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(dòng)通信的核心網(wǎng)正大步向IP化演進(jìn)。全IP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現網(wǎng)CS域為2G/3G混合組網(wǎng)，GSM現有交換網(wǎng)和R4版本核心網(wǎng)，在網(wǎng)元構成和網(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(shí)，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(lái)優(yōu)化和改造現有的GSM交換網(wǎng)，才能達到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(yǔ)音的IP化。

鑒于聯(lián)通公司現在的WCDMA核心網(wǎng)絡(luò )情況，CS域中語(yǔ)音的IP化演進(jìn)問(wèn)題是非常關(guān)鍵的，其次是在新的全IP結構中IMS視頻電話(huà)的發(fā)展。語(yǔ)音處理需解決兩個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題：一是在保證語(yǔ)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(huà)質(zhì)量，這樣就涉及語(yǔ)音編碼技術(shù)及分組丟失補償和回波抵消技術(shù)。在WCDMA現網(wǎng)中傳統語(yǔ)音電話(huà)（PSTN）廣泛使用PCM語(yǔ)音編碼（G.711）技術(shù)（包括：采樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程），比特率為64kbps，而且每次通話(huà)時(shí)都要在局端建立一個(gè)獨享的64kbps信道，這樣，雖然語(yǔ)音質(zhì)量高，但由于效率低、帶寬浪費嚴重，不符合未來(lái)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(yǔ)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，這樣就大大節省了帶寬資源。因為網(wǎng)絡(luò )電話(huà)是在基于IP的分組網(wǎng)絡(luò )上傳輸話(huà)音，將模擬語(yǔ)音信號轉換成數字語(yǔ)音分組，采用存儲轉發(fā)方式，以分組的形式在面向無(wú)連接的分組網(wǎng)上傳輸，這種分組語(yǔ)音技術(shù)，能夠極大地提高帶寬利用率。

現網(wǎng)中IP化的具體改造方案

第一步：SCTP多歸屬改造。山西聯(lián)通現網(wǎng)的MSCS和MGW之間是通過(guò)CE接入信令網(wǎng)，在改造過(guò)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(gè)IP地址與原有的一對IP地址分別接一個(gè)CE，CE之間可以互通。這樣，設備端只要保證MSC和MGW各有一個(gè)IP地址可用、有一個(gè)CE正常工作就不會(huì )使業(yè)務(wù)受阻。

第二步：山西聯(lián)通現網(wǎng)中MSCServer間的NC口沒(méi)有直接電路（通過(guò)L局或MGW轉接），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(shí)現IP承載。

第三步：完成設備內部改造，這一步需要增加支持IP承載的單板。目前華為公司UMG8900現有VPB板負責語(yǔ)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(guò)CE接入IP承載網(wǎng)。從承載來(lái)看，只是通過(guò)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板負責語(yǔ)音編譯碼、速率適配，PS4V、PS8V負責各線(xiàn)卡的分組數據交換，GIPI板出光纖接至CE，通過(guò)CE接入IP承載網(wǎng)，而MSCServer均變化不大。從信令來(lái)看，各個(gè)局向之間直接通過(guò)MSC的IP進(jìn)行對接（信令不用通過(guò)MGW進(jìn)行轉接），ISUP信令在PSTN的局向間中繼上傳送，通過(guò)MGW的SIGTRAN功能轉換后，經(jīng)IP網(wǎng)傳送到MSCServer。

數據配置方面，在SCTP多歸屬改造中，給MSC、MGW分別增加一個(gè)IP地址，然后將MSC、MGW之間的H248鏈路、M3UA鏈路全部由原來(lái)的單信令點(diǎn)對接改為雙信令點(diǎn)對接。在IP對接中，信令由原來(lái)的通過(guò)電路中的某個(gè)時(shí)隙的對接改為通過(guò)CEIP對接。原來(lái)是由MSC之間的N7LNK直接對接，或者通過(guò)MGW進(jìn)行轉接，現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(diǎn)

核心網(wǎng)IP化是R4版本最理想的結網(wǎng)方案。平面式IP網(wǎng)結構，承載在一個(gè)平面上交互，充分發(fā)揮運營(yíng)商完善的IP骨干網(wǎng)絡(luò )。語(yǔ)音、數據、信令承載共用一套IP骨干網(wǎng)，利于降低網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)成本和維護成本。電路域采用用戶(hù)面（話(huà)務(wù)）和控制面（信令）承載分離的結構，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(yíng)商快速掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)和維護。網(wǎng)絡(luò )向全IP多媒體演進(jìn)更加容易、平滑。

WCDMA現網(wǎng)CS域的IP化是通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。WCDMAR4版本核心網(wǎng)的軟交換架構，實(shí)現了控制與承載的分離，是移動(dòng)網(wǎng)和固網(wǎng)軟交換融合的起點(diǎn)，核心網(wǎng)CS域的IP化將會(huì )推動(dòng)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 )相互融合的基礎上，向用戶(hù)提供多樣化、智能化、個(gè)性化的數據業(yè)務(wù)。隨著(zhù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )IP化的發(fā)展，移動(dòng)2G/3G核心網(wǎng)設備、無(wú)線(xiàn)側設備，以及PSTN網(wǎng)絡(luò )、DTV（數字電視），需要通過(guò)CE路由器匯聚，再接入IP承載專(zhuān)網(wǎng)，通過(guò)不同的VPN進(jìn)行轉發(fā)。由于CE路由器網(wǎng)絡(luò )需要承載移動(dòng)語(yǔ)音以及流媒體等高價(jià)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。