WCDMA核心网CS域IP化演进研究移动网络MobileNetworkWCDMA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: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<=>SS7MTP3/2/1),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(MediaGatawayControlprotocal,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MSCServer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MSCServer.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MobileNetwork2.2NC口协议栈结构NC口是MSCSERVER与MSCSERVER传递BICC(BearerIndependentCalIContro1)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(TS23205)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-timeTransportPr0t0c0I)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(AdaptiVeMulti—Rate),最大编码速率为122kbit/s.3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MSCServer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/IP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(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.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.■。
