中國(guó)移動(dòng)開通VoLTE了，讓我們盤點(diǎn)一下VoLTE是怎么來的...
PSTN（Public Switched Telephone Network）的全稱是公共交換電話網(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：
6個(gè)人的通信網(wǎng)絡(luò)
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。因此一種稱為交換機(jī)（Switch，又稱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。
電話交換網(wǎng)、接線員節(jié)省了線路
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，而是來源于另外一則故事：他本是一個(gè)殯儀館老板。他發(fā)覺每當(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)了專利。人們?yōu)榱思o(jì)念他，也稱這種電話交換機(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。
步進(jìn)式交換機(jī)，4位撥號(hào)電話中繼示意圖
以后，又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式和升降式的交換機(jī)。這類交換機(jī)采用了一個(gè)叫做“記發(fā)器”的部件來接收用戶的撥號(hào)脈沖，然后通過譯碼器譯成電碼來控制接線器的動(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。
旋轉(zhuǎn)式交換機(jī)
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”，并申請(qǐng)專利。這種交換機(jī)將過去使用滑動(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)，也大大提高了接觸的可靠性。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，控制部分由“標(biāo)志器”和“記發(fā)器”來完成，稱為“公共控制”。公共控制對(duì)對(duì)戶撥號(hào)盤要求低，而中繼部署的靈活性大大提高。
縱橫式交換機(jī)，縱橫接線器交叉點(diǎn)示意圖
瑞典和美國(guó)分別在1926年和1938年開通了縱橫制交換機(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，人們開始在交換機(jī)內(nèi)引入電子技術(shù)，稱為電子交換機(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)（ESS No.1）問世了，它是世界上第一部開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，因此稱為空分交換機(jī)。并且，它交換的還是“模擬”信號(hào)。
20世紀(jì)60年代初以來，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)開通了世界上第一部程控?cái)?shù)字交換機(jī)E10，開始了“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)候就開始叫“手機(jī)”）系統(tǒng)，是無線電話發(fā)展的重大里程碑。而在此之前，雖然無線電通信是在1895年發(fā)明的，但無線電話卻是在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)了跨越大西洋的無線電話通信；1927年在美國(guó)和英國(guó)之間開通了商用無線電話。
專門用于對(duì)移動(dòng)電話進(jìn)行交換的通信網(wǎng)絡(luò)稱“移動(dòng)網(wǎng)”，而原來的程控交換網(wǎng)則稱為“固定電話網(wǎng)”，簡(jiǎn)稱“固網(wǎng)”。簡(jiǎn)單來說，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（即語音通信和數(shù)據(jù)通信相結(jié)合）的必要性，因此一個(gè)稱為NGN（Next Generatiion Network）的概念被提了出來。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，即通過采用分層、分布和開放業(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IP網(wǎng)格的要求也就越來越迫切。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，也就催生了一個(gè)新的無線通信標(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)單來說，在無線側(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。過去幾年，圍繞LTE語音曾經(jīng)出現(xiàn)過多種觀點(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)中的語音傳輸問題。
