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中国电信网络交换技术转型

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作者:时间:2006-07-07来源:第三代移动通信网收藏
 

  长期以来,话音业务一直是传统运营商的主要收入来源,但近几年来,话音业务低值化趋势越来越明显。2005年运营商开始全面进行电话网的技术转型,在加快软交换引入步伐的同时,加大了智能化的改造力度。然而,随着多媒体业务需求和多网融合技术的不断发展, IMS技术受到业界的普遍关注。 
  一、中国智能化
  电话自动交换网经过多年发展,累计投资已达数千亿元,容量大,用户数量多。但随着社会信息化进程的快速推进,已不能满足人民对日益增长的新业务的需求,用户发展停滞不前,业务收入逐年下滑。如何在满足社会需求的同时提升电话网的技术水平,使庞大的国有资产保值增值,确保电话网向下一代网络平稳演进,促进固定、移动两大业务的融合是中国实施战略转型的重要内容。
  固网智能化是中国电信从现实和长远出发,为解决业务快速开放、拓展业务种类、延长设备技术和服务寿命、实施网络演进提出的整体提升固定电话网智能化水平的系统解决方案,即:将分散在6500部交换机中的用户数据脱离出来,统一集中到按区域划分的用户数据中心,使之成为整个电话网的核心网元;整合业务平台,构建统一业务中心,与数据中心有效配合,增强业务提供能力;优化网络结构,提高运营效率,节省了上百亿元设备升级乃至更换费用;规模引入软交换,逐步形成控制中心,带动网络平滑演进,多方有机结合,形成中国电信固网发展的新体系。固网智能化能够有效的解决增值业务的甄别与触发,实现用户数据的集中管理、实现用户号码的可携带、提供基于用户属性触发业务的能力,提高运维管理效率,从而屏蔽交换机功能的差异性、增强业务提供能力,加快业务开放的步伐,进一步提升市场竞争力,充分发挥现有固定网络的潜能与优势,最大限度地提高固定网络的经济效益。
  固网智能化的核心技术是在现有固定电话网中引入SHLR(智能用户数据库)新网元存储用户信息。交换机或软交换设备通过扩展ISUP、扩展MAP等协议与SHLR进行信息交互,实现用户数据查询和属性触发,为用户提供多样化的增值服务。中国电信引入SHLR可以解决目前交换网中存在的几大问题:数据分散维护困难、用户号码与物理位置不可分离、仅支持接入码触发业务等,通过SHLR能够做到用户数据的集中管理,实现用户号码的可携带,提供基于用户属性触发业务的能力,从而屏蔽交换机功能的差异性、增强业务提供能力,加快业务开放的步伐,进一步提升核心竞争力。
  网络智能化的实现有多种方案,对于采用新建“汇接局方案”实施网络智能化的地区,应优先“采用软交换汇接局完全访问SHLR”方式实现;对于端局主流机型具备改造能力的地区,应采用“端局方案”;对于已经/可以对汇接局进行升级改造的本地网可根据自身实际情况采用电路交换方式的 “汇接局方案”。 
  从2003年初,中国电信开始了固网智能化的工作,经历了思路的提出、技术的研究、方案的确定、规范的制订、测试、业务的开发、系统的推广等多个阶段,确定了固网智能化演进方案、发展策略以及相应的业务开发。2005年6月 固网智能化在 

onclick="activateYQinl(this);return false;" href="http://www.iask.com/n?k=福建" target=_blank>福建、广东、江苏三省试点成功后,从2005年6月开始至今,已在全国20个省市(南方19个省市、北方电信)大规模开展了固网智能化的建设和推广工作,原有电话网的能力得到了充分的发挥,在现网上推出彩铃、一号通等市场迫切需求但一直难以提供的业务,创造了良好的经济效益。

  固网智能化是由中国电信自主研发的科研成果,是中国电信顺应市场需求、结合自身网络实际情况和技术发展趋势所进行的一项创新性系统改造工程,其技术创新性主要体现在以下几点。 
  (1)国际上首次完整地提出了提升固定电话网智能化水平的解决方案,实现了用户数据的集中管理、网络的集中控制、形成了创新的固网体系新架构,相当程度上解决了固网业务开放慢、难以提供新业务的困难,是针对当前电话网演进发展路径的重大突破。
  (2)根本解决了用户业务触发困难的问题,实现了以往难以实现的多种增值业务,为固网业务的创新营造了良好环境;探索了跨网络的集中用户数据管理的可行性,创新性地将固定电话网智能化系统改造与软交换的引入有机结合。
  (3)第一次实现了PHS与传统电话网用户数据的融合,既发挥了固网的潜能和优势,又带动了固网向下一代融合网络的演进;开放了多种捆绑和融合类业务,为固网增值、网络演进以及固定和移动融合创造了条件。
  (4)成功地对电话网中的神经系统——七号信令进行了扩展。
  (5)申请了五项具有自主 

onclick="activateYQinl(this);return false;" href="http://www.iask.com/n?k=知识产权" target=_blank>知识产权的国家发明类专利。

  固网智能化有效盘活了固定电话网的现有资源,提高网络及设备资源利用率,对国有资产的保值、增值起到了积极作用。在固网智能化的实施过程中规模引入软交换,逐步形成控制中心,带动了网络平滑演进。通过对用户数据集中管理模式的不断完善,可以建立包括软交换、多媒体在内的统一用户层面,促进PSTN、软交换、PHS等多网融合,确保网络可持续发展。 
  二、中国电信软交换技术的引入
  软交换技术是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术,它以软交换设备为呼叫控制的核心,具有分层的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点。在这种体系架构中业务与控制、接入与承载彼此分离,各网元设备之间采用标准的协议进行通信,并支持标准的业务开发接口实现独立于网络的业务开发模式,并能为用户提供语音、数据和多媒体等各种业务。 实践证明,软交换体系在技术上已经成熟,经济分析可行,软交换技术正在逐步取代电路交换技术。
  软交换系统由多种设备组成,主要包括软交换设备、中继网关、信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网络侧设备以及IAD、SIP终端等终端侧设备。其主要应用集中在利用软交换提供长途汇接和本地用户接入业务以及为企业用户提供综合通信解决方案。
  软交换技术从1997年开始发展,正在逐步从试验阶段走向商用阶段,并在国内外得到应用。总体上看,美国的运营商领先于欧洲,新兴运营商积极于传统运营商。随着竞争的日益激烈和多样化、个性化业务需求的不断增加,软交换技术已经成为运营商实现综合业务经营、向不同业务领域渗透的重要技术手段。目前,软交换已经在电话网的长途和汇接层面开始引入。
  中国通信标准化协会网络与交换技术委员会从2001年起开始制定软交换系统相关规范及标准,主要包括设备规范、协议规范、接口规范和业务相关规范等,共完成相关规范59个。2005年中国电信联合 

onclick="activateYQinl(this);return false;" href="http://www.iask.com/n?k=信息产业部" target=_blank>信息产业部电信研究院和国内多个厂家在ITU-T FGNGN第6次会议上提议开展基于软交换的标准化研究工作,并立项成功。根据目前FGNGN研究的NGN 的体系架构,已经明确PSTN/ISDN 仿真作为四个业务子系统之一。中国电信建议应该研究PSTN/ISDN 仿真的体系结构来解决运营商面临的网络演进问题。目前实现PSTN/ISDN 仿真有两种方式,一种是用IMS实现PSTN/ISDN 仿真,一种是用软交换来实现PSTN/ISDN 仿真。但是由于IMS实现PSTN/ISDN 仿真的演进方式还不成熟,而软交换已经比较成熟,目前运营商面临的网络演进问题可通过软交换的方式来解决。中国电信建议FGNGN尽快开展基于软交换的PSTN/ISDN 仿真体系架构的研究工作,提出了基于软交换的PSTN/ISDN 仿真子系统的功能架构、接口要求以及与NGN功能架构的关系等,会议同意开始研究“基于软交换的PSTN/ISDN 仿真的体系架构”,并由中国电信承担了该草案的编辑工作。 

  中国电信在集团公司统一部署下,从2001年开始进行软交换技术的跟踪。2002年选用西门子、中兴、阿尔卡特、爱立信、北电、华为六厂家软交换系统,分别在广州、深圳、上海、杭州四个城市建设实验网络,对软交换系统的功能、性能和协议等能力进行了全面测试,并验证了API业务开发的能力。2003年继续在广东、上海和浙江进行了业务试验,进一步验证软交换系统提供业务的能力,与此同时,两北地区开始试商用。2004年在深圳、肇庆开展试商用,在业务、运维和营销等各方面全面验证软交换网络规模商用的能力。试验证明软交换体系在技术上已经基本成熟,2005年中国电信在深圳进行了软交换网络智能化的试验,2005年在长途层面开始商用。
  软交换业务提供方式有三种:由软交换设备提供PSTN基本业务及补充业务;采用SIP应用服务器或Parlay应用服务器来提供运营商自营的新型业务;利用PARLAY应用服务器通过第三方提供业务,此种方式仍处于探索阶段,应进一步深入研究和实践。
  软交换面临的主要问题是在业务和应用上还很薄弱,在实施中应注意不同厂家业务平台的互通问题。受部分嵌套式业务的影响,其API接口功能还受一定限制,影响了第三方的业务实现和集成效率。
  电话网是中国电信的最大网络之一,而网络演进是一个长期过程,因此电路交换向NGN演进的过程中应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营管理的稳妥性,实践证明软交换已经具备替代电路交换设备的能力,灵活提供业务的能力也已经得到验证,同时软交换符合电路交换向分组交换转型的总体发展趋势,在话音网络引入软交换技术应认真研究引入的策略,组网架构和不同厂家业务平台的互通。电话网向下一代网络演进过程中,软交换是一个不可逾越的阶段。
  采用软交换技术实现电话网的演进, 将提升电话网的业务能力,降低成本,符合网络的未来发展趋势。近期,软交换网络能够解决现有电路交换网的整体转型问题;并服务好大客户。软交换系统应具有支持宽带用户未来向IMS迁移的能力。 
  软交换的引入使基于电路交换的网络转型为基于分组的网络,关键点在于其业务的提供是有序的,是可控制和可管理的,不同于一般的基于IP的业务。而且在其业务的种类上增加了基于IP的增值业务,使传统话音业务又有了新生。
  三、中国电信对IMS的理解 
  由于基于IP的网络和业务技术给传统电信运营商带来的挑战,电信运营商正在积极寻求能够驾驭IP网络的解决方案。IMS使移动和固定的融合成为可能,使基于IP的业务控制和管理成为可能,NASS和RACE使接入管理和控制成为可能。人们开始寄希望于IMS能够给予这个承诺,并大胆开始了这种尝试。 
  从设备的开发看,国内外主流厂商都在进行IMS产品的开发,也提出了明确的产品计划。这些路标能否按计划实施,很大程度上受到标准进程市场需求的限制,2006年应用于移动的IMS设备可以投入商用,应用于固网的IMS设备将会更晚些。 
  运营商的网络演进策略与其定位是紧密相关的,美国运营商从市场的发展趋势和企业定位出发,根据企业策略和自身的需求,裁减和改造网络的架构,制定IMS的发展的策略。见表1。
运营商
情况
关注点
AT&T
固网运营商
拥有Cingular 60%股份
关注VOIP
通过固网提供 IPTV和多媒体业务
Bell South
固网运营商
拥有Cingular 40%股份
拥有DirectTV
非常关注双模业务,语音电话在固定和移动网的无缝移动、切换
用户和企业 VoIP业务
通过固网提供 IPTV和多媒体业务
不关注接入网的QoS
Cingualr
GSM和UMTS运营商
移动网的多媒体业务
Sprint
CDMA运营商
与Cable公司合资
用户和企业 VoIP业务
为Cable和移动用户提供无差别的业务
固定和移动融合的IPTV业务
关注接入网的QoS

表 1 美国运营商对IMS的关注点

  IMS可以提供和管理分组业务、实现多个网络业务的交互、 成为各运营商的网络发展目标。目前阶段,固定运营商对为固定用户提供移动业务非常关注,比如语音和IPTV业务在Wi-Fi、3G网络间的跨网漫游,而移动运营商则更关注利用多媒体业务的提供,如Video sharing等。
  IMS为电信业务与企业应用结合提供了可能性,可以为企业客户提供高价值的服务,比如消息、语音业务与Email和OA、ERP等的结合可以提供无缝的通信办公系统。目前Sprint、Cingular等与IBM和Motorola开展合作,设备提供商Lucent与IBM、BEA等开展了合作,这种IT与电信业的合作将发挥各自的优势,成为未来电信业务发展的趋势。
  IMS是未来网络的整体架构,其体系架构增强了对基于IP流的可控和可管理性,代表了网络的发展趋势。但目前IMS正处于技术发展的初级阶段,并未规模商用,因此预计固网运营商将从2007年引入IMS。IMS的引入与接入、承载、控制、业务、支撑等网络的各层面相关,同时也对终端改造、宽带的发展策略、运营模式带来挑战,因此各运营商需因地制宜地根据需求加以选择。 
  比较固定接入网和移动接入网的特点会发现,移动网络对于接入网的控制机制非常完备,用户的鉴权、资源分配、接入网定位、计费采集点和网络状态监控等方面都远比固定接入网复杂。3GPP R6中已经定义WLAN接入IMS域,在R7中将支持ADSL接入,但是只规定了功能框架,对于QoS、移动性和计费等功能的支持需要进一步定义。TISPAN和FGNGN在R1中定义了RACS和NASS的内部功能模块,详细的功能和流程将在后续版本中规定。IMS的与传输、接入网络无关性、移动性管理和QoS控制等功能都是体现在对接入网的控制,因此在固网制定NASS和RACS子系统的标准和替换、升级原有的接入网控制设备和终端将是一项长期的工程。
  实现融合是一个长期的目标,涉及的因素很多。IMS只是在网络和业务层面提供了融合技术的可能性,但还需要认真研究其可行性、经济性、复杂性和可管理性。
  四、总结
  按照固定交换网发展的轨迹来看,固网智能化、软交换和IMS是网络发展的不同阶段。PSTN是发展的基础,软交换是一个不可逾越的重要阶段,而IMS是NGN最终的目标架构,三者将先后出现在网络中,并长期共存。  

  
 


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