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1 引言
承載網(wǎng)絡(luò)采用IP技術(shù)是今后電信網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展趨勢之一。通過采用統(tǒng)一的IP骨干網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡化與優(yōu)化，支持組網(wǎng)的靈活性和傳輸帶寬的最佳利用，從而為移動運(yùn)營商節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資和運(yùn)維開銷。目前，國內(nèi)各運(yùn)營商都在經(jīng)歷著從2G到3G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)演化和遷移。在此過程中，終端用戶接入速度明顯提升，數(shù)據(jù)流量也急速增長。這些增長對網(wǎng)絡(luò)也提出了更高的要求，不僅需要能夠靈活地處理峰值流量的沖擊，而且能夠在需要時(shí)迅速、簡單地?cái)U(kuò)容，同時(shí)還要保證電信網(wǎng)絡(luò)的安全性和健壯性。在這種條件下，原來基于幀中繼的Gb鏈路已經(jīng)不能滿足新的要求，在IP網(wǎng)絡(luò)上承載Gb業(yè)務(wù)流已成為迫切的需要。
在這樣的背景下，擁有許多成功商用Gb over IP案例的諾基亞西門子通信攜手中國移動通信一起，在其GPRS/EDGE網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施Gb接口IP化改造方案，僅河南移動就有15臺SGSN，400多個(gè)BSC，8000多個(gè)PCU運(yùn)行在Gb over IP網(wǎng)絡(luò)中，全省共節(jié)約E1電路1000余條。
2 Gb over IP的技術(shù)原理
2.1 Gb over IP接口的協(xié)議棧
Gb接口位于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)中的BSS和SGSN之間，用來傳送SGSN和BSC之間的信令和用戶數(shù)據(jù)。Gb over IP（3GPP TS 48.016）與Gb over FR相比并沒有本質(zhì)的區(qū)別（見圖1），主要改變是在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層從原來的幀中繼承載改變?yōu)镮P/UDP承載，通過基于IP的路由尋址完成Gb接口的信令和數(shù)據(jù)交換。而其上層的其他協(xié)議和應(yīng)用并沒有任何改變。
圖1 Gb over IP和Gb over FR協(xié)議棧的比較
在幀中繼承載方式中，（NSEI，NSVCI）對應(yīng)于存在于PCU和SGSN間幀中繼承載中的永久虛連接，而在IP承載的Gb口中，（NSEI，NSVCI）則最終通過源/目標(biāo)地址端口四元組（IPs，UDPs，IPdst，UDPdst）來進(jìn)行標(biāo)識（見圖2）。通過該四元組，可以明確標(biāo)識PCU和SGSN間的一條鏈路。NS-VL是對應(yīng)著本端（PAPU或PCU）的UDP/IP Endpoint，它是NS層與下層L2通信的路徑。一個(gè)NS-VL可以服務(wù)于多個(gè)NV-VC link。而NSEI主要是為了實(shí)現(xiàn)Gb口接口鏈路管理，同一NSEI組內(nèi)的多條NSVC可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)和互為備份的作用。在IP作為承載的Gb鏈路中，BSS/SGSN的同一NSEI組中的多條NSVC，可以IP地址不同，也可以IP地址相同，而端口不同，配置上的靈活性非常強(qiáng)。
圖2 NS-VL、NS-VC和NSEI的示例
2.2 Gb over IP的配置模式
諾基亞西門子通信的Gb over IP解決方案支持靜態(tài)和動態(tài)兩種配置模式，兩者的區(qū)別在于對NS-VC的定義上，靜態(tài)配置模式需要手動去定義所有相關(guān)參數(shù)，而動態(tài)則只需要定義部分參數(shù)，其余的配置信息則由PCU和SGSN兩端協(xié)商產(chǎn)生，具體的描述如下：
（1）靜態(tài)配置模式
在靜態(tài)配置模式下，每一條NSVC在PCU和SGSN兩端都需要明確定義：NSVCI，NSEI，PCU ID（或SGSN PAPU ID），IPs+UDPs，IPdst+UDPdst，Data Weight，Signaling Weight。兩端配置都完成后，當(dāng)激活NS-VC鏈路時(shí)，BSC或SGSN會向?qū)Χ税l(fā)送NS-ALIVE消息；在收到該消息之后，SGSN或BSC會向?qū)Χ嘶貞?yīng)NS-ALIVE-ACK消息，至此該流程結(jié)束，這時(shí)的BSC和SGSN會在本端將NS-VC狀態(tài)置為工作狀態(tài)，并開始傳輸信令和用戶數(shù)據(jù)流量。隨后的BSC或SGSN會每隔NS-test Timer后發(fā)送一個(gè)NS-ALIVE消息給對端，來確認(rèn)鏈路狀態(tài)是否正常。
（2）動態(tài)配置模式
在動態(tài)配置模式下，只需定義本端的NSE參數(shù)，其它的配置信息是由鏈路兩端網(wǎng)元的Sub-Network層的自動協(xié)商流程來完成的。其自協(xié)商流程有SIZE，CONFIG，ADD，DELETE，CHANGE-WEIGHT等。
該流程首先是BSC發(fā)送一個(gè)SNS-SIZE 給SGSN，內(nèi)容包含Reset標(biāo)識、最大可配置的NS-VC數(shù)量，以及BSC側(cè)配置的IP Endpoint的數(shù)量。SGSN收到后會依據(jù)此計(jì)算出全互連狀態(tài)下需要的NS-VC的數(shù)量，如果它小于等于BSS可以配置的最大NS-VC的數(shù)量，則這次SIZE流程就被SGSN接受。如果SIZE流程成功，接下來BSS會繼續(xù)發(fā)送SNS-CONFIG給SGSN。如果SIZE流程不成功，則SGSN會在SNS-SIZE-ACK中用Cause Code為“Invalid Number of NS-VCs”，“Invalid Number of IP4 Endpoints”，“Invalid Number of IP6 Endpoints”來通知BSS。
CONFIG流程用來交換該NSEI兩端的配置信息。首先BSC會發(fā)送所有自己要配置的IP Endpoint信息給SGSN，SGSN收到后會回復(fù)SNS-CONFIG-ACK給BSS。隨后SGSN會將自己的配置信息通過SNS-CONFIG PDU發(fā)送給BSS，BSC收到后也回復(fù)SNS-CONFIG-ACK消息。所有流程完成后，BSC側(cè)的IP Endpoint會向?qū)?yīng)的SGSN側(cè)的IP Endpoint發(fā)送NS-ALIVE消息來激活NS-VC（見圖3）。
圖3 SNS SIZE和CONFIG流程
動態(tài)配置模式下還有ADD和DELETE流程，用來增加和刪減IP Endpoint，以及CHANGEWEIGHT流程用來通知對端本網(wǎng)元的Signalling Weight或Data Weight發(fā)生了變化。
（3）負(fù)載分擔(dān)
Gb over IP支持同一NSE下多條NSVC之間的負(fù)荷分擔(dān)，而不管是動態(tài)還是靜態(tài)模式，每條NSVC所承載業(yè)務(wù)量的多少由定義的權(quán)重Weight來決定（包含Data Weight和Signaling Weight），Weight越大，該鏈路所承載的業(yè)務(wù)量的比例越高。為避免IP數(shù)據(jù)包在選擇不同路徑時(shí)，出發(fā)和到達(dá)順序不一致，通常同一TLLI的數(shù)據(jù)包只選擇一條NSVC通過，后續(xù)的數(shù)據(jù)包不再進(jìn)行路徑選擇。
作者：楚 印 諾基亞西門子通信 來源：電信網(wǎng)技術(shù)
