傳統(tǒng)固定語音網(wǎng)絡的優(yōu)化及演進 - 全文

　　1 研究背景

　　隨著技術(shù)的進步和社會需求的發(fā)展，電話網(wǎng)絡也在不斷演進，各種新技術(shù)、新設(shè)備應用在網(wǎng)絡之中，電話網(wǎng)絡日趨高效、靈活。固定電話網(wǎng)在推動社會發(fā)展的過程中發(fā)揮了巨大而不可替代的作用，給人們的溝通帶來了極大的便利。然而，就像當時固定電話替代書信和電報一樣，各種新興的通信方式開始逐漸為人們所接受，在新形勢下，經(jīng)營PSTN的固網(wǎng)運營商面臨日益嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　其一，互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展顛覆了傳統(tǒng)的電信商業(yè)模式，基于互聯(lián)網(wǎng)的語音增值業(yè)務在快速發(fā)展，PSTN語音業(yè)務越來越多地被網(wǎng)絡電話、即時通信等其他通信方式分流，尤其是傳統(tǒng)長途電話業(yè)務受IP電話的沖擊最大。

　　其二，隨著移動語音業(yè)務的包月、單向收費的普及，移動網(wǎng)對固網(wǎng)的替代愈加嚴重，導致固網(wǎng)用戶數(shù)和固定語音業(yè)務量不斷下降，并且單純的語音業(yè)務已經(jīng)遠遠不能滿足用戶的需要，多樣化、個性化、互動性的融合業(yè)務是大勢所趨。

　　其三，從固定電話網(wǎng)自身來講，TDM網(wǎng)絡面臨諸多問題，包括：隨著業(yè)務量下滑，設(shè)備利用率降低；設(shè)備機型多、入網(wǎng)時間長、老化，故障率較高；部分停產(chǎn)設(shè)備的備件缺乏，存在安全隱患，且廠家支撐力度減弱；交換機普遍存在占地面積大、能耗高的問題。同等規(guī)模的TDM設(shè)備與軟交換（或IMS）設(shè)備相比，能耗高35%以上，機房占用面積高60%；隨著光進銅退與寬帶提速工作的推進，而TDM端局只支持窄帶銅線接入，其改造的要求愈加迫切。固定軟交換網(wǎng)絡在異廠家互通性、多媒體業(yè)務提供能力、固移網(wǎng)絡融合等方面也顯得力不從心。

　　固定語音業(yè)務的盈利空間已經(jīng)越來越小，運營商的努力只能延緩固話收入下滑的趨勢，而無法從根本上改變這一趨勢，迫切需要尋求可持續(xù)發(fā)展的新途徑——通過一系列可操作實施的網(wǎng)絡改造和更新手段，經(jīng)濟合理地完成固定語音網(wǎng)的優(yōu)化，提高市場響應能力，滿足當前用戶多樣化的業(yè)務需求，同時也實現(xiàn)節(jié)能減排。

　　2 固定語音網(wǎng)優(yōu)化研究

　　固定語音網(wǎng)的優(yōu)化需要綜合考慮以下幾個因素來制定網(wǎng)絡優(yōu)化的總體思路。

　　a）網(wǎng)絡演進趨勢。符合網(wǎng)絡寬帶化演進趨勢，增強網(wǎng)絡的業(yè)務開放能力。

　　b）網(wǎng)絡架構(gòu)設(shè)計。逐步實現(xiàn)端到端扁平化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，減少現(xiàn)有長途話務的轉(zhuǎn)接。

　　c）節(jié)能減排。推動以端局為單位，整局設(shè)備規(guī)模退網(wǎng)，達到較好的節(jié)能減排效果。

　　d）光進退銅。促進從用戶側(cè)配線電纜到局間主干電纜的規(guī)模退網(wǎng)。

　　e）資源利用率。要進一步提高在網(wǎng)PSTN端局資源使用效率。

　　固定語音網(wǎng)的優(yōu)化主要針對TDM網(wǎng)絡，尤其是TDM端局，結(jié)合目前存在的問題，TDM端局的優(yōu)化手段主要有兩大類：一類為非IP化改造，主要包括退板減容、撤頭并局等；另一類為IP化改造，包括AG封裝、新建AG以及FTTx改造等。

　　2.1 非IP化改造優(yōu)化方式

　　此類改造只是對現(xiàn)網(wǎng)TDM的調(diào)整和優(yōu)化，改造后的端局設(shè)備仍舊是TDM端局，不支持IP接口。

　　2.1.1 退板減容

　　該方式主要是針對實裝率較低的端局，拆除空閑的用戶板和中繼板，降低設(shè)備在網(wǎng)容量，從而達到減少占地和功耗的目的。

　　主要措施為：優(yōu)先按照整機架、整機框的順序進行減負；對于大型交換設(shè)備，采用端口“最后向最前”調(diào)整；對如貝爾、北電等整機架、整機框減負難度大的交換設(shè)備，通過調(diào)減用戶接口板的形式進行；盡量空出整模塊、整機框、整機架，尤其是靠近末尾的機架。

　　使用該方式時，有以下幾種情況需要注意。

　　a）對使用年限過長的板塊，若利舊使用，存在增加維護成本、降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的可能。

　　b）部分利舊板卡端口密度過低，同樣占用槽位的情況下，將造成浪費。

　　c）部分設(shè)備機框槽位已滿，若想利舊原有板卡，需要加框，則另需投資費用。

　　2.1.2 撤頭并局

　　該方式主要是將端局改造成同機型的模塊局，下掛到其他端局；設(shè)備電纜和出局銅纜保持現(xiàn)狀，不需要線路割接，只進行數(shù)據(jù)調(diào)整，割接改造完成后將母局機頭下電退服。

　　使用該方式時，有以下幾種情況需要注意。

　　a）需要同機型合并，否則不兼容。

　　b）要求被改造的端局用戶板設(shè)備和線路質(zhì)量好。

　　c）小容量合并，否則超出控制模塊處理范圍。

　　d）S1240需要新增機柜，割接復雜，不推薦使用。

　　2.2 IP化改造優(yōu)化方式

　　此方式包括改造現(xiàn)有TDM設(shè)備、增加IP上行端口的AG封裝方式，以及新建支持IP端口的AG、PON等設(shè)備替換TDM等。

　　2.2.1 AG封裝

　　該方式新增VoIP主控板或主控框替換原交換設(shè)備的窄帶主控模塊，將改造后的端局接入軟交換或者IMS，設(shè)備電纜和出局銅纜保持現(xiàn)狀，不需要線路割接，只進行數(shù)據(jù)調(diào)整，割接改造完成后將系統(tǒng)機架和公共板卡下電。

　　使用該方式時，有以下幾種情況需要注意。

　　a）要求用戶板設(shè)備和線路質(zhì)量好。

　　b）改造后，仍舊只能提供語音業(yè)務。

　　c）費用較高，40~86元/線。

　　d）小于500門區(qū)域不適用，同時需要擴容軟交換或者實現(xiàn)IMS接入。

　　2.2.2 新建AG方式

　　該方式主要用于以語音需求為主的區(qū)域，新建AG可以選擇在核心機房或者靠近用戶側(cè)的機房，替換現(xiàn)有TDM設(shè)備。其中，靠近用戶側(cè)機房，有利于實現(xiàn)主干電纜的光進銅退。

　　2.2.3 FTTx方式

　　FTTx改造方式主要結(jié)合寬帶升級提速和光進銅退工程，通過下移接入設(shè)備實現(xiàn)原有用戶的接入，新設(shè)備上行接入軟交換或IMS系統(tǒng)。FTTx包括FTTB/C以及FTTH等方式。

　　a）FTTB/C方式保留了交接箱到用戶終端的線纜，光進銅退的程度較高，而用戶可以保留原來的終端，因此割接前后用戶基本感受不到影響。

　　b）FTTH方式光進銅退的程度最高，用戶可以保留原來的窄帶語音終端，也可以使用寬帶語音終端。

　　2.3 固定語音網(wǎng)優(yōu)化總結(jié)

　　從經(jīng)濟效益來看，除了退板減容和撤頭并局以外，其他改造方式的投資回收期均超過10年。其中，由于退板減容的可操作性更強，在資金有限的情況下，運營商更適合采取退板減容的優(yōu)化方式，降低設(shè)備能耗、提高網(wǎng)絡實裝率；而當資金較為充足時，考慮到未來技術(shù)的演進以及和光進銅退的配合，可以更多地采取FTTx改造方式。對于FTTx改造，建議針對存在以下情況的TDM端局優(yōu)先實施改造。

　　a）故障率較高、技術(shù)支持不足、存在安全隱患的設(shè)備。

　　b）覆蓋區(qū)域內(nèi)銅纜老化嚴重，線路質(zhì)量較差的設(shè)備。

　　c）在網(wǎng)運行年限超過15年的設(shè)備。

　　d）設(shè)備運行能耗相對高的設(shè)備。

　　e）設(shè)備容量和數(shù)量占比低的設(shè)備。

　　f）機房占地面積較大的設(shè)備。

　　g）實裝率較低的設(shè)備。

　　3 固定語音網(wǎng)的下一步演進

　　3.1 固定語音網(wǎng)的演進方向

　　用戶的需求決定了固定語音網(wǎng)的未來發(fā)展方向。而承載業(yè)務到底用電信網(wǎng)還是互聯(lián)網(wǎng)，目前還存在爭論。整體來看，固定語音網(wǎng)未來演進的驅(qū)動力主要來自以下2個方面。

　　a）業(yè)務提供。電信業(yè)務主要包括基本及補充業(yè)務、智能業(yè)務和多媒體業(yè)務等三大類。其中，前兩類業(yè)務主要由電信網(wǎng)提供，而多媒體業(yè)務，IMS和互聯(lián)網(wǎng)都可以提供，互聯(lián)網(wǎng)提供的業(yè)務種類和業(yè)務體驗要好于IMS。而所謂“云管端”概念提出在一定程度上體現(xiàn)了未來電信業(yè)務的另一個方向，但還處于概念階段，并且對于現(xiàn)有電信運營商的網(wǎng)絡、業(yè)務和運營管理是顛覆性的變革，是從互聯(lián)網(wǎng)切入電信業(yè)務。短時間內(nèi)較難形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

　　b）設(shè)備與網(wǎng)絡架構(gòu)演進。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，從傳統(tǒng)的TDM到軟交換，逐步發(fā)展到IMS，從標準化程度、協(xié)議類型、業(yè)務種類、接入、終端、能耗以及接口開放性方面來看，IMS是近期能看得到的技術(shù)標準最為成熟、產(chǎn)業(yè)支持程度最好，并已得到商用的技術(shù)；固網(wǎng)和移動網(wǎng)的設(shè)備和架構(gòu)都在向IMS演進。

　　總體來說，從目前固網(wǎng)演進的兩方面驅(qū)動力來看，IMS是比較明確的演進方向。

　　3.2 IMS 下的業(yè)務及實現(xiàn)

　　3.2.1 IMS 下的業(yè)務概述

　　IMS中的業(yè)務主要分為基本及補充業(yè)務、傳統(tǒng)智能業(yè)務以及IMS新業(yè)務等三大類。

　　a）補充業(yè)務主要有主叫號碼識別顯示/限制/逾越、呼叫前轉(zhuǎn)/等待/保持、三方通話、呼出限制、免打擾服務、縮位撥號、熱線服務、鬧鐘、閉鎖業(yè)務、傳真業(yè)務等。

　　b）傳統(tǒng)智能業(yè)務主要有VPN、預付費、一號通、手機H碼翻譯、悅鈴和卡類業(yè)務等。此類業(yè)務既有全國性的業(yè)務，也有省內(nèi)甚至本地部署的業(yè)務。

　　c）IMS新業(yè)務，包括多媒體電話、彩鈴、彩像、會議、即時消息、統(tǒng)一centrex、點擊撥號、融合一號通、融合視訊（IPTV）、IP呼叫中心（IPCC）、交互式語音視頻應答系統(tǒng)（IVDR）等。

　　上述業(yè)務中，第一和第二類屬于現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)提供的業(yè)務，第三類為IMS環(huán)境下提供的特色業(yè)務。

　　3.2.2 IMS 下的業(yè)務實現(xiàn)

　　在IMS架構(gòu)下，所有業(yè)務都可以通過設(shè)置相應的AS來實現(xiàn)。不過對于傳統(tǒng)智能業(yè)務的繼承，考慮到業(yè)務一致性以及網(wǎng)絡割接的難度，一般會采取以下3種方式。

　　方式一：話路迂回到現(xiàn)有匯接局觸發(fā)智能業(yè)務。

　　IMS域的呼叫通過MGCF路由到固網(wǎng)匯接局，智能業(yè)務通過匯接局觸發(fā)到現(xiàn)有智能網(wǎng)SCP實現(xiàn)。這種方式實現(xiàn)技術(shù)難度低，業(yè)務觸發(fā)和業(yè)務控制分別利用現(xiàn)網(wǎng)的匯接局和SCP實現(xiàn)，但是IM-MGW至匯接局需要占用大語音端口。

　　方式二：通過IMS-SSF實現(xiàn)。該方式簡化了IMS用戶業(yè)務流程，IM-SSF負責完成INAP/CAP/ SIP協(xié)議到IMS SIP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并完成業(yè)務觸發(fā)，而業(yè)務控制仍由SCP完成。這種方式無需話路迂回到匯接局，因此不需要額外占用IM-MGW至匯接局的端口資源，但需要完成IM-SSF和省內(nèi)甚至本地SCP的對接測試，技術(shù)難度稍大。

　　方式三：新建AS平臺替換現(xiàn)有的SCP設(shè)備。此類方式的業(yè)務觸發(fā)和業(yè)務控制均在IMS內(nèi)實現(xiàn)，沒有話路迂回，但是由省內(nèi)傳統(tǒng)智能業(yè)務按照省甚至本地部署，其業(yè)務邏輯不盡相同，因此新建AS完全繼承現(xiàn)3.3 固定語音網(wǎng)的演進策略3.3.1 固定語音網(wǎng)演進的總體步驟針對目前固定語音網(wǎng)TDM和軟交換并存的局面，固定語音網(wǎng)的演進可遵循如下步驟。

　　第一步：以PSTN網(wǎng)改為契機，規(guī)模部署IMS網(wǎng)絡，控制固網(wǎng)軟交換擴容，形成TDM+軟交換+IMS的網(wǎng)絡架構(gòu)。

　　第二步：TDM用戶基本完成向IMS的遷移，形成IMS+軟交換的網(wǎng)絡架構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)絡扁平化。

　　第三步：固網(wǎng)軟交換設(shè)備升級后整體接入IMS網(wǎng)絡，IMS成為固網(wǎng)唯一核心控制網(wǎng)絡。

　　3.3.2 TDM設(shè)備演進策略

　　引入IMS后，現(xiàn)網(wǎng)TDM設(shè)備向IMS演進有以下2種模式。

　　a）AG封裝后，接入到IMS核心網(wǎng)絡。

　　b）通過FTTx改造，實現(xiàn)TDM設(shè)備的全部退網(wǎng)。

　　FTTx改造方式對現(xiàn)有TDM交換機沒有額外的需求，而AG封裝的方式，需要設(shè)備廠家提供具體的封裝方案。目前，主流廠家中，諾西、貝爾和中興均提供了成熟的AG封裝方案。

　　3.3.3 軟交換設(shè)備演進策略

　　3.3.3.1 軟交換端局的演進策略

　　目前，軟交換端局向IMS演進有2種方式。

　　a）AGCF+H.248 AG 方式。改造軟交換SS 為AGCF，或新建AGCF，AG維持不變。

　　b）SIP AG方式。軟交換AG的接口協(xié)議從H.248升級為SIP，軟交換SS不再使用。

　　從標準化程度，商用成熟度，業(yè)務能力，改造難度等幾個角度來看，目前AGCF+H.248 AG方式均具備一定的優(yōu)勢，目前國內(nèi)已經(jīng)部署的IMS商用網(wǎng)絡，也主要采用此類方式。

　　3.3.3.2 軟交換匯接局的演進策略

　　軟交換匯接SS 改造為MGCF，TG 演進為IM-MGW，用于IMS與中國聯(lián)通其他網(wǎng)絡的語音互通。

　　3.3.3.3 SDC的演進策略

　　SDC主要是固網(wǎng)實現(xiàn)智能化時，用于集中存儲用戶的業(yè)務屬性數(shù)據(jù)，和IMS中的HSS功能很相似，因此，SDC也存在著向HSS演進的可能性。不過SDC設(shè)備本身的用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、鑒權(quán)方式、接口協(xié)議等與HSS有差別，軟件上可利舊的資源有限；大多數(shù)廠家的HSS均是基于ATCA等新的硬件平臺開發(fā)的，SDC由于硬件型號較為陳舊，處理能力有限，后續(xù)支持和維保也較為困難。因此SDC硬件升為HSS的意義也不大。所以在向IMS演進時，SDC多采取以下策略。

　　a）IMS與固網(wǎng)軟交換共存階段，SDC只為固網(wǎng)軟交換服務。

　　b）當固網(wǎng)軟交換需要演進為AGCF時，SDC中的數(shù)據(jù)遷移到HSS，SDC逐步退網(wǎng)。

　　4 結(jié)束語

　　在明確了IMS作為固定語音網(wǎng)的下一步發(fā)展方向后，固定語音網(wǎng)的優(yōu)化工作即可以歸納為通過退板減容等措施實現(xiàn)網(wǎng)絡瘦身和通過IMS替換TDM逐步向目標演進。而IMS作為一項新技術(shù)，其引入涉及到業(yè)務、網(wǎng)絡、支撐、傳輸和配套等網(wǎng)絡建設(shè)和維護的多個方面，因此運營商在IMS建設(shè)前期的準備非常重要，并且在IMS建設(shè)期間，需要處理好軟交換和IMS的網(wǎng)絡分工和互聯(lián)互通，確保固定語音網(wǎng)平穩(wěn)健康發(fā)展。