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WCDMAR4核心网组网方案

发布时间:2020-02-11 03:58:33 阅读: 来源:过滤器厂家

摘要 目前,WCDMA系统已有R99、R4、R5三个版本完成了定稿,R5版本有待检验和完善,从未来的技术发展趋势分析,基于R4标准的技术更加完善、更具优势。从电路域和分组域的角度剖析了WCDMA R4的核心网组网方案,展现了在3G网络建设初期核心网的完整解决方案,对运营商实现从2G网络向3G网络的平滑过渡有一定的指导意义。

1、R4核心网电路域组网方案

1.1 电路域承载方式的选择

根据R4版本的情况,电路域的承载方式主要有时分复用(TDM)方式、IP方式以及异步传输(ATM)方式,对于移动通信运营商,电路域承载方式主要有如下两种方案:

方案一:采用目前的TDM方式进行承载;

方案二:采用目前软交换网的IP承载网延伸到省内,或者另外新建一个IP承载网。

采用TDM承载方式的好处是基于TDM的话路质量经过现网的考验,成熟稳定,并且现网的设备可利用度大;采用IP承载方式的好处是便于向未来的网络演进,较好地解决了传输资源的利用度问题,但其话音质量需要验证,并且增加了建设IP延伸段的费用。考虑到未来发展的趋势,R4电路域承载方式按照IP承载考虑。

1.2 话路网组网方案

1.2.1 本地话路网组网

(1)网内:同一本地网内设有多个媒体网关(MGW)时,直接通过IP网网状互连。

(2)网间:对3G用户与2G用户、其他运营商用户间的本地话务疏通,根据MGW的设置情况有两种疏通方式:

方式一:设有MGW的本地网。

MGW与所辖区域的2G移动交换中心(MSC)、网关移动交换中心(GMSC)设置直达中继;另外对本地网局所较多的地市,也可考虑通过GMSC或者汇接移动交换中心(TMSC)进行转接。

对于大本地网,如果采用网状网相连,这种组织结构比较浪费MSC的端口资源,另外局数据的设置比较复杂,建议考虑改造为通过本地汇接局或者关口局转接。因此对于大本地网新建的3G-MGW,建议通过转接的方式与2G-MSC进行连接,主要有四种方案:

方案一:通过二级汇接局进行转接;

方案二:通过本地网网关局进行转接;

方案三:新建专用软交换本地汇接局。

方案一和方案二的情况基本上属于同一类型,采用方案一或者方案二主要取决于转接设备的端口造价和使用习惯。

方案三的好处是充分考虑了使用IP承载网,对3G-MGW部分可直接通过IP网转接,另外下一步也可考虑把该本地网所有的MSE进行组网方案的调整。

方式二:未设置MGW的本地网(同时参见1.2.2长途话路网组织)。

2G-MSC/GMSC与其辖区的MGW间首先考虑通过TMG(或者TMSC2)转接。当其间话务量超过46ERL(2E1)时,可考虑设置直达中继。

1.2.2 长途话路网组织

(1)网内:3G用户间的长途话务,通过本地MGW与省内其他本地网MGW、外省MGW经IP承载网直接疏通。

(2)网间:3G用户与2G用户及其他运营商用户间的长途话务,有三种疏通方式。

方式一:3G MGW仍采用TDM方式接入现有汇接网,由汇接网来疏通,遵循现有汇接网网路组织原则,见图1。

图1 长途组网方式一

方式二:利用软交换汇接网,3G MGW与软交换汇接设备间采用IP承载方式,2G网元则仍以TDM方式接入软交换汇接网,来转接网间的长途话务,见图2。

图2 长途组网方式二

方式三:2G与3G之间的长途话务通过3G网疏通,即将话务在发端就近接入3G网内,通过3G MGW经IP承载网至收端地3G MGW,再至收端2G网或其他运营商网。如果2G-MSC/GMSC与3G-MGW没有直联,仍通过TMG转接,同方式二,见图3。

图3 长途组网方式三

对于方式一来说,仍采用现有汇接网进行汇接,与未来尽量利用IP网络进行承载的方向相违背,下面主要探讨方式二和方式三。

方式二网络层次清晰,可充分发挥TMG的作用;数据设置相对简单,以后由于MGW的变化,数据设置工作主要在TMG部分。

方式三网络层次不够清晰,数据设置相对复杂。尤其在3G网络建设初期,网元调整动作较多,可能会频繁地修改归属关系和数据。这种方式的好处是可尽量利用IP网络进行承载、节省传输。

因此建议WCDMA网络建设初期采用方式二,以后逐步采用方式三就近接入3G网络进行承载(中后期上MGW的地市考虑就近接入2G MSC和GMSC)。

1.3 信令网组网方案

信令网的网络结构和及承载方式密切相关,不同的承载方式带来不同的组网方式。3GPP R4版本网络中的信令主要包括:BICC信令、MAP信令、CAP信令以及MSC服务器与MGW之间的H.248协议。根据不同的信令采用不同的承载方式。

1.3.1 MAP/CAP信令承载网

根据R4的定义,MAP信令有三种承载方式:基于七号信令网、ATM网或IP网。因此对于MAP/CAP信令的疏通可以考虑两个方案:

方案一:利用现有的七号信令网;

方案二:利用3G专用IP承载网,新建基于IP网的STP设备,疏通MAP/CAP消息。

移动通信运营商拥有一个稳定、成熟的七号信令网,建网初期建议采用方案一,即3G MAP消息通过七号信令网疏通。其组网方式与现有的NO.7信令网组网方式相同。为简化信令数据,3G网内的MAP消息,不分省际、省内、本地均可采用GT寻址方式,MSC服务器初期可只与STP相连,MSC、HLR、SCP等网元间的消息均采用准直联方式。为缓解STP的压力,也可考虑MSC服务器与设备设置所在地的HLR进行直联,与其他HLR及3G网元的连接则通过STP转接。随着技术的成熟,逐步将MAP信令通过IP承载网疏通。

1.3.2 BICC信令承载网

BICC信令的承载也有三种方式:基于七号信令网、ATM网或IP网。与MAP消息不同的是,现有的七号信令网不支持BICC信令,同时BICC信令基于IP网承载的先例已经在移动通信运营商长途软交换网中付诸实施,因此建议BICC信令的承载与话路的承载网一致。基于IP网承载。

省内MSC服务器间的BICC信令直接通过IP网承载,省际MSC服务器之间考虑到局数据的复杂性,可利用目前软交换汇接网的TMSC服务器,将外省的数据交由TMSC服务器分析。

1.3.3 H.248信令承载网

H.248信令的承载有ATM网或IP网两种方式。

由于H.248信令仅用于MSC服务器与其管辖的MGW之间,因此建议H.248信令的承载与话路的承载网一致,即:基于IP网承载。

1.3.4 2G MSC、GMSC与3G MSC服务器之间的ISUP消息

2G MSC、GMSC与3G MSC服务器之间的ISUP消息,可有如下方式:

方式一:2G MSC与3G MSC服务器通过TDM方式直联,疏通其ISUP消息;

方式二:2G MSC与3G MSC服务器通过与STP间的准直联信令链路疏通ISUP消息;

方式三:MGW综合信令网关(SG)功能,ISUP消息通过2G MSC与MGW间的话路时隙连到SG,由SG进行底层信令的转换,通过MGW与MSC服务器间的IP承载送到MSC服务器。

方式一:由于MSC服务器存在大容量集中设置的特点,因此必然会浪费传输,同时网络组织比较乱,不适合3G、2G混合组网的情况。

方式二:由于对于3G MAP消息,考虑的是通过STP疏通,因此MSC服务器必然需要与STP有大量的信令链路,而2G MSC本身也需要与STP相连,这种方式结构最为清晰,同时IUSP消息与MAP相比也比较小,不会额外对STP增加太大压力。该方案结构清晰,应是首选方案。

方式三:若MGW综合SG功能不需要额外投资,同时MSC服务器集中设置,而MGW分散至各个本地网。在这种情况下,采用该方案可以充分利用IP网的资源,同时减少对STP的信令压力,也是一个适合未来发展情况的方案。

MAP/CAP采用方案一(利用现有的七号信令网),ISUP采用方式二(通过与STP间的准直联信令链路),BICC和H.248按照以上的建议(利用IP承载网),图4为这种情况下的组网方案。

图4 信令网组网方式

2、WCDMA R4核心网分组域组网方案

分组域网络组织包括承载网的选择与Gn接口的网络组织、GPRS网络与数据业务网之间的网络连接、Iu接口的网络组织、DNS的解析方案、国际漫游的网络组织方案等。

同一节点的核心网设备通过局域网连接,在局域网交换机上划分VLAN,区分不同的业务,通常划分为Gn VLAN、Gi VLAN、计费VLAN、网管VLAN,不同的VLAN分配不同的网段地址,保证不同层面的业务相对独立,不能通过局域网交换机互相访问,从而确保普通用户不能通过互联网访问计费网络和网管网络。不同节点的核心网设备通过选定的承载网连接,在承载网上采用一定的策略保证安全和网络的相对独立。

2.1 分组域承载网的选择

分组域核心网设备的主要接口为Gn和Gi,其中Gn接口是SGSN和GGSN之间的接口,为GPRS网络的内部接口;Gi接口是GGSN的一个接口,为GPRS网络与数据业务网络之间的接口。

SGSN与GGSN位于同一节点时,Gn通过局域网连接;位于不同节点时,通过承载网连接,承载网可以利用IP承载网进行延伸,建设IP专网承载3G分组业务。该方案网络分工清晰,网络间协调工作小,网络安全性好。从投资上看,IP专网投资相对于3G网络核心网、接入网建设投资所占比例很小。同时电路域将建设IP专网,可考虑使用该IP专网同时承载Gn部分分组域业务(但会不会影响电路域业务,IP专网怎么使用将是一个问题)。

Gi由于需要与外网进行连接,建议仍通过CMNET进行承载。

2.2 DNS的解析方案

GPRS网中的DNS用于GPRS网内部的域名解析,负责解析出APN对应的GGSN的IP地址、SGSN逻辑名所对应的IP地址以及GPRS网内其它网络节点相关域名所对应的IP地址。

DNS一般分根DNS和省级DNS。两级设置APN或网络节点域名首先由SGSN向拜访省DNS请求解析,如果拜访省DNS无法解析则送到根DNS进行解析,而后根DNS向归属省DNS请求解析(当归属地为其他运营商时,向GRX组织设置的顶级DNS请求解析),归属省DNS将解析结果返回给根DNS,再由根DNS返回给归属省DNS,最后归属省DNS将解析结果返回给SGSN。

以国内某运营商为例,目前全网设置有2个根DNS,分别设置在北京和广州,分区管辖、互为备份。根DNS负责全网的域名解析,即:通用APN的解析、区域性APN GPRS网运营者标识一级的域名解析、GPRS网域名下SGSN逻辑名的解析、GPRS网域名下GPRS网络节点的域名解析。

每省设置至少2个省DNS,互为备份、负荷分担,负责本省GPRS网内的域名解析,即:通用APN的解析、区域性APN本省标签一级的域名解析、本省SGSN逻辑名的解析和本省GPRS网络节点的域名解析。

2.3 分组域的网络组织方案

对于3G版本的分组域,主要增加了3G的SGSN设备,R4版本的SGSN与GSM/GPRS网的SGSN所实现的功能和地位基本相同,建议参照GSM/GPRS的分组域进行组网。即SGSN与STP相连疏通信令消息,SGSN与GGSN通过Gn接口相连,GGSN通过CMNET与外部数据网相连。

某省3G分组域网络组织示意图见图5。

图5 某省移动3G/GPRS分组域网络组织示意图

3、结语

通过对电信运营商GSM网络的现状分析,结合未来对3G技术的展望,为合理利用资源、提高投资效益,文章从电路域、分组域的角度剖析了WCDMA R4的核心网组网方案,展现了在3G网络建设初期核心网的完整解决方案,对运营商实现从2G网络向3G网络的平滑过渡具有一定的指导意义。

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