WCDMA R4核心網(wǎng)組網(wǎng)方案

摘要　目前，WCDMA系統(tǒng)已有R99、R4、R5三個版本完成了定稿，R5版本有待檢驗和完善，從未來的技術(shù)發(fā)展趨勢分析，基于R4標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)更加完善、更具優(yōu)勢。從電路域和分組域的角度剖析了WCDMA R4的核心網(wǎng)組網(wǎng)方案，展現(xiàn)了在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期核心網(wǎng)的完整解決方案，對運營商實現(xiàn)從2G網(wǎng)絡(luò)向3G網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡有一定的指導(dǎo)意義。

1、R4核心網(wǎng)電路域組網(wǎng)方案

1.1　電路域承載方式的選擇

根據(jù)R4版本的情況，電路域的承載方式主要有時分復(fù)用（TDM）方式、IP方式以及異步傳輸（ATM）方式，對于移動通信運營商，電路域承載方式主要有如下兩種方案：

方案一：采用目前的TDM方式進(jìn)行承載；

方案二：采用目前軟交換網(wǎng)的IP承載網(wǎng)延伸到省內(nèi)，或者另外新建一個IP承載網(wǎng)。

采用TDM承載方式的好處是基于TDM的話路質(zhì)量經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)的考驗，成熟穩(wěn)定，并且現(xiàn)網(wǎng)的設(shè)備可利用度大；采用IP承載方式的好處是便于向未來的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，較好地解決了傳輸資源的利用度問題，但其話音質(zhì)量需要驗證，并且增加了建設(shè)IP延伸段的費用。考慮到未來發(fā)展的趨勢，R4電路域承載方式按照IP承載考慮。

1.2　話路網(wǎng)組網(wǎng)方案

1.2.1　本地話路網(wǎng)組網(wǎng)

（1）網(wǎng)內(nèi)：同一本地網(wǎng)內(nèi)設(shè)有多個媒體網(wǎng)關(guān)（MGW）時，直接通過IP網(wǎng)網(wǎng)狀互連。

（2）網(wǎng)間：對3G用戶與2G用戶、其他運營商用戶間的本地話務(wù)疏通，根據(jù)MGW的設(shè)置情況有兩種疏通方式：

方式一：設(shè)有MGW的本地網(wǎng)。

MGW與所轄區(qū)域的2G移動交換中心（MSC）、網(wǎng)關(guān)移動交換中心（GMSC）設(shè)置直達(dá)中繼；另外對本地網(wǎng)局所較多的地市，也可考慮通過GMSC或者匯接移動交換中心（TMSC）進(jìn)行轉(zhuǎn)接。

對于大本地網(wǎng)，如果采用網(wǎng)狀網(wǎng)相連，這種組織結(jié)構(gòu)比較浪費MSC的端口資源，另外局?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)置比較復(fù)雜，建議考慮改造為通過本地匯接局或者關(guān)口局轉(zhuǎn)接。因此對于大本地網(wǎng)新建的3G-MGW，建議通過轉(zhuǎn)接的方式與2G-MSC進(jìn)行連接，主要有四種方案：

方案一：通過二級匯接局進(jìn)行轉(zhuǎn)接；

方案二：通過本地網(wǎng)網(wǎng)關(guān)局進(jìn)行轉(zhuǎn)接；

方案三：新建專用軟交換本地匯接局。

方案一和方案二的情況基本上屬于同一類型，采用方案一或者方案二主要取決于轉(zhuǎn)接設(shè)備的端口造價和使用習(xí)慣。

方案三的好處是充分考慮了使用IP承載網(wǎng)，對3G-MGW部分可直接通過IP網(wǎng)轉(zhuǎn)接，另外下一步也可考慮把該本地網(wǎng)所有的MSE進(jìn)行組網(wǎng)方案的調(diào)整。

方式二：未設(shè)置MGW的本地網(wǎng)（同時參見1.2.2長途話路網(wǎng)組織）。

2G-MSC/GMSC與其轄區(qū)的MGW間首先考慮通過TMG（或者TMSC2）轉(zhuǎn)接。當(dāng)其間話務(wù)量超過46ERL（2E1）時，可考慮設(shè)置直達(dá)中繼。

1.2.2　長途話路網(wǎng)組織

（1）網(wǎng)內(nèi)：3G用戶間的長途話務(wù)，通過本地MGW與省內(nèi)其他本地網(wǎng)MGW、外省MGW經(jīng)IP承載網(wǎng)直接疏通。

（2）網(wǎng)間：3G用戶與2G用戶及其他運營商用戶間的長途話務(wù)，有三種疏通方式。

方式一：3G MGW仍采用TDM方式接入現(xiàn)有匯接網(wǎng)，由匯接網(wǎng)來疏通，遵循現(xiàn)有匯接網(wǎng)網(wǎng)路組織原則，見圖1。

圖1　長途組網(wǎng)方式一

方式二：利用軟交換匯接網(wǎng)，3G MGW與軟交換匯接設(shè)備間采用IP承載方式，2G網(wǎng)元則仍以TDM方式接入軟交換匯接網(wǎng)，來轉(zhuǎn)接網(wǎng)間的長途話務(wù)，見圖2。

圖2　長途組網(wǎng)方式二

方式三：2G與3G之間的長途話務(wù)通過3G網(wǎng)疏通，即將話務(wù)在發(fā)端就近接入3G網(wǎng)內(nèi)，通過3G MGW經(jīng)IP承載網(wǎng)至收端地3G MGW，再至收端2G網(wǎng)或其他運營商網(wǎng)。如果2G-MSC/GMSC與3G-MGW沒有直聯(lián)，仍通過TMG轉(zhuǎn)接，同方式二，見圖3。

圖3　長途組網(wǎng)方式三

對于方式一來說，仍采用現(xiàn)有匯接網(wǎng)進(jìn)行匯接，與未來盡量利用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載的方向相違背，下面主要探討方式二和方式三。

方式二網(wǎng)絡(luò)層次清晰，可充分發(fā)揮TMG的作用；數(shù)據(jù)設(shè)置相對簡單，以后由于MGW的變化，數(shù)據(jù)設(shè)置工作主要在TMG部分。

方式三網(wǎng)絡(luò)層次不夠清晰，數(shù)據(jù)設(shè)置相對復(fù)雜。尤其在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，網(wǎng)元調(diào)整動作較多，可能會頻繁地修改歸屬關(guān)系和數(shù)據(jù)。這種方式的好處是可盡量利用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載、節(jié)省傳輸。

因此建議WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期采用方式二，以后逐步采用方式三就近接入3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載（中后期上MGW的地市考慮就近接入2G MSC和GMSC）。

1.3　信令網(wǎng)組網(wǎng)方案

信令網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和及承載方式密切相關(guān)，不同的承載方式帶來不同的組網(wǎng)方式。3GPP R4版本網(wǎng)絡(luò)中的信令主要包括：BICC信令、MAP信令、CAP信令以及MSC服務(wù)器與MGW之間的H.248協(xié)議。根據(jù)不同的信令采用不同的承載方式。

1.3.1　MAP/CAP信令承載網(wǎng)

根據(jù)R4的定義，MAP信令有三種承載方式：基于七號信令網(wǎng)、ATM網(wǎng)或IP網(wǎng)。因此對于MAP/CAP信令的疏通可以考慮兩個方案：

方案一：利用現(xiàn)有的七號信令網(wǎng)；

方案二：利用3G專用IP承載網(wǎng)，新建基于IP網(wǎng)的STP設(shè)備，疏通MAP/CAP消息。

移動通信運營商擁有一個穩(wěn)定、成熟的七號信令網(wǎng)，建網(wǎng)初期建議采用方案一，即3G MAP消息通過七號信令網(wǎng)疏通。其組網(wǎng)方式與現(xiàn)有的NO.7信令網(wǎng)組網(wǎng)方式相同。為簡化信令數(shù)據(jù)，3G網(wǎng)內(nèi)的MAP消息，不分省際、省內(nèi)、本地均可采用GT尋址方式，MSC服務(wù)器初期可只與STP相連，MSC、HLR、SCP等網(wǎng)元間的消息均采用準(zhǔn)直聯(lián)方式。為緩解STP的壓力，也可考慮MSC服務(wù)器與設(shè)備設(shè)置所在地的HLR進(jìn)行直聯(lián)，與其他HLR及3G網(wǎng)元的連接則通過STP轉(zhuǎn)接。隨著技術(shù)的成熟，逐步將MAP信令通過IP承載網(wǎng)疏通。

1.3.2　BICC信令承載網(wǎng)

BICC信令的承載也有三種方式：基于七號信令網(wǎng)、ATM網(wǎng)或IP網(wǎng)。與MAP消息不同的是，現(xiàn)有的七號信令網(wǎng)不支持BICC信令，同時BICC信令基于IP網(wǎng)承載的先例已經(jīng)在移動通信運營商長途軟交換網(wǎng)中付諸實施，因此建議BICC信令的承載與話路的承載網(wǎng)一致�；�于IP網(wǎng)承載。

省內(nèi)MSC服務(wù)器間的BICC信令直接通過IP網(wǎng)承載，省際MSC服務(wù)器之間考慮到局?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)雜性，可利用目前軟交換匯接網(wǎng)的TMSC服務(wù)器，將外省的數(shù)據(jù)交由TMSC服務(wù)器分析。

1.3.3　H.248信令承載網(wǎng)

H.248信令的承載有ATM網(wǎng)或IP網(wǎng)兩種方式。

由于H.248信令僅用于MSC服務(wù)器與其管轄的MGW之間，因此建議H.248信令的承載與話路的承載網(wǎng)一致，即：基于IP網(wǎng)承載。

1.3.4　2G MSC、GMSC與3G MSC服務(wù)器之間的ISUP消息

2G MSC、GMSC與3G MSC服務(wù)器之間的ISUP消息，可有如下方式：

方式一：2G MSC與3G MSC服務(wù)器通過TDM方式直聯(lián)，疏通其ISUP消息；

方式二：2G MSC與3G MSC服務(wù)器通過與STP間的準(zhǔn)直聯(lián)信令鏈路疏通ISUP消息；

方式三：MGW綜合信令網(wǎng)關(guān)（SG）功能，ISUP消息通過2G MSC與MGW間的話路時隙連到SG，由SG進(jìn)行底層信令的轉(zhuǎn)換，通過MGW與MSC服務(wù)器間的IP承載送到MSC服務(wù)器。

方式一：由于MSC服務(wù)器存在大容量集中設(shè)置的特點，因此必然會浪費傳輸，同時網(wǎng)絡(luò)組織比較亂，不適合3G、2G混合組網(wǎng)的情況。

方式二：由于對于3G MAP消息，考慮的是通過STP疏通，因此MSC服務(wù)器必然需要與STP有大量的信令鏈路，而2G MSC本身也需要與STP相連，這種方式結(jié)構(gòu)最為清晰，同時IUSP消息與MAP相比也比較小，不會額外對STP增加太大壓力。該方案結(jié)構(gòu)清晰，應(yīng)是首選方案。

方式三：若MGW綜合SG功能不需要額外投資，同時MSC服務(wù)器集中設(shè)置，而MGW分散至各個本地網(wǎng)。在這種情況下，采用該方案可以充分利用IP網(wǎng)的資源，同時減少對STP的信令壓力，也是一個適合未來發(fā)展情況的方案。

MAP/CAP采用方案一（利用現(xiàn)有的七號信令網(wǎng)），ISUP采用方式二（通過與STP間的準(zhǔn)直聯(lián)信令鏈路），BICC和H.248按照以上的建議（利用IP承載網(wǎng)），圖4為這種情況下的組網(wǎng)方案。

圖4　信令網(wǎng)組網(wǎng)方式

2、WCDMA R4核心網(wǎng)分組域組網(wǎng)方案

分組域網(wǎng)絡(luò)組織包括承載網(wǎng)的選擇與Gn接口的網(wǎng)絡(luò)組織、GPRS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)連接、Iu接口的網(wǎng)絡(luò)組織、DNS的解析方案、國際漫游的網(wǎng)絡(luò)組織方案等。

同一節(jié)點的核心網(wǎng)設(shè)備通過局域網(wǎng)連接，在局域網(wǎng)交換機上劃分VLAN，區(qū)分不同的業(yè)務(wù)，通常劃分為Gn VLAN、Gi VLAN、計費VLAN、網(wǎng)管VLAN，不同的VLAN分配不同的網(wǎng)段地址，保證不同層面的業(yè)務(wù)相對獨立，不能通過局域網(wǎng)交換機互相訪問，從而確保普通用戶不能通過互聯(lián)網(wǎng)訪問計費網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)。不同節(jié)點的核心網(wǎng)設(shè)備通過選定的承載網(wǎng)連接，在承載網(wǎng)上采用一定的策略保證安全和網(wǎng)絡(luò)的相對獨立。

2.1　分組域承載網(wǎng)的選擇

分組域核心網(wǎng)設(shè)備的主要接口為Gn和Gi，其中Gn接口是SGSN和GGSN之間的接口，為GPRS網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部接口；Gi接口是GGSN的一個接口，為GPRS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間的接口。

SGSN與GGSN位于同一節(jié)點時，Gn通過局域網(wǎng)連接；位于不同節(jié)點時，通過承載網(wǎng)連接，承載網(wǎng)可以利用IP承載網(wǎng)進(jìn)行延伸，建設(shè)IP專網(wǎng)承載3G分組業(yè)務(wù)。該方案網(wǎng)絡(luò)分工清晰，網(wǎng)絡(luò)間協(xié)調(diào)工作小，網(wǎng)絡(luò)安全性好。從投資上看，IP專網(wǎng)投資相對于3G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)、接入網(wǎng)建設(shè)投資所占比例很小。同時電路域?qū)⒔ㄔO(shè)IP專網(wǎng)，可考慮使用該IP專網(wǎng)同時承載Gn部分分組域業(yè)務(wù)（但會不會影響電路域業(yè)務(wù)，IP專網(wǎng)怎么使用將是一個問題）。

Gi由于需要與外網(wǎng)進(jìn)行連接，建議仍通過CMNET進(jìn)行承載。

2.2　DNS的解析方案

GPRS網(wǎng)中的DNS用于GPRS網(wǎng)內(nèi)部的域名解析，負(fù)責(zé)解析出APN對應(yīng)的GGSN的IP地址、SGSN邏輯名所對應(yīng)的IP地址以及GPRS網(wǎng)內(nèi)其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)域名所對應(yīng)的IP地址。

DNS一般分根DNS和省級DNS。兩級設(shè)置APN或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點域名首先由SGSN向拜訪省DNS請求解析，如果拜訪省DNS無法解析則送到根DNS進(jìn)行解析，而后根DNS向歸屬省DNS請求解析（當(dāng)歸屬地為其他運營商時，向GRX組織設(shè)置的頂級DNS請求解析），歸屬省DNS將解析結(jié)果返回給根DNS，再由根DNS返回給歸屬省DNS，最后歸屬省DNS將解析結(jié)果返回給SGSN。

以國內(nèi)某運營商為例，目前全網(wǎng)設(shè)置有2個根DNS，分別設(shè)置在北京和廣州，分區(qū)管轄、互為備份。根DNS負(fù)責(zé)全網(wǎng)的域名解析，即：通用APN的解析、區(qū)域性APN GPRS網(wǎng)運營者標(biāo)識一級的域名解析、GPRS網(wǎng)域名下SGSN邏輯名的解析、GPRS網(wǎng)域名下GPRS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的域名解析。

每省設(shè)置至少2個省DNS，互為備份、負(fù)荷分擔(dān)，負(fù)責(zé)本省GPRS網(wǎng)內(nèi)的域名解析，即：通用APN的解析、區(qū)域性APN本省標(biāo)簽一級的域名解析、本省SGSN邏輯名的解析和本省GPRS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的域名解析。

2.3　分組域的網(wǎng)絡(luò)組織方案

對于3G版本的分組域，主要增加了3G的SGSN設(shè)備，R4版本的SGSN與GSM/GPRS網(wǎng)的SGSN所實現(xiàn)的功能和地位基本相同，建議參照GSM/GPRS的分組域進(jìn)行組網(wǎng)。即SGSN與STP相連疏通信令消息，SGSN與GGSN通過Gn接口相連，GGSN通過CMNET與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)相連。

某省3G分組域網(wǎng)絡(luò)組織示意圖見圖5。

圖5　某省移動3G/GPRS分組域網(wǎng)絡(luò)組織示意圖

3、結(jié)語

通過對電信運營商GSM網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀分析，結(jié)合未來對3G技術(shù)的展望，為合理利用資源、提高投資效益，文章從電路域、分組域的角度剖析了WCDMA R4的核心網(wǎng)組網(wǎng)方案，展現(xiàn)了在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期核心網(wǎng)的完整解決方案，對運營商實現(xiàn)從2G網(wǎng)絡(luò)向3G網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡具有一定的指導(dǎo)意義。