基于IP架構(gòu)的cdma2000系統(tǒng)A接口協(xié)議的設(shè)計(jì)

摘要：結(jié)合一種基于IP架構(gòu)的CDMA2000系統(tǒng)，討論了A接口上信令/業(yè)務(wù)/控制流的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)組成，提出了在IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下A接口協(xié)議的設(shè)計(jì)方案，完成了A接口中信令子接口的IP化協(xié)議設(shè)計(jì)，以及業(yè)務(wù)子接口聽控制流模型設(shè)計(jì)，形成了一個完整的IP化A接口協(xié)議體系。對呼叫處理中的指配流程進(jìn)行改進(jìn)，降低了系統(tǒng)的呼損率。

關(guān)鍵詞：IPCOMAA接口A1/A2 指配流程

隨著IP協(xié)議在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用以及CDMA移動通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，基于IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的CDMA2000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題日益受到人們的關(guān)注。在設(shè)計(jì)基于IP的CDMA2000系統(tǒng)時，A接口的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。由于系統(tǒng)核心網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化，并引入了控制與業(yè)務(wù)、傳送與接入分離的中交換設(shè)計(jì)思想，在IP上實(shí)現(xiàn)A接口協(xié)議與在傳統(tǒng)電路交換上實(shí)現(xiàn)A接口有所不同，主要是需要設(shè)計(jì)信令與業(yè)務(wù)分離的A接口協(xié)議棧以及信令流、業(yè)務(wù)流在IP承載方式下的傳輸。

1  IP架構(gòu)下的CDMA2000的系統(tǒng)A接口研究

A接口是無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口。在CDMA2000系統(tǒng)中A接口包括：A1/A2、A3/A7、A8/A9和A10/A11等接口，它們滿足3GPP2IOS4.1規(guī)范。A1/A2接口是CDMA2000系列移動交換中心（MSC）與基站控制器（BSC）之間的接口，該接口秉承CDMAOne系統(tǒng)。A1接口用于傳輸MSC與BSC之間的信令信息；A2接口用于傳輸MSC與BSC之間的話音信息。MSC與BSC之間的A1/A2接口，傳統(tǒng)上稱之為A接口，下文中加不特殊聲明A接口即指此接口。

1．1基于IP的CDMA2000系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

目前CDMA系統(tǒng)模型有很多種，這里結(jié)合一種基于IP架構(gòu)的CDMA2000系統(tǒng)討論A接口的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用多種無線傳輸與接入技術(shù)、IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及軟交換控制技術(shù)等，其核心交換機(jī)制為IP交換機(jī)制，即利用統(tǒng)一的IP交換平臺在各功能部件間交換信令控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1(a)。

系統(tǒng)主要劃分為以下幾個模塊：

·無線接入單元WAU（WirelessAccessUnit）：完成空中接口物理信道的收發(fā)處理，建立和維護(hù)與無線終端設(shè)備之間的無線通道連接。

·無線接入服務(wù)器WAS（WirelessAccessServer）：主要完成與WAU之間接口信令的處理和與CS的交互，輔助CS實(shí)現(xiàn)電路型業(yè)務(wù)的無線資源管理與控制、移動性管理和呼叫控制功能。

·呼叫控制服務(wù)器CS（CallServer）：主要完成無線資源和呼叫的控制與管理，實(shí)現(xiàn)中交換中媒體網(wǎng)關(guān)控制器的功能。

·電路媒體網(wǎng)關(guān)CMG（CircuitMediaGateway）：實(shí)現(xiàn)連接PSTN、ISDM和PLMN的網(wǎng)關(guān)功能以及話音壓縮編解碼功能。

·呼叫信令網(wǎng)關(guān)CSG（CallSignalingGateway）:為系統(tǒng)中分布的各種應(yīng)用提供穩(wěn)定、可靠的信令支持。

以及位置寄存器（LR）、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)（）PDSN、操作維護(hù)中心（OMC）等模塊。

1．2A接口的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

A接口架構(gòu)如圖1（b）所示，MSC與BSC之間的接口即為文本所研究的A接口，包含信令和用戶業(yè)務(wù)兩個子接口，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)A接口的A1/A2接口。CS與WAS之間的接口構(gòu)成信令子程序；對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)A接口中的A1接口，用于傳輸MSC與BSC之間的信令消息；WAS業(yè)務(wù)部件與CMG之間以及兩個WAS業(yè)務(wù)部件之間構(gòu)成了業(yè)務(wù)子接口，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)A接口中的A2接口，用于傳輸MSC與BSC之間的語音業(yè)務(wù)信息。電路分配單元CDB在CS與CMG的控制關(guān)系中起輔助作用，負(fù)責(zé)選定路由。

2基于IP的A接口方案設(shè)計(jì)

2．1A接口協(xié)議棧設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)電路交換型CDMA系統(tǒng)中A1接口采用3GPP2的IOS4.1版本規(guī)范中規(guī)定的七號信令SCCP0類和2類協(xié)議及MTP等作為低怪傳輸協(xié)議。基于IP的CDMA系統(tǒng)引入中交換思想，呼叫控制與業(yè)務(wù)承載分離。而SCCP信令協(xié)議又無法分別交換控制和承載的信息，而此需要新的信令系統(tǒng)支持。本系統(tǒng)的A接口采用TCP/IP協(xié)議作為低層傳輸協(xié)議。

協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖2所示。

信令和業(yè)務(wù)子接口協(xié)議棧的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議均采用商售以太網(wǎng)交換機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。傳輸層采用本系統(tǒng)的專利技術(shù)：RUDP協(xié)議代替了傳統(tǒng)的七號信令SCCP。信令子接口應(yīng)用層內(nèi)容基本對應(yīng)3GPP2的IOS4.1版本規(guī)范A1接口中的基站管理應(yīng)用部分（BSMAP）和直接傳遞應(yīng)用部分（DTAP）；業(yè)務(wù)子接口應(yīng)用層內(nèi)容以媒體數(shù)據(jù)為主。

RUDP協(xié)議是“ReliableUDP”的簡稱，是一種自定義的、為UDP引入可靠傳輸機(jī)制的簡化協(xié)議。它兼顧有TCP的可靠性與UDP的高效性，是本系統(tǒng)可靠傳輸所采用的協(xié)議。RUDP的基本思想是在UDP包頭內(nèi)加入兩個字節(jié)的協(xié)議頭，即一個字節(jié)的前向序號和一個字節(jié)的后向序號。圍繞這兩個字節(jié)的協(xié)議頭，RUDP協(xié)議采用了一個套證實(shí)機(jī)制、重發(fā)機(jī)制、序號對齊機(jī)制分別保證了RUDP通信的可靠性、高效性和數(shù)據(jù)流的有序性。RUDP協(xié)議技術(shù)保證了系統(tǒng)內(nèi)信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸性能要求。

2．2信令子接口設(shè)計(jì)

2．2．1信令連接建立方式

（1）傳統(tǒng)的信令連接建立方式

傳統(tǒng)CDMA系統(tǒng)A1接口信令采用了七號信令SCCP的0類基本無連接業(yè)務(wù)和2類基本有連接業(yè)務(wù)。SCCP通過E1接口傳輸信令消息建立信令連接。E1接口即一個PCM中繼電路，可以同時容納32時隙×64kbps的語音數(shù)據(jù)。在32個時隙中，第0時隙被用作幀同步信息，第16時隙作為SCCP的信令通道，其余30個時隙被用作語音時隙被作用語音通道。這樣，第16時隙就被信令消息全時獨(dú)占，無論該時隙空閑與否，均不允許其它消息（語音消息）使用，造成了資源浪費(fèi)。

（2）IP架構(gòu)下的信令連接建立方式

由于協(xié)議棧采用了TCP/IP傳輸協(xié)議，因此在設(shè)計(jì)A1接口信令連接方式時取消了基于無連接方式的應(yīng)用，所有信令均基于有連接方式傳送。

在A1接口上以目的設(shè)備ID（D_DID）、目的處理ID（D_CID）和源設(shè)備ID（S_DID）、源處理ID（S_CID）組成的四元組唯一標(biāo)識一個信令連接。信令連接以一次握手的機(jī)制建立。連接建立方首先發(fā)送源處理ID為空的連接起始建立消息，接收方進(jìn)行處理后回送的第一條消息為本次處理申請的處理ID，雙方連接建立完成。所有信令均基于有連接方式傳送，連接建立的流程如圖3所示。

實(shí)體1與實(shí)體2之間由實(shí)體1發(fā)起一個基于連接的處理流程，實(shí)體1首先申請?zhí)幚鞩D，在始發(fā)消息的信件頭D_DID中填對端實(shí)體2的設(shè)備ID，D_CID填空。S_DID填實(shí)體1的設(shè)備ID，S_CID填本地處理ID。

實(shí)體2收到D_CID為空的始發(fā)消息，確認(rèn)可以處理后申請?zhí)幚鞩D，向?qū)Ψ桨l(fā)送后續(xù)處理消息，消息中D_DID、D_CID置對方DID和CID，S_DID、S_CID置本身DID和CID。至此雙方信令連接成功。

2．2．2消息及消息元素

繼承了標(biāo)準(zhǔn)BASP協(xié)議中定義的大部分消息和消息元素，并結(jié)合IP網(wǎng)絡(luò)特性增加、刪除了部分消息和消息元素。

（1）由于A2接口上用戶業(yè)務(wù)基于IP傳輸，完全取消了A2接口電路的概念，因此刪除所有地面電路管理類消息和電路識別碼CIC等消息元素；因簡化了清除流程，而刪除呼叫處理類的清除請求消息；

（2）增加兩條用于呼叫建立的新消息。