WCDMA核心网CS域IP化演进研究

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1、WCDMA核心网CS域IP化演进研究 移动网络 MobileNetwork WCDMA核心网CS域IP化演进研究 ■中国联通山西分公司任忠马向杰徐小雷 摘要 主要论述中国联通现用GsM和WCDMA网络2G/3G}~合组网的模式下,如何对核心网Cs域进行IP化 改造.对以下内容进行了系统研究:核心网信令.语音IP化演进原理,WCDMAR4核心网软交换的3个接 IZl:MC,NC,NB口的fP承载协议栈的内容,信令组网和话务组网的原那么,实际IP化操作中的具体步骤及 IP化的优势.给出结论:从3G移动通信的开展来看,NGN架构的全IP化是未来通信网开展的必然趋势. 关键词:

2、WCDMA核心网信令语音IP化软交换接13协议 0前言 移动通信和互联网技术的迅猛开展给人们的生活方 式带来了巨大的变化.越来越多的用户希望随时随地享 受互联生活.3G移动通信使之成为可能.以中国联通的 WCDMA网络为例,一方面使无线接口增)JI3HSDPA功能, 数据下载速率提高到144Mbit/s:另一方面可以方便 地对现有网络升级改造以实现核心网的全lP化为最终 开展为IMS(IPMultimediaSubsystem)技术分组域取代 电路域的视频通话业务,核心网电路交换域(Cs域)和 分组交换域(Ps域)进一步融合奠定根底. 核心网IP化原理介绍 目前.移动通

3、信的核心网正大步向lP化演进.全IP 网络对于上层业务承载的透明化,符合业务与承载分 离的开展理念,这种别离I~,ONGN(下一代网络)架构已 经逐步成为电信网络开展的必然趋势.目前.中国联通 WCDMA网络(见图1)的CS域为2G/3G混合组网,现有 的GSM交换网和R4版本核心网,在网络构成和网路组织 方面存在一定的差异.因此在进行网络改造时,我们需 要充分考虑网络的开展和演进趋势.利用软交换技术来 优化和改造现有的GSM交换网.才能到达2G/3G网络的 完全融合.这首先需要完成信令网的IP化,并完成承载 语音业务的IP化. 图1现网2G/3G混合组网拓扑图 1.1

4、信令网IP化原理 移动全1P信令网采用分层结构,使lP信令网具有 良好的可扩展性和可维护性:MSCSERVER,HLR, MGW,IPSCP等sP采用M3UA接入IP信令网,满足3GPP的 标准要求,STP问使用MTP3/M2UA/SCTP/IP协议栈在 IP信令网中保存MTP3的功能,可以继承原有的信令网管 理和维护机制,又利用了基于lP的信令传输.降低了信 令消息的传送本钱. 3G核心网和2G核心网只能采用ISUP/TUP方式互 通,由于R4网内采用BICCOVERIP方式,而2G网内采用 ISUPOVERTDM方式,需要信令网关(sG)进行协议的 转换.信令网关在基

5、于TDM的窄带ss7信令网络与基于 lP的宽带信令网络之间.完成MTP3用户的传输层信令协 议栈的双向转换(SIGTRANM3UA/SCTP/IP<=>SS7 MTP3/2/1),SG和MGW的合设,实现了lP信令和7号信 令系统的互通,MGW内置SG槽即信令回程方式,适合 于R4网络与2G网络的ISUP信令互通.因为在R4本地组网 中MSCSERVER集中放置.而3G网络I~,’tjMGW几乎分布于 所有的地市.那么通过MGW的内置网关实现,就可以 节省2GGMSC(移动关口局)~IJR4GMSCSERVER的 长途链路.WGDMAR4核心网软交换可以为下一代网

6、络 (NGN)提供实时性业务的呼叫控制和连接控制功能, 是下一代网络呼叫与控制的核心. 1.2语音业务的IP化原理 鉴于中国联通现在的WCDMA核心网络情况,cS 域中语音的lP化演进问题是非常关键的,然后是在新 的全fP结构中fMs视频 的开展.语音IP化涉及语音 编码技术,分组丧失补偿和回波抵消技术.WCDMA 网和传统的语音 (PSTN)广泛使用PCM语音编码 (G711)技术(包括采样,量化,编码3个缓环节). 比特率为64kbit/s,而且每次通话时都要建立一个独享 的64kbit/s信道.这样虽然语音质量高.但浪费带宽. WCDMA核心网Cs域IP化

7、后.承载层由TDM改变为IP. WCDMA采用的压缩语音编码AMR(AdaptiveMulti-Rate) 就可以在核心网中透明传送.AMR提供8种编码速率,编 码从475kbit/s~112.2kbit/s.可以节省带宽资源. 2WCDMA软交换接HIP承载协议栈 内容 中国联通现有WCDMA核心网Cs域的lP化应首先解 决WCDMAR4与2G混合组网中MC,NC,NB这3个接口的 IP化问题.这3个接口的协议栈结构分析如下. 2.1MC口议栈结构 MC口是MSCServer~EIMGW实现交互信息的根本 接口,采用Megaco/H.248协议(MediaGataway

8、Control protocal,简称为H.248协议).该协议是1ETF,ITU—T制 定的媒体网关控制协议,属于非对等协议.作为MSC Server对MGW的控制协议在MSCServer的控制下.完 成MGW中的对媒体网关通道和承载通道的属性配置, 建立和撤除连接等操作.MGW只是根据MSCServer的命 令指示,被动地完成操作,并将发生的事件上报给MSC Server.H.248协议属于点到点协议.它不存在路由寻址 问题. 移动网络 MobileNetwork 2.2NC口协议栈结构 NC口是MSCSERVER与MSCSERVER传递BICC(Bearer I

9、ndependentCalIContro1)协议的接口,它是直接面向电 话业务的应用提出来的,具有更加严谨的体系结构. 3GPP标准没有指定NC接口采用哪一种信令,但业界一般 采用BICC(ITU-TQ1901). BfCC是3GPP标准中唯一被提到的NC接口信令(TS 23205)是电路交换网向分组网络演进时为了在分组 网络中支持传统的话音业务而产生的.尤其适合对分组 话音的控制.BlCC协议通过IP承载有两种方式,当采用 3GPP建议的M3uA/scTP/IP承载时.由于M3UA中包含了 目的信令点信息.可以通过信令网进行转发:当BfCC直 接承载在SCTP上时,为点对

10、点方式,可直接承载在lPF-J 上而不需要信令网转接省际BlCC信令.BlCC和H248一 起为IPBCP和BCTP提供透明传输隧道. 2.3NB口协议栈结构 NB13是MGw与MGW之间的接13,用于承载用户平 面数据(语音和可视 ).现网为PcM承载,语音编 码采用G711格式.JP承载业务时IP层之上采用无连 接的UDP协议,用户层面使用RTP(ReaI-timeTransport Pr0t0c0I)实时传送协议.完成NB口上的音频和视频分 组数据包的承载功能.语音编解码采用AMR(AdaptiVe Multi—Rate),最大编码速率为122kbit/s. 3

11、基于全IP组网方案的组网原那么 3.1信令组网原那么 信令网为移动网络的重要组成局部,以lP方式承载 信令是信令网的开展方向.采用SIGTRAN技术组建新一 代lP信令网.将简化信令网的结构提高信令容量.降 低信令传输本钱.信令组网采用分层结构,选择某一个 MSCServer或sG兼作省内及省问的信令转接点(STP), 承载MSCServer之间,MSCServer与HLR之间以及MSC Server与业务控制点(SCP)之间的与承载无关的呼叫控 制(BlCC),移动应用局部(MAP),CAMEL应用局部 (CAP)信令转接.IPSTP问使用MTP3/M2PA/SCTP/I

12、P 协议栈,M2PA协议是目前SIGTRAN协议栈中唯一能够组 建lP信令网的协议.具有较强的信令组网能力.在IP信 中国无线电2021年第l期63 移动网络 MobileNetwork 令网中保存MTP3功能可继承原有信令网管理和维护体 制.省间新建LSTP首先采用IPSTP,最终升级为HSTP. MGW作为信令网关与PSTN相连.并负责TDM到IP信令承 载层的转换. 3.2话务组网原那么 当全网采用IP骨干网(见图2)传输技术时.整个 移动网可采用最优化的结构即平面化的全网状结构, 承载可以看做在一个平面上交互.不需要引入会聚交换 机.位于用户层面的媒体网关(

13、MGW)只要连至其相邻 的IP路由交换处,省问话务的路由交换功能可由IP骨干 网络来完成.各MGW需要配置TDM接口直接与本地PSTN 相连,TDM(2M)或ATM接口与BSC,RNC相连. 团 /一 ——— 0 图2WCDMA核心网cs域lP后组网拓扑图 4山西联通网络IP化改造方案 4.1SCTP多归属改造 山西联通现有网络的MSCS和MGW之间是通过CE 接入信令网.在改造时将原有的单lP对接改为了双IP对 接,给MSC,MGW分别新增一个IP地址与原有的一对lP 地址分别接一个CE.CE之间也可以互通,这样设备端只 要保证MSC,MGW各有一个IP地址可用

14、.有一个CE正常 工作,业务就不会受阻. 4.2NC口IP化 山西联通现网中MSCSERVER间的NC口没有直接电 路连接(通过L局或MGW转接).NC口IP化需要同NB口 一 并考虑,因为NC口协议(B『CC)是控~IJNB口必需的协 议,也就是MGW间中继的IP化.这是IP扁平化的第一步 山西联通综合关口局已是软交换形式.按照扁平化开展 64中闻无线电20I】年第1期 思路即可同GMSCSEVER/GMGW对接.实现lP承载. 4.3数据配置 在SCTP多归属改造中.给MSC,MGW分别增加一 个IP地址,然后将MSC,MGW之间的H.248链路,M3UA 链路

15、全部由原来的单信令点对接改为双信令点对接.在 IP对接中.信令由原来的通过电路中的某个时隙的对接 改为了通过cEIP对接.原来是由MSC之间的N7LNK直接 对接.或者通过MGW进行转接.现在直接在需要对接的 MSC之间进行M3UA对接. 5核心网IP化的优点 核心网IP化是R4版本最理想的组网方案.平面式JP网 结构.承载在一个平面上交互.充分发挥运营商完善的IP 骨干网络优势.语音数据,信令承载共用一套IP骨干 网.利于降低网络的运营本钱和维护本钱.电路域采用 用户面(话务)和控制面(信令)承载别离的结构.使 得Msc效劳器,R可以集中放置,提高了组网的灵活性. 6小结 中国联通WCDMA网络Cs域的IP化是通信技术开展 的必然趋势.也是一个循序渐进的过程.WCDMAR4版 本核心网的软交换架构,实现了控制与承载的别离,是 移动网和固网软交换融合的起点.核心网Cs域的IP化将 会推动WCDMA全网IP化进程. 随着移动网络lP化的开展.移动2G/3G核心网设 备,无线侧设备以及PSTN网络需要通过cE路由器会聚. 再接入IP承载专网通过不同的VPN进行转发.由于CE 路由器网络需要承载语音以及流媒体等高价值业务,因 此对承载网络的可靠性,平安性以及效劳质量(QOS) 将提出了更高的要求.■