中國(guó)移動(dòng)開(kāi)通VoLTE了，讓我們盤(pán)點(diǎn)一下VoLTE是怎么來(lái)的...
PSTN（Public Switched Telephone Network）的全稱(chēng)是公共交換電話網(wǎng)，就是我們平常打電話所使用的電話網(wǎng)絡(luò)。
第一次語(yǔ)音傳輸是蘇格蘭人亞歷山大·貝爾(Alexander Granham Bell)在1876年用振鈴電路實(shí)現(xiàn)的。在那之前，普遍認(rèn)為烽火臺(tái)是最早的遠(yuǎn)程通信方式（當(dāng)然，還有更早的，那就是通信基本靠吼的年代了）。
當(dāng)時(shí)沒(méi)有電話號(hào)碼，相互通話的用戶之間必須有物理線路連接；并且，在同一時(shí)間只能有一個(gè)用戶可以講話(半雙工)。發(fā)話方通過(guò)話音的振動(dòng)激勵(lì)電炭精麥克風(fēng)而轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)傳到遠(yuǎn)端后通過(guò)振動(dòng)對(duì)方的揚(yáng)聲器發(fā)聲，從而傳到對(duì)方的耳朵里。
由于每對(duì)通話的個(gè)體之間都需要單獨(dú)的物理線路，如果整個(gè)電話網(wǎng)上有10個(gè)人，而某人想要與另外9個(gè)人通話，他家就需要鋪設(shè)9對(duì)電話線。同時(shí)整個(gè)電話網(wǎng)上就需要10×(10-1)/2=45對(duì)電話線。如圖1-1所示，圖中只顯示了6個(gè)人的情況：
當(dāng)電話用戶數(shù)量增加的時(shí)候，為每對(duì)通話的家庭之間鋪設(shè)電話線是不可能的。因此一種稱(chēng)為交換機(jī)（Switch，又稱(chēng)Exchange）的設(shè)備誕生了。它位于整個(gè)電話網(wǎng)的中心，用于連接每個(gè)用戶。用戶想打電話時(shí)，先拿起電話連接到管理交換機(jī)的接線員，由接線員負(fù)責(zé)接通到對(duì)方的線路（如圖1-1）。這便是最早的電話交換網(wǎng)，交換接續(xù)工作全部由工人完成。
1889-1891年，美國(guó)阿爾蒙·B·史端喬（Almon B Strowger）發(fā)明了步進(jìn)式自動(dòng)電話交換機(jī)。有趣的是，它發(fā)明自動(dòng)交換機(jī)的目的并不是為了把接線員從繁忙的人工交換機(jī)上解放下來(lái)，而是來(lái)源于另外一則故事：它本是一個(gè)殯儀館老板。他發(fā)覺(jué)每當(dāng)城里發(fā)生死亡事件，用戶給“殯儀館”打電話時(shí)，接線員不知有意還是無(wú)意地總會(huì)把電話接通到另一家殯儀館。這使史端喬非常郁悶，發(fā)誓要將電話交換自動(dòng)化。功夫不負(fù)有心人，史端喬憑他那過(guò)人的聰明和毅力，終于發(fā)明了一種步進(jìn)式的自動(dòng)電話交換機(jī)，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。人們?yōu)榱思o(jì)念他，也稱(chēng)這種電話交換機(jī)為“史端喬交換機(jī)”（圖1-3）。這種交換機(jī)的特點(diǎn)是由用戶話機(jī)的撥號(hào)脈沖直接去控制交換機(jī)的動(dòng)作，屬于“直接控制”方式。
以后，又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式（圖1-4）和升降式的交換機(jī)。這類(lèi)交換機(jī)采用了一個(gè)叫做“記發(fā)器”的部件來(lái)接收用戶的撥號(hào)脈沖，然后通過(guò)譯碼器譯成電碼來(lái)控制接線器的動(dòng)作，屬于“間接控制”方式。采用記發(fā)器后，增加了選擇的靈活性，從而可以使用交換機(jī)的容量得到提高。
1919年，瑞典的電話工程師帕爾姆格倫和貝塔蘭德發(fā)明了“縱橫制接線器”（圖1-5），并申請(qǐng)專(zhuān)利。這種交換機(jī)將過(guò)去使用滑動(dòng)摩擦方式的觸點(diǎn)改成了壓接觸，減少了磨損，從而提高了交換機(jī)的壽命；而且，由于采用了貴金屬（如銀）做金屬觸點(diǎn)，也大大提交了接觸的可靠性。這種交換機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是把控制部分和話路部分分開(kāi)，控制部分由“標(biāo)志器”和“記發(fā)器”來(lái)完成，稱(chēng)為“公共控制”。公共控制對(duì)對(duì)戶撥號(hào)盤(pán)要求低，而中繼部署的靈活性大大提高。
瑞典和美國(guó)分別在1926年和1938年開(kāi)通了縱橫制交換機(jī)，接著，法國(guó)、日本和英國(guó)也相繼生產(chǎn)出縱橫制交換機(jī)。
隨著電子技術(shù)，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，人們開(kāi)始在交換機(jī)內(nèi)引入電子技術(shù)，稱(chēng)為電子交換機(jī)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，僅在控制部分引入了電子技術(shù)，而話路部分在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍然采用機(jī)械觸點(diǎn)。這種交換機(jī)一般稱(chēng)為“半電子交換機(jī)”或“準(zhǔn)電子交換機(jī)”，區(qū)別是后者采用了速度較快的“笛簧接線器”。
1946年，第一臺(tái)存儲(chǔ)程序控制的電子計(jì)算機(jī)誕生，對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)起到了劃時(shí)代的作用。通過(guò)在交換機(jī)中引入“存儲(chǔ)程序控制”的概念，1965年5月，美國(guó)貝爾系統(tǒng)的1號(hào)電子交換機(jī)（ESSNo.1）問(wèn)世了，它是世界上第一部開(kāi)通使用的程控電話交換機(jī)。當(dāng)時(shí)的交換機(jī)話路部分還保留了機(jī)械觸點(diǎn)，以“空分”方式工作，因?yàn)榉Q(chēng)為空分交換機(jī)。并且，它交換的還是“模擬”信號(hào)。
20世紀(jì)60年代初以來(lái)，脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)成功地應(yīng)用于傳輸系統(tǒng)中，它通過(guò)將“模擬”的信號(hào)數(shù)字化，提高了通話質(zhì)量、增加了傳輸距離，同時(shí)，節(jié)約了許多線路成本。1970年，法國(guó)開(kāi)通了世界上第一部程控?cái)?shù)字交換機(jī)E10，開(kāi)始了“數(shù)字”交換的新時(shí)代。
隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)通信要求的增加，世界上許許多多的交換機(jī)間也需要相互通信，這些交換機(jī)之間通過(guò)中繼線（Trunk）相連，隨著電子交換機(jī)和程控交換機(jī)的發(fā)展，便出現(xiàn)了現(xiàn)代意義的PSTN網(wǎng)絡(luò)。PSTN網(wǎng)絡(luò)把世界上各各角落的人們都聯(lián)系在了一起，很顯然，有時(shí)一個(gè)通話需要穿越好多臺(tái)交換機(jī)。
70年代后期出現(xiàn)了蜂窩式移動(dòng)電話（當(dāng)移動(dòng)電話小到可以拿在手里的時(shí)候就開(kāi)始叫“手機(jī)”）系統(tǒng)，是無(wú)線電話發(fā)展的重大里程碑。而在此之前，雖然無(wú)線電通信是在1895年發(fā)明的，但無(wú)線電話卻是在20世紀(jì)初發(fā)明了真空三極管之后才出現(xiàn)的。1915年首次成功地實(shí)現(xiàn)了跨越大西洋的無(wú)線電話通信；1927年在美國(guó)和英國(guó)之間開(kāi)通了商用無(wú)線電話。
專(zhuān)門(mén)用于對(duì)移動(dòng)電話進(jìn)行交換的通信網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)“移動(dòng)網(wǎng)”，而原來(lái)的程控交換網(wǎng)則稱(chēng)為“固定電話網(wǎng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“固網(wǎng)”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，移動(dòng)網(wǎng)就是在普通固網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加了許多基站（Base Station，可以簡(jiǎn)單理解為天線），并增加了歸屬位置寄存器（HLR，Home Location Register）和拜訪位置寄存器（VLR，Visitor Location Register），以記錄用戶的位置（在哪個(gè)天線的覆蓋范圍內(nèi)）、支持異地漫游等。移動(dòng)交換中心稱(chēng)為MSC（Mobile Switch Center）。
隨著分組交換技術(shù)的成熟及因特網(wǎng)的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到了將原始的基于電路交換的語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)與基于分組交換的因特網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合（即語(yǔ)音通信和數(shù)據(jù)通信相結(jié)合）的必要性，因此一個(gè)稱(chēng)為NGN（Next Generatiion Network）的概念被提了出來(lái)。NGN是指下一代網(wǎng)絡(luò)，ETSI對(duì)它的定義是：“NGN是一種規(guī)范和部署網(wǎng)絡(luò)的概念，即通過(guò)采用分層、分布和開(kāi)放業(yè)務(wù)接口的方式，為業(yè)務(wù)提供者和運(yùn)營(yíng)者提供一種能夠通過(guò)逐步演進(jìn)的策略，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有快速生成、提供、部署和管理新業(yè)務(wù)的平臺(tái)。”
在NGN提出之后，經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究和探索，人們提出了各種NGN的解決方案，但最終基本上都統(tǒng)一到IMS技術(shù)。IMS（IP Multimedia Subsystem）運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)絡(luò)上，使用一種基于第三方伙伴計(jì)劃（3GPP）的SIP標(biāo)準(zhǔn)的VoIP實(shí)現(xiàn)方式。IMS的目標(biāo)不僅是在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上提供新的業(yè)務(wù)，而且它還要能提供現(xiàn)在以及未來(lái)因特網(wǎng)上能夠承載的所有的業(yè)務(wù)。
當(dāng)然，IMS是屬于核心交換層的技術(shù)，它是全部基于IP網(wǎng)絡(luò)的。但在接入層，目前的語(yǔ)音大部分還是基于電路接入的方式接入的，因此，這就要求IMS在接入層要在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)兼容電路接入。同時(shí)，在移動(dòng)通信領(lǐng)域，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的成熟以及眾多智能終端的出現(xiàn)，對(duì)高速I(mǎi)P網(wǎng)格的要求也就越來(lái)越迫切。最新的3G、4G技術(shù)就是應(yīng)此要求而產(chǎn)生的。未來(lái)的通信中要完全取消低效的電路傳輸及電路交換，而全部集中到IP通信上來(lái)，也就催生了一個(gè)新的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)LTE。LTE的定義是長(zhǎng)期演進(jìn)，在為現(xiàn)代的手機(jī)及其他移動(dòng)設(shè)備提供高速的數(shù)據(jù)通信手段，逐步實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P交換。
關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在無(wú)線側(cè)體現(xiàn)為從GSM/CDMA/UMTS等向LTE發(fā)展，核心網(wǎng)側(cè)則體現(xiàn)為從電路交換向IMS發(fā)展。過(guò)去幾年，圍繞LTE語(yǔ)音曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)多種觀點(diǎn)、技術(shù)和演進(jìn)路線。由于LTE標(biāo)準(zhǔn)不再支持用于支撐GSM、UMTS和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)下語(yǔ)音傳輸?shù)碾娐方粨Q技術(shù)，它只能進(jìn)行全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)下的封包交換。因此，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的部署，運(yùn)營(yíng)商需選擇VoLTE、CSFB、SVLTE、OTT等方法之一解決LTE網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音傳輸問(wèn)題。據(jù)報(bào)道，中國(guó)移動(dòng)已于2013年6月發(fā)布了VoLTE技術(shù)白皮書(shū)，并計(jì)劃于2014年下半年大規(guī)模商用。未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)將走向何方，讓我們拭目以待。
[貝爾]:1847年3月3日－1922年8月2日。1870年貝爾移民到加拿大，一年后到美國(guó)。1882年加入美國(guó)國(guó)籍。參見(jiàn)：https://zh.wikipedia.org/wiki/亞歷山大·格拉漢姆·貝爾。
[峰火臺(tái)]:其實(shí)峰火臺(tái)不僅具備通信的完整要素---通信雙方，通信線路及中繼器，而且還屬于無(wú)線通信呢。
[殯儀館]:一說(shuō)是有意的，接線員被收買(mǎi)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的“暗算”，史端喬并沒(méi)有打擊報(bào)復(fù)，而是發(fā)明了自動(dòng)交換機(jī)，從根本上避免了人為的干預(yù)。
[ETSI]:European Telecommunications StandardsInstitute，即歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)。官方網(wǎng)站是。
[NGN]:原文是：NGN is a concept for defining and deploying networks，which，due to their formal separation into different layers and planes and use of open interfaces，offers service providers and operators a plat form which can evolve in a step-by-step mannerto create，deploy and manage innovative services。不過(guò)，這個(gè)概念的定義跟它的名字一樣另人迷惑。而事實(shí)上，這個(gè)概念最大大約是在1997年提出來(lái)的，所以，“下一代”中的“下”早就過(guò)時(shí)了。
[軟交換]:一般來(lái)說(shuō)，NGN就應(yīng)該稱(chēng)為軟交換，而有的人也說(shuō)IMS是更軟的軟交換。讀者到后面就能了解到，與“更軟的軟交換”相比，F(xiàn)reeSWITCH更是用純軟件實(shí)現(xiàn)的，或許可以稱(chēng)做是“更更”軟的軟交換了。總之，可以認(rèn)為，“軟”交換就是基于分組交換（IP交換）的交換，而以前基于電路交換便稱(chēng)為“硬”交換了。
[3G]:3G是指第三代移動(dòng)通信技術(shù)，與第一代（1G、模擬系統(tǒng)）和第二代（2G、以GSM為代表的數(shù)字系統(tǒng)）移動(dòng)通信技術(shù)相比，它主要是支持高速I(mǎi)P數(shù)據(jù)傳輸。詳見(jiàn)http://zh.wikipedia.org/wiki/3G。
[4G]:4G是指第四代移動(dòng)通信技術(shù)，是3G之后的延伸，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的角度看，按照ITU的定交，靜態(tài)傳輸速率達(dá)到1Gbps，用戶在高速移動(dòng)狀態(tài)下可以達(dá)到100Mbps，就可以作為4G的技術(shù)之一。詳見(jiàn)http://zh.wikipedia.org/wiki/4G。
[LTE]:參見(jiàn)http://zh.wikipedia.org/wiki/長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)。
[VoLTE]:VoLTE（VoiceOverLTE，LTE網(wǎng)絡(luò)直傳）：該方案基于IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）網(wǎng)絡(luò)，配合GSMA在PRDIR。92中制定的在LTE控制和媒體層面的語(yǔ)音服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。使用該方案意味著語(yǔ)音將以數(shù)據(jù)流形式在LTE網(wǎng)絡(luò)中傳輸，所以無(wú)需調(diào)用傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)，舊網(wǎng)絡(luò)將無(wú)需保留。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，VoLTE就是LTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的VoIP業(yè)務(wù)。
[CSFB]:CSFB（Circuit Switched Fall back，電路交換網(wǎng)絡(luò)支援）：該方案中的LTE網(wǎng)絡(luò)將只用于數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)有語(yǔ)音撥叫或呼入時(shí)，終端將使用原有電路交換網(wǎng)絡(luò)。該方案只需運(yùn)營(yíng)商升級(jí)現(xiàn)有MSC核心網(wǎng)而無(wú)需建立IMS網(wǎng)，因此運(yùn)營(yíng)商可以較迅速地向市場(chǎng)推出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。也由于語(yǔ)音通話需要切換網(wǎng)絡(luò)才能使用的緣故，通話接通時(shí)間將被延長(zhǎng)。
[SVLTE]:SVLTE（Simultaneous Voiceand LTE，LTE與語(yǔ)音網(wǎng)同步支持）：該方案使用可以同時(shí)支持LTE網(wǎng)絡(luò)和電路交換網(wǎng)絡(luò)的終端，使得運(yùn)營(yíng)商無(wú)需對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)作太多修改。但這同時(shí)意味著終端價(jià)格的昂貴和電力消耗的迅速。
[OTT]:OTT（Over-The-Top）：一種將服務(wù)建于網(wǎng)絡(luò)之上的方式，如用Skype來(lái)提供LTE的語(yǔ)音。LTE具備高帶寬、低時(shí)延、永遠(yuǎn)在線、全I(xiàn)P等特點(diǎn)，為OTT的發(fā)展帶來(lái)了天然的便利，使得OTT語(yǔ)音幾乎沒(méi)有壁壘。但應(yīng)當(dāng)看到，現(xiàn)在乃至將來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間里，語(yǔ)音業(yè)務(wù)都是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的最主要收入來(lái)源，把LTE的語(yǔ)音業(yè)務(wù)完全交給OTT是一種非常激進(jìn)的觀點(diǎn)，在電信領(lǐng)域得到的支持并不多。
本文寫(xiě)于2012-2014年，首發(fā)于《FreeSWITCH實(shí)戰(zhàn)》，比《FreeSWITCH權(quán)威指南》上的版本要早。
