四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)中核心網(wǎng)演進(jìn)分析

張虹， 周俊茂

（1 中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200060；2 中國移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司，上海 200060）

四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)中核心網(wǎng)演進(jìn)分析

張虹1， 周俊茂2

（1 中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200060；2 中國移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司，上海 200060）

本文主要探討了無線接入多樣化情況下，核心網(wǎng)在四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)演進(jìn)中的階段性分析，可分為三大階段：GSM/TD-SCDMA核心網(wǎng)融合組網(wǎng)，完成GSM/TD-SCDMA的共接入；PS域完成GSM/TD-SCDMA/ WLAN的融合組網(wǎng)，并積極向SAE演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)GSM/TD-SCDMA/WLAN/LTE的共接入；IMS網(wǎng)絡(luò)真正成為接入無關(guān)的融合核心網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。

四網(wǎng)協(xié)同；核心網(wǎng)；組網(wǎng)演進(jìn)；IMS

在相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將長期共存，協(xié)同發(fā)展。隨著移動(dòng)無線接入網(wǎng)不斷向IP化、扁平化方向演進(jìn)，在GSM網(wǎng)絡(luò)積極應(yīng)用3G、4G技術(shù)，在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提升網(wǎng)絡(luò)能力的新功能，在WLAN上應(yīng)用最新802.11n設(shè)備，推進(jìn)GSM網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)向LTE FDD、TD-LTE平滑演進(jìn)，是國際上共同的趨勢(shì)。因此在這背景下，本論文主要探討了核心網(wǎng)在多網(wǎng)絡(luò)下共平臺(tái)的建設(shè)演講趨勢(shì)，如何應(yīng)對(duì)全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)加劇，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，提供綜合接入能力來滿足客戶多樣化需求的全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

1 核心網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題

經(jīng)過多年的發(fā)展，移動(dòng)交換核心網(wǎng)目前由CS域、PS域和IMS域組成，現(xiàn)階段各自獨(dú)立組網(wǎng)。其中CS域內(nèi)部基本完成IP化改造，實(shí)現(xiàn)控制、承載分離的扁平化架構(gòu)；PS域?qū)崿F(xiàn)IP承載；IMS域由試驗(yàn)轉(zhuǎn)為商用，彌補(bǔ)了運(yùn)營商原固定接入核心控制能力的空白。如圖1所示。

雖然核心網(wǎng)有了一定的發(fā)展，但是還存在著一定的問題。在CS域中，TDM及未IP化設(shè)備仍在網(wǎng)運(yùn)行，控制、承載尚未完全分離，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不清晰；在PS域中，日益增長的數(shù)據(jù)流量對(duì)網(wǎng)絡(luò)壓力增大，單靠擴(kuò)容PS域設(shè)備容量難以取得成效；另外對(duì)于日益增長的GPRS流量，無相應(yīng)的資源管控手段；在新建的IMS域中，因?yàn)镃S長期存在，IMS域初建，與CS域、PS域協(xié)同、融合發(fā)展不夠。

針對(duì)這些問題，核心網(wǎng)需要調(diào)結(jié)構(gòu)、促融合及支持全業(yè)務(wù)。IMS是未來核心網(wǎng)絡(luò)的控制單元，與CS域長期并存，而PS域成為IMS域的接入并向SAE架構(gòu)演進(jìn)。在這一長期過程中，本文分析了演進(jìn)的3階段及核心網(wǎng)技術(shù)、架構(gòu)、組網(wǎng)等方面的變化。

2 核心網(wǎng)演進(jìn)階段分析

CM-IMS是提升網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力、應(yīng)對(duì)全業(yè)務(wù)運(yùn)營和互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段，是核心網(wǎng)演進(jìn)的目標(biāo)架構(gòu)——統(tǒng)一融合的核心網(wǎng)。從長遠(yuǎn)講，以構(gòu)筑寬帶、融合、開放、可運(yùn)營可管理的核心控制網(wǎng)絡(luò)是我們的目標(biāo)，提升核心網(wǎng)在全I(xiàn)P環(huán)境下多業(yè)務(wù)支持能力和運(yùn)營能力，以滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展需要。

在CM-IMS成為統(tǒng)一融合的核心網(wǎng)終極目標(biāo)前，還要經(jīng)歷引入階段和與CS網(wǎng)絡(luò)長期共存階段。引入階段CM-IMS主要實(shí)現(xiàn)固定接入控制，與CS域的關(guān)系是獨(dú)立組網(wǎng)、業(yè)務(wù)互通，與PS域的關(guān)系是PS域?yàn)镮MS域提供接入，會(huì)話類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過CM-IMS提供；之后會(huì)進(jìn)入CM-IMS和CS網(wǎng)絡(luò)長期共存階段，與CS域長期共存，部分R4軟交換著手升級(jí)支持ICS（IMS Centralized Services）的演進(jìn)策略及網(wǎng)絡(luò)方案，PS域仍為CM-IMS域提供IP承載，業(yè)務(wù)分擔(dān)同時(shí)PS域核心網(wǎng)向SAE架構(gòu)演進(jìn)。最終CS和PS成為CM-IMS的接入網(wǎng)，CM-IMS成為統(tǒng)一融合的核心網(wǎng)。

跟隨CM-IMS這一技術(shù)演進(jìn)階段和四網(wǎng)協(xié)同策略，本文確定核心網(wǎng)四網(wǎng)協(xié)同也分3階段來探討和分析。

2.1 階段1：GSM/TD-SCDMA融合組網(wǎng)

在此階段中，優(yōu)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，全網(wǎng)IP化改造，GSM/TDSCDMA核心網(wǎng)率先融合，共組融合核心網(wǎng)，完成GSM、TDSCDMA的共接入。如圖2所示。

GSM/TD-SCDMA融合組網(wǎng)是基于GSM/TD-SCDMA共核心網(wǎng)的一整套網(wǎng)絡(luò)融合方案，利用GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)低成本快速建設(shè)，提高TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量及用戶感受，為核心網(wǎng)走向統(tǒng)一和融合打下基礎(chǔ)。

圖1 核心網(wǎng)現(xiàn)狀圖

GSM/TD-SCDMA融合組網(wǎng)主要包含：

(1) 核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織的融合。軟交換要進(jìn)行IP化改造，“GSM話音IP承載”，為GSM/TD-SCDMA提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)組織，并為無縫融入后續(xù)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。

(2) 核心網(wǎng)設(shè)備的融合。軟交換要支持TDSCDMA的接入，為GSM/TD-SCDMA提供統(tǒng)一的移動(dòng)性管理和業(yè)務(wù)處理能力。

(3) 核心網(wǎng)向業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)提供區(qū)分GSM/TDSCDMA的計(jì)費(fèi)信息。

(4) 核心網(wǎng)向網(wǎng)管系統(tǒng)提供區(qū)分GSM/TD-SCDMA的接入信息。

圖2 核心網(wǎng)階段1融合組網(wǎng)圖

圖3 核心網(wǎng)階段2融合組網(wǎng)圖

為了快速規(guī)模實(shí)施GSM/TD-SCDMA融合組網(wǎng)，并關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全性，可引入MSC/SGSN Pool組網(wǎng)，將物理多局環(huán)境變?yōu)檫壿媶尉汁h(huán)境。

2.2 階段2：四網(wǎng)協(xié)同組網(wǎng)

以軟交換為主已建的CS域核心網(wǎng)致力于話音解決方案，是中國移動(dòng)賴以生存的盈利基礎(chǔ)，將長期運(yùn)營；解決固網(wǎng)接入的CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與CS業(yè)務(wù)互通、與PS業(yè)務(wù)分擔(dān)，積極為統(tǒng)一控制的終極核心網(wǎng)架構(gòu)做準(zhǔn)備。此階段中，可以重點(diǎn)關(guān)注PS域的變化。

對(duì)于日益增長的數(shù)據(jù)流量，首先針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)無相應(yīng)的資源管控手段PS域要引入PCC。PCC架構(gòu)可以解決現(xiàn)網(wǎng)無線資源瓶頸突出，網(wǎng)絡(luò)資源管控的需求；另外還可以滿足市場(chǎng)策略/業(yè)務(wù)發(fā)展需求，及早有效解決網(wǎng)絡(luò)資源和用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的平衡問題，還能支持區(qū)分品牌用戶的市場(chǎng)策略，提供分級(jí)客戶服務(wù)體驗(yàn)，進(jìn)一步推出靈活差異化資費(fèi)套餐；不論是T+W，還是IMS支持的全業(yè)務(wù)，都需要及早從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整體保障業(yè)務(wù)QoS的策略控制，PCC可以滿足公司全業(yè)務(wù)運(yùn)營戰(zhàn)略和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)發(fā)展需求。

同時(shí)，WLAN是中國移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的重要補(bǔ)充，是進(jìn)入寬帶市場(chǎng)的有效手段，GSM/TDSCDMA+WLAN深度融合，可以實(shí)現(xiàn)用戶通過WLAN接入使用GSM/TD-SCDMA的PS域業(yè)務(wù)，有效分流GSM/ TD-SCDMA數(shù)據(jù)流量。

另外，LTE是中國移動(dòng)的未來，隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，核心網(wǎng)PS域需要向SAE演進(jìn)，滿足日益增長的IP數(shù)據(jù)流量需求。

圖4 核心網(wǎng)階段三網(wǎng)融合組網(wǎng)圖

因此階段2核心網(wǎng)PS域積極演進(jìn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)GSM/TD-SCDMA/WLAN/LTE共接入，如圖3所示。

2.3 階段3： IMS網(wǎng)絡(luò)真正成為接入無關(guān)的融合核心網(wǎng)

在此階段，IMS不斷演進(jìn)接近終級(jí)目標(biāo)網(wǎng)，最終IMS網(wǎng)絡(luò)完成了業(yè)務(wù)控制和承載控制/承載的分離，提供了接入無關(guān)的核心控制。CS演進(jìn)為mAGCF，CS域逐步退化為CM-IMS的一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)；另外PS演進(jìn)為MME/SGSN Serving-GW，隨著HSPA和LTE技術(shù)的成熟，CM-IMS能夠基于PS域?yàn)橐苿?dòng)用戶提供包含話音的各種多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)，IMS的核心控制可以被各種業(yè)務(wù)共享，開放的業(yè)務(wù)架構(gòu)為業(yè)務(wù)的快速部署提供了條件。

此時(shí)的IMS支持固定，移動(dòng)，寬帶，F(xiàn)MC融合以及后續(xù)的演進(jìn)，支持全業(yè)務(wù)運(yùn)營，企業(yè)，家庭，個(gè)人業(yè)務(wù)的融合和靈活應(yīng)用，如圖4所示。

3 小結(jié)

核心網(wǎng)四網(wǎng)協(xié)同的階段性，分為3大階段：

階段1：核心網(wǎng)存在CS域，PS域及新引入的CM-IMS域，GSM/TD-SCDMA核心網(wǎng)率先融合，共組融合核心網(wǎng)，完成GSM、TD-SCDMA的共接入。

階段2：核心網(wǎng)CS域、PS域與IMS域長期共存，3個(gè)域積極融合、業(yè)務(wù)互通。PS域完成GSM/TDSCDMA/WLAN的融合組網(wǎng)，并積極向SAE演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)GSM/TD-SCDMA/WLAN/LTE的共接入。

階段3：IMS網(wǎng)絡(luò)真正成為接入無關(guān)的融合核心網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。

[1]（法）皮埃爾（Lescuyer，P），（法）蒂埃里（Lucidarme，T）著.演進(jìn)分組系統(tǒng)(EPS)：3G UMTS的長期演進(jìn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進(jìn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋著. 3GPP長期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社，2008年11月.

[3] 黃韜，劉韻潔，張智江，劉申建著. LTE/SAE移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，2009年7月.

[4] 3GPP TS 23.401： GPRS Enhancement for LTE Access[S].

[5] 3GPP TS 23.402： Architecture Enhancements For Non-3GPP access[Z].

Evolution analysis of the core network with the four-network coordination

ZHANG Hong1, ZHOU Jun-mao2

(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shanghai Branch, Shanghai 200060, China; 2 China Mobile Group Shanghai Co., Ltd., Shanghai 200060, China)

This article mainly discusses the periodic development of the core network with the wireless access of diversif i ed cases (GSM/TD-SCDMA/WLAN/LTE).The core network of four networks fusion of wireless access, can be divided into three stages: GSM/TD-SCDMA core network fusion network, completes the GSM/TD-SCDMA common access. PS domain fi nishes GSM/TD-SCDMA/WLAN network of fusion, and actively to SAE enhancement, realize GSM/TD-SCDMA/WLAN/LTE common access. IMS network becomes a real access control network of the independent of the converged network.

four-network coordination; IMS; the fusion core network

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0008-04

2013-05-29