6.3 智能网
随着增值业务需求的快速增长，通信网络的智能化和向各类用户提供先进、灵活、适用的智能化业务已成为电信系统发展的重点。智能网技术将网络的业务呼叫交换功能和业务控制功能彻底分离，并且将业务的执行环境独立于具体业务的提供，可以方便、快速、灵活的为用户提供传统方式难以提供的业务，并且可以扩大提供业务的范围，还可以允许用户自己管理业务。
6.3.1 智能网概述
1. 智能网产生背景
为了使用户能够方便、灵活的达到通信的目的，电信网不再局限于向用户提供传统的电话和电报业务，而是大力发展各种增值业务，比如，新的话音业务（话音邮箱、声讯服务等）、移动通信业务、数据业务、图文业务等等。有些增值业务不仅要求网络具有传递、交换信息的能力，还要求对信息进行存储、处理和灵活的控制。而传统的交换机在提供这些增值业务的时候有很多局限性：业务准备周期长、业务使用范围小、业务处理能力差。有些增值业务甚至无法提供。因此就产生了智能网来更好的为用户提供这些增值业务。
智能网（IN）的思想起源于美国。80年代初,AT&T公司就采用集中数据库方式提供800号（被叫付费）业务和电话记帐卡业务，这是智能网的雏形。后来，国际电联ITU-T在1992年公布了Q.1200系列建议，即智能网能力集1（CS1），正式命名了智能网一词。80年代中期，Bellcore开发了第二代IN，称为高级智能网（AIN），它把业务逻辑转移到交换机外部独立的SCP上。此后，ITU-T又完成了IN CS-2，3建议的制定，并于上世纪末启动了IN CS-4的研究计划。在针对移动通信网方面，ETSI于1997年推出了用于GSM移动智能网的CAMEL1建议。TIA于1999年4月推出基于CDMA的无线智能网协议WIN。
世界上其他许多研究机构，如IETF，TINA组织等，在智能网技术的研究方面也都取得了重大进展。近年来，随着软交换技术的出现和网络融合的趋势，架构在异构网络之上的下一代智能网——面向公众的、开放的通信业务支撑网络已成为人们关注的新热点。
2. 智能网的基本概念
智能网是在现有交换与传输的基础网络结构上，为快速、方便、经济地提供电信新业务（或称增值业务）而设置的一种附加网络结构。智能网提供新业务的突出优点是可以做到快速、经济和方便。由于智能网技术有标准模型约束，系统的实现可以独立于将要生成的新业务，且有标准通信协议支持产品的互联，从而为快速提供新业务创造了基础条件。
智能网的目标是为现在、未来的所有通信网络服务，不断为各种网络提供满足用户需要的新业务。智能网的基本思想是将传统交换机的交换功能和业务控制功能分离，在交换网上设置一些新的功能部件，原有交换机仅完成基本的接续功能，所有新业务的提供和控制由这些功能部件协同原有交换机共同完成。这样，网络就可以快速、灵活、方便地产生各种新的电信业务。
3. 智能网与现有通信网的关系
IN是建立在所有通信网之上的一种体系结构化的概念，它是叠加在现有通信网之上的一种网络，可以为包括电话网在内的现有电信网提供增值业务。智能网既可为现有的电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）提供服务，也可以为陆地移动通信网（GSM、CDMA等）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）提供服务。通常，将叠加在PSTN/ISDN网上的智能网称为固定智能网，将叠加在陆地移动通信网上的智能网称为移动智能网，将叠加在B-ISDN网上的智能网称为宽带智能网。
6.3.2 智能网的概念模型
IN的概念从出现至今，一直都在变化之中，虽无准确的定义，但人们对它的目标是明确的，可用下述四个方面描述：
(1) 能快速引入新业务和生成新业务；
(2) 扩大业务范围，除传统的话音及数据业务外，还能承载如信息业务、宽带业务、多媒体业务等；
(3) 兼容各厂商的设备，使业务能在任意厂家的设备上正确而一致的工作；
(4) 现有网络必须较好地与未来网络相兼容。
根据上述目标，IN应具有下述特征：
(1) 立足电信网络资源，广泛使用信息处理技术；
(2) 标准网络功能的重用，保证业务的建立与实现；
(3) 在物理实体中，可灵活配置可重用的模块化网络功能；
(4) 通过与业务独立的接口，实现网络功能之间通信的标准化；
(5) 业务提供可通过网络功能的组合而合成业务；
(6) 业务逻辑的标准化管理。
智能网的结构应该适应不断增长的业务需求和不断出现的新技术而不断的改变，但是智能网的概念模型必须长期保持一致，以保证每一个发展阶段的新的标准都向后兼容。从而使得智能网能够平滑的演进。1992年ITU-T依据上述要求，在Q.1200系列建议中提出了IN的概念模型（Intelligent Network Conceptual Model, INCM），其中INCM由四个平面组成，详见图6-12。
图6-12智能网概念模型
INCM本身并不是一个体系结构，而只是设计和描述智能网体系结构的一种综合的、规范的框架。INCM运用了层次化、结构化、及面向对象等原理和技术，将智能网用一个四层平面模型来表示，每个层面代表从不同角度所提供的网络能力。这四个平面从上至下依次为：业务平面、全局功能平面、分布功能平面和物理平面。
(1) 业务平面：提供描述IN的业务及其属性，但不包括业务实现的任何信息。
(2) 全局功能平面：提供支持业务平面上的业务功能集合。该平面上的网络被视为一个与业务独立的能力实体集CS。包括呼叫处理模型和业务独立的组合块（SIB）。业务逻辑表示所有业务，由此配置SIB并形成业务。
(3) 分布功能平面：提供功能实体集合（FE）、FE的有关活动（FEA）以及FE之间的关系，用于支持全局功能平面的功能集的实现。也就是说用分布式网络观点描述IN。
(4) 物理平面：它表示IN的物理构成，由多个物理实体组成。每个物理实体上由上一层中的一个或多个功能实体组成。是支持IN功能和协议的基础。
6.3.3 智能网结构
智能网系统中的主要设备包括业务控制点SCP（Service Control Point）、业务交换点SSP（Service Switch Point）、业务管理系统SMS（Service Management System）及其管理接入终端SMAP（Service Management Access Point）、业务生成环境SCE（Service Creation Environment）和独立智能外设IP（Intelligent Peripheral）等。如图6-13所示。其中，SCP负责业务逻辑的执行，SSP负责智能业务的接入，SMS负责业务管理和部署，SCE以图形化的方式支持用户使用装载在SCP中的业务构件创建新业务，IP提供语音提示、拨号接收和文-语转换等外部资源。
图6-13 智能网结构图
(1) 业务交换点（SSP）：SSP实现呼叫处理功能和业务交换功能。呼叫处理功能具有接受用户呼叫、执行呼叫建立和呼叫保持等基本接续功能。业务交换功能则能够接收、识别出智能业务呼叫并向业务控制点报告，进而接收业务控制点发来的控制命令。
(2) 业务控制点（SCP）：SCP是一实时数据处理系统，它是智能网的核心功能部件。其任务是接收来自SSP的查询信息，通过数据库完成网络有关处理（路由选择和确认），并向相应的SSP发出呼叫处理指令，通过No.7信令链路连接到SSP，SSP提供的所有的业务控制均集中于此。
(3) 信令转接点（STP）：STP实际上是No.7信令网的组成部分，它负责SSP和SCP之间的信号联络。
(4) 智能外设（IP）：它是一个物理实体，如语音识别和双向多频（DTMF）数字收集等。
(5) 业务管理系统（SMS）：它是IN的管理机构，完成业务逻辑定义、业务管理、用户数据管理、业务监测、业务量管理及应用数据管理等任务，与网络中有关业务逻辑节点相连接。
(6) 业务生成环境（SCE）：它支持SCEF功能，提供业务定义、验证及测试等功能。
图6-14 800业务流程示例
下面用800号业务来说明智能网的工作过程，如图6-14所示。
免费电话业务（FPH），又称800号业务，它是一种被叫方付费业务。在800业务中，用户由管理业务部门分配给一个特定号码，这个号码共有十位，前三位是800。这组号码存储在SMS中，成为用户记录，SMS向与它相连的所有SCP广播这些用户记录。当主叫拨打800号码时，在SSP中被截获，然后SSP向SCP查询800号码，当SCP收到这个呼叫处理请求时，就查询数据库，将呼叫信息（如主叫号码、时间、日期等）与用户记录比较，确定合法呼叫并将译码后的真正被叫号码返回给SSP，然后SSP负责按照真正的号码连接被叫。
6.3.4 智能网标准
智能网首先在固定网上取得成功，既方便了用户，又为电信运营商带来了丰厚的利润。借鉴智能网在固定网上的成功经验及相关技术，智能网在移动网上的应用也发展迅速。随着IP网的广泛普及，智能网与IP网的融合已经成为下一代智能网的发展方向和研究热点，目前已经引起业界的广泛关注。
1. 固定智能网标准
通常，叠加在PSTN/ISDN网络上的智能网系统被称为固定智能网。固定智能网的实现基于ITU-T的CS-X标准，ITU-T从1989年开始着手制定智能网的国际标准，标准制定是分阶段进行的，到目前为止已定义了4个阶段。每一阶段的标准从智能网的业务能力和网络能力两方面对前一阶段标准进行增强，即规定了各阶段的能力集（CS），分别为INCS1、CS2、CS3和CS4。
(1) IN CS1
ITU-T标准IN CS1中定义了当前具有高度商业价值的25种业务和38种业务属性。这些业务的功能主要集中在灵活的路由、付费及用户交互作用等业务上。
从这些业务操作属性上看，可分为A、B两类。A类业务由一个单一用户唤起，且只影响一个用户，它的特征是单用户、单端点、单点控制以及单承载能力。B类业务可以由多个用户唤起，并直接影响多个用户。CS1中的大部分业务属于A 类业务，这类业务风险度低，不会明显影响现存技术。比如800号业务和VPN。
(2) IN CS2
1997年ITU-T又制定了IN CS2建议。IN CS2除了支持IN CS1的全部业务和属性外，又提出了16种电信新业务和64种业务属性。IN CS2增加了IN间互连功能，呼叫无关的辅助控制功能，呼叫过程中的呼叫方控制功能和增强的独立智能外设等。IN CS2 建议主要考虑了网间增值业务、移动业务、多方呼叫等业务的应用，并首次对IN的管理、业务的生成提出了一些功能要求。
(3) IN CS3
正在形成的能力集3（INCS3）是CS2的进一步发展，其研究预计分为CS3.1近期目标（1997～1998年）和CS3.2中长期目标（1999～2000年）两个阶段。CS3.1的目标业务除支持CS2业务外，还支持三类业务：移动业务、B-ISDN业务和多网络支撑的IN业务，CS3.1仅支持有限的宽带业务。CS3.2是一个长期目标，它的目标业务是真正的多点间连接的宽带多媒体业务，它的呼叫模型将考虑B-ISDN呼叫和承载连接分开的概念，并将引入B-ISDN的功能实体，真正做到同B-ISDN的综合。
ITU-T的11组于1998年5月召开的会议，决定将智能网CS-3.1定义为智能网CS3，智能网CS3.2定义为智能网CS4。智能网CS3标准于1999年初推出，它基本上沿用智能网CS2的体系结构，对智能网CS2的体系结构和呼叫处理模型未做大的改动。智能网CS3的研究内容包括对智能网CS2能力的加强，智能网与因特网的综合以及智能网支持移动的第一期目标等。
(4) IN CS4
智能网CS4的研究内容包括智能网B-ISDN综合、智能网支持移动的第二期目标（加强宽带移动网上的基本业务及通用个人通信、虚拟专用网、被叫集中付费等业务；实现虚拟归属环境（VHE）的所有功能；全面支持IMT-2000等）。智能网CS3和智能网CS4的其它研究内容：智能网的互连问题、多点控制、流量控制、安全问题。同时CS3和CS4阶段都将增加IN与Internet结合的业务。
2. 移动智能网
移动智能网是智能网技术在移动通信网中的应用。移动智能网分为两类：基于GSM的移动智能网和基于CDMA的移动智能网。随着移动通信的迅猛发展和市场竞争日益集中于业务竞争和服务竞争，能够快速、灵活地提供移动智能新业务的移动智能网技术在国际电信领域得到了广泛关注和迅速发展。由于移动通信网中终端用户的移动性，使得移动智能网业务的执行和管理比固定智能网中的业务更为复杂。
在ITU-T的智能网标准INCS1阶段尚没有涉及对移动智能网中提供智能业务的支持，在CS2阶段给出了有关个人移动性和终端移动性的一些属性，对移动性业务的全面支持的研究则在CS3、CS4阶段中进行。为适应移动通信市场对移动智能业务的迫切需求，ETSI、ANSI等标准化组织分别推出了针对GSM及CDMA网络的移动智能网标准CAMEL（Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic）和WIN（Wireless Intelligent Network）规范,并随移动通信系统向2.5Ｇ、3Ｇ的演进不断进行规范的演进。目前国际上在线的商用移动智能网系统大部分都是遵循这两种规范建设的。
(1) CAMEL
对于CAMEL各个阶段的接口规范主要还是以ITU-T的接口协议为基础，CAMEL1和CAMEL2的接口规范都是ITU-T CS1接口协议的子集，只是CAMEL的接口协议中增加了移动用户所特有的一些参数。
对于CAMEL1的技术规范所规定的功能较少，在CAP（CAEML应用部分）中只包含7个操作，没有用户的交互等功能；对于CAMEL2的技术规范所包含的内容与ITU-T的CS1的内容大体相同，只是缺少一些话务量管理和业务量管理的功能；对于CAMEL3的技术规范则在CAMEL2的基础之上增加了很多功能，例如对短消息、GPRS、USSD等的支持等。
(2) WIN
CDMA的WIN系列协议是在CS2基础上定义的。WIN系统的研究也是分阶段的，第一阶段主要提供的业务主要有来话呼叫筛选等业务，而第二阶段主要有预付费业务等。WIN的发展是第二代移动通信向第三代移动通信演化的过程，同时第三代的发展也对WIN的发展提出了要求，而WIN的分布功能平面中所定义的与移动性有关的功能实体正是第三代移动通信（IMT-2000）网络功能结构的一个子集。CDMA WIN系统的标准主要有：
① IS771：无线智能网的技术要求
② PN4287：提供预付费业务的无线智能网能力
3. 智能网的PINT技术（协议）
PINT技术可以将Internet资源和电话业务综合起来，不仅标准化了从Internet接入到智能网SCP方法，而且能够开发一部分执行在Internet域、另一部分执行在PSTN域的新业务。当前已经发布了PINT协议版本1，它能使基于IP网络的终端调用电话业务。
PINT协议规定了所用的SIP协议，并对SIP协议和相关的SDP协议做了特殊扩展。由于重用了IETF标准和方法，它特别适合于基于SIP结构的Internet媒体会话控制，如果SIP成为IP电话的基础下一代核心网络的呼叫信令，这一点将更加重要。另外，由于IETF标准发布及时，灵活性强，可扩展性好，几乎所有主要的电信设备商和运营商都参加了IETF组织。而且ITU-T SG11已经考虑将PINT包含在IN CS4功能结构中。
6.3.5 智能网的应用
1. 智能网的组网结构
在智能网的具体实现中，它的组网结构主要有两种：嵌入网和叠加网。
(1) 嵌入网
嵌入网指的是对通信网中所有的交换机都进行改造，使之具有SSP的功能。而且每个SSP均与一个SCP相连。使用嵌入网的方式，可以直接控制各交换局下用户的行为，这样就可以大大改善智能网的服务性能，有利于扩大智能业务的种类。图6-15给出了嵌入网的结构示意图。
图6-15 嵌入网结构示意图
(2) 叠加网
叠加网指的是将电话网服务范围内的某种智能呼叫全部汇接至一个交换局，该交换局具有SSP的功能，并且与SCP连接。在叠加网的方式下，必须为每种智能业务规定一个特殊字头。
叠加网结构示意图如图6-16所示。采用叠加网的方式可以提供智能业务的性能和种类要受到信令系统以及编号资源的限制，但是这种方式的投资小、速度快。在一个城市设立一个或几个处理智能业务的汇接中心就可以提供智能业务。
图6-16 叠加网结构示意图
2. 智能业务的不同实现方式
目前智能业务提供方式主要有：传统方式、智能平台方式和智能网方式。
(1) 传统方式
用传统方式实现智能业务的方法是：每增加一种新业务的时候，在交换机中增加一块新软件。由于交换机的数量庞大，型号多种多样，因此对所有交换机中的软件不断更新的工作量很大，还会使交换机的稳定性下降，同时这些软件很难维护，而且不同厂家的软件之间的互通性很差。因此采用这种方法提供智能业务的成本很高、可靠性差，而且周期很长。
(2) 智能平台方式
智能平台是提供智能业务的一种暂时过渡形式，它将业务交换、业务控制和语言处理等功能都集中在一个平台之上。与传统方式相比，可以大大缩短业务提供周期。但是它的每种业务单独编写一段程序放在智能平台的控制部件中，软件的重用性比较差；各个功能模块之间的接口不规范很难互联互通；业务由各个平台提供和控制使业务的改变、管理和撤销过程变得很复杂。
(3) 智能网方式
智能网方式是将交换和控制相分离，当需要推出新业务的时候，仅需要改变SCP。这样就可以将业务的控制逻辑从交换中解放出来。而且新业务的生成是通过可重用块（SIB）来实现，只需要对已有的SIB进行组合，并且设定适当的参数，就可以产生新的业务。这大大降低了提供新业务的成本，提高了业务的可靠性和可维护性。
