中國移動開通VoLTE了，讓我們盤點一下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。
第一次語音傳輸是蘇格蘭人亞歷山大·貝爾(Alexander Granham Bell)在1876年用振鈴電路實現(xiàn)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）。
當時沒有電話號碼，相互通話的用戶之間必須有物理線路連接；并且，在同一時間只能有一個用戶可以講話(半雙工)。發(fā)話方通過話音的振動激勵電炭精麥克風而轉(zhuǎn)換成電信號，電信號傳到遠端后通過振動對方的揚聲器發(fā)聲，從而傳到對方的耳朵里。
由于每對通話的個體之間都需要單獨的物理線路，如果整個電話網(wǎng)上有10個人，而某人想要與另外9個人通話，他家就需要鋪設9對電話線。同時整個電話網(wǎng)上就需要10×(10-1)/2=45對電話線。如圖1-1所示，圖中只顯示了6個人的情況：
當電話用戶數(shù)量增加的時候，為每對通話的家庭之間鋪設電話線是不可能的。因此一種稱為交換機（Switch，又稱Exchange）的設備誕生了。它位于整個電話網(wǎng)的中心，用于連接每個用戶。用戶想打電話時，先拿起電話連接到管理交換機的接線員，由接線員負責接通到對方的線路（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，美國阿爾蒙·B·史端喬（Almon B Strowger）發(fā)明了步進式自動電話交換機。有趣的是，它發(fā)明自動交換機的目的并不是為了把接線員從繁忙的人工交換機上解放下來，而是來源于另外一則故事：它本是一個殯儀館老板。他發(fā)覺每當城里發(fā)生死亡事件，用戶給“殯儀館”打電話時，接線員不知有意還是無意地總會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化。功夫不負有心人，史端喬憑他那過人的聰明和毅力，終于發(fā)明了一種步進式的自動電話交換機，并申請了專利。人們?yōu)榱思o念他，也稱這種電話交換機為“史端喬交換機”（圖1-3）。這種交換機的特點是由用戶話機的撥號脈沖直接去控制交換機的動作，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。這類交換機采用了一個叫做“記發(fā)器”的部件來接收用戶的撥號脈沖，然后通過譯碼器譯成電碼來控制接線器的動作，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），并申請專利。這種交換機將過去使用滑動摩擦方式的觸點改成了壓接觸，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，也大大提交了接觸的可靠性。這種交換機的另一個特點是把控制部分和話路部分分開，控制部分由“標志器”和“記發(fā)器”來完成，稱為“公共控制”。公共控制對對戶撥號盤要求低，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年開通了縱橫制交換機，接著，法國、日本和英國也相繼生產(chǎn)出縱橫制交換機。
隨著電子技術，尤其是半導體技術的迅速發(fā)展，人們開始在交換機內(nèi)引入電子技術，稱為電子交換機。由于當時技術條件的限制，僅在控制部分引入了電子技術，而話路部分在較長的一段時間內(nèi)仍然采用機械觸點。這種交換機一般稱為“半電子交換機”或“準電子交換機”，區(qū)別是后者采用了速度較快的“笛簧接線器”。
1946年，第一臺存儲程序控制的電子計算機誕生，對現(xiàn)代科學技術起到了劃時代的作用。通過在交換機中引入“存儲程序控制”的概念，1965年5月，美國貝爾系統(tǒng)的1號電子交換機（ESSNo.1）問世了，它是世界上第一部開通使用的程控電話交換機。當時的交換機話路部分還保留了機械觸點，以“空分”方式工作，因為稱為空分交換機。并且，它交換的還是“模擬”信號。
20世紀60年代初以來，脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術成功地應用于傳輸系統(tǒng)中，它通過將“模擬”的信號數(shù)字化，提高了通話質(zhì)量、增加了傳輸距離，同時，節(jié)約了許多線路成本。1970年，法國開通了世界上第一部程控數(shù)字交換機E10，開始了“數(shù)字”交換的新時代。
隨著技術的進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中繼線（Trunk）相連，隨著電子交換機和程控交換機的發(fā)展，便出現(xiàn)了現(xiàn)代意義的PSTN網(wǎng)絡。PSTN網(wǎng)絡把世界上各各角落的人們都聯(lián)系在了一起，很顯然，有時一個通話需要穿越好多臺交換機。
70年代后期出現(xiàn)了蜂窩式移動電話（當移動電話小到可以拿在手里的時候就開始叫“手機”）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年首次成功地實現(xiàn)了跨越大西洋的無線電話通信；1927年在美國和英國之間開通了商用無線電話。
專門用于對移動電話進行交換的通信網(wǎng)絡稱“移動網(wǎng)”，而原來的程控交換網(wǎng)則稱為“固定電話網(wǎng)”，簡稱“固網(wǎng)”。簡單來說，移動網(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（在哪個天線的覆蓋范圍內(nèi)）、支持異地漫游等。移動交換中心稱為MSC（Mobile Switch Center）。
隨著分組交換技術的成熟及因特網(wǎng)的發(fā)展，人們認識到了將原始的基于電路交換的語音網(wǎng)絡與基于分組交換的因特網(wǎng)絡進行融合（即語音通信和數(shù)據(jù)通信相結(jié)合）的必要性，因此一個稱為NGN（Next Generatiion Network）的概念被提了出來。NGN是指下一代網(wǎng)絡，ETSI對它的定義是：“NGN是一種規(guī)范和部署網(wǎng)絡的概念，即通過采用分層、分布和開放業(yè)務接口的方式，為業(yè)務提供者和運營者提供一種能夠通過逐步演進的策略，實現(xiàn)一個具有快速生成、提供、部署和管理新業(yè)務的平臺。”
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。IMS（IP Multimedia Subsystem）運行于標準的IP網(wǎng)絡上，使用一種基于第三方伙伴計劃（3GPP）的SIP標準的VoIP實現(xiàn)方式。IMS的目標不僅是在現(xiàn)網(wǎng)基礎上提供新的業(yè)務，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。
當然，IMS是屬于核心交換層的技術，它是全部基于IP網(wǎng)絡的。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間內(nèi)繼續(xù)兼容電路接入。同時，在移動通信領域，隨著移動通信技術的成熟以及眾多智能終端的出現(xiàn)，對高速IP網(wǎng)格的要求也就越來越迫切。最新的3G、4G技術就是應此要求而產(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，也就催生了一個新的無線通信標準LTE。LTE的定義是長期演進，在為現(xiàn)代的手機及其他移動設備提供高速的數(shù)據(jù)通信手段，逐步實現(xiàn)全IP交換。
關于通信網(wǎng)絡的演進，簡單來說，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、技術和演進路線。由于LTE標準不再支持用于支撐GSM、UMTS和CDMA2000網(wǎng)絡下語音傳輸?shù)碾娐方粨Q技術，它只能進行全IP網(wǎng)絡下的封包交換。因此，隨著LTE網(wǎng)絡的部署，運營商需選擇VoLTE、CSFB、SVLTE、OTT等方法之一解決LTE網(wǎng)絡中的語音傳輸問題。據(jù)報道，中國移動已于2013年6月發(fā)布了VoLTE技術白皮書，并計劃于2014年下半年大規(guī)模商用。未來通信網(wǎng)絡將走向何方，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：https://zh.wikipedia.org/wiki/亞歷山大·格拉漢姆·貝爾。
[峰火臺]:其實峰火臺不僅具備通信的完整要素---通信雙方，通信線路及中繼器，而且還屬于無線通信呢。
[殯儀館]:一說是有意的，接線員被收買。面對競爭對手的“暗算”，史端喬并沒有打擊報復，而是發(fā)明了自動交換機，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。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，這個概念的定義跟它的名字一樣另人迷惑。而事實上，這個概念最大大約是在1997年提出來的，所以，“下一代”中的“下”早就過時了。
[軟交換]:一般來說，NGN就應該稱為軟交換，而有的人也說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更是用純軟件實現(xiàn)的，或許可以稱做是“更更”軟的軟交換了�？傊�，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為“硬”交換了。
[3G]:3G是指第三代移動通信技術，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)）移動通信技術相比，它主要是支持高速IP數(shù)據(jù)傳輸。詳見http://zh.wikipedia.org/wiki/3G。
[4G]:4G是指第四代移動通信技術，是3G之后的延伸，從技術標準的角度看，按照ITU的定交，靜態(tài)傳輸速率達到1Gbps，用戶在高速移動狀態(tài)下可以達到100Mbps，就可以作為4G的技術之一。詳見http://zh.wikipedia.org/wiki/4G。
[LTE]:參見http://zh.wikipedia.org/wiki/長期演進技術。
[VoLTE]:VoLTE（VoiceOverLTE，LTE網(wǎng)絡直傳）：該方案基于IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）網(wǎng)絡，配合GSMA在PRDIR。92中制定的在LTE控制和媒體層面的語音服務標準。使用該方案意味著語音將以數(shù)據(jù)流形式在LTE網(wǎng)絡中傳輸，所以無需調(diào)用傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡，舊網(wǎng)絡將無需保留。簡單來說，VoLTE就是LTE網(wǎng)絡環(huán)境下的VoIP業(yè)務。
[CSFB]:CSFB（Circuit Switched Fall back，電路交換網(wǎng)絡支援）：該方案中的LTE網(wǎng)絡將只用于數(shù)據(jù)傳輸，當有語音撥叫或呼入時，終端將使用原有電路交換網(wǎng)絡。該方案只需運營商升級現(xiàn)有MSC核心網(wǎng)而無需建立IMS網(wǎng)，因此運營商可以較迅速地向市場推出網(wǎng)絡服務。也由于語音通話需要切換網(wǎng)絡才能使用的緣故，通話接通時間將被延長。
[SVLTE]:SVLTE（Simultaneous Voiceand LTE，LTE與語音網(wǎng)同步支持）：該方案使用可以同時支持LTE網(wǎng)絡和電路交換網(wǎng)絡的終端，使得運營商無需對當前網(wǎng)絡作太多修改。但這同時意味著終端價格的昂貴和電力消耗的迅速。
[OTT]:OTT（Over-The-Top）：一種將服務建于網(wǎng)絡之上的方式，如用Skype來提供LTE的語音。LTE具備高帶寬、低時延、永遠在線、全IP等特點，為OTT的發(fā)展帶來了天然的便利，使得OTT語音幾乎沒有壁壘。但應當看到，現(xiàn)在乃至將來很長時間里，語音業(yè)務都是移動運營商的最主要收入來源，把LTE的語音業(yè)務完全交給OTT是一種非常激進的觀點，在電信領域得到的支持并不多。
本文寫于2012-2014年，首發(fā)于《FreeSWITCH實戰(zhàn)》，比《FreeSWITCH權威指南》上的版本要早。
