中國移動(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(huà)網(wǎng)，就是我們平常打電話(huà)所使用的電話(huà)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)現的。在那之前，普遍認為烽火臺是最早的遠程通信方式（當然，還有更早的，那就是通信基本靠吼的年代了）。
當時(shí)沒(méi)有電話(huà)號碼，相互通話(huà)的用戶(hù)之間必須有物理線(xiàn)路連接；并且，在同一時(shí)間只能有一個(gè)用戶(hù)可以講話(huà)(半雙工)。發(fā)話(huà)方通過(guò)話(huà)音的振動(dòng)激勵電炭精麥克風(fēng)而轉換成電信號，電信號傳到遠端后通過(guò)振動(dòng)對方的揚聲器發(fā)聲，從而傳到對方的耳朵里。
由于每對通話(huà)的個(gè)體之間都需要單獨的物理線(xiàn)路，如果整個(gè)電話(huà)網(wǎng)上有10個(gè)人，而某人想要與另外9個(gè)人通話(huà)，他家就需要鋪設9對電話(huà)線(xiàn)。同時(shí)整個(gè)電話(huà)網(wǎng)上就需要10×(10-1)/2=45對電話(huà)線(xiàn)。如圖1-1所示，圖中只顯示了6個(gè)人的情況：
當電話(huà)用戶(hù)數量增加的時(shí)候，為每對通話(huà)的家庭之間鋪設電話(huà)線(xiàn)是不可能的。因此一種稱(chēng)為交換機（Switch，又稱(chēng)Exchange）的設備誕生了。它位于整個(gè)電話(huà)網(wǎng)的中心，用于連接每個(gè)用戶(hù)。用戶(hù)想打電話(huà)時(shí)，先拿起電話(huà)連接到管理交換機的接線(xiàn)員，由接線(xiàn)員負責接通到對方的線(xiàn)路（如圖1-1）。這便是最早的電話(huà)交換網(wǎng)，交換接續工作全部由工人完成。
1889-1891年，美國阿爾蒙·B·史端喬（Almon B Strowger）發(fā)明了步進(jìn)式自動(dòng)電話(huà)交換機。有趣的是，它發(fā)明自動(dòng)交換機的目的并不是為了把接線(xiàn)員從繁忙的人工交換機上解放下來(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)每當城里發(fā)生死亡事件，用戶(hù)給“殯儀館”打電話(huà)時(shí)，接線(xiàn)員不知有意還是無(wú)意地總會(huì )把電話(huà)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(huà)交換自動(dòng)化。功夫不負有心人，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(huà)交換機，并申請了專(zhuān)利。人們?yōu)榱思o念他，也稱(chēng)這種電話(huà)交換機為“史端喬交換機”（圖1-3）。這種交換機的特點(diǎn)是由用戶(hù)話(huà)機的撥號脈沖直接去控制交換機的動(dòng)作，屬于“直接控制”方式。
以后，又出現了旋轉式（圖1-4）和升降式的交換機。這類(lèi)交換機采用了一個(gè)叫做“記發(fā)器”的部件來(lái)接收用戶(hù)的撥號脈沖，然后通過(guò)譯碼器譯成電碼來(lái)控制接線(xiàn)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的容量得到提高。
1919年，瑞典的電話(huà)工程師帕爾姆格倫和貝塔蘭德發(fā)明了“縱橫制接線(xiàn)器”（圖1-5），并申請專(zhuān)利。這種交換機將過(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。這種交換機的另一個(gè)特點(diǎn)是把控制部分和話(huà)路部分分開(kāi)，控制部分由“標志器”和“記發(fā)器”來(lái)完成，稱(chēng)為“公共控制”。公共控制對對戶(hù)撥號盤(pán)要求低，而中繼部署的靈活性大大提高。
瑞典和美國分別在1926年和1938年開(kāi)通了縱橫制交換機，接著(zhù)，法國、日本和英國也相繼生產(chǎn)出縱橫制交換機。
隨著(zhù)電子技術(shù)，尤其是半導體技術(shù)的迅速發(fā)展，人們開(kāi)始在交換機內引入電子技術(shù)，稱(chēng)為電子交換機。由于當時(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(huà)路部分在較長(cháng)的一段時(shí)間內仍然采用機械觸點(diǎn)。這種交換機一般稱(chēng)為“半電子交換機”或“準電子交換機”，區別是后者采用了速度較快的“笛簧接線(xiàn)器”。
1946年，第一臺存儲程序控制的電子計算機誕生，對現代科學(xué)技術(shù)起到了劃時(shí)代的作用。通過(guò)在交換機中引入“存儲程序控制”的概念，1965年5月，美國貝爾系統的1號電子交換機（ESSNo.1）問(wèn)世了，它是世界上第一部開(kāi)通使用的程控電話(huà)交換機。當時(shí)的交換機話(huà)路部分還保留了機械觸點(diǎn)，以“空分”方式工作，因為稱(chēng)為空分交換機。并且，它交換的還是“模擬”信號。
20世紀60年代初以來(lái)，脈沖編碼調制（PCM）技術(shù)成功地應用于傳輸系統中，它通過(guò)將“模擬”的信號數字化，提高了通話(huà)質(zhì)量、增加了傳輸距離，同時(shí)，節約了許多線(xiàn)路成本。1970年，法國開(kāi)通了世界上第一部程控數字交換機E10，開(kāi)始了“數字”交換的新時(shí)代。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和人們對通信要求的增加，世界上許許多多的交換機間也需要相互通信，這些交換機之間通過(guò)中繼線(xiàn)（Trunk）相連，隨著(zhù)電子交換機和程控交換機的發(fā)展，便出現了現代意義的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(huà)需要穿越好多臺交換機。
70年代后期出現了蜂窩式移動(dòng)電話(huà)（當移動(dòng)電話(huà)小到可以拿在手里的時(shí)候就開(kāi)始叫“手機”）系統，是無(wú)線(xiàn)電話(huà)發(fā)展的重大里程碑。而在此之前，雖然無(wú)線(xiàn)電通信是在1895年發(fā)明的，但無(wú)線(xiàn)電話(huà)卻是在20世紀初發(fā)明了真空三極管之后才出現的。1915年首次成功地實(shí)現了跨越大西洋的無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信；1927年在美國和英國之間開(kāi)通了商用無(wú)線(xiàn)電話(huà)。
專(zhuān)門(mén)用于對移動(dòng)電話(huà)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(huà)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)的基礎上增加了許多基站（Base Station，可以簡(jiǎn)單理解為天線(xiàn)），并增加了歸屬位置寄存器（HLR，Home Location Register）和拜訪(fǎng)位置寄存器（VLR，Visitor Location Register），以記錄用戶(hù)的位置（在哪個(gè)天線(xiàn)的覆蓋范圍內）、支持異地漫游等。移動(dòng)交換中心稱(chēng)為MSC（Mobile Switch Center）。
隨著(zhù)分組交換技術(shù)的成熟及因特網(wǎng)的發(fā)展，人們認識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)音通信和數據通信相結合）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對它的定義是：“NGN是一種規范和部署網(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)提供者和運營(yíng)者提供一種能夠通過(guò)逐步演進(jìn)的策略，實(shí)現一個(gè)具有快速生成、提供、部署和管理新業(yè)務(wù)的平臺。”
在NGN提出之后，經(jīng)過(guò)數年的研究和探索，人們提出了各種NGN的解決方案，但最終基本上都統一到IMS技術(shù)。IMS（IP Multimedia Subsystem）運行于標準的IP網(wǎng)絡(luò )上，使用一種基于第三方伙伴計劃（3GPP）的SIP標準的VoIP實(shí)現方式。IMS的目標不僅是在現網(wǎng)基礎上提供新的業(yè)務(wù)，而且它還要能提供現在以及未來(lái)因特網(wǎng)上能夠承載的所有的業(yè)務(wù)。
當然，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)間內繼續兼容電路接入。同時(shí)，在移動(dòng)通信領(lǐng)域，隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)的成熟以及眾多智能終端的出現，對高速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(xiàn)通信標準LTE。LTE的定義是長(cháng)期演進(jìn)，在為現代的手機及其他移動(dòng)設備提供高速的數據通信手段，逐步實(shí)現全IP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(xiàn)側體現為從GSM/CDMA/UMTS等向LTE發(fā)展，核心網(wǎng)側則體現為從電路交換向IMS發(fā)展。過(guò)去幾年，圍繞LTE語(yǔ)音曾經(jīng)出現過(guò)多種觀(guān)點(diǎn)、技術(shù)和演進(jìn)路線(xiàn)。由于LTE標準不再支持用于支撐GSM、UMTS和CDMA2000網(wǎng)絡(luò )下語(yǔ)音傳輸的電路交換技術(shù)，它只能進(jìn)行全IP網(wǎng)絡(luò )下的封包交換。因此，隨著(zhù)LTE網(wǎng)絡(luò )的部署，運營(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。據報道，中國移動(dòng)已于2013年6月發(fā)布了VoLTE技術(shù)白皮書(shū)，并計劃于2014年下半年大規模商用。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。1882年加入美國國籍。參見(jiàn)：https://zh.wikipedia.org/wiki/亞歷山大·格拉漢姆·貝爾。
[峰火臺]:其實(shí)峰火臺不僅具備通信的完整要素---通信雙方，通信線(xiàn)路及中繼器，而且還屬于無(wú)線(xiàn)通信呢。
[殯儀館]:一說(shuō)是有意的，接線(xiàn)員被收買(mǎi)。面對競爭對手的“暗算”，史端喬并沒(méi)有打擊報復，而是發(fā)明了自動(dòng)交換機，從根本上避免了人為的干預。
[ETSI]:European Telecommunications StandardsInstitute，即歐洲電信標準化協(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，FreeSWITCH更是用純軟件實(shí)現的，或許可以稱(chēng)做是“更更”軟的軟交換了。總之，可以認為，“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）和第二代（2G、以GSM為代表的數字系統）移動(dòng)通信技術(shù)相比，它主要是支持高速I(mǎi)P數據傳輸。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)標準的角度看，按照ITU的定交，靜態(tài)傳輸速率達到1Gbps，用戶(hù)在高速移動(dòng)狀態(tài)下可以達到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(cháng)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（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)標準。使用該方案意味著(zhù)語(yǔ)音將以數據流形式在LTE網(wǎng)絡(luò )中傳輸，所以無(wú)需調用傳統電路交換網(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 )將只用于數據傳輸，當有語(yǔ)音撥叫或呼入時(shí)，終端將使用原有電路交換網(wǎng)絡(luò )。該方案只需運營(yíng)商升級現有MSC核心網(wǎng)而無(wú)需建立IMS網(wǎng)，因此運營(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(huà)需要切換網(wǎng)絡(luò )才能使用的緣故，通話(huà)接通時(shí)間將被延長(cháng)。
[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，使得運營(yíng)商無(wú)需對當前網(wǎng)絡(luò )作太多修改。但這同時(shí)意味著(zhù)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、永遠在線(xiàn)、全IP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。但應當看到，現在乃至將來(lái)很長(cháng)時(shí)間里，語(yǔ)音業(yè)務(wù)都是移動(dòng)運營(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(guān)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》，比《FreeSWITCH權威指南》上的版本要早。
