传统固定网络优化及演进研究

1 研究背景

随着技术的进步和社会需求的发展，电话网络也在不断演进，各种新技术、新设备应用在网络之中，电话网络日趋高效、灵活。固定电话网在推动社会发展的过程中发挥了巨大而不可替代的作用，给人们的沟通带来了极大的便利。然而，就像当时固定电话替代书信和电报一样，各种新兴的通信方式开始逐渐为人们所接受，在新形势下，经营PSTN的固网运营商面临日益严峻的挑战。

其一，互联网的蓬勃发展颠覆了传统的电信商业模式，基于互联网的语音增值业务在快速发展，PSTN语音业务越来越多地被网络电话、即时通信等其他通信方式分流，尤其是传统长途电话业务受IP电话的冲击最大。

其二，随着移动语音业务的包月、单向收费的普及，移动网对固网的替代愈加严重，导致固网用户数和固定语音业务量不断下降，并且单纯的语音业务已经远远不能满足用户的需要，多样化、个性化、互动性的融合业务是大势所趋。

其三，从固定电话网自身来讲，TDM网络面临诸多问题，包括：随着业务量下滑，设备利用率降低；设备机型多、入网时间长、老化，故障率较高；部分停产设备的备件缺乏，存在安全隐患，且厂家支撑力度减弱；交换机普遍存在占地面积大、能耗高的问题。同等规模的TDM设备与软交换（或IMS）设备相比，能耗高35%以上，机房占用面积高60%；随着光进铜退与宽带提速工作的推进，而TDM端局只支持窄带铜线接入，其改造的要求愈加迫切。固定软交换网络在异厂家互通性、多媒体业务提供能力、固移网络融合等方面也显得力不从心。

固定语音业务的盈利空间已经越来越小，运营商的努力只能延缓固话收入下滑的趋势，而无法从根本上改变这一趋势，迫切需要寻求可持续发展的新途径——通过一系列可操作实施的网络改造和更新手段，经济合理地完成固定语音网的优化，提高市场响应能力，满足当前用户多样化的业务需求，同时也实现节能减排。#p#

2 固定语音网优化研究

固定语音网的优化需要综合考虑以下几个因素来制定网络优化的总体思路。

a）网络演进趋势。符合网络宽带化演进趋势，增强网络的业务开放能力。

b）网络架构设计。逐步实现端到端扁平化网络结构，减少现有长途话务的转接。

c）节能减排。推动以端局为单位，整局设备规模退网，达到较好的节能减排效果。

d）光进退铜。促进从用户侧配线电缆到局间主干电缆的规模退网。

e）资源利用率。要进一步提高在网PSTN端局资源使用效率。

固定语音网的优化主要针对TDM网络，尤其是TDM端局，结合目前存在的问题，TDM端局的优化手段主要有两大类：一类为非IP化改造，主要包括退板减容、撤头并局等；另一类为IP化改造，包括AG封装、新建AG以及FTTx改造等。

2.1 非IP化改造优化方式

此类改造只是对现网TDM的调整和优化，改造后的端局设备仍旧是TDM端局，不支持IP接口。

2.1.1 退板减容

该方式主要是针对实装率较低的端局，拆除空闲的用户板和中继板，降低设备在网容量，从而达到减少占地和功耗的目的。

主要措施为：优先按照整机架、整机框的顺序进行减负；对于大型交换设备，采用端口“最后向最前”调整；对如贝尔、北电等整机架、整机框减负难度大的交换设备，通过调减用户接口板的形式进行；尽量空出整模块、整机框、整机架，尤其是靠近末尾的机架。

使用该方式时，有以下几种情况需要注意。

a）对使用年限过长的板块，若利旧使用，存在增加维护成本、降低系统的稳定性和安全性的可能。

b）部分利旧板卡端口密度过低，同样占用槽位的情况下，将造成浪费。

c）部分设备机框槽位已满，若想利旧原有板卡，需要加框，则另需投资费用。

2.1.2 撤头并局

该方式主要是将端局改造成同机型的模块局，下挂到其他端局；设备电缆和出局铜缆保持现状，不需要线路割接，只进行数据调整，割接改造完成后将母局机头下电退服。

使用该方式时，有以下几种情况需要注意。

a）需要同机型合并，否则不兼容。

b）要求被改造的端局用户板设备和线路质量好。

c）小容量合并，否则超出控制模块处理范围。

d）S1240需要新增机柜，割接复杂，不推荐使用。

2.2 IP化改造优化方式

此方式包括改造现有TDM设备、增加IP上行端口的AG封装方式，以及新建支持IP端口的AG、PON等设备替换TDM等。

2.2.1 AG封装

该方式新增VoIP主控板或主控框替换原交换设备的窄带主控模块，将改造后的端局接入软交换或者IMS，设备电缆和出局铜缆保持现状，不需要线路割接，只进行数据调整，割接改造完成后将系统机架和公共板卡下电。

使用该方式时，有以下几种情况需要注意。

a）要求用户板设备和线路质量好。

b）改造后，仍旧只能提供语音业务。

c）费用较高，40~86元/线。

d）小于500门区域不适用，同时需要扩容软交换或者实现IMS接入。

2.2.2 新建AG方式

该方式主要用于以语音需求为主的区域，新建AG可以选择在核心机房或者靠近用户侧的机房，替换现有TDM设备。其中，靠近用户侧机房，有利于实现主干电缆的光进铜退。

2.2.3 FTTx方式

FTTx改造方式主要结合宽带升级提速和光进铜退工程，通过下移接入设备实现原有用户的接入，新设备上行接入软交换或IMS系统。FTTx包括FTTB/C以及FTTH等方式。

a）FTTB/C方式保留了交接箱到用户终端的线缆，光进铜退的程度较高，而用户可以保留原来的终端，因此割接前后用户基本感受不到影响。

b）FTTH方式光进铜退的程度最高，用户可以保留原来的窄带语音终端，也可以使用宽带语音终端。

2.3 固定语音网优化总结

从经济效益来看，除了退板减容和撤头并局以外，其他改造方式的投资回收期均超过10年。其中，由于退板减容的可操作性更强，在资金有限的情况下，运营商更适合采取退板减容的优化方式，降低设备能耗、提高网络实装率；而当资金较为充足时，考虑到未来技术的演进以及和光进铜退的配合，可以更多地采取FTTx改造方式。对于FTTx改造，建议针对存在以下情况的TDM端局优先实施改造。

a）故障率较高、技术支持不足、存在安全隐患的设备。

b）覆盖区域内铜缆老化严重，线路质量较差的设备。

c）在网运行年限超过15年的设备。

d）设备运行能耗相对高的设备。

e）设备容量和数量占比低的设备。

f）机房占地面积较大的设备。

g）实装率较低的设备。#p#

3 固定语音网的下一步演进

3.1 固定语音网的演进方向

用户的需求决定了固定语音网的未来发展方向。而承载业务到底用电信网还是互联网，目前还存在争论。整体来看，固定语音网未来演进的驱动力主要来自以下2个方面。

a）业务提供。电信业务主要包括基本及补充业务、智能业务和多媒体业务等三大类。其中，前两类业务主要由电信网提供，而多媒体业务，IMS和互联网都可以提供，互联网提供的业务种类和业务体验要好于IMS。而所谓“云管端”概念提出在一定程度上体现了未来电信业务的另一个方向，但还处于概念阶段，并且对于现有电信运营商的网络、业务和运营管理是颠覆性的变革，是从互联网切入电信业务。短时间内较难形成产业规模。

b）设备与网络架构演进。随着通信技术的不断发展，从传统的TDM到软交换，逐步发展到IMS，从标准化程度、协议类型、业务种类、接入、终端、能耗以及接口开放性方面来看，IMS是近期能看得到的技术标准最为成熟、产业支持程度最好，并已得到商用的技术；固网和移动网的设备和架构都在向IMS演进。

总体来说，从目前固网演进的两方面驱动力来看，IMS是比较明确的演进方向。

3.2 IMS 下的业务及实现

3.2.1 IMS 下的业务概述

IMS中的业务主要分为基本及补充业务、传统智能业务以及IMS新业务等三大类。

a）补充业务主要有主叫号码识别显示/限制/逾越、呼叫前转/等待/保持、三方通话、呼出限制、免打扰服务、缩位拨号、热线服务、闹钟、闭锁业务、传真业务等。

b）传统智能业务主要有VPN、预付费、一号通、手机H码翻译、悦铃和卡类业务等。此类业务既有全国性的业务，也有省内甚至本地部署的业务。

c）IMS新业务，包括多媒体电话、彩铃、彩像、会议、即时消息、统一centrex、点击拨号、融合一号通、融合视讯（IPTV）、IP呼叫中心（IPCC）、交互式语音视频应答系统（IVDR）等。

上述业务中，第一和第二类属于现网已经提供的业务，第三类为IMS环境下提供的特色业务。

3.2.2 IMS 下的业务实现

在IMS架构下，所有业务都可以通过设置相应的AS来实现。不过对于传统智能业务的继承，考虑到业务一致性以及网络割接的难度，一般会采取以下3种方式。

方式一：话路迂回到现有汇接局触发智能业务。

IMS域的呼叫通过MGCF路由到固网汇接局，智能业务通过汇接局触发到现有智能网SCP实现。这种方式实现技术难度低，业务触发和业务控制分别利用现网的汇接局和SCP实现，但是IM-MGW至汇接局需要占用大语音端口。

方式二：通过IMS-SSF实现。该方式简化了IMS用户业务流程，IM-SSF负责完成INAP/CAP/ SIP协议到IMS SIP协议的转换，并完成业务触发，而业务控制仍由SCP完成。这种方式无需话路迂回到汇接局，因此不需要额外占用IM-MGW至汇接局的端口资源，但需要完成IM-SSF和省内甚至本地SCP的对接测试，技术难度稍大。

方式三：新建AS平台替换现有的SCP设备。此类方式的业务触发和业务控制均在IMS内实现，没有话路迂回，但是由省内传统智能业务按照省甚至本地部署，其业务逻辑不尽相同，因此新建AS完全继承现3.3 固定语音网的演进策略3.3.1 固定语音网演进的总体步骤针对目前固定语音网TDM和软交换并存的局面，固定语音网的演进可遵循如下步骤。

第一步：以PSTN网改为契机，规模部署IMS网络，控制固网软交换扩容，形成TDM+软交换+IMS的网络架构。

第二步：TDM用户基本完成向IMS的迁移，形成IMS+软交换的网络架构，实现网络扁平化。

第三步：固网软交换设备升级后整体接入IMS网络，IMS成为固网唯一核心控制网络。

3.3.2 TDM设备演进策略

引入IMS后，现网TDM设备向IMS演进有以下2种模式。

a）AG封装后，接入到IMS核心网络。

b）通过FTTx改造，实现TDM设备的全部退网。

FTTx改造方式对现有TDM交换机没有额外的需求，而AG封装的方式，需要设备厂家提供具体的封装方案。目前，主流厂家中，诺西、贝尔和中兴均提供了成熟的AG封装方案。

3.3.3 软交换设备演进策略

3.3.3.1 软交换端局的演进策略

目前，软交换端局向IMS演进有2种方式。

a）AGCF+H.248 AG 方式。改造软交换SS 为AGCF，或新建AGCF，AG维持不变。

b）SIP AG方式。软交换AG的接口协议从H.248升级为SIP，软交换SS不再使用。

从标准化程度，商用成熟度，业务能力，改造难度等几个角度来看，目前AGCF+H.248 AG方式均具备一定的优势，目前国内已经部署的IMS商用网络，也主要采用此类方式。

3.3.3.2 软交换汇接局的演进策略

软交换汇接SS 改造为MGCF，TG 演进为IM-MGW，用于IMS与中国联通其他网络的语音互通。

3.3.3.3 SDC的演进策略

SDC主要是固网实现智能化时，用于集中存储用户的业务属性数据，和IMS中的HSS功能很相似，因此，SDC也存在着向HSS演进的可能性。不过SDC设备本身的用户数据结构、鉴权方式、接口协议等与HSS有差别，软件上可利旧的资源有限；大多数厂家的HSS均是基于ATCA等新的硬件平台开发的，SDC由于硬件型号较为陈旧，处理能力有限，后续支持和维保也较为困难。因此SDC硬件升为HSS的意义也不大。所以在向IMS演进时，SDC多采取以下策略。

a）IMS与固网软交换共存阶段，SDC只为固网软交换服务。

b）当固网软交换需要演进为AGCF时，SDC中的数据迁移到HSS，SDC逐步退网。

4 结束语

在明确了IMS作为固定语音网的下一步发展方向后，固定语音网的优化工作即可以归纳为通过退板减容等措施实现网络瘦身和通过IMS替换TDM逐步向目标演进。而IMS作为一项新技术，其引入涉及到业务、网络、支撑、传输和配套等网络建设和维护的多个方面，因此运营商在IMS建设前期的准备非常重要，并且在IMS建设期间，需要处理好软交换和IMS的网络分工和互联互通，确保固定语音网平稳健康发展。

参考文献：

［1］ YD/T 1704-2007 公用电话交换网（PSTN）网络智能网总体技术要求［S/OL］.［2012-01-21］.