語音網絡架構的演進

語音網絡架構經歷了從固定到移動，從模擬語音到數字語音，從語音通信到多媒體通信幾方面的演進。在先后經歷了固定和移動（2G、3G、4G和5G）的幾個演進階段后，語音網絡架構在形態和功能上都發生了巨大的變化。

固定時代的語音網絡架構

固定網絡架構的演進經歷了PSTN到NGN到IMS的幾個階段。

早期的PSTN（Public Switched Telephone Network）固網，下圖為PSTN網絡架構，以傳統TDM制式的POTS話機為主要的終端類型，POTS終端通過TDM接入核心網并通過經典的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：設備能耗高、業務單一、運維成本高等，使得PSTN網絡逐漸在通信市場失寵。于是，傳統的PSTN網絡不得不向下一代固定語音網絡演進，即NGN（Next Generation Network）網絡。

在NGN網改架構中，固定網絡實現了首次分層：業務、承載、控制的三層分離。同時還引入了IP制式，提高了網絡的靈活性和業務的多樣性。

雖然，NGN網絡架構相較于PSTN網絡有了不小的優化，但仍然無法改變固定網絡漸漸失去市場份額的事實，原因主要有以下兩方面，一方面是移動網絡迅速崛起，移動用戶成為主要的語音業務群體。另一方面，固網業務無法滿足用戶日益增長的多媒體（視頻、圖片、文本等）業務的訴求，且固網本身不支持固定移動網絡的融合，運營商需要同時部署并維護固定和移動網絡。

基于上述原因，IMS（IP Multimedia Subsystem）網絡作為首個FMC（Fixed Mobile Convergence）的固定移動融合網絡應運而生，成為NGN后新一代固定語音核心網。它具備全IP網絡、支持固定和移動融合、支持多媒體業務等技術特點。

移動時代的語音網絡架構

相比于固定語音網絡，移動語音可以說自誕生以來即“野蠻生長”，并先后歷經1G到5G的幾個主要發展階段并伴隨著語音和數據兩類通道的演進，不斷向智能化、多樣化的語音網絡架構演進。

1G-》2G的演進：下圖為2G時代下的核心網，從1G到2G，移動語音網絡跨越了模擬語音的鴻溝，不僅建立了語音網絡演進的第一個里程碑，也以數字化語音網絡的身份廣受大眾擁戴。2G網絡架構下，移動語音業務由CS網絡提供。MSC獨自承擔起語音業務的信令面和媒體面處理重任。

2G-》3G的演進：下圖為3G時代下的核心網，3G網絡（接入網UTRAN，核心網是CS和PS）架構下，語音通道做了第一次分離：MSC分離為MSC Server和MGW（Media Gateway）實現控制與承載分離，亦即信令面與媒體面的分離。這使得網絡的部署變得靈活起來。一方面，MSC Server作為信令面的核心，可以集中部署在人口密集的中心城市，方便管理和維護；另一方面，MGW作為媒體面的核心，可以分布在靠近用戶的低級別縣、市，同時也減少了媒體面處理時延以及多次轉碼帶來的媒體質量損耗。

3G-》4G的演進：下圖為4G時代下的核心網，從3G到4G可以說是語音網絡演進過程中的另一個重要里程碑。首先，語音通道完成了第二次分離并形成了業務、控制、承載的三層架構；從功能上看，CS網絡中的MSC Server功能分別由ATS（Advanced Telephony System）和CSCF（Call Session Controll Function）替代，二者分別完成業務邏輯控制和呼叫會話控制。由于業務與控制分離，使得新的業務邏輯可以快速通過上層的業務發放網關完成部署，從而提高了新業務上線的效率；而CS網絡中的MGW的功能則由SBC（Session Border Controller）替代，完成用戶媒體面消息的處理。其次，傳統的CS電路交換網絡由全IP化的IMS網絡替代，向全IP網絡和融合的多媒體網絡演進。一方面，IMS是以SIP協議為主的全IP網絡，協議層面上大大簡化；另一方面，由于業務邏輯由獨立的邏輯實體提供，ATS上也可以實現視頻、文本、圖像等處理功能為用戶提供近似互聯網應用的融合媒體類業務，這無疑為運營商提供了搶占市場的利器。

4G-》5G的演進：語音核心網依然是IMS，除部分接口和網絡標識外并沒有太大的變化。

面向未來的5G語音網絡架構

縱觀語音網絡架構的演進過程，不難發現，面向5G的未來語音網絡通常具備如下幾個特征：支持固定移動融合、支持業務、控制和承載分離的三層架構、支持5G新業務創新和能力開放。Single Voice Core的網絡架構因繼承并完善了IMS的網絡架構天然具備了上述幾個特征，還具備全融合、簡化網絡、統一接入等技術優勢。

原文標題：【SVC的奇妙冒險】系列有聲專刊：Why Single Voice Core（第二章）

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