一種基于Femto的GSM網(wǎng)關(guān)設計與實(shí)現

摘要：GSM網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)眾多，在GSM接入網(wǎng)中引入Femto架構，符合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )扁平化發(fā)展趨勢。在此研究基于Femto架構的GSM網(wǎng)關(guān)，作為用戶(hù)端數據接入核心網(wǎng)的接口，將移動(dòng)、寬帶和固定業(yè)務(wù)融合在一起，在GSM網(wǎng)絡(luò )中將發(fā)揮重要的作用。采用IP化承載方式，Abis接口完全IP化，用模塊化設計方法，基于Femto架構，在A(yíng)TCA的平臺上設計實(shí)現了具有信令處理、數據轉換、編碼轉換及速率適配、路由等4功能的GSM網(wǎng)關(guān)，通過(guò)該網(wǎng)關(guān)已打通電話(huà)，語(yǔ)音質(zhì)量達到商用，具有重要的實(shí)際應用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：Femto；GSM；網(wǎng)關(guān)；Abis接口

0 引言
在3G已經(jīng)大量商用的時(shí)代，GSM網(wǎng)絡(luò )仍然具有大量的用戶(hù)，但隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)帶寬的不斷提升，人們獲取信息的模式發(fā)生著(zhù)根本改變，GSM網(wǎng)絡(luò )需與時(shí)俱進(jìn)，迎合現在大量據業(yè)務(wù)和與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融合的需求，增強網(wǎng)絡(luò )對用戶(hù)的粘性。家庭基站(Femto)概念最早由英國Ubiquisys公司提出，是一種小型低功率蜂窩基站，放置在家庭等室內環(huán)境中的無(wú)線(xiàn)接入設備，工作于授權頻段。其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級，覆蓋半徑較小，空中接口符合3GPP／2標準，適用于任何現有的移動(dòng)終端。Femto將移動(dòng)、固定、寬帶業(yè)務(wù)都融合在一起，用戶(hù)通過(guò)一個(gè)Femto就能實(shí)現其所有的通信需求，它能幫助運營(yíng)商鞏固用戶(hù)規模并發(fā)展家庭用戶(hù)，節省投資。由于Femto采用扁平化架構，符合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的趨勢，扁平化架構由于減少了節點(diǎn)數，也更符合全IP網(wǎng)絡(luò )中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對時(shí)延的嚴格要求，因此GSM網(wǎng)絡(luò )結合Femto結構就顯得尤為必要。
網(wǎng)關(guān)是用戶(hù)終端接入核心網(wǎng)的接口，在網(wǎng)絡(luò )中起著(zhù)重要的作用，如何設計在Femto架構下GSM網(wǎng)關(guān)就是目前急需解決的關(guān)鍵技術(shù)，本文在研究扁平化Femto架構的基礎上，設計實(shí)現了一種GSM網(wǎng)關(guān)，其中Femto網(wǎng)關(guān)與HNB(Home Node B)之間的接口(Abis口，Femto系統一般稱(chēng)此接口為Iuh接口，但由于本文設計的是GSM的網(wǎng)關(guān)，因此借用了GSM系統中的概念，沿用了Abis接口的概念)采用全IP化的結構，數據和信令都采用IP化的承載方式；A接口數據采用傳統的E1的方式接入，網(wǎng)關(guān)內部融合了路由，信令的處理和速率適配等功能，具有較高的實(shí)際應用價(jià)值。

1 GSM網(wǎng)關(guān)的基本原理
網(wǎng)關(guān)就是將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )段連接在一起的設備。它的作用就是對兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )段中的使用不同傳輸協(xié)議的數據進(jìn)行互相的翻譯轉換，設計的GSM網(wǎng)關(guān)基本原理如圖1所示。

網(wǎng)關(guān)作為用戶(hù)設備與核心網(wǎng)互聯(lián)的中介，其中各功能模塊為：
1．1 路由功能
網(wǎng)關(guān)在GSM系統中是位于基站子系統BSS(Base Station Subsystem)之中的，它要管理不止一個(gè)家庭基站HNB，具體管理多少個(gè)HNB，取決于Femto系統的設計容量，在不同的地域會(huì )有所不同。正因為一個(gè)網(wǎng)關(guān)管理多個(gè)HNB，因此它必須具有一定的路由功能，這主要體現在下列業(yè)務(wù)中，網(wǎng)關(guān)必須要知道核心網(wǎng)發(fā)來(lái)的數據要往哪個(gè)HNB發(fā)，才能保證將數據發(fā)給正確的HNB。