移動通信核心網(wǎng)分層組網(wǎng)技術(shù)

羅八一

（中國電信股份有限公司 自貢分公司，四川 自貢 643000）

0 引 言

傳統(tǒng)移動通信業(yè)務(wù)擁有獨立的系統(tǒng)來開展自身業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨立分散在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，難以實現(xiàn)系統(tǒng)之間技術(shù)與資源的共享，降低了移動通信網(wǎng)絡(luò)的運營效率，并增加了運營的成本。基于此，運用分層組網(wǎng)技術(shù)，整合移動通信資源，打造出業(yè)務(wù)平面、控制平面、交換平面以及接入平面等4個功能平面，從而構(gòu)建出一個完整的分層軟交換系統(tǒng)，對移動通信業(yè)務(wù)活動進(jìn)行集約化管理，以實現(xiàn)移動通信核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)融合發(fā)展[1-4]。

1 移動通信核心網(wǎng)分層組網(wǎng)技術(shù)概述

在移動通信核心網(wǎng)中，分層組網(wǎng)技術(shù)的運用為移動通信的信息傳輸提供了多個渠道，可實現(xiàn)多項業(yè)務(wù)在不同分層的傳送，提高了移動通信信息傳輸效率。該項技術(shù)將移動通信的業(yè)務(wù)與傳送進(jìn)行了分離，用戶可以自由進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，這樣即保持了移動通信網(wǎng)絡(luò)的整體性，又可為用戶提供多樣化的移動通信服務(wù)。運用該項技術(shù)構(gòu)建的移動通信核心網(wǎng)包含了接入層、傳輸層、控制層以及應(yīng)用層4個層次。其中，接入層是指用戶接入網(wǎng)絡(luò)的層次，主要的作用是傳輸用戶信息；傳輸層屬于通信的承載渠道；控制層是整個移動通信核心網(wǎng)的關(guān)鍵組成，具有呼叫控制、連接管理以及開放接口等功能；應(yīng)用層是用戶與通信網(wǎng)絡(luò)的連接層，用戶在終端呼叫后會進(jìn)入應(yīng)用層與移動通信網(wǎng)絡(luò)建立連接，然后核心網(wǎng)會為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)。核心網(wǎng)的4個層次既是獨立存在的，同時又借助通信接口實現(xiàn)相互之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而將多種業(yè)務(wù)融合在一個核心網(wǎng)中。

2 移動通信核心網(wǎng)分層組網(wǎng)技術(shù)分析

2.1 軟交換技術(shù)分析

軟交換技術(shù)是分層技術(shù)的核心，其可進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸，并對通信各項業(yè)務(wù)進(jìn)行有效控制。軟交換技術(shù)將其負(fù)責(zé)的各項業(yè)務(wù)進(jìn)行分離，然后借助通信網(wǎng)絡(luò)建立各項業(yè)務(wù)之間的聯(lián)系，使各項業(yè)務(wù)獨立運行的同時，還可在核心網(wǎng)中進(jìn)行業(yè)務(wù)之間的切換，以保持移動通信功能的整體性。

2.1.1 分層軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

基于軟交換技術(shù)構(gòu)建了移動通信核心網(wǎng)的分層軟交換系統(tǒng)，具體如圖1所示。系統(tǒng)包含4個功能平面，每個功能平面對應(yīng)著自身的各項功能。同時核心網(wǎng)為每個平面都配備了相應(yīng)的設(shè)備，使整個系統(tǒng)有序運行，依據(jù)用戶的需求提供相應(yīng)的服務(wù)。第一層為業(yè)務(wù)平面層，由應(yīng)用、AAA以及對策服務(wù)器組成，與軟交換設(shè)備對接，進(jìn)行業(yè)務(wù)各項操作的控制。第二層為控制平面層，處于軟交換設(shè)備與核心分組網(wǎng)之間，是軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中最為重要的一環(huán)。其運用軟交換設(shè)備建立了業(yè)務(wù)平面與交換平面的連接，并通過交換平面接入媒體網(wǎng)關(guān)，為用戶提供媒體服務(wù)。第三層是交換平面，處于核心分組網(wǎng)與接入平面之間，主要的功能是將控制平面發(fā)送的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)IP路由器，使其傳輸至目標(biāo)地址。第四層為接入平面，包括了各個網(wǎng)關(guān)、接入設(shè)備以及智能終端，用戶使用智能終端發(fā)送數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過移動通信的核心網(wǎng)與業(yè)務(wù)平面相連接，進(jìn)而將數(shù)據(jù)信息傳送至目標(biāo)地點。采用軟交換技術(shù)將整個通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，可以保持呼叫與業(yè)務(wù)之間的獨立[5-8]。

圖1 分層軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.2 移動交換服務(wù)器分析

基于以上分析可以看出，軟交換系統(tǒng)的核心是控制平面，因此下文主要對控制平面的運行原理進(jìn)行介紹。控制平面中應(yīng)用了移動交換服務(wù)器MSCSERVER，主要負(fù)責(zé)移動通信的綜合業(yè)務(wù)。MSCSERVER根據(jù)呼叫的信息對通信網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合控制，主要包括業(yè)務(wù)傳送、業(yè)務(wù)接入以及業(yè)務(wù)分離，使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與軟交換系統(tǒng)中的其他平面進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸。MSC-SERVER的功能主要包括以下5個方面。一是可進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將電話號碼映射傳遞給服務(wù)器DPC；二是自動管理和控制系統(tǒng)的開關(guān)機呼叫轉(zhuǎn)移和定位；三是安全保密，其運用了用戶認(rèn)證算法，需檢驗用戶的身份信息；四是呼叫控制，MSCSERVER自動建立呼叫連接并維持連接，當(dāng)用戶中斷呼叫后，MSC-SERVER會自動進(jìn)行釋放；五是協(xié)議處理，軟交換系統(tǒng)是一個開放的環(huán)境，并且采用了多種協(xié)議，通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換后，由系統(tǒng)中的服務(wù)器進(jìn)行集中管控。MSC-SERVER詳細(xì)功能如圖2所示。

圖2 MSC-SERVER功能結(jié)構(gòu)

2.2 信令網(wǎng)技術(shù)分析

移動通信業(yè)務(wù)種類逐漸增多，使得接入平面承擔(dān)過大的接入壓力，對移動通信核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互規(guī)模提出了更高的要求。基于此，需要不斷提高當(dāng)下接入平面的功能性，尤其是對接入技術(shù)不斷升級與改進(jìn)，以滿足大量用戶不同的接入要求。移動通信核心網(wǎng)以往使用的是TDM鏈路，在其實際運行過程中一旦用戶規(guī)模激增，會使信令傳輸受到阻礙，因此目前使用的是改進(jìn)升級后的信令網(wǎng)技術(shù)，即IP信令網(wǎng)技術(shù)。將IP作為數(shù)據(jù)信息的承載渠道，可以進(jìn)行呼叫與業(yè)務(wù)信息的高效率傳遞。以NO.7信令網(wǎng)為例，其使用的是SIG-TRAN協(xié)議棧，被劃分為3個協(xié)議層。第一層為NO.7信令適配層，其是基于以往NO.7的改進(jìn)，保留了原有的信令高層，并支持原語（由若干條指令組成的程序段）；第二層為通用信令傳送協(xié)議層，主要是保證信令傳送的安全性；第三層為標(biāo)準(zhǔn)IP傳送協(xié)議層，可封裝IP數(shù)據(jù)，然后以信令的形式傳送數(shù)據(jù)[9,10]。

3 移動通信核心網(wǎng)分層組網(wǎng)技術(shù)的實際運用

3.1 組網(wǎng)原則

在實際組網(wǎng)工作中，要注重組網(wǎng)的經(jīng)濟性，盡量降低組網(wǎng)成本，主要原則包括以下4點。一是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計要科學(xué)，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性；二是評估移動通信網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，參考?xì)v史數(shù)據(jù)對移動通信市場發(fā)展情況進(jìn)行預(yù)測，以確定構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的實際性能；三是采用軟交換設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，并要保證設(shè)備支持4G與5G的互操作；四是全網(wǎng)需使用統(tǒng)一的MSC-SERVER設(shè)備。

3.2 組網(wǎng)方案

基于以上對分層技術(shù)的分析，結(jié)合組網(wǎng)的原則，對移動通信核心網(wǎng)分層組網(wǎng)的方案進(jìn)行設(shè)計。本次組網(wǎng)以5G網(wǎng)絡(luò)為主，使用新建軟交換方案進(jìn)行分層組網(wǎng)建設(shè)。還需注意的是，新組網(wǎng)需能承擔(dān)通信網(wǎng)絡(luò)頻繁切換的壓力，為用戶提供高質(zhì)量的移動通信服務(wù)。

3.2.1 MSC-SERVER設(shè)計

由于MSC-SERVER與媒體網(wǎng)關(guān)（Media Gateway，MGW）有著對應(yīng)關(guān)系，因此要將其設(shè)置在二干傳輸節(jié)點，以實現(xiàn)對MGW的覆蓋。此外，在IP承載網(wǎng)骨干節(jié)點設(shè)計中，應(yīng)保持其與MSC-SERVE設(shè)計的一致性。MSC-SERVE的局址設(shè)計影響著整個組網(wǎng)的質(zhì)量，因此在局址設(shè)計中除了要將MSC-SERVER設(shè)置在二干傳輸節(jié)點上，還要采用大容量設(shè)計，對網(wǎng)絡(luò)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實時備份，以此來提高組網(wǎng)的安全性，保證網(wǎng)絡(luò)運行的順暢。

3.2.2 信令網(wǎng)設(shè)計

3層結(jié)構(gòu)的NO.7信令網(wǎng)采用軟交換設(shè)備作為信令網(wǎng)的交換端，為了沖破原有網(wǎng)絡(luò)的限制，保證組網(wǎng)的質(zhì)量，可延續(xù)以往的TDM承載和局信令組網(wǎng)。新構(gòu)建的軟交換系統(tǒng)使用IP協(xié)議傳遞信令，并且借助網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備與IP進(jìn)行對接，而軟交換設(shè)備與信令點設(shè)備在連接時采用MGW內(nèi)置SG經(jīng)由TDM接口實現(xiàn)對接。

4 結(jié) 論

近年來，移動通信技術(shù)飛速發(fā)展，人們可運用移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻通話，信息數(shù)據(jù)傳輸量逐漸增多。分層組網(wǎng)技術(shù)為信息數(shù)據(jù)大規(guī)模的傳輸提供了技術(shù)支持，促進(jìn)了5G移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。目前，分層組網(wǎng)技術(shù)在移動通信組網(wǎng)中的應(yīng)用較為普遍，其解決了以往移動通信網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)傳輸不暢的問題，實現(xiàn)了移動通信核心網(wǎng)的技術(shù)升級。