WCDMA核心網(wǎng)加速向IP化演進(jìn)

山西聯(lián)通IP化改造后的機房

目前，移動通信的核心網(wǎng)正大步向IP化演進(jìn)。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)對于上層業(yè)務(wù)承載的透明化，符合業(yè)務(wù)與承載分離的發(fā)展理念，這種分離的NGN架構(gòu)已經(jīng)逐步成為電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。由于歷史的原因，中國聯(lián)通WCDMA現(xiàn)網(wǎng)CS域為2G/3G混合組網(wǎng)，GSM現(xiàn)有交換網(wǎng)和R4版本核心網(wǎng)，在網(wǎng)元構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)組織上都存在一定的差異，因此在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造時，需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)，利用軟交換技術(shù)來優(yōu)化和改造現(xiàn)有的GSM交換網(wǎng)，才能達(dá)到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的完全融合。首先完成信令網(wǎng)的IP化，其次完成業(yè)務(wù)承載語音的IP化。

鑒于聯(lián)通公司現(xiàn)在的WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)情況，CS域中語音的IP化演進(jìn)問題是非常關(guān)鍵的，其次是在新的全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)中IMS視頻電話的發(fā)展。語音處理需解決兩個關(guān)鍵性的問題：一是在保證語音質(zhì)量的前提下，盡可能降低編碼比特率；二是在IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，保證一定的通話質(zhì)量，這樣就涉及語音編碼技術(shù)及分組丟失補償和回波抵消技術(shù)。在WCDMA現(xiàn)網(wǎng)中傳統(tǒng)語音電話（PSTN）廣泛使用PCM語音編碼（G.711）技術(shù)（包括：采樣、量化、編碼三個過程），比特率為64kbps，而且每次通話時都要在局端建立一個獨享的64kbps信道，這樣，雖然語音質(zhì)量高，但由于效率低、帶寬浪費嚴(yán)重，不符合未來電信技術(shù)的發(fā)展方向。WCDMA核心網(wǎng)CS域IP化后，承載層由TDM改變成IP，WCDMA采用的壓縮語音編碼AMR就可以在核心網(wǎng)中透明傳送，AMR提供8種編碼速率，編碼從4.75kbps到12.2kbps，這樣就大大節(jié)省了帶寬資源。因為網(wǎng)絡(luò)電話是在基于IP的分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸話音，將模擬語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字語音分組，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，以分組的形式在面向無連接的分組網(wǎng)上傳輸，這種分組語音技術(shù)，能夠極大地提高帶寬利用率。

現(xiàn)網(wǎng)中IP化的具體改造方案

第一步：SCTP多歸屬改造。山西聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)的MSCS和MGW之間是通過CE接入信令網(wǎng)，在改造過程中將原有的單IP對接改為了雙IP對接，給MSC、MGW分別新增一個IP地址與原有的一對IP地址分別接一個CE，CE之間可以互通。這樣，設(shè)備端只要保證MSC和MGW各有一個IP地址可用、有一個CE正常工作就不會使業(yè)務(wù)受阻。

第二步：山西聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)中MSCServer間的NC口沒有直接電路（通過L局或MGW轉(zhuǎn)接），NC口IP化需要同NB口一并考慮，因為NC口協(xié)議BICC是控制NB口必須的協(xié)議，也就是MGW間中繼的IP化，這是IP扁平化的第一步。山西聯(lián)通綜合關(guān)口局已是軟交換，按照扁平化發(fā)展思路即可同GMSCServer/GMGW對接，實現(xiàn)IP承載。

第三步：完成設(shè)備內(nèi)部改造，這一步需要增加支持IP承載的單板。目前華為公司UMG8900現(xiàn)有VPB板負(fù)責(zé)語音業(yè)務(wù)的IP分組適配處理，新增HRD板，HRD板出光纖接至CE，通過CE接入IP承載網(wǎng)。從承載來看，只是通過HRD增加了新的BICC中繼電路用于承載。中興MGW新增GIPI、VTCD、PSN4V、PSN8V板，VTCD板負(fù)責(zé)語音編譯碼、速率適配，PS4V、PS8V負(fù)責(zé)各線卡的分組數(shù)據(jù)交換，GIPI板出光纖接至CE，通過CE接入IP承載網(wǎng)，而MSCServer均變化不大。從信令來看，各個局向之間直接通過MSC的IP進(jìn)行對接（信令不用通過MGW進(jìn)行轉(zhuǎn)接），ISUP信令在PSTN的局向間中繼上傳送，通過MGW的SIGTRAN功能轉(zhuǎn)換后，經(jīng)IP網(wǎng)傳送到MSCServer。

數(shù)據(jù)配置方面，在SCTP多歸屬改造中，給MSC、MGW分別增加一個IP地址，然后將MSC、MGW之間的H248鏈路、M3UA鏈路全部由原來的單信令點對接改為雙信令點對接。在IP對接中，信令由原來的通過電路中的某個時隙的對接改為通過CEIP對接。原來是由MSC之間的N7LNK直接對接，或者通過MGW進(jìn)行轉(zhuǎn)接，現(xiàn)在直接在需要對接的MSC之間進(jìn)行M3UA對接即可。

核心網(wǎng)IP化的優(yōu)點

核心網(wǎng)IP化是R4版本最理想的結(jié)網(wǎng)方案。平面式IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)，承載在一個平面上交互，充分發(fā)揮運營商完善的IP骨干網(wǎng)絡(luò)。語音、數(shù)據(jù)、信令承載共用一套IP骨干網(wǎng)，利于降低網(wǎng)絡(luò)的運營成本和維護成本。電路域采用用戶面（話務(wù)）和控制面（信令）承載分離的結(jié)構(gòu)，使得MSC服務(wù)器、HLR可以集中放置，提高了組網(wǎng)的靈活性，有利于運營商快速掌握整個網(wǎng)絡(luò)的運營和維護。網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P多媒體演進(jìn)更加容易、平滑。

WCDMA現(xiàn)網(wǎng)CS域的IP化是通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，同時也是一個循序漸進(jìn)的過程。WCDMAR4版本核心網(wǎng)的軟交換架構(gòu)，實現(xiàn)了控制與承載的分離，是移動網(wǎng)和固網(wǎng)軟交換融合的起點，核心網(wǎng)CS域的IP化將會推動WCDMA全網(wǎng)IP化進(jìn)程，下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）將以IP為骨干，在各種網(wǎng)絡(luò)相互融合的基礎(chǔ)上，向用戶提供多樣化、智能化、個性化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著移動網(wǎng)絡(luò)IP化的發(fā)展，移動2G/3G核心網(wǎng)設(shè)備、無線側(cè)設(shè)備，以及PSTN網(wǎng)絡(luò)、DTV（數(shù)字電視），需要通過CE路由器匯聚，再接入IP承載專網(wǎng)，通過不同的VPN進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。由于CE路由器網(wǎng)絡(luò)需要承載移動語音以及流媒體等高價值業(yè)務(wù)，因此將對承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性以及服務(wù)質(zhì)量提出更高的要求。