语音网络架构的演进

语音网络架构的演进

语音网络架构经历了从固定到移动，从模拟语音到数字语音，从语音通信到多媒体通信几方面的演进。在先后经历了固定和移动（2G、3G、4G和5G）的几个演进阶段后，语音网络架构在形态和功能上都发生了巨大的变化。

固定时代的语音网络架构

固定网络架构的演进经历了PSTN到NGN到IMS的几个阶段。

早期的PSTN（Public Switched Telephone Network）固网，下图为PSTN网络架构，以传统TDM制式的POTS话机为主要的终端类型，POTS终端通过TDM接入核心网并通过经典的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：设备能耗高、业务单一、运维成本高等，使得PSTN网络逐渐在通信市场失宠。于是，传统的PSTN网络不得不向下一代固定语音网络演进，即NGN（Next Generation Network）网络。

在NGN网改架构中，固定网络实现了首次分层：业务、承载、控制的三层分离。同时还引入了IP制式，提高了网络的灵活性和业务的多样性。

虽然，NGN网络架构相较于PSTN网络有了不小的优化，但仍然无法改变固定网络渐渐失去市场份额的事实，原因主要有以下两方面，一方面是移动网络迅速崛起，移动用户成为主要的语音业务群体。另一方面，固网业务无法满足用户日益增长的多媒体（视频、图片、文本等）业务的诉求，且固网本身不支持固定移动网络的融合，运营商需要同时部署并维护固定和移动网络。

基于上述原因，IMS（IP Multimedia Subsystem）网络作为首个FMC（Fixed Mobile Convergence）的固定移动融合网络应运而生，成为NGN后新一代固定语音核心网。它具备全IP网络、支持固定和移动融合、支持多媒体业务等技术特点。

移动时代的语音网络架构

相比于固定语音网络，移动语音可以说自诞生以来即“野蛮生长”，并先后历经1G到5G的几个主要发展阶段并伴随着语音和数据两类通道的演进，不断向智能化、多样化的语音网络架构演进。

1G-》2G的演进：下图为2G时代下的核心网，从1G到2G，移动语音网络跨越了模拟语音的鸿沟，不仅建立了语音网络演进的第一个里程碑，也以数字化语音网络的身份广受大众拥戴。2G网络架构下，移动语音业务由CS网络提供。MSC独自承担起语音业务的信令面和媒体面处理重任。

2G-》3G的演进：下图为3G时代下的核心网，3G网络（接入网UTRAN，核心网是CS和PS）架构下，语音通道做了第一次分离：MSC分离为MSC Server和MGW（Media Gateway）实现控制与承载分离，亦即信令面与媒体面的分离。这使得网络的部署变得灵活起来。一方面，MSC Server作为信令面的核心，可以集中部署在人口密集的中心城市，方便管理和维护；另一方面，MGW作为媒体面的核心，可以分布在靠近用户的低级别县、市，同时也减少了媒体面处理时延以及多次转码带来的媒体质量损耗。

3G-》4G的演进：下图为4G时代下的核心网，从3G到4G可以说是语音网络演进过程中的另一个重要里程碑。首先，语音通道完成了第二次分离并形成了业务、控制、承载的三层架构；从功能上看，CS网络中的MSC Server功能分别由ATS（Advanced Telephony System）和CSCF（Call Session Controll Function）替代，二者分别完成业务逻辑控制和呼叫会话控制。由于业务与控制分离，使得新的业务逻辑可以快速通过上层的业务发放网关完成部署，从而提高了新业务上线的效率；而CS网络中的MGW的功能则由SBC（Session Border Controller）替代，完成用户媒体面消息的处理。其次，传统的CS电路交换网络由全IP化的IMS网络替代，向全IP网络和融合的多媒体网络演进。一方面，IMS是以SIP协议为主的全IP网络，协议层面上大大简化；另一方面，由于业务逻辑由独立的逻辑实体提供，ATS上也可以实现视频、文本、图像等处理功能为用户提供近似互联网应用的融合媒体类业务，这无疑为运营商提供了抢占市场的利器。

4G-》5G的演进：语音核心网依然是IMS，除部分接口和网络标识外并没有太大的变化。

面向未来的5G语音网络架构

纵观语音网络架构的演进过程，不难发现，面向5G的未来语音网络通常具备如下几个特征：支持固定移动融合、支持业务、控制和承载分离的三层架构、支持5G新业务创新和能力开放。Single Voice Core的网络架构因继承并完善了IMS的网络架构天然具备了上述几个特征，还具备全融合、简化网络、统一接入等技术优势。

原文标题：【SVC的奇妙冒险】系列有声专刊：Why Single Voice Core（第二章）

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审核编辑：彭菁