WCDMA核心網(wǎng)CS域IP化演進研究

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1、WCDMA核心網(wǎng)CS域IP化演進研究 移動網(wǎng)絡 MobileNetwork WCDMA核心網(wǎng)CS域IP化演進研究 ■中國聯(lián)通山西分公司任忠馬向杰徐小雷 摘要 主要論述中國聯(lián)通現(xiàn)用GsM和WCDMA網(wǎng)絡2G/3G}~合組網(wǎng)的模式下,如何對核心網(wǎng)Cs域進行IP化 改造.對以下內(nèi)容進行了系統(tǒng)研究:核心網(wǎng)信令.語音IP化演進原理,WCDMAR4核心網(wǎng)軟交換的3個接 IZl:MC,NC,NB口的fP承載協(xié)議棧的內(nèi)容,信令組網(wǎng)和話務組網(wǎng)的原那么,實際IP化操作中的具體步驟及 IP化的優(yōu)勢.給出結論:從3G移動通信的開展來看,NGN架構的全IP化是未來通信網(wǎng)開展的必然趨勢. 關鍵詞:

2、WCDMA核心網(wǎng)信令語音IP化軟交換接13協(xié)議 0前言 移動通信和互聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛開展給人們的生活方 式帶來了巨大的變化.越來越多的用戶希望隨時隨地享 受互聯(lián)生活.3G移動通信使之成為可能.以中國聯(lián)通的 WCDMA網(wǎng)絡為例,一方面使無線接口增)JI3HSDPA功能, 數(shù)據(jù)下載速率提高到144Mbit/s:另一方面可以方便 地對現(xiàn)有網(wǎng)絡升級改造以實現(xiàn)核心網(wǎng)的全lP化為最終 開展為IMS(IPMultimediaSubsystem)技術分組域取代 電路域的視頻通話業(yè)務,核心網(wǎng)電路交換域(Cs域)和 分組交換域(Ps域)進一步融合奠定根底. 核心網(wǎng)IP化原理介紹 目前.移動通

3、信的核心網(wǎng)正大步向lP化演進.全IP 網(wǎng)絡對于上層業(yè)務承載的透明化,符合業(yè)務與承載分 離的開展理念,這種別離I~,ONGN(下一代網(wǎng)絡)架構已 經(jīng)逐步成為電信網(wǎng)絡開展的必然趨勢.目前.中國聯(lián)通 WCDMA網(wǎng)絡(見圖1)的CS域為2G/3G混合組網(wǎng),現(xiàn)有 的GSM交換網(wǎng)和R4版本核心網(wǎng),在網(wǎng)絡構成和網(wǎng)路組織 方面存在一定的差異.因此在進行網(wǎng)絡改造時,我們需 要充分考慮網(wǎng)絡的開展和演進趨勢.利用軟交換技術來 優(yōu)化和改造現(xiàn)有的GSM交換網(wǎng).才能到達2G/3G網(wǎng)絡的 完全融合.這首先需要完成信令網(wǎng)的IP化,并完成承載 語音業(yè)務的IP化. 圖1現(xiàn)網(wǎng)2G/3G混合組網(wǎng)拓撲圖 1.1

4、信令網(wǎng)IP化原理 移動全1P信令網(wǎng)采用分層結構,使lP信令網(wǎng)具有 良好的可擴展性和可維護性:MSCSERVER,HLR, MGW,IPSCP等sP采用M3UA接入IP信令網(wǎng),滿足3GPP的 標準要求,STP問使用MTP3/M2UA/SCTP/IP協(xié)議棧在 IP信令網(wǎng)中保存MTP3的功能,可以繼承原有的信令網(wǎng)管 理和維護機制,又利用了基于lP的信令傳輸.降低了信 令消息的傳送本錢. 3G核心網(wǎng)和2G核心網(wǎng)只能采用ISUP/TUP方式互 通,由于R4網(wǎng)內(nèi)采用BICCOVERIP方式,而2G網(wǎng)內(nèi)采用 ISUPOVERTDM方式,需要信令網(wǎng)關(sG)進行協(xié)議的 轉(zhuǎn)換.信令網(wǎng)關在基

5、于TDM的窄帶ss7信令網(wǎng)絡與基于 lP的寬帶信令網(wǎng)絡之間.完成MTP3用戶的傳輸層信令協(xié) 議棧的雙向轉(zhuǎn)換(SIGTRANM3UA/SCTP/IP<=>SS7 MTP3/2/1),SG和MGW的合設,實現(xiàn)了lP信令和7號信 令系統(tǒng)的互通,MGW內(nèi)置SG槽即信令回程方式,適合 于R4網(wǎng)絡與2G網(wǎng)絡的ISUP信令互通.因為在R4本地組網(wǎng) 中MSCSERVER集中放置.而3G網(wǎng)絡I~,’tjMGW幾乎分布于 所有的地市.那么通過MGW的內(nèi)置網(wǎng)關實現(xiàn),就可以 節(jié)省2GGMSC(移動關口局)~IJR4GMSCSERVER的 長途鏈路.WGDMAR4核心網(wǎng)軟交換可以為下一代網(wǎng)

6、絡 (NGN)提供實時性業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能, 是下一代網(wǎng)絡呼叫與控制的核心. 1.2語音業(yè)務的IP化原理 鑒于中國聯(lián)通現(xiàn)在的WCDMA核心網(wǎng)絡情況,cS 域中語音的lP化演進問題是非常關鍵的,然后是在新 的全fP結構中fMs視頻 的開展.語音IP化涉及語音 編碼技術,分組喪失補償和回波抵消技術.WCDMA 網(wǎng)和傳統(tǒng)的語音 (PSTN)廣泛使用PCM語音編碼 (G711)技術(包括采樣,量化,編碼3個緩環(huán)節(jié)). 比特率為64kbit/s,而且每次通話時都要建立一個獨享 的64kbit/s信道.這樣雖然語音質(zhì)量高.但浪費帶寬. WCDMA核心網(wǎng)Cs域IP化

7、后.承載層由TDM改變?yōu)镮P. WCDMA采用的壓縮語音編碼AMR(AdaptiveMulti-Rate) 就可以在核心網(wǎng)中透明傳送.AMR提供8種編碼速率,編 碼從475kbit/s~112.2kbit/s.可以節(jié)省帶寬資源. 2WCDMA軟交換接HIP承載協(xié)議棧 內(nèi)容 中國聯(lián)通現(xiàn)有WCDMA核心網(wǎng)Cs域的lP化應首先解 決WCDMAR4與2G混合組網(wǎng)中MC,NC,NB這3個接口的 IP化問題.這3個接口的協(xié)議棧結構分析如下. 2.1MC口議棧結構 MC口是MSCServer~EIMGW實現(xiàn)交互信息的根本 接口,采用Megaco/H.248協(xié)議(MediaGataway

8、Control protocal,簡稱為H.248協(xié)議).該協(xié)議是1ETF,ITU—T制 定的媒體網(wǎng)關控制協(xié)議,屬于非對等協(xié)議.作為MSC Server對MGW的控制協(xié)議在MSCServer的控制下.完 成MGW中的對媒體網(wǎng)關通道和承載通道的屬性配置, 建立和撤除連接等操作.MGW只是根據(jù)MSCServer的命 令指示,被動地完成操作,并將發(fā)生的事件上報給MSC Server.H.248協(xié)議屬于點到點協(xié)議.它不存在路由尋址 問題. 移動網(wǎng)絡 MobileNetwork 2.2NC口協(xié)議棧結構 NC口是MSCSERVER與MSCSERVER傳遞BICC(Bearer I

9、ndependentCalIContro1)協(xié)議的接口,它是直接面向電 話業(yè)務的應用提出來的,具有更加嚴謹?shù)捏w系結構. 3GPP標準沒有指定NC接口采用哪一種信令,但業(yè)界一般 采用BICC(ITU-TQ1901). BfCC是3GPP標準中唯一被提到的NC接口信令(TS 23205)是電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)絡演進時為了在分組 網(wǎng)絡中支持傳統(tǒng)的話音業(yè)務而產(chǎn)生的.尤其適合對分組 話音的控制.BlCC協(xié)議通過IP承載有兩種方式,當采用 3GPP建議的M3uA/scTP/IP承載時.由于M3UA中包含了 目的信令點信息.可以通過信令網(wǎng)進行轉(zhuǎn)發(fā):當BfCC直 接承載在SCTP上時,為點對

10、點方式,可直接承載在lPF-J 上而不需要信令網(wǎng)轉(zhuǎn)接省際BlCC信令.BlCC和H248一 起為IPBCP和BCTP提供透明傳輸隧道. 2.3NB口協(xié)議棧結構 NB13是MGw與MGW之間的接13,用于承載用戶平 面數(shù)據(jù)(語音和可視 ).現(xiàn)網(wǎng)為PcM承載,語音編 碼采用G711格式.JP承載業(yè)務時IP層之上采用無連 接的UDP協(xié)議,用戶層面使用RTP(ReaI-timeTransport Pr0t0c0I)實時傳送協(xié)議.完成NB口上的音頻和視頻分 組數(shù)據(jù)包的承載功能.語音編解碼采用AMR(AdaptiVe Multi—Rate),最大編碼速率為122kbit/s. 3

11、基于全IP組網(wǎng)方案的組網(wǎng)原那么 3.1信令組網(wǎng)原那么 信令網(wǎng)為移動網(wǎng)絡的重要組成局部,以lP方式承載 信令是信令網(wǎng)的開展方向.采用SIGTRAN技術組建新一 代lP信令網(wǎng).將簡化信令網(wǎng)的結構提高信令容量.降 低信令傳輸本錢.信令組網(wǎng)采用分層結構,選擇某一個 MSCServer或sG兼作省內(nèi)及省問的信令轉(zhuǎn)接點(STP), 承載MSCServer之間,MSCServer與HLR之間以及MSC Server與業(yè)務控制點(SCP)之間的與承載無關的呼叫控 制(BlCC),移動應用局部(MAP),CAMEL應用局部 (CAP)信令轉(zhuǎn)接.IPSTP問使用MTP3/M2PA/SCTP/I

12、P 協(xié)議棧,M2PA協(xié)議是目前SIGTRAN協(xié)議棧中唯一能夠組 建lP信令網(wǎng)的協(xié)議.具有較強的信令組網(wǎng)能力.在IP信 中國無線電2021年第l期63 移動網(wǎng)絡 MobileNetwork 令網(wǎng)中保存MTP3功能可繼承原有信令網(wǎng)管理和維護體 制.省間新建LSTP首先采用IPSTP,最終升級為HSTP. MGW作為信令網(wǎng)關與PSTN相連.并負責TDM到IP信令承 載層的轉(zhuǎn)換. 3.2話務組網(wǎng)原那么 當全網(wǎng)采用IP骨干網(wǎng)(見圖2)傳輸技術時.整個 移動網(wǎng)可采用最優(yōu)化的結構即平面化的全網(wǎng)狀結構, 承載可以看做在一個平面上交互.不需要引入會聚交換 機.位于用戶層面的媒體網(wǎng)關(

13、MGW)只要連至其相鄰 的IP路由交換處,省問話務的路由交換功能可由IP骨干 網(wǎng)絡來完成.各MGW需要配置TDM接口直接與本地PSTN 相連,TDM(2M)或ATM接口與BSC,RNC相連. 團 /一 ——— 0 圖2WCDMA核心網(wǎng)cs域lP后組網(wǎng)拓撲圖 4山西聯(lián)通網(wǎng)絡IP化改造方案 4.1SCTP多歸屬改造 山西聯(lián)通現(xiàn)有網(wǎng)絡的MSCS和MGW之間是通過CE 接入信令網(wǎng).在改造時將原有的單lP對接改為了雙IP對 接,給MSC,MGW分別新增一個IP地址與原有的一對lP 地址分別接一個CE.CE之間也可以互通,這樣設備端只 要保證MSC,MGW各有一個IP地址可用

14、.有一個CE正常 工作,業(yè)務就不會受阻. 4.2NC口IP化 山西聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)中MSCSERVER間的NC口沒有直接電 路連接(通過L局或MGW轉(zhuǎn)接).NC口IP化需要同NB口 一 并考慮,因為NC口協(xié)議(B『CC)是控~IJNB口必需的協(xié) 議,也就是MGW間中繼的IP化.這是IP扁平化的第一步 山西聯(lián)通綜合關口局已是軟交換形式.按照扁平化開展 64中聞無線電20I】年第1期 思路即可同GMSCSEVER/GMGW對接.實現(xiàn)lP承載. 4.3數(shù)據(jù)配置 在SCTP多歸屬改造中.給MSC,MGW分別增加一 個IP地址,然后將MSC,MGW之間的H.248鏈路,M3UA 鏈路

15、全部由原來的單信令點對接改為雙信令點對接.在 IP對接中.信令由原來的通過電路中的某個時隙的對接 改為了通過cEIP對接.原來是由MSC之間的N7LNK直接 對接.或者通過MGW進行轉(zhuǎn)接.現(xiàn)在直接在需要對接的 MSC之間進行M3UA對接. 5核心網(wǎng)IP化的優(yōu)點 核心網(wǎng)IP化是R4版本最理想的組網(wǎng)方案.平面式JP網(wǎng) 結構.承載在一個平面上交互.充分發(fā)揮運營商完善的IP 骨干網(wǎng)絡優(yōu)勢.語音數(shù)據(jù),信令承載共用一套IP骨干 網(wǎng).利于降低網(wǎng)絡的運營本錢和維護本錢.電路域采用 用戶面(話務)和控制面(信令)承載別離的結構.使 得Msc效勞器,R可以集中放置,提高了組網(wǎng)的靈活性. 6小結 中國聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡Cs域的IP化是通信技術開展 的必然趨勢.也是一個循序漸進的過程.WCDMAR4版 本核心網(wǎng)的軟交換架構,實現(xiàn)了控制與承載的別離,是 移動網(wǎng)和固網(wǎng)軟交換融合的起點.核心網(wǎng)Cs域的IP化將 會推動WCDMA全網(wǎng)IP化進程. 隨著移動網(wǎng)絡lP化的開展.移動2G/3G核心網(wǎng)設 備,無線側(cè)設備以及PSTN網(wǎng)絡需要通過cE路由器會聚. 再接入IP承載專網(wǎng)通過不同的VPN進行轉(zhuǎn)發(fā).由于CE 路由器網(wǎng)絡需要承載語音以及流媒體等高價值業(yè)務,因 此對承載網(wǎng)絡的可靠性,平安性以及效勞質(zhì)量(QOS) 將提出了更高的要求.■