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固定电信网向NGN的演进

        NGN是一种目标网络和理想化的网络,现有电信网络向下一代网络的发展是按NGN的概念和框架要求逐步演进和完善的长期过程,绝不可能一跋而就。业界专家预计传统电信网向NGN的演进是未来5~15年的重要战略转型任务,因此在网络演进的原则上,既要有长远战略规划,又要根据当前        市场需要和技术产品成熟度制定近期目标;同时还要充分考虑到后向兼容性,实现网络平滑过渡。本章主要分析现有电信网络向NGN演进的可能路线及方法。
        PSTN向NGN的演进将是一个分步渐进的过程,依据业务的需求以及运营商网络的不同状况,电信运营商采用的网络演进方案也将有所不同。电路交换向NGN演进的过程中应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营管理的稳妥性。由千我国各运营商的电信网络存在着一定的差异性,经营思想也不尽相同,因此在选择PSTN向NGN演进的时间和方式上,也必然存在一定的差异。总体而言,在PSTN向NGN演进的过程中,一般遵照先长途后本地的原则。下面简要介绍目前固定网络出现的几种可能的演进方式。
长途网向NGN的演进
        固定长途网的演进在PSTN的演进中将起到重要作用,由千长途网的交换节点数目相对较少、业务相对简单,因此固定长途网可能会率先实现向NGN的演进,而长途网的全面演进又会极大地推动本地网的演进进程。因此,软交换系统在国内PSTN上的第一种应用是建设软交换长途网。具体而言,固定长途网向NGN的演进方式又可能分为分阶段演进和一步到位演进两种方式。
一、 分阶段演进方式
        在这种模式下,长途网的分阶段演进将是一个渐进的过程。随着PSTN向NGN演进,长途网的网络结构将发生变化,具体可按照发展的时间历程分为3个阶段。
第一阶段:在长途网OCl内新增一个用NGN承建的IP通信层面,新增的OCl平面通过软交换设备和中继网关,采用El/STM-1与原来的OCl和OC2互联,如下图所示:
长途网分阶段演进的第一阶段
第二阶段:长途网DCI全面IP化,用NGN全面承建长途DCl,DCl与DC2仍采用El/STM-1互联,如下图所示:
长途网分阶段演进的第二阶段
第三阶段:长途网全面IP化,DCI、DC2的概念消失,长途网通信扁平化,DCl、DC2将由中继网关、信令网关和软交换设备替代,如图所示:
长途网分阶段演进的第三阶段
二、 一步到位演进方式
        所谓的一步到位的演进方式是运营商采用软交换技术新建一张完整的NGN长途网,与原有的基于电路交换机的"DCl+DC2"形成并列平面,本地网汇接局分别与NGN的中继网关和PSTN长途网的DC2相连,两张网络可以对长途流量进行负荷分担。经过一段时间的应用后,逐步将汇接局的中继割接到软交换网络,PSTN的DCl和DC2退网。如下图所示:
长途网一步到位的演进方式
        采用软交换技术建设一个全国范围的长途网将使交换控制节点数量大大减少,同时资源调配也更加简单。这种应用具体的实施步骤是:运营商首先建设一张覆盖全国的骨fIP网,然后将全国的各个省(区、市)分成数个大区(一般不超过10个),每个大区在中心城市放置一对软交换设备,而在每个省(区、市)内放置中继网关与本地网汇接交换机相连,同时配置相应的信令网关与No.7信令网相连。当某些省份之间的长途业务流量发生变化时,只需要相应地调整骨干传输网络的带宽分配,就可以实现资源的重新配置,而在软交换长途网的控制层面基本不用进行任何改动。
3. 两种演进方式的比较
上述固定长途网的两种演进方式各有利弊,运营商可根据自己的情况进行选择,下图表是这两种演进方式的比较:
长途网向NGN演进方式的比较
 
        软交换之所以适合于长途网建设,除了软交换技术的自身优势外,最主要的有如下几点心由千DCI长途网节点少,可以采用平面组网的方式,回避了软交换设备的大规模组网问题;@长途网软交换不携带终端用户,避免了安全攻击等问题;@长途网不涉及城域网或接入网,而骨干IP传输网的带宽又比较容易保障,因此也不会出现QoS问题。综合各方面因素,导致软交换技术在PSTN长途网中的应用最为成熟,对比传统PSTN长途网取得的技术优势也最为明显,在国内逐渐开始获得广泛的应用。
本地网向NGN的演进
        本地网是电信运营的基础网络,也是运营商投资最大、设备最多的网络,它的演进必然是一个分阶段的长期过程。总体来讲,国内固网本地网的演进大致可分为两个阶段。第一阶段为本地网通过对自身结构的调整,达到全网智能化的目的,称为固网智能化阶段;第二阶段为本地网通过采用软交换技术实现向NGN的过渡,达到提供丰富的多媒体业务的目的,称为本地网NGN改造阶段。据有关专家预测,中国固网本地网络在2008年之前将以网络智能化演进为主,在2008年后将过渡到以NGN改造为主,在本地网层面PSTN将与NGN有一段长达10年的共存期。
一. 固网智能化:NGN的过渡性革命
        固网智能化具有典型的“中国特色”,它是国内固网运营商针对当前固网演进发展的重要创新和开拓,业界已经有不少专家将固网智能化誉为固网发展的2.5代。它对于固网发展的意义甚至超过了GPRS对于GSM网络的意义,而类似于CDMAlX对于CD­MA网络的意义。固网智能化与固定网络未来向NGN的演进方向是完全一致的,固网智能化的成果完全可以融入到未来网络的发展中去。
1、当前固定电话网业务建设面临的问题
        近年来,我国的固网运营商在新业务创新方面进行了积极探索,但与移动运营商比较,固网运营商的新业务明显欠缺,且业务的提供周期长、费用高。这主要是由移动、固定网络的差异所决定的。国内移动网络的组网示意图如下图所示:
移动网络示意图
(1)、网络节点少,在一个本地网内,移动运营商的交换机数目比固定运营商低一个数量级;
(2)、网络结构清晰,大本地网采用一级汇接,小本地网采用网状网;
(3)、网上所有的交换机均具有业务交换点(SSP)功能;
(4)、具有归属位置寄存器(HLR),HLR保存所有用户属性、业务属性、位置信息等。
        移动网络的这种架构特点决定了它可以快速地在全网开展新业务,而大多数固定网络不具备这些特点。与移动网络相比,固网增值业务提供的困难主要体现在以下方面。
(1)、难以在全网快速统一地开展复杂的智能业务。目前,固定运营商的本地网存在交换机数目多、机型繁杂、一般不具备SSP功能和网络结构不清晰等一系列问题,导致业务开放滞后于市场需求;此外,话路迂回严重,像固网彩铃这类从被叫端局触发的业务,浪费了大量电路资源。
(2)、难以部署被叫触发业务和业务交互。在现有固话网络上如果实现被叫触发业务(如彩铃、同振铃等),必须进行端局改造,但现在的网络不具备全网端局改造的条件;此外,无法支持多次业务交互,例如不支持签约预付费用户拨打接入码触发类业务等。
(3)、用户数据无法实现集中管理。固定交换网络现有的用户数据处千分散放置的状态,即本地交换机和汇接交换机各自存放和管理本局的用户数据,这种方式存在着用户属性管理分散、用户数据不能共享等缺点。
(4)、难以有效融合固定和移动业务。国内固网运营商未来在获得3G牌照后,需要解决的问题有:3G时代的固定网和移动网的业务融合问题、固定/PHS用户在不改号的前提下平滑迁移到3G网络的问题等。
2、固网智能化概念的提出
        通过对比移动网和固定网结构的差异,可以发现,集中放置固网用户数据将会极大程度地提升网络的业务支撑能力,减少因交换机属性触发能力不足造成的负面影响,并为实现多网络业务融合奠定必要的基础。由此,网络智能化的概念应运而生。
固网智能化的核心思想是通过用户数据集中管理以及本地网交换机改造,减少业务对端局的依赖,便千业务触发和部署,同时为固网业务向3G过渡做准备。简单地说,固网智能化就是通过优化网络结构解决用户数据集中管理和业务触发问题,以提升现有固定交换网的业务提供能力。即在现有固定网络基础上,通过对网络结构的调整、资源的整合、节点设备的升级和改造、新技术的引入以及管理流程优化等手段来达到网络优化、业务开放、网元智能化的目标,并能满足网络融合、演进的需要,以及提供更丰富的网络服务能力。
3、固网智能化的典型方案
        目前国内固网运营商进行固网智能化改造的方法有许多,其中占主流的是端局交换机智能化改造方式和汇接局交换机智能化改造方式。
(1)、端局交换机智能化改造方式。其主要方法是:建设一个集中的、外置的数据库(一
般称为SmartHLR),存放用户的智能业务签约属性以及智能业务接入码;改造所有端局,使之具备访问集中数据库的能力(一般通过ISUP协议或MAP协议),如下图所示:
端局交换机改造方式
在用户发起呼叫时,端局首先查询集中数据库,集中数据库根据用户的签约属性返回智能业务接入码,然后端局基千接入码将呼叫路由到对应的SSP或专用业务平台,触发智能业务。
(1)、汇接局交换机智能化改造方式。其主要方法是:首先对本地网进行端汇结构调整,去除端局之间的直达电路,任何一个端局都只有到两个汇接局的局向,网络结构清晰;然后对网络的汇接层进行改造,建设集中数据库,并改造汇接局交换机,使其能够访问集中数据库,如图15.8所示。不同于端局改造方式,在汇接局层面建设的集中数据库可以选择内置方式,也可以选择外置方式。业务触发流程和端局模式相似:在用户发起呼叫时,端局将呼叫转接到汇接局,汇接局查询集中数据库,获得智能业务接入码并触发业务。在这种模式下,所有端局呼叫都必须经过汇接局,而端局交换机则成为了汇接交换机的一个“远端接入模块”。
对比起来,上述两种方法各有利弊。端局改造模式在端局就可以实现业务触发,也不用对原有网络进行大规模的调整,但主要面临的问题是:大械端局交换机的改造,尤其是对一些老旧交换机的改造,难度很大。因此端局改造方式只适用千端局交换机比较新或者制式比较统一的本地网。而汇接局模式虽然需要调整网络结构,并且因为所有呼叫都需要通过汇接局,话路迂回较多,效率低千端局模式,但是由千将交换机改造的工作都集中到了汇接层面,回避了端局交换机的改造间题,因此更有利千在大最本地网中进行应用。
        综合来看,采用汇接局改造方案的限制比较少,优势比较多。因此,从国内固网运营商目前的具体实施情况看,大部分固网智能化改造采用的是汇接局改造方案。汇接局的改造又可分为3种方式。
第一种方式是当汇接局可以升级为SSP时,则将汇接局改造成SSP,本地网的所有话务经过汇接局转接,智能业务山汇接局触发。此种方案的优点是改造方案简单,可以快速提供智能业务,缺点是所有新业务的提供必须依靠智能网实现,受到智能网的约束。
第二种方式是当汇接局不能升级为SSP时,则增加集中的用户属性数据库(外置或内置方式),并将汇接局改造成具备智能业务用户属性识别功能,本地交换网的所有呼叫均由汇接局处理,汇接局查询用户属性决定后续路由的接续。此种方式的优点是在网络中增加了集中的用户属性数据库,可以快速提供智能业务,并且新业务的提供并不完全依赖于智能网,可以通过不同的业务平台随时增加新业务。
第三种方式是直接采用软交换设备替换原有的汇接局交换机,实现控制与承载分离,引入类似移动HLR的信令询问应答鉴权,同时软交换设备必须满足固网智能化对交换机的要求,包括:具有内置的集中数据库或者具备访问外置集中数据库的接口,集中数据库中存放智能业务签约用户的签约信息        以及业务接入码;具有SSP业务触发能力等。用软交换设备来进行智能化改造,主要优势并不只在千实现固网智能化,更重要的是,引人软交换设备后为固定网运营商提供了部署其他业务形式的机会。比如,如果汇接局软交换容量充足,并且配置了端局业务能力,那么就可以直接开展本地软交换业务。软交换设备与智能网进行互通,同时也可以配置应用服务器来提供更为丰富的智能业务。
4、固网智能化给运营商带来的竞争优势
(1)、智能业务全网快速开放。固网智能化通过业务交换中心对呼叫进行统一交换,屏蔽了端局的差异性,使业务的开放摆脱了端局的束缚。运营商无需对端局进行改造,即可针对全网用户提供主、被叫类智能业务。
(2)、实现低成本全网市话详单和集中计费采集。在实施固网智能化后,所有的话单,包括本局内部通话的话单都由业务交换中心统一记录,所有呼叫的详细话单与端局无关联。业务交换中心具有强大的话单记录、存储、分类和输出能力,可完成全网呼叫的话单记录和分类,通过DCN网络,业务交换中心可将本地网的所有话单传送到计费采集中心,实现计费与端局无关联。
(3)、方便的运维管理。固网智能化解脱了端局的维护T作最,使运营管理十分方便。同时,可方便地实现运维的三集中,即集中维护、集中监测和集中计费。全网的话务交换、路由、计费上移到业务交换中心,号码管理和智能业务标识集中到用户数据中心,智能业务则由业务交换中心和智能业务中心配合完成。
5、固网智能化与NGN演进的联系
        从严格意义上来说,固网智能化与NGN之间并没有直接的关系:首先,固网智能化的主要目的不是推动网络演进,而是为了满足传统PSTN网中出现的一些新的业务与服务需求;其次,除了软交换方式外,其他的固网智能化方式采用的技术仍然以电路交换技术为主,更多地属于对电路交换网进行的一次改良。虽然没有直接关系,但是固网智能化对网络演进也有很大的促进作用。固网智能化对网络演进的作用主要体现在以下方面。
(1)、部署集中数据库(SHLR)是网络发展趋势的一种体现。电信网络特别是固定网络向前发展的过程中,用户数据有从交换设备中逐步分离出来的趋势,类似千3G架构中的归属用户服务器。当然,固网智能化中出现的集中数据库,保存的数据类型还很有限,采用的协议也和下一代网络不同,因此最多只能说是下一代网络集中数据库的一个雏形,但是它为向下一代网络的平滑过渡奠定了用户数据就绪的基础。
(2)、进行端汇结构调整有利千网络演进。虽然传统的PSTN网本身就是分层树状结构,但是在实际应用时,出千成本、效率等方面因素的考虑,在许多本地网并没有完全遵循汇接局端局这样的两级结构,许多端局之间建设了直达电路。如果采用汇接局改造方式,就会进行网络端汇结构的涸整。PSTN网向NGN演进是渐进式的,端局交换机会逐步被替换成下一代网络的接入设备,而在替换过程中NGN与尚存的PSTN网络之间将是互通的关系。在端局之间存在直达电路的情况下,每替换一个端局都会涉及到比较复杂的互通和电路调整问题。但是如果进行了端汇结构调整,那么所有互通问题都可以在汇接层面解决,网络演进难度将会小许多。
(3)、就解决固网智能化问题本身而言,软交换设备相对于TDM交换机并没有更大的优势。但如果应用软交换技术来进行智能化改造,那么固网智能化就与下一代网络直接产生了联系。在汇接层引入的软交换设备可以逐步承担一些端局的功能,比如在某个端局交换机退网时,可以通过部署大容量接入网关来替代,而用户数据则上移到软交换设备中去。固网运营商选择使用软交换技术解决智能化问题,也正是着眼千网络未来的发展。
(4)、促进业务与网络关系的转变。基于汇接局的固网智能化改造方案,尤其是采用集中的用户属性数据库的方案,使新业务的开发与推广更加方便快捷,并且可以采用业务平台的形式,不再需要完全依赖于智能网。这种形式正是朝着未来NGN的业务与网络分离的形式演进的具体体现,并且新增加的业务平台如果采用开放的接口协议标准,未来NGN网络可以和目前的PSTN网络共享这些业务平台,正如移动3G网络的部分业务平台可以和目前2G网络共享一样。
        虽然固网智能化在现网条件下有很强的生命力,但是这毕竟只是一个过渡技术,固网智能化也不是必然的选择,只有因地制宜,以业务为驱动力,才能达到预期的效果。目前,固网运营商正在制定固网改造方案,并且把固网智能化改造与向NGN的演进方向结合,制定混合改造策略,在那些需要更换硬件的节点处,直接升级到软交换。