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摘要 文章阐述了3G移动核心网标准的演进过程，分析了3G移动核心网向NGN发展的趋势，最后分析了网络演进的策略。
1、引言
随着3G牌照即将发放，移动通话的费用会越来越低，移动通信会吸纳一部分固定电信业务的收入和业务量，市场竞争将越来越激烈、复杂。总的趋势是移动用户的数量和普及率的增长会越来越缓慢，话音业务的收入会不断降低，但数据业务的收入会有比较大的增长。随着用户对多样化和个性化业务的需求日趋高涨，业内已经共同认识到：现有固定网和移动网向NGN演进的战略转型势在必行。
目前，运营商越来越迫切地希望为用户提供一个能集成多种接入技术、基于IP分组技术实现业务与呼叫控制分离、控制与承载相分离的统一提供综合业务的NGN网络，以便更快地满足市场发展需求，加快新业务的开发运营周期，降低网络投资和运维成本。
2、3G移动核心网的“软化”历程
NGN是目前运营商和设备厂商讨论的热点技术，也是标准化组织的研究工作重点。NGN的网络架构将呈现层次化，各层之间相互分离化的趋势。本节主要介绍3GPP、3GPP2、Parlay三个标准组织在NGN方面的研究和进展。
2.1 3GPP标准的发展
3GPP负责制定WCDMA的相关标准，WCDMA的网络演进分成R99、R4、R5、R6等阶段，由兼容传统的GSM、GPRS的网络逐渐向全IP的网络架构进行演进，最终将形成全IP的网络架构。
（1）R99规范提出了开放的业务架构（OSA），提出了分层的网络结构，即将网络分成四个层次，包括业务层、控制层、承载层和接入层，网络向业务提供商提供开放接口，从而实现业务的灵活扩展。这些思路和NGN是一致的。
（2）R4版本在核心网中引入软交换理念，采用与承载无关的呼叫控制信令BICC来控制IP或ATM的传送电路，即将传统的MSC分解成MSC服务器和MSC媒体网关两种不同的网络实体，实现承载与控制相分离的电路交换网络结构。另外，R4提出了基于IP传输的核心网信令协议（CAP、MAP等）。
（3）R5版本是全IP（或全分组化）的第一个版本，最大的变化是它在R4的基础上增加了IP多媒体子系统（IMS），它与分组域一起实现实时和非实时的多媒体业务，并可以实现与电路域的互操作。实际上，这是没有电路域也可以实现语音呼叫。
（4）R6版本目前还没有冻结，尚处于研究阶段，主要提出了IMS的第二阶段规范，包括IMS域和CS域的漫游、与PSTN的互联互通规范等。
2.2 3GPP2标准的发展
（1）3GPP2最初的规范基于CDMA2000 1X技术，能提供话音业务和高于153.6kb/s的分组数据。在这一阶段，3GPP2参考模型引入RAN与新的分组数据服务节点（PDSN）之间的接口，以提供高速分组数据（因特网）业务。话音业务继续由电路交换的MSC支持。标准的重点是纳入基于TIA-EIA-41的服务和解决互通问题。值得注意的是，此时，MSC也可以用基于软交换结构的MSC来取代，即可具备电路交换能力，也可具备分组数据能力，具体取决于RAN提供的是电路接口还是分组接口。这使服务提供商在目前的网络中就可以获得软交换结构的好处。
（2）标准的下一阶段是引入1x EV-DO技术，它只提供高速数据CDMA信道。利用与1X类似的1.24MHz信道，下行链路数据速率高达2.4 Mb/s，上行链路数据速率为307 kb/s。由于1x EV-DO的重点是传送数据，所以对话音业务而言，它继续支持电路交换的MSC。
（3）3GPP2的再下一阶段是同时支持话音和数据的1x EV-DV，它同时利用1.24MHz信道，同时支持话音和高达3.1 Mb/s的数据速率。由于这一技术同时支持话音和数据业务，因此在这一阶段制定的标准要同时满足全IP核心网的所有要求。全IP核心网的规范由TSG-N来制定。核心网的体系结构将遵照3GPP R5 IP网络模型，它由MSC服务器（MGCF-CSCF）、媒体网关和信令网关组成，另外还可通过开放的服务接入（Open Service Access）加入新的应用或特色服务器。这种软交换结构能够方便的支持电路交换域的核心IP结构。
2.3 Parlay
Parlay组织主要研究支持外部应用安全访问网络内部资源的网络接口规范，它的目标是要开放电信领域的能力，以使最大范围内的市场参与者可开发和提供先进的电信业务，为此该组织制定了一套开放的、独立于具体技术的、用与第三方业务开发和部署的API，称为Parlay API。目前Parlay研究组定义的API已得到大多数工业组织的引用，很可能成为未来网络开放的标准接口。鉴于Parlay API的广泛应用和它在业界的重大影响，许多著名的标准化组织和业界组织相继宣布在自己制定的标准或规范中采用或者即将采用Parlay API规范。这些组织包括ITU-T、ETSI、IEEE、IETF、3GPP、OMG、TINA-C、Soft Switch论坛、JAIN等。
3、3G移动核心网面向NGN的发展趋势研究
我们认为移动核心网的演进可大致分为两个阶段：基于软交换架构的移动核心网和基于IMS的核心网向NGN架构演进。下面我们将分别对这两个阶段进行讨论分析。
3.1 基于软交换的移动核心网
随着电信业数据业务的增长和人们对新业务的需求日趋增加，对网络的要求也越来越高，3GPP的R4版本中软交换技术适时地出现了。软交换具有清晰的分层结构模型，提供统一开放的业务平台，利于新业务的实现，软交换网络可提供的业务除了PSTN的基本业务、补充业务、智能网业务外，还可提供：多媒体业务、与因特网应用结合的业务、通过对第三方提供开放的标准业务接口而为运营商提供新业务。
软交换把控制和承载分开，原来的MSC变为MSC Server和媒体网关（MGW），话音通过MGW由分组网来传送。MGW和MSC Server之间采用标准的H.248协议组网，MSC Server之间基于从窄带ISUP演进的BICC协议进行组网。
软交换的优势可以体现在以下几个方面：
（1）MGW和MSC Server在地理上可以完全分离，媒体网关可以布放在提供最大价值的地方，复杂的呼叫控制被集中在一起，由此，运营商可以明显降低部署网络费用。
（2）通过软交换利用基于IP的服务平台开发业务。软交换机可以使用SIP或LDAP来接入基于IP的应用服务器。这些IP服务平台的工作方式与SCP相同，但他们的成本低很多，而且更加灵活。这样既加快了新业务开发的进程又节省了开发新业务的成本。由于R4版本的CS域和PS域统一承载在IP网络中，又有软交换技术的巨大优势支持，因此R4版本得到了广大的应用。但我们同时也认识到软交换存在一些弱势。软交换采用分组承载网络，信令和数据以IP包或ATM信元的方式在网络中传输，IP协议的简单和通用性就给黑客以可乘之机。软交换涉及的一些协议尚未达到很好的兼容性，并且系统整体的开放性有待进一步增强。此外，软交换在业务和应用上很薄弱，特别是多媒体业务支持方面较弱。
3.2 基于IMS的核心网向NGN架构逐步演进的过程
随着用户需求的变化，单纯的话音通信和Internet业务已不能满足用户需要，3GPP从R5版本开始提出IMS，其全称是IP Multimedia Subsystem（多媒体子系统）。
IMS的软交换思想是：通过呼叫状态控制模块（CSCF）、媒体网关控制模块（MGCF）、漫游信令网关（R-SGW）、传输信令网关（T-SGW）和媒体资源模块（MRF）完成实时移动业务的呼叫控制和信令功能；通过媒体网关（MGW）完成媒体承载功能。其中，核心的CSCF具有呼叫关口的、呼叫控制、业务文件数据库、地址处理器等功能；MGCF是用于实现多媒体业务，与CSCF配合完成信令控制的功能；T-SGW完成PLMN/PSTN与IP传送网信令的转换；R-SGW为实现2G/R99/R4 CS和PS与R5 CS和PS的漫游，实现漫游协议间的MAP（底层转换）；MRF执行多方呼叫、多媒体会议功能的实体；MGW用于在MGCF等实体的控制下进行多媒体业务的载体连接。
从IMS的架构可以看出，IMS提供了开放的接口来接入各种业务服务器，允许各种业务提供商通过标准的接口来向网络提供服务，而且基于SIP协议的特点使其能够提供的业务类型更加丰富，很好地满足了网络的多样化需求，在安全管理、计费和QoS控制方面有较强的优势。
正是因为这些特点，3GPP2、ETSI TISPAN、ITU NGN FG都考虑把IMS作为NGN的核心网框架。NGN是目前业界讨论的一个热点问题，它是一种理想化的网络——分层结构的核心网络由统一的运营支撑网络管理，多种接入技术在核心网中实现综合，新业务的开发周期短，同时网络的运营维护成本低。
因为IMS最初是基于3G移动网提出的，所以ETSI、ITU-T都成立了IMS应用于固网领域的研究小组，积极推进基于IMS的NGN开发进程。从目前情况来看，ETSI TISPAN在NGN的标准研究方面比较领先，多媒体子系统已确定应用IMS架构，基于IMS的NGN R1版本标准的功能架构框架已基本稳定，相关的业务流程和信令方面的工作尚在进行中。
（1）应用层面，主要包括以下几个方面：
◆IP多媒体部件：继承3GPP的IMS规范，提供IP多媒体业务（如视频、语音、文本及其他数据业务）；
◆PSTN/iSDN仿真：为连接到IP网的传统电话终端进行PSTN/iSDN仿真，使传统话音业务保持可用与一致：
◆流媒体和其它多媒体部件：应用宽带接入技术和流媒体传输技术，提供新的更高质量的数据业务（如远程教育、交互游戏、视频点播等）。
◆公用部件：提供用户信息管理，计费功能，接入安全控制等。
（2）传输层面，主要包括以下两个方面：
◆网络附着子系统（NASS）：提供IP地址分配（如利用DHCP），IP层的鉴权，根据用户业务档案（Profile）进行网络接入授权和接入网配置，负责发生在IP层的位置管理。
◆资源和接入控制子系统（RACS）：提供准入控制和网关控制功能。准入控制即根据用户业务档案（Profile）、运营商的本地策略和可用资源决定是否允许用户接入，并保证其QoS预留资源。
4、网络转型策略分析
近两年来，当软交换基本规模商用时，IMS又成为大家讨论的热点问题，IMS的性能在很多方面已远远超过软交换，倍受业界推崇。有些人不禁产生疑问：是不是软交换已经不适应网络发展需要，已经“过时”了呢?我们认为不是这么绝对的。软交换和IMS各具特色，而且在很长一段时间里，它们将实现共存和互通。从长远来看，IMS向我们描绘了固定和移动网络融合的美好蓝图，代表了下一代网络的前进方向，但离IMS的商用还有一段漫长的过程。
因此，如何处理好软交换和IMS之间的关系将是固网运营商和移动运营商在制定NON战略时需要着重考虑的问题。
从目前实际应用情况来看，软交换对原有网络的兼容做的时间比较长，对原有的无论是业务的管理、提供，以及支撑系统、终端的管理技术都相对成熟一些。特别在固定网络中，窄带域和宽带域的区分并不是特别明显，可以说固定软交换一开始就具备了宽窄带融合的雏形。随着目前技术的发展，固定软交换应该可以平滑演进到IMS。IMS在技术上更领先，但是IMS面临的挑战是在整个产业链、价值链以及在标准的完善上还需要做一定的工作，还需要专家和业界人士共同的探讨。
这种情况下，移动运营商应该兼顾长远战略和近期目标，结合目前产品技术成熟度，制定出移动网络基于IMS架构并向NGN网络演进的计划。
移动网络从软交换向IMS转型的过程相对比较复杂。以3GPP的R4电路域（CS）为例，CS域不支持端到端的SIP，同时它也不支持SIP信令，局间采用BICC进行互通，另一方面，IMS域具备了软交换没有实现的多媒体业务的提供能力，因此移动软交换的CS域和IMS域不是平滑演进的关系，而是一个业务互补、网络互通、融合替代的关系。同时移动运营商还需要密切关注有关IMS和NGN新技术的发展，为进一步迈向移动固网融合的更高阶段做准备。
5、结束语
软交换和IMS是移动核心网演进发展的两个阶段，两者将在很长一段时间内共存和互通。3G移动核心网向NGN发展是一个漫长的过程，不可能一蹴而就。运营商应根据自身情况，逐阶段进行网络演进，实现向NGN的平稳过渡。
摘要 文章阐述了3G移动核心网标准的演进过程，分析了3G移动核心网向NGN发展的趋势，最后分析了网络演进的策略。
1、引言
随着3G牌照即将发放，移动通话的费用会越来越低，移动通信会吸纳一部分固定电信业务的收入和业务量，市场竞争将越来越激烈、复杂。总的趋势是移动用户的数量和普及率的增长会越来越缓慢，话音业务的收入会不断降低，但数据业务的收入会有比较大的增长。随着用户对多样化和个性化业务的需求日趋高涨，业内已经共同认识到：现有固定网和移动网向NGN演进的战略转型势在必行。
目前，运营商越来越迫切地希望为用户提供一个能集成多种接入技术、基于IP分组技术实现业务与呼叫控制分离、控制与承载相分离的统一提供综合业务的NGN网络，以便更快地满足市场发展需求，加快新业务的开发运营周期，降低网络投资和运维成本。
2、3G移动核心网的“软化”历程
NGN是目前运营商和设备厂商讨论的热点技术，也是标准化组织的研究工作重点。NGN的网络架构将呈现层次化，各层之间相互分离化的趋势。本节主要介绍3GPP、3GPP2、Parlay三个标准组织在NGN方面的研究和进展。
2.1 3GPP标准的发展
3GPP负责制定WCDMA的相关标准，WCDMA的网络演进分成R99、R4、R5、R6等阶段，由兼容传统的GSM、GPRS的网络逐渐向全IP的网络架构进行演进，最终将形成全IP的网络架构。
（1）R99规范提出了开放的业务架构（OSA），提出了分层的网络结构，即将网络分成四个层次，包括业务层、控制层、承载层和接入层，网络向业务提供商提供开放接口，从而实现业务的灵活扩展。这些思路和NGN是一致的。
（2）R4版本在核心网中引入软交换理念，采用与承载无关的呼叫控制信令BICC来控制IP或ATM的传送电路，即将传统的MSC分解成MSC服务器和MSC媒体网关两种不同的网络实体，实现承载与控制相分离的电路交换网络结构。另外，R4提出了基于IP传输的核心网信令协议（CAP、MAP等）。
（3）R5版本是全IP（或全分组化）的第一个版本，最大的变化是它在R4的基础上增加了IP多媒体子系统（IMS），它与分组域一起实现实时和非实时的多媒体业务，并可以实现与电路域的互操作。实际上，这是没有电路域也可以实现语音呼叫。
（4）R6版本目前还没有冻结，尚处于研究阶段，主要提出了IMS的第二阶段规范，包括IMS域和CS域的漫游、与PSTN的互联互通规范等。
2.2 3GPP2标准的发展
（1）3GPP2最初的规范基于CDMA2000 1X技术，能提供话音业务和高于153.6kb/s的分组数据。在这一阶段，3GPP2参考模型引入RAN与新的分组数据服务节点（PDSN）之间的接口，以提供高速分组数据（因特网）业务。话音业务继续由电路交换的MSC支持。标准的重点是纳入基于TIA-EIA-41的服务和解决互通问题。值得注意的是，此时，MSC也可以用基于软交换结构的MSC来取代，即可具备电路交换能力，也可具备分组数据能力，具体取决于RAN提供的是电路接口还是分组接口。这使服务提供商在目前的网络中就可以获得软交换结构的好处。
（2）标准的下一阶段是引入1x EV-DO技术，它只提供高速数据CDMA信道。利用与1X类似的1.24MHz信道，下行链路数据速率高达2.4 Mb/s，上行链路数据速率为307 kb/s。由于1x EV-DO的重点是传送数据，所以对话音业务而言，它继续支持电路交换的MSC。
（3）3GPP2的再下一阶段是同时支持话音和数据的1x EV-DV，它同时利用1.24MHz信道，同时支持话音和高达3.1 Mb/s的数据速率。由于这一技术同时支持话音和数据业务，因此在这一阶段制定的标准要同时满足全IP核心网的所有要求。全IP核心网的规范由TSG-N来制定。核心网的体系结构将遵照3GPP R5 IP网络模型，它由MSC服务器（MGCF-CSCF）、媒体网关和信令网关组成，另外还可通过开放的服务接入（Open Service Access）加入新的应用或特色服务器。这种软交换结构能够方便的支持电路交换域的核心IP结构。
2.3 Parlay
Parlay组织主要研究支持外部应用安全访问网络内部资源的网络接口规范，它的目标是要开放电信领域的能力，以使最大范围内的市场参与者可开发和提供先进的电信业务，为此该组织制定了一套开放的、独立于具体技术的、用与第三方业务开发和部署的API，称为Parlay API。目前Parlay研究组定义的API已得到大多数工业组织的引用，很可能成为未来网络开放的标准接口。鉴于Parlay API的广泛应用和它在业界的重大影响，许多著名的标准化组织和业界组织相继宣布在自己制定的标准或规范中采用或者即将采用Parlay API规范。这些组织包括ITU-T、ETSI、IEEE、IETF、3GPP、OMG、TINA-C、Soft Switch论坛、JAIN等。
3、3G移动核心网面向NGN的发展趋势研究
我们认为移动核心网的演进可大致分为两个阶段：基于软交换架构的移动核心网和基于IMS的核心网向NGN架构演进。下面我们将分别对这两个阶段进行讨论分析。
3.1 基于软交换的移动核心网
随着电信业数据业务的增长和人们对新业务的需求日趋增加，对网络的要求也越来越高，3GPP的R4版本中软交换技术适时地出现了。软交换具有清晰的分层结构模型，提供统一开放的业务平台，利于新业务的实现，软交换网络可提供的业务除了PSTN的基本业务、补充业务、智能网业务外，还可提供：多媒体业务、与因特网应用结合的业务、通过对第三方提供开放的标准业务接口而为运营商提供新业务。
软交换把控制和承载分开，原来的MSC变为MSC Server和媒体网关（MGW），话音通过MGW由分组网来传送。MGW和MSC Server之间采用标准的H.248协议组网，MSC Server之间基于从窄带ISUP演进的BICC协议进行组网。
软交换的优势可以体现在以下几个方面：
（1）MGW和MSC Server在地理上可以完全分离，媒体网关可以布放在提供最大价值的地方，复杂的呼叫控制被集中在一起，由此，运营商可以明显降低部署网络费用。
（2）通过软交换利用基于IP的服务平台开发业务。软交换机可以使用SIP或LDAP来接入基于IP的应用服务器。这些IP服务平台的工作方式与SCP相同，但他们的成本低很多，而且更加灵活。这样既加快了新业务开发的进程又节省了开发新业务的成本。由于R4版本的CS域和PS域统一承载在IP网络中，又有软交换技术的巨大优势支持，因此R4版本得到了广大的应用。但我们同时也认识到软交换存在一些弱势。软交换采用分组承载网络，信令和数据以IP包或ATM信元的方式在网络中传输，IP协议的简单和通用性就给黑客以可乘之机。软交换涉及的一些协议尚未达到很好的兼容性，并且系统整体的开放性有待进一步增强。此外，软交换在业务和应用上很薄弱，特别是多媒体业务支持方面较弱。
3.2 基于IMS的核心网向NGN架构逐步演进的过程
随着用户需求的变化，单纯的话音通信和Internet业务已不能满足用户需要，3GPP从R5版本开始提出IMS，其全称是IP Multimedia Subsystem（多媒体子系统）。
IMS的软交换思想是：通过呼叫状态控制模块（CSCF）、媒体网关控制模块（MGCF）、漫游信令网关（R-SGW）、传输信令网关（T-SGW）和媒体资源模块（MRF）完成实时移动业务的呼叫控制和信令功能；通过媒体网关（MGW）完成媒体承载功能。其中，核心的CSCF具有呼叫关口的、呼叫控制、业务文件数据库、地址处理器等功能；MGCF是用于实现多媒体业务，与CSCF配合完成信令控制的功能；T-SGW完成PLMN/PSTN与IP传送网信令的转换；R-SGW为实现2G/R99/R4 CS和PS与R5 CS和PS的漫游，实现漫游协议间的MAP（底层转换）；MRF执行多方呼叫、多媒体会议功能的实体；MGW用于在MGCF等实体的控制下进行多媒体业务的载体连接。
从IMS的架构可以看出，IMS提供了开放的接口来接入各种业务服务器，允许各种业务提供商通过标准的接口来向网络提供服务，而且基于SIP协议的特点使其能够提供的业务类型更加丰富，很好地满足了网络的多样化需求，在安全管理、计费和QoS控制方面有较强的优势。
正是因为这些特点，3GPP2、ETSI TISPAN、ITU NGN FG都考虑把IMS作为NGN的核心网框架。NGN是目前业界讨论的一个热点问题，它是一种理想化的网络——分层结构的核心网络由统一的运营支撑网络管理，多种接入技术在核心网中实现综合，新业务的开发周期短，同时网络的运营维护成本低。
因为IMS最初是基于3G移动网提出的，所以ETSI、ITU-T都成立了IMS应用于固网领域的研究小组，积极推进基于IMS的NGN开发进程。从目前情况来看，ETSI TISPAN在NGN的标准研究方面比较领先，多媒体子系统已确定应用IMS架构，基于IMS的NGN R1版本标准的功能架构框架已基本稳定，相关的业务流程和信令方面的工作尚在进行中。
（1）应用层面，主要包括以下几个方面：
◆IP多媒体部件：继承3GPP的IMS规范，提供IP多媒体业务（如视频、语音、文本及其他数据业务）；
◆PSTN/iSDN仿真：为连接到IP网的传统电话终端进行PSTN/iSDN仿真，使传统话音业务保持可用与一致：
◆流媒体和其它多媒体部件：应用宽带接入技术和流媒体传输技术，提供新的更高质量的数据业务（如远程教育、交互游戏、视频点播等）。
◆公用部件：提供用户信息管理，计费功能，接入安全控制等。
（2）传输层面，主要包括以下两个方面：
◆网络附着子系统（NASS）：提供IP地址分配（如利用DHCP），IP层的鉴权，根据用户业务档案（Profile）进行网络接入授权和接入网配置，负责发生在IP层的位置管理。
◆资源和接入控制子系统（RACS）：提供准入控制和网关控制功能。准入控制即根据用户业务档案（Profile）、运营商的本地策略和可用资源决定是否允许用户接入，并保证其QoS预留资源。
4、网络转型策略分析
近两年来，当软交换基本规模商用时，IMS又成为大家讨论的热点问题，IMS的性能在很多方面已远远超过软交换，倍受业界推崇。有些人不禁产生疑问：是不是软交换已经不适应网络发展需要，已经“过时”了呢?我们认为不是这么绝对的。软交换和IMS各具特色，而且在很长一段时间里，它们将实现共存和互通。从长远来看，IMS向我们描绘了固定和移动网络融合的美好蓝图，代表了下一代网络的前进方向，但离IMS的商用还有一段漫长的过程。
因此，如何处理好软交换和IMS之间的关系将是固网运营商和移动运营商在制定NON战略时需要着重考虑的问题。
从目前实际应用情况来看，软交换对原有网络的兼容做的时间比较长，对原有的无论是业务的管理、提供，以及支撑系统、终端的管理技术都相对成熟一些。特别在固定网络中，窄带域和宽带域的区分并不是特别明显，可以说固定软交换一开始就具备了宽窄带融合的雏形。随着目前技术的发展，固定软交换应该可以平滑演进到IMS。IMS在技术上更领先，但是IMS面临的挑战是在整个产业链、价值链以及在标准的完善上还需要做一定的工作，还需要专家和业界人士共同的探讨。
这种情况下，移动运营商应该兼顾长远战略和近期目标，结合目前产品技术成熟度，制定出移动网络基于IMS架构并向NGN网络演进的计划。
移动网络从软交换向IMS转型的过程相对比较复杂。以3GPP的R4电路域（CS）为例，CS域不支持端到端的SIP，同时它也不支持SIP信令，局间采用BICC进行互通，另一方面，IMS域具备了软交换没有实现的多媒体业务的提供能力，因此移动软交换的CS域和IMS域不是平滑演进的关系，而是一个业务互补、网络互通、融合替代的关系。同时移动运营商还需要密切关注有关IMS和NGN新技术的发展，为进一步迈向移动固网融合的更高阶段做准备。
5、结束语
软交换和IMS是移动核心网演进发展的两个阶段，两者将在很长一段时间内共存和互通。3G移动核心网向NGN发展是一个漫长的过程，不可能一蹴而就。运营商应根据自身情况，逐阶段进行网络演进，实现向NGN的平稳过渡。
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