程控数字交换解决了交换机内部怎样接收号码、选择话路和连接用户的问题,但要让不同城市、不同运营商甚至移动用户之间互相通话,还需要把大量交换局、传输线路、信令系统和用户接入网络组织成一张完整的通信网。
传统PSTN由此逐步形成。随后,移动通信把电话从固定地点延伸到无线终端,IP网络又改变了语音的承载方式。软交换、NGN和IMS进一步把呼叫控制、媒体承载和业务提供分离开来,使电话网络从以专用电路为核心的结构,逐渐演进到分组化和全IP通信体系。
这一过程不是某一年突然完成的技术替换。PSTN、移动电路域、VoIP、软交换、IMS以及LTE/5G语音在很长时间内都存在互联和过渡关系。理解这些网络之间的关系,比简单把它们划分成“旧网络”和“新网络”更有意义。
PSTN怎样把独立交换局连接成公共电话网
数字程控交换机普及以后,一个交换局可以管理大量本地用户,但用户的通信需求并不会局限在同一个交换机内部。不同交换局之间需要通过中继连接,使一个本地电话能够呼叫另一个城市甚至另一个国家的用户。
PSTN即Public Switched Telephone Network,公共交换电话网。它由用户接入、本地交换、汇接或长途交换、中继传输和信令系统等部分共同组成。
一通传统固定电话可能经历:
用户电话 → 本地交换机 → 汇接/长途网络 → 对端交换机 → 被叫用户
语音通常占用电路交换资源,呼叫建立期间,相应时隙或通路被分配给本次电话,挂机以后再释放。
电话网络规模扩大以后,呼叫控制信息和实际语音也逐渐分开处理。号码、路由、呼叫建立和释放可以通过专门的信令网络传递,而语音则通过对应的中继通路传输。
这种“控制信息和语音承载分开”的思想,后来在软交换和IMS体系中继续发展,只是承载方式由传统TDM电路逐步转向IP分组网络。
关于交换设备本身从人工接线、步进制、纵横制到程控数字交换的过程,可以参考电话交换技术如何演进。本页从PSTN网络形成以后继续讨论网络层面的变化。

移动通信怎样把电话网络从固定位置扩展到移动用户
固定电话用户的位置通常与用户线和电话号码绑定,移动通信则需要解决另一个问题:用户会在不同基站覆盖区之间移动,网络必须知道终端当前位于哪里,并在用户移动时继续完成呼叫和业务控制。
1G移动通信以模拟语音为主;2G进入数字移动通信阶段,GSM、CDMA等系统建立了更成熟的移动用户身份、位置管理和漫游机制;3G进一步增强分组数据能力,同时在较长时期内仍保留独立的电路交换语音域。
在典型2G/3G架构中,经常可以看到MSC、HLR、VLR等网元。MSC负责移动语音交换和相关控制,HLR/VLR用于保存用户归属和当前位置等信息。这些是特定移动网络时期的重要架构,不能直接用来概括今天所有LTE和5G核心网。
移动网也不是简单地在固定PSTN上增加几个基站。它有自己的无线接入网和核心网络,只是在电话业务上需要与PSTN以及其他移动网络互联。
因此,固定电话和移动电话虽然最终都能完成“拨号码—建立语音—挂机”的用户体验,但网络内部的用户定位、无线接入、切换和核心网控制机制并不相同。
VoIP为什么改变了语音的承载方式
传统PSTN主要围绕电路交换建设。随着IP网络容量和实时媒体技术发展,语音不再必须占用一条传统TDM话路,也可以先被数字化和编码,再组织成IP网络中的实时媒体数据进行传输。
这就是VoIP(Voice over IP)的基本思想。
一套典型IP语音关系可以表示为:
语音采集 → 编解码 → RTP等实时媒体 → IP网络 → 对端解码与播放
呼叫控制则可以由SIP、H.323或相应通信平台完成。以现代企业VoIP为例,SIP服务器或IP PBX负责号码注册、会话控制和路由,RTP承担实际音频媒体传输。
VoIP的意义并不只是“通过互联网打电话”。它同样可以运行在企业局域网、运营商专网、MPLS或其他受管理的IP网络中。是否经过公共Internet,与它是不是VoIP没有直接等价关系。
分组承载使语音能够与其他IP业务共享网络,但也引入了传统固定电路中不明显的问题,例如排队时延、抖动、丢包和NAT。实时语音网络因此需要结合QoS、媒体处理和网络规划保证实际通话质量。
VoIP也不是等到NGN出现以后才存在。IP语音技术和早期H.323、SIP系统已经在NGN体系大规模推进之前出现;NGN解决的是更大的网络架构和业务演进问题。
NGN和软交换怎样改变网络分层方式
NGN(Next Generation Network)不是某一台设备,也不能简单理解成“使用IP的电话交换机”。它描述的是一种面向分组网络的下一代通信架构理念。
NGN的重要特征之一,是把业务、控制和承载进一步分离。语音、视频和其他业务不再需要各自建设完全独立的传送网络,而可以使用统一或融合的分组承载,同时通过独立控制和业务平台提供不同通信能力。
可以把这种关系简化为:
业务与应用层
↑
呼叫/会话控制层
↑
IP分组承载层
↑
固定、宽带、无线等接入网络
软交换是传统PSTN向这种分层网络演进过程中非常重要的一种实现方式。
在典型软交换架构中,原来集中在传统电话交换机里的控制和媒体交换功能可以被拆开:
- Softswitch或MGC负责号码、呼叫和路由控制;
- 媒体网关负责TDM语音与IP媒体之间的转换;
- 信令网关处理传统SS7等信令与IP控制网络之间的互通;
- IP网络负责媒体和控制信息的分组传输。
这种方式使运营商能够保留大量原有PSTN用户和中继,同时逐步把网络核心向IP迁移,而不是要求所有模拟和TDM设备在同一天全部退出。

NGN的范围也比软交换更宽。软交换主要解决语音和传统电话业务向IP化迁移时的呼叫控制和网关互通问题,而NGN还包含承载、接入、业务、多媒体、QoS、移动性以及不同网络之间的融合。
IMS为什么不能简单等同于NGN
IMS是IP Multimedia Subsystem,即IP多媒体子系统。它最初由3GPP面向移动IP多媒体业务提出,后来也被用于固定与移动融合通信场景。
IMS的核心特点之一,是使用SIP建立统一的会话控制和业务触发体系,并把用户注册、会话路由和业务服务器等功能组织成相对明确的逻辑架构。
IMS并不等于整个NGN。
NGN描述的是更宽泛的下一代分组通信网络,包括接入、传送、控制和业务等多个层次;IMS则更适合理解为其中用于IP多媒体会话和业务控制的一种重要架构。
这一区分也能解释软交换和IMS的关系。软交换更强调PSTN语音业务的IP化迁移及传统接口互通,IMS则从一开始就更加重视SIP多媒体会话、业务触发、用户注册和跨接入业务。
实际网络演进过程中,两者也并非简单的“软交换消失、IMS完全替代”。大量传统线路、语音网关和已有软交换资源会通过互通和逐步迁移继续存在。
关于NGN、IMS和软交换三者更完整的体系关系,可以继续参考NGN与IMS和软交换的关系。
LTE、VoLTE和5G如何继续推动语音全IP化
2G和3G移动网络长期存在独立的电路交换语音域。LTE则采用分组化移动核心和无线接入,数据业务已经进入全IP承载,因此语音需要采用新的实现方式。
早期LTE部署中,如果运营商尚未完成IMS和VoLTE建设,可以通过CSFB等机制,在用户发起或接听语音时回落到2G/3G电路交换网络处理电话。这是一种网络演进期间的过渡方式。
VoLTE(Voice over LTE)则使用IMS提供语音会话和电话业务,并通过LTE分组网络承载实时语音。
典型关系可以理解为:
LTE终端 → LTE无线接入 / EPC → IMS → 对端IMS用户或传统电话网络
VoLTE并不是普通互联网语音应用。它是运营商管理的IMS语音业务,会配合移动核心网、QoS、号码和运营商互联机制提供电话服务。
5G进一步延续了分组化核心网络方向。在具备相应5G SA、终端和IMS语音能力的网络中,语音可以通过VoNR(Voice over New Radio)在5G NR接入上提供;当VoNR能力、覆盖或网络条件不满足时,实际运营网络也可能继续利用LTE/VoLTE等已有语音能力完成业务。

因此,从PSTN到VoIP、NGN、IMS,再到VoLTE和VoNR,真正持续发生的变化是语音从专用电路承载逐步进入统一分组网络,同时把会话控制、业务和媒体承载进一步分层。
今天企业使用的SIP服务器、IP PBX、SIP Trunk和语音网关,与运营商IMS和移动核心网的规模不同,但都处在这条IP化演进路径上:终端通过标准会话控制建立通信,实际媒体通过IP网络传输,再借助网关和边界设备与不同年代的电话网络互联。
如果需要继续了解VoIP本身如何建立SIP会话和传输实时语音,可以参考站内VoIP相关百科;如果关注交换设备从人工接线到数字程控交换的发展,则应回到电话交换技术如何演进。这样两篇分别承担“交换设备演进”和“通信网络IP化演进”,避免重复。