动化业务的需求。
移动化业务能给运营商带来更高的ARPU值。从固定网络业务发展来看，无线小灵通业务的空前发展，不难证明局部移动性的需求存在不可估量的市场空间；传统的智能网中300卡业务实际是一种业务的移动性，卡业务的发展也证明业务的移动性是被市场认可并可快速成长。中国市场移动用户2003年9月份已发展到2.4亿用户与固网基本持平的不争事实，也说明移动化业务的巨大市场空间。
在NGN下一代网络中, 不仅移动用户需要位置信息, 基于IP的PC 电话用户同样需要位置信息的更新与注册。可以想象，当一个PC电话终端在接入Internet网络时候，同时能与任意用户进行语音或多媒体业务的交流，而且可以被他人呼叫到，无论你身处何地，只要进入了NGN网络中。那种任何时间，任何地点可以进行无阻碍地交流，正是人们的一直的通信梦想。
另外从3G网络发展来看, 3GPP R4将原有R99的电路交换域CS中的(G)MSC分解为两个功能实体，即(G)MSC Server以及其控制的MGW。其中，(G)MSC
Server主要用来完成对信令和呼叫的控制，而MGW则主要提供媒体流的处理.，从而提出了软交换的概念。在随后的R5&R6版本中, 提出了全IP
的网络架构，在分组域增加了多媒体子系统（IMS）对业务进行控制，采用SIP 协议进行控制，实现移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输, 实现端到端的IP
业务。
可见，在软交换系统中，必须基本具备类似HLR/VLR功能实体,以实现移动化业务。
多媒体业务
除基于基于双绞线接入的传统语音业务, 用户的视频、图像、数据等业务需求越来越突出。在终端支持多媒体的情况下，用户要同时得到话音、数据、实时消息、网页、白板、文件、图片和视频媒体流通信的能力，同时要支持多方的话音通信、多媒体通信和信息共享。而且Internet业务的开放性与扩展性，也为多媒体业务提供更多了更多的内容与内容提供商。
从市场应用看，短信业务在固定网的部署 ，彩铃、彩信在传统移动网上引入, 在SARS期间视频多媒体业务的火爆并成为应用热点等等，说明多媒体业务可在原有网络中添加较少的设备,
就可给运营商带来了较高APRU值的增值业务，也促使运营商更加关注多媒体业务的应用与市场开发。
3GPP不仅在基本网络结构上采用软交换体系，而且在业务能力体系，提出OSA开放业务体系,规定基于Parlay来实现, 从而使开放更多的多媒体应用成为可能。
可见，3G网络对软交换构架、开放的多媒体业务OSA的确定，无不说明移动多媒体软交换成必将为核心平台。
再来看看Yahoo! BB的成功案例-Yahoo! BB是由Yahoo!日本公司和BB Technology 公司联合组成的服务提供商，主要是通过租用NTT的电话线向日本的广大用户包括个人用户和企业用户提供ADSL宽带服务，并在宽带IP网络基础上构架软交换网络,
提供多种增值业务，如IP 电话、TV over IP服务以及丰富多彩的在线游戏、音乐等；对于热点地区提供基于WLAN的服务，如在麦当劳和星巴克咖啡屋。Yahoo!
BB运营始于2001年9月，在短短一年半的时间用户数已经突破200万，月收入保持10%的速度增长，到2003年3月已达到月收入6900万USD。其多样化的增值业务与多媒体服务，是Yahoo!
BB成功的关键所在。
以上表明软交换系统必须具备多媒体业务并使之开放，才能满足最终用户、市场与网络演进的需求。
接入多样化
接入多样划包含接入介质, 接入用户协议和类型等两个方面。从接入介质来看，除了传统的铜缆接入方式外，还有其它多种接入方式,如固定接入网(Ethernet
CAT5 、xDSL、HFC Cable、电力线等), 无线接入网（802.11a/b、蓝牙、固定无线、卫星、移动）; 接入用户协议和类型来看，从基于H.323/MGCP/H.248/SIP IP电话终端&IAD终端&PC
phone, 到传统的V5用户、PRI PBX用户、GSM/CDMA 移动用户，以及3G 的W-CDMA/CDMA2000/TD-SCDMA用户。
接入的多样化，使得软交换系统可以兼容传统的网络接入，充分保证运营商原有设备的投资；同时其接入的开放性，也充分保证软交换系统可以融入更多终端接入类型，从而保证更多性价比的终端、更智能入的终端的引入，充分保证了最终用户、传统运营商和新兴运营商的利益。
当然从上面所述日本Yahoo BB Phone的成功案例中，也可看到接入多样化的重要性， 其在由IP DSLAM构成的一个宽带数据接入网,同时成功部署Voice
over DSL的软交换语音业务，而且对于热点地区, 提供基于WLAN的数据服务, 说明有效利用各种接入资源的商机无限。
可见，要真正满足市场与用户需求，固定网络与移动网络演进与渐近的融合，软交换系统在开放性体系架构下，必须要具备移动、多媒体和多接入的特性。
3 UT斯达康mSwitch 软交换系统对移动，多媒体与多接入应用的研究与解决方案
UT斯达康公司密切跟踪软交换最新技术，率先完成了移动软交换mSwitch系统的开发并于2000年就进行了无线业务应用部署。
在2002年11月，UT斯达康mSwitch软交换系统以其支持多媒体业务、移动业务的突出特点入选国家“十五”863计划通信主题研究项目。国家“十五”863计划通信主题研究的主要目的是建成高性能的信息示范网，为形成新一代信息网络架构体系奠定基础。
国家“十五”863计划通信主题分为三个专题，包括新一代信息网技术专题、光通信技术专题和个人通信技术专题。在新一代信息网技术专题研究中，支持多媒体业务和移动业务的软交换总体技术及方案是其中最为重要的一项课题，研究内容涵盖支持多媒体业务的软交换总体技术和方案、支持移动业务的软交换总体技术和方案、支持采用开放的（API）接口的业务及应用支撑环境总体技术方案及软交换网络技术。
mSwitch软交换系统采用业务驱动的软交换对象总线系统结构，通过IP网络为用户提供语音、数据、VoIP/FoIP和多媒体业务及Internet接入业务。除了无线市话的语音和数据业务之外，mSwitch系统支持与PSTN网络、第三方软交换系统（通过SIP-T&RAS互连）、第三方IP语音系统的互通。同时，mSwitch的开放业务平台可以为用户提供丰富的智能业务、个性化业务、集成业务等增值服务。mSwitch软交换系统通过纵向集成的网络门户技术、综合了交换、接入、运营支持等功能，为运营商提供了全面、有效、经济的整体解决方案。同时，mSwitch还支持第三代移动通信技术的电路域电话业务和分组域的多媒体业务,
是构建下一代网络的理想体系。
集成了传统电信网络的优点并吸收了Internet的最新技术成果， mSwitch软交换系统采用分布式的体系结构，可支持多种不同的接入技术和终端，而且支持与各种传统电信业务、IP电信业务（如VoIP）和多媒体业务的互联；整合支持由移动业务衍生的定位、短消息等业务。
图1 mSwitch多业务多接入移动软交换解决方案
在mSwitch多业务多接入移动软交换解决方案中, 按照开放的OSI标准，由运营支持层、业务层、控制层、网关层、接入层等组成。
运营支持层包含SAM（用户管理系统）、OBS（在线计费系统）、CSS（客户服务系统）、NMS(网络管理)等四大块功能。
业务层mService1500是mSwtich系统的重要部分， 被设计成一个与接入网络类型无关的多媒体业务平台，mService1500可以被部署在PSTN，GSM，CDMA，PHS以及VoIP，3G等多种网络上。同时mService1500是一个遵循OSA（Open
Service Architecture）体系结构的的开放系统，并为第三方的业务提供商提供了API接口。
控制层由iCS1500呼叫服务器、Policy Server策略服务器、DHCP服务器、SLR（用户位置寄存器）、RS（路由服务器）、AAA认证等等服务器群构成。iC1500呼叫服务器做为控制系统的核心单元，
支持多种协议(H.323/MGCP/SIP/H.248/Sigtran/SIP-T等)，单一iCS1500呼叫服务器可以同时接入不同类型协议的H.323/MGCP/SIP/H.248
IP电话终端并可以完成之间的协议转化与互通。这种独特的多协议兼容设计保证了同时接入多种类型IP终端的能力。SLR/RS（用户位置寄存器/路由服务器）保存所有用户信息、用户位置信息、路由信息等，为用户提供认证、授权、地址翻译、路由解析等功能，是构成mSwitch移动软交换的主体。
网关层由一系列的iSG3200信令网关、iTG3200/6300中继网关、iMG3200/6300媒体网关、3G 网关构成， 完成与传统的PSTN网络、有线/无线接入网与3G网络的连接。
接入层可以覆盖IP-based 的IP电话终端、IAD、iSmart1500(SIP-based PC电话)、PHS/V5无线/有线接入网等等。
mSwitch这种开放的、分布式的业务驱动的体系结构具有接入、网络和业务的伸缩性。方便运营商根据接入网种类、终端能力和业务需求为用户定制集成多媒体业务，也便于运营商随着用户容量和网络规模的扩大方便地进行扩展。同时体系结构的移动性的考虑与设计，不仅保证了传统意义的无线用户的移动性，同时可以保证IP-Based的设备、用户与业务的移动。
4 小结
基于宽带IP网的软交换技术必将成为下一代网络的核心，这已是电信界的共识，而移动、多媒体和多接入软交换系统是代表了最终市场和用户的需求，也是固定网络与移动网络发展与融合的趋势。当然，由传统电路交换为基础的电信网向以移动、多媒体和多接入软交换为核心的NGN网络演进中，将是一个的长期的渐进过渡过程。UT斯达康mSwitch软交换系统将始终不渝地将移动、多媒体、多接入为目标,
与运营商一起迎接挑战，迎接未来的多彩通信世界。
中国通信网(www.c114.net)
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