傳統(tǒng)語音交換網(wǎng)絡面臨的挑戰(zhàn)及應對策略

上海郵電設計咨詢研究院有限公司 上海 200092

1 語音業(yè)務現(xiàn)狀

1.1 業(yè)務收入與用戶規(guī)模

隨著近年來智能終端的不斷普及，傳統(tǒng)語音業(yè)務不斷受到數(shù)據(jù)業(yè)務的分流，根據(jù)圖1中對2010～2013年歷年業(yè)務收入比重統(tǒng)計，2013年的話音業(yè)務收入占比首次低于非話業(yè)務收入，縮減至46.8%。移動數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務收入對行業(yè)收入增長的貢獻從上年的51%猛增至75.7%[1]，預計隨著移動4G技術和智能手機終端的普及，數(shù)據(jù)業(yè)務將迎來進一步迅猛增長。

圖1 2010～2013年話音業(yè)務和非話音業(yè)務收入占比變化情況

根據(jù)對1949～2013年歷年國內(nèi)固定電話和移動電話用戶數(shù)的統(tǒng)計，如圖2所示，移動電話用戶數(shù)從無到有，呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，2013年當年移動電話用戶凈增11 695.8萬戶，總數(shù)達12.29億戶，移動電話用戶普及率達90.8部/百人，比上年提高8.3部/百人。傳統(tǒng)固定電話用戶數(shù)在2006年后開始逐漸萎縮，至2013年，固定電話用戶總數(shù)為2.67億戶，比上年減少1 116.8萬戶，普及率降低至19.7部/百人。

圖2 1949～2013年固定電話、移動電話普及率發(fā)展情況

1.2 固定語音業(yè)務

1) 公眾用戶類業(yè)務。電信運營商運營著龐大的交換網(wǎng)絡，語音業(yè)務仍是電信運營商的重要組成。隨著移動通信技術的普及，特別是近年來以智能手機為代表的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務蓬勃發(fā)展，公眾用戶的通信行為發(fā)生根本性變化，語音業(yè)務不斷萎縮。

2) 中繼平臺類業(yè)務。語音交換網(wǎng)絡為政企客戶提供各種中繼平臺類專線業(yè)務，此類業(yè)務質(zhì)量要求普遍較高，按信令協(xié)議不同主要可分為PRI、ISUP、TUP、R2、SIP接入。

①ISUP/TUP/R2/PRI專線。作為傳統(tǒng)中繼類業(yè)務，業(yè)務規(guī)模較大，按接入類型，可分為雙路由接入和單路由接入。單路由接入專線業(yè)務一般就近接入端局，雙路由接入專線業(yè)務以政企大客戶為主，對網(wǎng)絡安全可靠性要求高，通過設置特服匯接局來實現(xiàn)業(yè)務匯接。隨著經(jīng)濟不斷增長，特別在沿海特大城市，傳統(tǒng)語音專線業(yè)務成熟穩(wěn)定，語音質(zhì)量安全可靠，仍有一定發(fā)展空間。

②SIP專線。用戶配置IP PBAX后，可以通過SIP中繼專線接入運營商IMS網(wǎng)絡，目前仍處于業(yè)務起步階段，新增專線客戶采用SIP專線比例不斷提高。

1.3 移動語音業(yè)務

移動通信業(yè)務經(jīng)歷模擬、數(shù)字2G、3G的時代，目前正處于4G部署階段。在2008年3G牌照面向三家電信運營商發(fā)放后，移動用戶數(shù)量不斷增長。目前，移動用戶普及率高，移動語音業(yè)務趨向飽和，移動電話MOU值和ARPU值雙雙下降。

隨著以蘋果iOS和谷歌Android為代表的智能手機操作系統(tǒng)席卷手機終端市場以及移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，OTT模式的手機APP應用激增，傳統(tǒng)移動語音業(yè)務發(fā)展面臨以Skype、微信為代表的IM即時通訊應用狙擊，移動語音長途、漫游資費不斷降低，用戶語音ARPU值不斷下降。

2 語音業(yè)務發(fā)展趨勢

2.1 兩極化、差異化發(fā)展趨勢

在業(yè)務應用領域，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的創(chuàng)新業(yè)務體系發(fā)展迅速，通信運營商作為通信產(chǎn)業(yè)的主導者，逐漸有淪為管道運營商的趨勢。雖然傳統(tǒng)語音業(yè)務仍有相當市場，但隨著市場發(fā)展和技術演進，逐步呈現(xiàn)兩極化發(fā)展趨勢。

1) 低成本語音發(fā)展趨勢。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，廣大用戶的智能化終端比例極高，Skype、微信、FaceTime等語音提供模式以低價或免費方式不斷分流長途話務，并已開始逐漸滲透分流本地話務。此類語音業(yè)務質(zhì)量要求不高，通信運營商如何降低網(wǎng)絡運營成本，提供同類低成本語音業(yè)務與之競爭，比如利用VoLTE技術，成為業(yè)內(nèi)關注重點。2) 高音質(zhì)語音發(fā)展的趨勢。面向各類政企客戶為主的語音專線業(yè)務，對業(yè)務的穩(wěn)定性、安全性要求更高，為客戶提供端到端的高可靠性、高保真語音專線業(yè)務仍有巨大市場。

2.2 多媒體、融合類業(yè)務的發(fā)展需求

用戶的業(yè)務需求不斷向多媒體、融合類業(yè)務方向發(fā)展，RCS、視頻通話、視頻會議等新業(yè)務不斷被提出，這需要核心網(wǎng)有能力支持。核心網(wǎng)向IMS架構演進，符合未來ICT業(yè)務融合多樣發(fā)展需求。

綜上所述，在新信息時代下，固定語音業(yè)務總體呈現(xiàn)萎縮趨勢，但隨著行業(yè)日益細分，導致整體業(yè)務溝通更為頻繁，故政企類客戶的語音業(yè)務需求仍會不斷增長。隨著網(wǎng)絡技術演進，PTSN交換機制式為主的端局和特服匯接局面臨退網(wǎng)，在網(wǎng)絡改造過程中，如何保證政企客戶專線業(yè)務的可靠承接是網(wǎng)絡演進發(fā)展過程需要重點關注的問題之一。隨著4G技術的成熟商用，OTT模式的多媒體業(yè)務將會吞噬大量無線帶寬，電信運營商被迫進入全流量管道運營。

3 本地語音交換網(wǎng)絡現(xiàn)狀

3.1 固定語音網(wǎng)絡

電信運營商本地語音網(wǎng)絡主要為用戶提供基礎語音業(yè)務、補充業(yè)務、智能業(yè)務及中繼類業(yè)務，網(wǎng)絡主體分為匯接及接入兩層。其中，匯接層一般為軟交換雙平面組網(wǎng)，接入層通過TDM端局和軟交換AG提供語音業(yè)務，用戶話務全匯接查詢SHLR；基于家庭網(wǎng)關的VoIP業(yè)務開始規(guī)模部署，作為過渡方案通過軟交換實現(xiàn)FTTX語音業(yè)務；同時，IMS網(wǎng)絡初步建成，具備承接FTTH接入和SIP類中繼專線業(yè)務接入的能力。整體語音網(wǎng)絡已初步形成“軟交換+IMS”的1+1交換核心網(wǎng)絡架構。

3.2 移動語音網(wǎng)絡

移動核心網(wǎng)按業(yè)務承載類型可分為電路域和分組域，如圖3所示。2008年，3G牌照面向三家電信運營商發(fā)放后，移動核心網(wǎng)均得到規(guī)模建設運營。目前，各家通信運營商的移動電路交換網(wǎng)絡本地層面均實現(xiàn)軟交換化，網(wǎng)絡架構趨于穩(wěn)定。

隨著4G網(wǎng)絡部署，在4G技術架構下，取消了BSC網(wǎng)元，電路域網(wǎng)絡被分組域替代，分組域演進而來的EPC架構成為移動核心網(wǎng)的唯一架構。EPC主要完成數(shù)據(jù)業(yè)務的端到端承載，而業(yè)務控制將由IMS來統(tǒng)一實現(xiàn)。如圖4所示，4G下的VoLTE語音業(yè)務，在定義的標準架構下，分組域EPC由S&P GW負責承載層媒體流，MME負責移動性管理功能，原來的語音呼叫控制功能由IMS域的CSCF、HSS、MMTel AS網(wǎng)元來完成業(yè)務控制部分功能，傳統(tǒng)電路域被替代。

4 下一代網(wǎng)絡演進的技術分析

隨著云計算服務理念的深入，各類云服務得到規(guī)模發(fā)展，IT服務不再是一種專用服務模式。整個IT產(chǎn)業(yè)的變化，導致通用化的服務器和存儲設備成為趨勢，并作為構建云計算服務的硬件基礎資源。CT的專用設備架構，也同樣面臨通用化演進的影響。電信運營商多年來打造的封閉、專有、自用的網(wǎng)絡架構已經(jīng)無法適配當下的業(yè)務需求——傳統(tǒng)的“電信化”網(wǎng)絡和“管道化”傳輸已經(jīng)成為制約電信運營商發(fā)展的最大瓶頸[2]。電信運營商需要設法增強網(wǎng)絡管道的管控能力，深度挖掘網(wǎng)絡價值并產(chǎn)生效益，構建面向業(yè)務的更加綜合、精細的商用模式。

圖3 移動交換網(wǎng)絡架構

圖4 VoLTE架構圖

4.1 核心網(wǎng)絡的發(fā)展

隨著IP技術實現(xiàn)承載網(wǎng)的統(tǒng)一，核心網(wǎng)被進一步推動向扁平化、融合化方向發(fā)展，實現(xiàn)網(wǎng)絡控制與承載分離、業(yè)務與控制分離的演進趨勢。IMS是一種提供端到端業(yè)務統(tǒng)一可控可管的電信級核心網(wǎng)技術，其特點是基于全IP架構，支持多種方式接入。IMS正逐步被業(yè)界運營商規(guī)模商用部署，是電信運營商主推的網(wǎng)絡演進建議方向，是實現(xiàn)固定網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡核心控制統(tǒng)一的必經(jīng)之路。

4.2 硬件產(chǎn)品通用化，軟件服務云化

中國電信科技委主任韋樂平曾經(jīng)說過，運營商目前面對的網(wǎng)絡難題在于以下幾個層面。

1) 網(wǎng)元：軟硬件垂直一體化的封閉架構。業(yè)務開發(fā)周期長、技術創(chuàng)新難 、擴展性受限 、管理復雜。一旦部署，后續(xù)升級改造就受制于該廠家。

2) 網(wǎng)絡：復雜而剛性。由大量單一功能的專用網(wǎng)絡節(jié)點和碎片化、昂貴、專用的硬件設備構成。

3) 網(wǎng)絡和業(yè)務：煙囪群。新業(yè)務的提供往往需要開發(fā)新設備，造成設備種類和數(shù)量的大量繁衍，形成大批垂直煙囪群。資源不能共享，業(yè)務難融合。

如果能夠打開軟硬件垂直一體化的封閉架構，用通用工業(yè)化標準的硬件和專用軟件來重構網(wǎng)絡設備，則可以極大地減少CAPEX(Capital Expenditure)[3]。

為適應更高速、更綜合多樣的ICT通信業(yè)務發(fā)展需求，通信網(wǎng)絡正在不斷轉(zhuǎn)型，運營商的下一代網(wǎng)絡將會釋放出更強大的能量，并將最大化地提升電信網(wǎng)絡對業(yè)務的自適應能力、加速軟件與硬件分離、降低運營成本、提升資源利用率。目前，全球范圍內(nèi)的運營商、研究機構以及標準化組織都在積極規(guī)劃下一代運營商網(wǎng)絡的發(fā)展藍圖，其中SDN、NFV等技術被寄予厚望。

5 網(wǎng)絡發(fā)展思路和策略

電信運營商的語音存量客戶龐大、網(wǎng)絡結構復雜、客戶需求多種多樣，在不斷創(chuàng)新開放、瞬息萬變的ICT信息業(yè)務發(fā)展新形勢下，運營商首要應以滿足存量客戶業(yè)務需求為根本，以不變應萬變。

5.1 存量業(yè)務的可靠保障

固定本地交換網(wǎng)絡仍承接著大量的存量公眾客戶和政企客戶。目前，承接的大量政企客戶專線業(yè)務接入方式不一，分布在端局、特服匯接局和軟交換上。隨著端局的退網(wǎng)、網(wǎng)絡架構朝向IMS和統(tǒng)一通信架構不斷演進，如何保證此部分存量業(yè)務并滿足業(yè)務發(fā)展需求，是應重點考慮的內(nèi)容。

1) 各端局下傳統(tǒng)銅纜接入用戶的語音話務，仍通過各自片端局或AG將話務匯接到軟交換。

2) 隨著端局規(guī)模退網(wǎng)，銅纜用戶被FTTX用戶替代，接入IMS網(wǎng)絡。ISUP/TUP/R2/PRI傳統(tǒng)專線業(yè)務演進上應優(yōu)先考慮接入IMS網(wǎng)絡。但軟交換網(wǎng)絡運行多年比較穩(wěn)定，技術已非常成熟完善，端到端業(yè)務的安全可靠性比IMS網(wǎng)絡高，故短期內(nèi)看，對于網(wǎng)絡質(zhì)量較高的政企大客戶，軟交換仍是承接存量專線業(yè)務的首要選擇。通過軟交換網(wǎng)絡對單路由、雙路由接入需求可由軟交換雙平面實現(xiàn)核心網(wǎng)側(cè)業(yè)務容災保護，并可提高軟交換網(wǎng)絡資源利用率。中遠期隨著用戶完成光網(wǎng)規(guī)模遷移，IMS網(wǎng)絡成熟完善，可將軟交換網(wǎng)絡逐步退網(wǎng)。

3) 積極引導存量客戶升級，采用SIP類中繼接入IMS網(wǎng)絡。引入I-BAC網(wǎng)元和信令網(wǎng)關設備，保證核心網(wǎng)側(cè)的安全問題。

5.2 簡化網(wǎng)絡架構，往IMS融合架構演進。

1) 實現(xiàn)固網(wǎng)PSTN長途局全部退網(wǎng)和長途網(wǎng)扁平化，加速實現(xiàn)PSTN長途局退網(wǎng)和省際長途話務完全扁平化，保留長途層面軟交換SS，負責大區(qū)間話務的信令轉(zhuǎn)接功能。

通過長途話務扁平化，實現(xiàn)本地交換網(wǎng)絡從傳統(tǒng)分層多級電路交換架構的電信級交換網(wǎng)絡到IP語音扁平化承載的本地交換網(wǎng)絡的演進。

2) 統(tǒng)籌優(yōu)化軟交換網(wǎng)絡資源，建設4G EPC核心網(wǎng)，形成語音網(wǎng)絡向核心層統(tǒng)一、承載IP化、具備多業(yè)務提供能力的方向演進。但由于軟交換網(wǎng)絡和TDM交換網(wǎng)絡架構龐大，語音網(wǎng)絡全面向IMS網(wǎng)絡的演進將有一段比較長的過程。

近期要以滿足業(yè)務發(fā)展需求為目標，促進網(wǎng)絡結構的調(diào)整優(yōu)化，加快TDM設備退網(wǎng)，形成“IMS網(wǎng)絡+軟交換”的網(wǎng)絡結構，推動網(wǎng)絡從較為單一語音網(wǎng)絡向豐富的多媒體會話網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型，建設4G EPC網(wǎng)絡，為移動4G用戶提供基于IMS的VoLTE語音業(yè)務。近期通信運營商語音交換網(wǎng)絡架構圖如圖5所示，其中各網(wǎng)絡定位如下。

1)IMS網(wǎng)絡：接入FTTH用戶；提供固定、移動會話型多媒體業(yè)務。2)軟交換網(wǎng)絡：接入傳統(tǒng)語音用戶；提供窄帶語音業(yè)務。3)4G EPC網(wǎng)絡：接入4G用戶，基于IMS提供VoLTE語音業(yè)務

遠期，隨著端局下用戶規(guī)模遷移，端局全部退網(wǎng)，固網(wǎng)軟交換逐步空心化，可以僅保留少量軟交換，作為少量傳統(tǒng)中繼業(yè)務和銅纜接入用戶、AG用戶的承接，其他軟交換實施退網(wǎng)或升級改造成AGCF接入IMS；隨著移動用戶主體遷移至4G網(wǎng)絡，2G/3G下的移動軟交換電路域退網(wǎng)，統(tǒng)一通過4G EPC實現(xiàn)全流量接入，由IMS完成語音控制。固網(wǎng)與移動網(wǎng)用戶通過IMS作為統(tǒng)一控制核心，實現(xiàn)全IP化架構和交換網(wǎng)絡的融合。語音話務采用IP扁平化疏通，信令采用SIP、Diameter信令互通。

圖5 近期通信運營商語音交換網(wǎng)絡架構圖

5.3 以市場化和差異化服務為指導，探尋語音業(yè)務發(fā)展的新模式

面對不同的客戶需求，逐步推進網(wǎng)絡演進，建設完善智能化管道，改變業(yè)務提供模式。

對于傳統(tǒng)的增量業(yè)務，應積極引導客戶向基于SIP接入的方式演進，可提供各類多媒體增值和固移融合業(yè)務，滿足客戶發(fā)展需求。

對于新型業(yè)務，面對語音業(yè)務的兩極化發(fā)展趨勢，可嘗試采用差異化業(yè)務提供方式，應對新型業(yè)務發(fā)展需求。

1) 應對互聯(lián)網(wǎng)為主的低成本移動語音應用。面向移動互聯(lián)網(wǎng)下各種語音應用對電信運營商的語音話務分流的沖擊，可以基于IMS架構快速部署VoLTE方式的廉價語音業(yè)務，依據(jù)LTE下的數(shù)據(jù)套餐捆綁優(yōu)勢，通過流量經(jīng)營方式展開與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的博弈，逐步形成由運營商提供基礎語音能力，由互聯(lián)網(wǎng)公司提供增值業(yè)務服務的新型合作模式，應對互聯(lián)網(wǎng)新型商業(yè)模式的沖擊。

在LTE/EPC網(wǎng)絡建網(wǎng)初期，如果運營商已經(jīng)有成熟的2G/3G網(wǎng)絡，出于對CS投資的保護和LTE/EPC的部署策略，運營商可以采用原有的CS域語音方案來提供語音服務，而LTE/EPC僅處理數(shù)據(jù)業(yè)務(包括IMS數(shù)據(jù)業(yè)務)，即CSFB方案。在LTE/EPC網(wǎng)絡完成全覆蓋，IMS網(wǎng)絡的部署也達到成熟時，VoLTE將成為語音業(yè)務的首選解決方案[4]。

2) 應對多媒體業(yè)務、ICT融合類業(yè)務。在存量用戶向光網(wǎng)接入遷移和光網(wǎng)新增用戶中，如有對新興業(yè)務愿意積極嘗試并有明確場景需求的客戶，可以基于個性化需求，與行業(yè)內(nèi)各類集成商展開合作，提供端到端高質(zhì)量的一攬子通信解決方案。應考慮以基礎語音通信作為切入點，根據(jù)不同用戶場景，通過IMS提供電信級質(zhì)量的語音服務，并可提供多媒體類通信業(yè)務和固移融合類業(yè)務需求。利用電信的平臺資源優(yōu)勢，依托如云計算這樣的通用IT設備架構平臺，在客戶實施ICT融合業(yè)務遷移改造或新增部署過程中，探索尋求新的合作機會。

6 總結

電信運營商應利用目前交換網(wǎng)絡龐大的網(wǎng)絡資源優(yōu)勢(機房、線路)和人力資源優(yōu)勢(管理維護團隊)集中可分布式地提供各種ICT場景的電信級業(yè)務，逐步形成面向各行業(yè)客戶需求，以通用化硬件作為基礎架構的開放型網(wǎng)絡平臺。在傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡面向多樣化ICT需求的下一代通信網(wǎng)絡演進過程中，通過積極引入SDN與NFV技術，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的去電信專用化和能力虛擬化、開放化。

在市場策略上，應立足于存量優(yōu)質(zhì)客戶，積極跟蹤和開拓業(yè)務需求，推進交換網(wǎng)絡向以市場化需求為主的下一代核心網(wǎng)演進，轉(zhuǎn)型成為智能化綜合信息服務提供商。在此基礎上，通過資源和品牌建立的優(yōu)勢，與其他對手展開差異化競爭態(tài)勢，進一步樹立自有品牌優(yōu)勢，占領新的市場制高點。

參考文獻

[1] 2013年通信運營業(yè)統(tǒng)計公報 [EB/OL].(2014-01-23)[2014-05-07].2014/1/23.http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294132/n12858447/15861120.html

[2] 張鵬.NFV:電信網(wǎng)絡開啟“通用化”之旅[J].NFV從IT視角詮釋電信網(wǎng)絡.2013(2):12-14

[3] 趙光磊.NFV并非空中樓閣,部分場景已具部署價值[J].NFV從IT視角詮釋電信網(wǎng)絡.2013(2):20-21

[4] 李波.LTE語音業(yè)務相關技術和建議[J].郵電設計技術,2012(1):10-13