软交流的体系结构
1、导言
跟着信息化进程的不断推动，人们已越来越不满意于现有GSM网络以窄带方法供给的单一语音服务，供给宽带化、智能化、个人化移动多媒体服务的需求日益剧增。
下一代网络泛指一个以IP为中心，能够支撑语音、数据和多媒体事务交融全新的网络。3G不是现有移动网和IP网的简略叠加，也不是单项节点技能和网络技能的结合，而是整个网络结构的改造，是一种全体计划。软交流SoftSWitch正是构建在以IP为中心，能够支撑语音、数据和多媒体事务的交融计划。依据软交流技能和IP技能构建出分层敞开的体系架构全新的网络渠道，在3G中占有极为重要方位。
2、软交流的体系结构
软交流体系结构是现在面向网络交融的新一代多媒体事务全体处理计划，具有层次化、呼叫操控与承载别离、快速开发事务、会集布置事务等特色，能够向用户供给包括PSTN话音、无线话音、根底数据、多媒体数据等各种事务。经过优化网络结构，不光完结了网络的交融，更重要的是完结了事务的交融，使得包交流网络能够承继原有电路交流网中丰厚的事务功用，一起，能够在全网范围内快速供给原有网络难以供给的新式事务。
在软交流构建的敞开体系架构中，经过呼叫操控与媒体交流/承载的别离，完结了敞开的分层架构，各层次网络单元经过规范协议互通，能够各自独立演进，以习惯未来技能的开展。软交流首要包括两个层次：
◆媒体网关层：依据组网的方位，可分为接入媒体网关(供给接入适配功用)、中继媒体网关(供给与其他网络互通的媒体流转化功用)、资源媒体网关(供给特定媒体资源)。
◆呼叫操控层：由信令网关(供给中继信令SS7在IP网上的传输适配功用)和呼叫操控服务器(经过与信令网关和媒体网关的合作完结呼叫的树立、坚持和开释操控功用)。
3、软交流的特色
(1)散布式交流下降运营本钱
传统电路交流网存在布点多、运转本钱和运维人员本钱高的问题。而依据软交流的体系结构由会集的MSC服务器/软交流机与散布的媒体网关组成，呼叫操控与话音处理/交流是分隔的，媒体网关能够布设在供给最大价值的当地，杂乱的呼叫操控被会集在一起。经过布置散布式交流，能够完结灵敏的组网方法，能够有效地处理传统组网形式中容量、掩盖和路由迂回的对立，便于进行会集保护和办理，有利于下降建网本钱和运维费用。
(2)敞开智能事务不需对一切中心网网元晋级
在2G、2.5G中，因为MSC是单个网元，无论是事务功用晋级/布置仍是媒体交流才能晋级都需求晋级MSC。经过晋级的MSC要把呼叫操控移交给移动智能网(IN)节点——事务操控点SCP，由SCP履行事务逻辑。这样导致事务供给本钱高，MSC实时处理代价高，软件本钱高。而在软交流的3GPPR4架构中，媒体网关和MSC服务器的别离使得它们各自能够独立的进行工程施行、扩容和布局。因为事务晋级远多于媒体交流才能晋级，而选用软交流后，R4中的MSC服务器数量远小于媒体网关的数量，这将带来很多软件晋级费用的节约。
4、移动软交流的功用
移动软交流是多种逻辑功用实体的调集，供给归纳事务的呼叫操控、衔接以及部分事务功用，是3GPPR4及今后阶段软交流体系中心网中的电路域实时语音/数据事务呼叫、操控、事务供给的中心设备。其首要功用包括以下几个部分：
(1)移动性办理功用
首要完结切换(包括UMTS体系内、GSM体系内以及GSM与UMTS体系间的切换)、挂号和移动台去话功用。还具有VLR功用，包括用户数据办理、方位挂号、鉴权、供给MSRN、VLR康复、切换号码分配、TMSI分配、铲除、SuperCharger功用。
(2)安全保密功用
支撑用户鉴权、TMSI运用和用户信息加密。
(3)呼叫操控和处理功用
移动交流服务器能够为根本呼叫的树立、坚持和开释供给操控功用，包括呼叫处理、衔接操控、智能呼叫触发检测和资源操控等;接纳来自事务交流功用的监督恳求，并对其间与呼叫相关的事情进行处理;支撑根本的两方呼叫操控功用和多方呼叫操控功用。
(4)其他功用
包括协议处理、互通、资源办理、计费、认证与授权、号码剖析/地址解析、媒体操控等。
5、软交流在3G中心网中的运用
3G制式有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种。在这三种制式中，WCDMA和TD-SCDMA的规范由3G规范化安排3GPP拟定，CDMA2000的规范由3G规范安排3GPP2拟定。
UMTS及TD-SCDMA较好地考虑了对GSM体系的兼容，成为我国GSM运营商的首选规范，可选用两者之一或混合组网方法。因为两者别离依据FDD及TDD形式，因而在运用上各有所长、各有所用，是互存、互补的联系。
中心网规范首要有依据GSMCCS7和ANSI-41两种中心网。一般状况下，WCDMA和CDMATDD对应于GSMCCS7中心网，CDMA2000对应于ANSI-41中心网，但现在的规范答应任何无线接口一起兼容两个中心网，这样能够经过在无线接口上界说相应的兼容协议来接入不同的中心网。
GSM交流网向3G中心网的演进。3GPP安排首要担任拟定依据GSM的中心网、以WCDMA和CDMATDD为无线接口的规范，到现在为止现已有四个版别，即R99、R4、R5和R6，这儿侧重评论中心网部分。
5.1R99网络结构
R99是比较老练的版别，其无线接入部分选用全新的3G接入网(RAN)，中心网则在MSC+GPRS的网络根底上演进能够看出，R99中心网相似于现在GSM交流子体系与GPRS交流子体系的叠加，包括GSM电路交流部分及分组域部分，别离用于支撑话音事务及数据事务，彻底表现了2G向3G滑润过渡的思维。不同的是，因为无线部分引入了可完结3G事务的无线网，中心网选用新界说的Iu接口与3G无线网相连，包括支撑电路交流的Iu-CS和支撑分组交流事务的Iu-PS两部分。相对于GPRS，R99添加了服务等级的概念，前进了分组域的事务质量保证才能，添加了带宽;在体系才能方面，现在除了支撑GSM/GPRS供给的一切事务以外，还支撑下行速率为384kb/s的数据事务;在事务方面，智能网规范提出了支撑才能级CS2的CAMEL3。这种组网方法能够延用原有中心网设备，添加无线接入网即可完结3G事务，极大地保护了运营商的现有出资，有利于运营商迅速开展3G事务。
5.2R4网络结构
与R99版别比较，R4的无线接入网网络结构并没有改动，仅仅改进了一些接口协议特性以前进体系功用。中心网电路域改动较大，引入了软交流的概念，将操控和承载分隔，本来的MSC变为MSC服务器和媒体网关MGW，话音经过MGW由分组域来传送。
能够看出，R4中心网已由TDM中心节点交流型演进为典型的分组话音散布式体系结构，网络选用敞开式结构，事务逻辑与底层承载相别离，话音分组化，由包方法承载。因为电路域的这种改动，相应的在七号信令的承载方面也提出了新的计划，即依据ATM和IP的计划，七号信令的移动运用协议MAP和CAP也能够经过分组网络来传送，为中心网向全IP的演进迈出十分要害的一步。R4的组网方法在技能先进性及建造本钱上都有很大优势，其选用全新的协议与技能。可是，运营商挑选R99网络向R4晋级时，只需求对电路域进行晋级，能够保存R99无线部分和分组域并坚持原有组网方法，3GPP规范杰出的向后兼容性支撑R4以至于R5的无线接入网都能够和R99的电路域很好地合作。
5.3R5网络结构
R5版别是全IP(或全分组化)的第一个版别，在无线接入网方面，提出了高速下行分组接入HSDPA技能，在中心网方面，最大的改动是在R4的根底上添加了IP多媒体子体系(即IMS体系)，它和分组域一起完结实时和非实时的多媒体事务，并能够完结与电路域的互操作。在R5中依然保存电路域并完结与IMS的互操作首要是保护运营商的R99的网络出资。全IP的组网方法是网络演进的趋势，IMS是R5的新增部分，图3是IMS域的装备。
IMS的首要功用实体包括：呼叫操控服务器(CSCF)、媒体网关操控服务器(MGCF)、IM-MGW、MRF以及BGCF等，CSCF的作用是完结入呼叫网关功用，呼叫事务触发功用和路由挑选功用，是最首要的软交流操控实体，是整个网络的中心，支撑SIP协议处理SIP会话。P-CSCF是UE接入IMS体系的进口，完结了在SIP协议中的Proxy和UserAgent功用;MGCF的作用是依据被叫号码和来话状况挑选CSCF，并完结PSTN和IMS之间呼叫操控协议转化，以及操控IM-MGW媒体通道的呼叫状况;IM-MGW的功用与CS-MGW的功用相似，与MGCF一起完结资源操控，以及经过回波消除器和码转化器，完结媒体转化和帧协议转化功用;MRF分为多媒体资源功用操控器(MRFC)和多媒体资源功用处理器(MRFP)，别离进行完结媒体流的操控和承载功用;BGCF的首要作用是在与PSTN通讯时，完结信令转发功用。
5.4R6网络结构
R6版别中心网在R5IMS根底上提出的网络结构根本没有改动，仅仅将PDF(PolicyDecisionFunction)从P-CSCF中别离出来，二者之间的接口界说为Gq接口。在QoS方面，3GPP现已界说了端到端的QoS概念和结构结构，详细到IMS的QoS问题首要会集在Gq接口和Go接口(GGSN和PDF之间的接口)，QoS战略依据SIP会话中恳求的参数，端到端的QoS要求则分段映射到网络的各个层面。R6在功用上愈加完善，能够支撑OMA提出的新事务，一起在网络上，在互通和兼容性前进一步增强，首要研讨操控(Gq接口)、WLAN接入、IMS到CS域的互通、IMS到PS域的互通、Presence等新事务，并在IETFSIP协议的根底上对协议进行了扩展。
不论是现在商用的仍是正在实验的(CDMA2000/WCDMAR99/R4/TD-SCDMA)3G规范都不是依据全IP的网络，比方CDMA2000是依据ANSI-41;WCDMA99/TD-SCDMA是依据传统的GSM、R4软交流的承载和操控别离方法，而直到R5引入了IMS才完结全IP的中心网。明显全IP的中心网络也是3G开展的方向，选用依据全IP的中心网不光能够与无线接入方法独登时开展，还能够支撑包括Wi-Fi、WiMAX、WCDMA等多种无线接入方法。在3G的R6中现已开端把WLAN和3G一起考虑了。Wi-Fi/WiMAX和3G不同的承载特性(吞吐量、延时QoS、对称性等)为用户享用语音、数据、多媒体事务供给更多的接入方法挑选;它们可经过共用敞开的事务渠道交融不同的事务引擎完结网络间互通;依据网络服务区内的功用，用户能够手艺或许主动挑选接入那个网络;支撑WLAN和3G网络的运营支撑体系，能够对双网完结一致的运营办理、计费、乃至用户身份认证，最大极限下降网络建造、保护本钱。
Wi-Fi/WiMAX的商场方针是成为宽带无线接入城域网技能，根本方针是要供给一种城域网范畴点对多点的多厂商环境下可有效地互操作的宽带无线接入手法，以完结满意3G规范的以无线广域网WWAN为根本形式、以大众语音及多媒体数据为内容、在全球范围内周游的个人手机终端的根本商场定位。Wi-Fi/WiMAX也能够作为3G无线广域/城域、多点基站互联支撑手法的弥补。
未来无线通讯范畴的一个开展趋势是移动网络和固定网络的交融。因而人们又提出更高的开展方针那就是4G。4G体系应能完结全球范围内多种移动网络和固定网络间的无缝周游和切换，构筑一个移动网络和固定接入网的交融体，完结与WLAN/WiMAX无缝衔接。4G的无缝特性，包括体系、事务和掩盖等多方面的无缝性。其无缝性指的是用户既能在WLAN中运用，也能在蜂窝体系中运用;事务的无缝性指的是对话音、数据和图画的无缝性;而掩盖的无缝性则指4G体系应该能向全球供给事务。
6、定论
总归，移动软交流供给分层的网络架构，使不同的功用层的开展愈加灵敏，并可完结无缝的多网络拜访。除此之外，移动软交流作为国际规范，保证了新技能的前后兼容性。跟着时刻的开展，软交流将逐步开展成为通用的、高可用性的网络架构，集成对VoIP和传统语音服务的支撑，并为移动网络向全IP演进做好了预备。
移动软交流支撑事务网络渠道的一致，让人们从移动技能的前进所带来的振奋中去纵情地开发、体会各种快捷移动新事务，移动软交流将移动网络从曩昔支撑单一或简略窄带移动事务的平面形式开展到承载多事务交融，将移动网络向多媒体网络的高级阶段跨进，这是一个从量变到突变的腾跃。这是一个跨越式开展，这是中心网络建造的一个里程碑，它标志着依据IP的R4架构的移动软交流网络现已彻底老练。移动软交流技能不仅能充沛满意对现有2G、2.5G网络的改造需求，更面向下一代网络建造与运营的要求，可打造兼容现网且面向未来全IP网络的移动中心网。
