基于IP的移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)組網(wǎng)策略

[摘要]  隨著IP骨干網(wǎng)的建設(shè)初具規(guī)模，為了最大限度地提升骨干傳輸網(wǎng)的利用率和網(wǎng)絡(luò)投資的效益，進(jìn)一步發(fā)揮軟交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有條件下的GSM核心網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)VoIP（語(yǔ)言IP化）和信令I(lǐng)P化、寬窄帶信令互通是目前2G移動(dòng)核心網(wǎng)的發(fā)展方向。本文將主要討論基于IP的移動(dòng)軟交換在2G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案。

[關(guān)鍵字]  移動(dòng)通信 數(shù)據(jù)通信 組網(wǎng)技術(shù) IP移動(dòng) 軟交換 　　

軟交換技術(shù)是向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的核心技術(shù)。在移動(dòng)核心網(wǎng)中引入軟交換技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)內(nèi)資源的共享和集中控制，從而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低運(yùn)營(yíng)成本。當(dāng)前軟交換技術(shù)已經(jīng)成熟，提供業(yè)務(wù)的能力也得到了驗(yàn)證，因此目前在移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的2G核心網(wǎng)絡(luò)中都大量使用移動(dòng)軟交換設(shè)備，目前的應(yīng)用模式多為軟交換設(shè)備、分離架構(gòu)、TDM承載語(yǔ)音的軟交換組網(wǎng)方式。隨著IP骨干網(wǎng)的建設(shè)初具規(guī)模，為了最大限度地提升骨干傳輸網(wǎng)的利用率和網(wǎng)絡(luò)投資的效益，進(jìn)一步發(fā)揮軟交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有條件下的GSM核心網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)VoIP（語(yǔ)言IP化）和信令I(lǐng)P化、寬窄帶信令互通是目前2G移動(dòng)核心網(wǎng)的發(fā)展方向。本文將主要討論基于IP的移動(dòng)軟交換在2G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案。

一、移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)是在原GSMTDM交換網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上引入移動(dòng)軟交換設(shè)備，并重用原GSM交換網(wǎng)絡(luò)中的HLR、SCP、SMS等網(wǎng)元設(shè)備，且在無(wú)線側(cè)仍為2GBSS接入，同時(shí)和現(xiàn)有的TDM交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互通和融合。在2GTDM交換網(wǎng)絡(luò)中引入移動(dòng)軟交換后，移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)軟交換核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)

·MSCServer

通過(guò)接入A接口的控制面實(shí)現(xiàn)對(duì)2GBSS的接入控制，通過(guò)Mc接口控制MGW，并提供呼叫控制和移動(dòng)性管理功能。為了保證軟交換系統(tǒng)的正確接入，MSCServer應(yīng)支持SCTP多歸屬機(jī)制。

·MGW

MGW在軟交換的控制下完成分組語(yǔ)音編解碼之間的轉(zhuǎn)換和互通，即AMR編碼語(yǔ)音與G.711編碼語(yǔ)音之間的轉(zhuǎn)換。

MGW應(yīng)內(nèi)置SG，用于轉(zhuǎn)接BSSAP及與TDM交換局互通的ISUP信令。MGW內(nèi)置SG可以采用M3UA代理方式和M3UA轉(zhuǎn)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)BSC與MSCServer之間BSSAP的通信。當(dāng)MGW內(nèi)置SG也采用M3UA轉(zhuǎn)接點(diǎn)方式轉(zhuǎn)接BSSAP信令時(shí)，且該MGW的所有BSC均支持多信令點(diǎn)功能，將來(lái)可為網(wǎng)絡(luò)引入A-Flex功能提供基礎(chǔ)，因此轉(zhuǎn)接ISUP信令時(shí)一般采用工作在M3UA轉(zhuǎn)接點(diǎn)方式。

·GMSCServer和GMGW

主要負(fù)責(zé)疏通端局與其他運(yùn)營(yíng)商的互連互通話務(wù)以及本地網(wǎng)內(nèi)IP承載的軟交換端局和TDM端局間的互通話務(wù)。

GMGW同時(shí)內(nèi)置信令網(wǎng)關(guān)SG，以支持其它TDM網(wǎng)元與該GMGW所歸屬的GMSCServer互通時(shí)寬帶和窄帶信令的轉(zhuǎn)接。

·CMN

CMN以省或大區(qū)為中心設(shè)置，負(fù)責(zé)全網(wǎng)被叫號(hào)碼分析及省際軟交換機(jī)之間信令鏈路的匯聚。CMN不需支持Mc接口和控制MGW。CMN節(jié)點(diǎn)功能可通過(guò)現(xiàn)有軟交換匯接網(wǎng)TMSCSERVER升級(jí)完成。

二、組網(wǎng)方案

1.網(wǎng)絡(luò)組織

在基于IP的移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)部分、信令部分都由IP骨干網(wǎng)承載，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)扁平化。但根據(jù)網(wǎng)元設(shè)備放置的物理位置和維護(hù)界面可劃分三個(gè)層面：大區(qū)中心設(shè)置TMSCServer/CMN只負(fù)責(zé)長(zhǎng)途話務(wù)BICC信令的匯聚和轉(zhuǎn)接；省中心/區(qū)域中心主要設(shè)置端局的MSCServer和長(zhǎng)途網(wǎng)的TMG，分別用于控制端局的MGW和長(zhǎng)途話務(wù)的接入；同時(shí)由于MSCServer的上移，在本地網(wǎng)層面主要是端局MGW、軟交換關(guān)口局及BSS部分。具體如圖2所示。

圖2 移動(dòng)軟交換組網(wǎng)方案

由于在現(xiàn)網(wǎng)中移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的2GTDM交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大量存在，因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中應(yīng)重點(diǎn)考慮移動(dòng)軟交換和原有2GTDM網(wǎng)絡(luò)的互通和融合問(wèn)題。以下將分別討論在現(xiàn)有的TDM交換網(wǎng)絡(luò)中基于IP的移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)和信令組網(wǎng)方案。

2.話務(wù)網(wǎng)方案

移動(dòng)本地網(wǎng)引入軟交換設(shè)備后，其話務(wù)網(wǎng)的組織方式與現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)完全相同，即本地網(wǎng)MGW和各自歸屬匯接區(qū)的TMSC2以及TMG（長(zhǎng)途軟交換匯接局）設(shè)置中繼電路，用以疏通其長(zhǎng)途話務(wù)；MGW與本地網(wǎng)內(nèi)的其他移動(dòng)端局之間依據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況設(shè)置直達(dá)中繼，用以疏通本地網(wǎng)內(nèi)的話務(wù)，同時(shí)和本地網(wǎng)內(nèi)的GW設(shè)置直達(dá)電路，用以疏通互聯(lián)互通話務(wù)。軟交換端局BSC的接入與TDM端局BSC的接入方式完全一致，MGW與BSC之間開設(shè)直達(dá)的TDM鏈路。為了充分地利用IP承載的優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)途話務(wù)的路由采用“就近入IP，就遠(yuǎn)出IP”的原則進(jìn)行路由疏通。

移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)中的具體話務(wù)互通和路由如下。

·軟交換端局之間互通

軟交換引入IP承載方式之后，將采用扁平化的組網(wǎng)方式。MGW之間的話務(wù)直接通過(guò)IP承載網(wǎng)進(jìn)行疏通，不需經(jīng)過(guò)匯接。采用IP方式承載的MGW采用全網(wǎng)扁平化一級(jí)組網(wǎng)模式，直接通過(guò)底層IP專用承載網(wǎng)進(jìn)行疏通，采用RTP/RTCP/UDP/IP協(xié)議棧通信。

·軟交換端局與TDM端局之間的互通

同一本地網(wǎng)內(nèi)，軟交換端局與TDM端局之間有切換關(guān)系的時(shí)候，將開設(shè)TDM直達(dá)電路，沒(méi)有切換關(guān)系的時(shí)候通過(guò)軟交換關(guān)口局轉(zhuǎn)接。

跨本地網(wǎng)，用戶語(yǔ)音由IP承載網(wǎng)疏通，由被叫區(qū)域的TMG轉(zhuǎn)接為TDM。在TDM端局側(cè)，經(jīng)TMSC/TMG轉(zhuǎn)接，與2G現(xiàn)網(wǎng)一致。

·軟交換端局與其他運(yùn)營(yíng)商之間的互通

軟交換端局和本地的其他運(yùn)營(yíng)商互通，由主叫的軟交換端局路由到本地關(guān)口局，通過(guò)關(guān)口局和PSTN互通。

軟交換端局和異地的其他運(yùn)營(yíng)商互通，被叫側(cè)不是軟交換關(guān)口局，由主叫的軟交換端局通過(guò)IP承載網(wǎng)到被叫區(qū)域的TMG再到被叫端的關(guān)口局；被叫側(cè)是軟交換關(guān)口局，這由主叫的軟交換端局之間通過(guò)IP承載網(wǎng)直接轉(zhuǎn)到被叫側(cè)的IP關(guān)口局，由軟交換關(guān)口局和其他運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)互通。

3.信令網(wǎng)方案

軟交換信令組網(wǎng)如圖3所示，軟交換MSCserver獨(dú)立于本地網(wǎng)之外集中設(shè)置，負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理、呼叫處理等信令處理功能，MGW不處理任何信令消息。由于MSCServer可控制多個(gè)MGW，因此MSCserver作為2G網(wǎng)元接入現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)的七號(hào)信令網(wǎng)，應(yīng)支持多信令點(diǎn)功能，以便邏輯上將MSC server及所轄的MGW劃分為不同移動(dòng)交換端局。MSC Server和MGW都應(yīng)支持和設(shè)置內(nèi)置SG。通過(guò)MGW內(nèi)置的信令網(wǎng)關(guān)，軟交換端局與本地網(wǎng)內(nèi)的其他MSC、GW和TMSC2設(shè)置直聯(lián)信令鏈路，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ISUP消息的疏通。同一MSC Server下的2個(gè)MGW由于虛擬為不同的交換端局，所以到網(wǎng)元都要開設(shè)直達(dá)信令鏈。MSC Server與BSC之間的BSSAP信令，由MGW內(nèi)置SG進(jìn)行轉(zhuǎn)接，在Server與MGW之間采用IP承載，MGW與BSC之間采用TDM承載。通過(guò)MSC Server內(nèi)置SG，MSC Server可與HLR、SCP、SMS等開設(shè)置信令鏈路，轉(zhuǎn)接MAP/CAP等TDM信令。

圖3 移動(dòng)軟交換信令網(wǎng)方案

MSCServer之間采用BICC信令，基于IP承載，省際的BICC的信令需通過(guò)CMN中轉(zhuǎn)。

MSCServer與MGW之間的Mc接口的GCP/ISUP/BSSAP信令基于IP承載。

MSCServer與HLR、SCP、SMS之間的的MAP、CAP信令采用TDM承載，由MSCServer通過(guò)LSTP進(jìn)行轉(zhuǎn)接時(shí)，MSCserver與LSTP之間多采用TDM方式承載的2 Mbit/s信令鏈路。

MSCServer與TDM端局之間的ISUP信令，由MGW內(nèi)置SG進(jìn)行轉(zhuǎn)接，在Server與MGW之間采用IP承載，MGW與TDM端局之間采用TDM承載。

跨本地網(wǎng)IP軟交換端局與TDM端局之間互通時(shí)，在軟交換端局側(cè)，控制面BICC信令經(jīng)TMSCServer轉(zhuǎn)接為ISUP。在TDM端局側(cè)，經(jīng)TMSC/TMG轉(zhuǎn)接，與2G現(xiàn)網(wǎng)一致。

4.計(jì)費(fèi)和網(wǎng)管

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)連接方式和2G交換網(wǎng)絡(luò)一樣，MSCServer產(chǎn)生詳細(xì)的CDR并通過(guò)計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行預(yù)處理，之后再送至BOSS。

對(duì)于跨本地網(wǎng)組網(wǎng)的計(jì)費(fèi)，一套軟交換系統(tǒng)覆蓋多個(gè)本地網(wǎng)區(qū)域，MSCServer可根據(jù)用戶所處的位置，為用戶分配不同的MSCID和MSRN千號(hào)段。軟交換在每次通信的話單（主叫話單、被叫話單）中填寫與該用戶（主叫用戶、被叫用戶）所在本地網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的MSC號(hào)碼，即邏輯MSC ID。即軟交換將該用戶所在本地網(wǎng)的邏輯MSC ID直接填充在現(xiàn)有話單格式中的MSC ID字段中。計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)對(duì)話單進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)該字段分揀不同業(yè)務(wù)區(qū)的話單，送至BOSS 系統(tǒng)做批價(jià)等相應(yīng)的后處理。

由于軟交換設(shè)備的集中放置，軟交換的網(wǎng)管系統(tǒng)也相應(yīng)集中設(shè)置，各地軟交換網(wǎng)元需通過(guò)網(wǎng)管的IP承載網(wǎng)接入到網(wǎng)管系統(tǒng)，并通過(guò)從返拉終端的方式接入到系統(tǒng)的OSS實(shí)現(xiàn)對(duì)本地設(shè)備的管理。從安全方面和整體的協(xié)調(diào)考慮，網(wǎng)元接入網(wǎng)管的承載網(wǎng)應(yīng)遵循如下原則。

(1)對(duì)于設(shè)置業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)網(wǎng)元的地市，本地網(wǎng)管網(wǎng)應(yīng)該進(jìn)行安全域劃分，設(shè)置網(wǎng)元接入?yún)^(qū)，專門用于接入各業(yè)務(wù)網(wǎng)管的網(wǎng)元。

(2)網(wǎng)元接入?yún)^(qū)的邊界需要部署防火墻，進(jìn)行安全訪問(wèn)控制。各業(yè)務(wù)網(wǎng)管的網(wǎng)元需要設(shè)置在網(wǎng)元接入?yún)^(qū)，位于防火墻之后。

(3)對(duì)于部分重要業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元，在建設(shè)時(shí)已經(jīng)配置了專用防火墻，專門用于該業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元安全訪問(wèn)控制。所有這類末端防火墻都應(yīng)保留，以加強(qiáng)重要業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元的安全。

(4)由于各地市存在多個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元，為每個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)或網(wǎng)元配置對(duì)應(yīng)專用的防火墻成本太高，可行性較低。為了減少防火墻的數(shù)量，可采用在各網(wǎng)管機(jī)樓的匯聚交換機(jī)和各專業(yè)網(wǎng)管網(wǎng)元之間加入侵檢測(cè)IDS設(shè)備或者性能較高的防火墻，以減少末端防火墻的數(shù)量。

(5)各業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元如果采用同一臺(tái)交換機(jī)進(jìn)行接入，需要在交換機(jī)上按不同業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行VLAN劃分，從邏輯層面上保證各業(yè)務(wù)之間不能互通。各業(yè)務(wù)網(wǎng)管系統(tǒng)及其網(wǎng)元之間還可以通過(guò)末端防火墻的ACL方式進(jìn)行隔離。