2G/3G核心網(wǎng)一體化建設(shè)的若干問題

摘要　技術(shù)和業(yè)務(wù)的繼承性，決定了傳統(tǒng)移動運營商必然要經(jīng)歷2G/3G共存的階段。文章首先闡明了2G/3G共存期一體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的意義，然后提出了一體化建設(shè)需要遵循的原則，最后分別對2G/3G核心網(wǎng)電路域、分組域一體化建設(shè)的若干問題進行了分析和探討。

1、引言

在中國通信運營市場里，傳統(tǒng)的移動通信運營商已經(jīng)占據(jù)了有利地位，基本形成了雙寡頭壟斷的市場格局。在未來的市場結(jié)構(gòu)中，必然會出現(xiàn)新興的移動運營商——傳統(tǒng)的固網(wǎng)運營商飽受移動替代之苦，期待準入3G市場已久。

2、2G/3G共存問題的提出

中國的通信運營行業(yè)2G與3G的共存，一方面是技術(shù)演進發(fā)揮替代作用的必然，另一方面也是用戶群體遷移必須經(jīng)歷的過程。

技術(shù)的替代是不可逆轉(zhuǎn)的，也是任何運營商都無法回避的。第一代模擬移動通信的生存期為十多年，第二代移動通信（2G）替代僅僅花了五年的光景，第三代移動通信（3G）則代表了21世紀以來移動通信領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，規(guī)模應(yīng)用的實現(xiàn)是大勢所趨，而且傳統(tǒng)的移動運營商應(yīng)對市場競爭的利器之一便是保持技術(shù)上的不斷更新。但是，維持業(yè)務(wù)的持續(xù)穩(wěn)定運營從來就是通信技術(shù)發(fā)展的基本要求，因此，移動通信技術(shù)的發(fā)展都是升級換代型，而非革命顛覆型，2G/3G的共存體現(xiàn)了技術(shù)的繼承與創(chuàng)新。

3G強大的承載能力，可以為終端用戶帶來豐富的多媒體業(yè)務(wù)體驗，從而在體驗經(jīng)濟的年代贏得中高端用戶認可。然而，就現(xiàn)網(wǎng)大量的低端客戶而言，話音和短消息也許就是其通信需求，3G并不具有太大的吸引力，所以運營商引導(dǎo)用戶及其行為的遷移需要經(jīng)歷相當長的過程，這也就注定2G/3G將共存一段時期。

2.1　共存期的界定

按照生命周期理論，當前2G的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)處于成熟期，即將進入衰退期，而3G正是引入階段。根據(jù)過往的發(fā)展經(jīng)驗，未來的2到4年將是二者并存的時期，而后達到3G替代2G的拐點，最終完全取而代之。

2.2　一體化建設(shè)的意義

經(jīng)過版本升級和設(shè)備替換等一系列技術(shù)改造，當前的2G/2.5G網(wǎng)絡(luò)容量能夠滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，并且各項性能指標已經(jīng)穩(wěn)定，客戶感知和評價良好，因而仍不失為很好的話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)。對于這樣成熟的網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)移動運營商實現(xiàn)一體化建設(shè)的意義非常重大。

首先，這能夠維持當前網(wǎng)絡(luò)的運營，實現(xiàn)客戶群體的保全和轉(zhuǎn)移。龐大的用戶群體和先天的市場份額是傳統(tǒng)運營商的最大優(yōu)勢，也是其主營業(yè)務(wù)收入和利潤的來源。2G向3G的遷移是一個平滑的演進過程，此過程需要一個較長的時間。在遷移過程中，尤其是在3G商用的初始階段，2G用戶可能還會保持增長。

其次，應(yīng)該順勢推進網(wǎng)絡(luò)的升級和業(yè)務(wù)的融合，適應(yīng)全方位競爭的需要。3G發(fā)展初期，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要滿足高端用戶寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求。運營商可以根據(jù)需要升級網(wǎng)絡(luò)，以業(yè)務(wù)推動網(wǎng)絡(luò)升級，以網(wǎng)絡(luò)升級保障業(yè)務(wù)推廣，實現(xiàn)差異化的網(wǎng)絡(luò)和差異化的服務(wù)，進一步改善用戶體驗，提升用戶忠誠度，在競爭中立于不敗之地。

再者，還能兼顧網(wǎng)絡(luò)投資保護，發(fā)揮2G/3G“兩個系統(tǒng)一張網(wǎng)絡(luò)”的協(xié)同效益。2G/3G一體化建設(shè)模式，可以實現(xiàn)2G/3G資源相互轉(zhuǎn)換。在2G用戶減少后，2G的資源可以被3G系統(tǒng)使用，從而避免了2G設(shè)備在演進過程中被廢棄所造成的投資浪費，在3G發(fā)展前期減少不確定性帶來的建設(shè)風險。

區(qū)別于2G/3G無線接入網(wǎng)的在覆蓋、容量、駐留、互操作等方面的配合策略，核心網(wǎng)由于協(xié)議的繼承性較好，其一體化建設(shè)更加順理成章。本文將圍繞2G/3G核心網(wǎng)一體化建設(shè)若干問題進行探討。

3、2G/3G核心網(wǎng)一體化建設(shè)原則

對于已擁有2G GSM網(wǎng)絡(luò)的移動運營商來說，2G、3G核心網(wǎng)一體化建設(shè)必須立足于現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)資源，建議從總體上把握如下原則：

◆2G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定優(yōu)先原則

◆2G/3G相互補充、均衡發(fā)展原則

◆充分利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源原則

◆網(wǎng)絡(luò)平滑演進原則

◆安全性原則

在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，核心網(wǎng)電路域、分組域的不同網(wǎng)元采用不同的建設(shè)方式。

4、核心網(wǎng)電路域一體化建設(shè)

4.1　語音IP化與核心網(wǎng)一體化

（1）語音IP化的意義

語音IP化是2G核心網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)IP化的一個重要步驟，也是邁向2G/3G網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵步驟。從優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度看，語音IP化使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，從而減少網(wǎng)絡(luò)層次，可以簡化網(wǎng)元互聯(lián)的復(fù)雜程度。從減少資源投入的角度看，通過引入IP端口，可以降低交換局TDM端口的占用，大大節(jié)省了E1電路的數(shù)量，減少了TDM資源的投入。

（2）策略安排

考慮到今后的升級要求，在近期的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，傳統(tǒng)移動運營商采用的設(shè)備都包含軟交換架構(gòu)，而現(xiàn)網(wǎng)仍保有一部分傳統(tǒng)交換機，特別是在匯接局層面上，因而形成了傳統(tǒng)交換機與軟交換機并存的狀況。因此，對于2G網(wǎng)絡(luò)，IP化的進程只能循序漸進。

今后3G核心網(wǎng)的話務(wù)匯接機制必然要延續(xù)IP化、扁平化，但在2G/3G共存時期，還需解決跨2G/3G系統(tǒng)的話務(wù)疏通問題。總之，語音IP化對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，深刻影響著2G/3G核心網(wǎng)交換局的建設(shè)策略。

統(tǒng)籌考慮語音IP化與核心網(wǎng)一體化建設(shè)，建議如下：

◆網(wǎng)元建設(shè)方面

傳統(tǒng)交換機，特別是匯接層面交換機不做擴容。個別傳統(tǒng)的移動端局因容量需求，可進行小幅度擴容，或者把部分用戶割接到新建交換機。

◆話務(wù)疏通方面

已全部實現(xiàn)軟交換機替換的本地網(wǎng)，本地網(wǎng)內(nèi)話務(wù)直接通過IP承載網(wǎng)疏通。

部分實現(xiàn)軟交換機替換的本地網(wǎng)，傳統(tǒng)交換機之間仍經(jīng)TDM互連；傳統(tǒng)交換機與軟交換機之間可以采用TDM，也可經(jīng)軟交換機進行轉(zhuǎn)接；軟交換機之間通過IP承載網(wǎng)疏通話務(wù)。

對于省內(nèi)長途話務(wù)，部分仍由傳統(tǒng)匯接局進行匯接，然后逐步轉(zhuǎn)移到由各地軟交換局之間的IP承載網(wǎng)疏通。

對于省際長途話務(wù)，部分仍由傳統(tǒng)匯接局進行匯接，然后逐步轉(zhuǎn)移到由跨省軟交換局之間的IP承載網(wǎng)疏通。

在引入3G之后，3G用戶內(nèi)部、3G用戶與2G用戶的長途話務(wù)通過IP承載網(wǎng)疏通，將不再通過匯接網(wǎng)轉(zhuǎn)接。

至于跨運營商的互連互通，仍然經(jīng)由傳統(tǒng)TDM承載。

4.2　MSC Server和MGW的建設(shè)

在3G R4版本中，傳統(tǒng)MSC分離為MSC Server和MGW。

MSC Server主要由MSC的呼叫控制和移動控制組成，負責完成CS域的呼叫處理等功能。MSC Server終接用戶-網(wǎng)絡(luò)信令，并將其轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)信令。MSC Server也可包含VLR以處理移動用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和Camel相關(guān)數(shù)據(jù)。MSC Server可通過接口控制MGW中媒體通道的屬于連接控制的部分呼叫狀態(tài)。

MGW通過Iu-CS接口連接核心網(wǎng)和UTRAN，可支持媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和有效載荷處理。

在當前的移動端局層面，移動運營商均已引入具有軟交換功能的R4版本交換機，并采取MSS集中設(shè)置和MGW分布設(shè)置的方式。

（1）MSC建設(shè)的三種方案

在3G引入建設(shè)期，2G和3G MSC設(shè)置方案有以下三種：

◆方案一：2G/3G獨立設(shè)置MSS，獨立設(shè)置MGW

即兩個系統(tǒng)的MSS、MGW分別建設(shè)，其網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示：

圖1　2G、3G MSS和MGW獨立設(shè)置

◆方案二：2G、3G共用MSS，獨立設(shè)置MGW

2G/3G共用MSS，但分別建設(shè)各自的MGW，其網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖2所示：

圖2　2G、3G共用MSS，獨立設(shè)置MGW

◆方案三：2G/3G共用MSS，共用MGW。

2G/3G共用MSS，共用MGW，其網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖3所示：

圖3　2G、3G共用MSS，共用MGW

（2）方案比較

對比上述三種方案，可得表1如下：

表1　MSC建設(shè)方案的比較

綜合比較各方面因素，我們建議采用方案二。

4.3　HLR的建設(shè)

在3G網(wǎng)絡(luò)中，HLR的功能與2G網(wǎng)絡(luò)相同，負責完成用戶管理和移動性管理功能。HLR與其他功能實體的接口不發(fā)生變化，但采用的協(xié)議標準不同，主要體現(xiàn)在以下方面：

◆對用戶數(shù)據(jù)的定義存在差別：3G由于引入了新的業(yè)務(wù)和功能，且借助于更加豐富的用戶信息，使得HLR中存放的用戶簽約信息量較GSM用戶更加豐富。

◆鑒權(quán)機制存在差別：3G HLR同時支持多個2G鑒權(quán)算法和3G鑒權(quán)算法，更強調(diào)網(wǎng)絡(luò)的安全性，GSM網(wǎng)絡(luò)中鑒權(quán)3元組在3G網(wǎng)絡(luò)中變?yōu)殍b權(quán)5元組，能夠針對不同的用戶采用相應(yīng)的算法。

◆采用MAP協(xié)議存在差別：3G HLR應(yīng)支持3GPP TS29.002定義的MAP協(xié)議，與GSM階段MAP Phase2+相比，引入了一些新的業(yè)務(wù)和功能，包括定位業(yè)務(wù)、號碼可攜性業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)的增強等。

建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)可以把對用戶的影響降到最低，用戶還可享受不換號、不換卡、業(yè)務(wù)受理方便等便利。此外，對于3G HLR建設(shè)方式影響比較大的因素還有2G轉(zhuǎn)網(wǎng)用戶“號碼攜帶”問題，在3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)號碼可攜帶將有助于促進2G用戶平滑地向3G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移。

在2G/3G一體化的HLR建設(shè)方面，3G HLR應(yīng)采用由2G HLR升級的方式，構(gòu)筑2G/3G共用用戶數(shù)據(jù)倉庫，并強化其業(yè)務(wù)支撐能力，然后向HSS設(shè)備平滑演進。但由于處理3G用戶業(yè)務(wù)會占用更多的處理能力，因此，現(xiàn)網(wǎng)HLR升級支持3G用戶數(shù)據(jù)存儲和處理功能后，需根據(jù)負荷情況進行容量擴充。

4.4　信令支撐網(wǎng)的建設(shè)

傳統(tǒng)移動運營商已經(jīng)建立了完備的No.7信令網(wǎng)，在2G/3G共存階段，No.7信令網(wǎng)仍將發(fā)揮重要的支撐功能。

在R4核心網(wǎng)中，除MSC Server之間、MSC Server與MGW之間的信令基于IP外，其它節(jié)點間仍將采用七號信令消息來互通。我們可以利用2G網(wǎng)絡(luò)已建的HSTP/LSTP來轉(zhuǎn)接信令消息，這些網(wǎng)元只需根據(jù)3G用戶需求進行相應(yīng)擴容即可。

在采用軟交換架構(gòu)的WCDMA R4版本技術(shù)組建全國大網(wǎng)時，不同省份MSC Server之間需要進行BICC信令互通，以完成控制平面的局間尋址及路由分析。如果大量MSC Server完全扁平化連接，將會浪費大量長途鏈路（TDM承載）；而如果建立大量SCTP連接（IP承載），又會影響網(wǎng)絡(luò)的可擴展性和易維護性。因此，引入呼叫協(xié)調(diào)節(jié)點（CMN，Call Media Node）來主要完成MSC Server之間的信令鏈路匯聚和被叫號碼分析功能，實現(xiàn)BICC信令在MSC Server之間的傳遞，CMN不需要負責任何承載面媒體網(wǎng)關(guān)的資源控制。

5、核心網(wǎng)分組域一體化建設(shè)

5.1　3G分組域與GPRS的差異

3G核心網(wǎng)分組域架構(gòu)和GPRS保持一致，核心網(wǎng)分組域和接入網(wǎng)之間引入基于ATM承載的Iu-PS接口，兩者的具體差異如下：

◆在協(xié)議層面上，GTP隧道延伸到Iu-PS接口，GTP協(xié)議版本升級；MAP版本協(xié)議的升級，增加對Camel Phase 3的支持；SGSN增加UMTS/GPRS系統(tǒng)間切換和漫游的考慮；系統(tǒng)安全性的增強。

◆在能力層面上，3G分組域業(yè)務(wù)支撐能力大大增強，基于IMS域的VoIP、PTT以及IM等業(yè)務(wù)，引入了Internet的即時通訊業(yè)務(wù)模式，突破了傳統(tǒng)移動分組域的客戶端/服務(wù)器業(yè)務(wù)模式，是分組域業(yè)務(wù)發(fā)展的里程碑；基于策略服務(wù)的QoS保障模型和IP骨干網(wǎng)QoS策略相結(jié)合，將成為移動分組域提供電信級服務(wù)質(zhì)量的里程碑；未來無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨大發(fā)展?jié)摿�，要求分組域設(shè)備處理能力呈幾何級翻番，處理能力將成為分組域設(shè)備平滑演進的關(guān)鍵。

5.2　分組域網(wǎng)元一體化建設(shè)

（1）SGSN的建設(shè)方式

2G/3G一體化建設(shè)中，SGSN的設(shè)置方案有兩種：方案一，利舊并升級現(xiàn)有的GPRS SGSN，同時滿足3G RAN的接入；方案二，新建3G SGSN，專門用于3G RAN的接入。

對兩種方案進行比較，分析如下：

◆如果采用方案一，存在的問題有三方面：首先，現(xiàn)有GPRS SGSN為支持Iu接口，硬件上需增加ATM接口，軟件上需同時支持Gb、Iu接口，對現(xiàn)網(wǎng)SGSN分區(qū)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改動較大；其次，由于現(xiàn)有SGSN容量有限，3G用戶發(fā)展空間較��；第三，GPRS SGSN能否向3G演進與現(xiàn)網(wǎng)上廠家提供的設(shè)備密切相關(guān)，即使有廠家聲稱支持升級，但也需要大幅度的板卡調(diào)整。

◆如果采用方案二，不會影響現(xiàn)有GPRS的發(fā)展，GPRS用戶和3G用戶同時發(fā)展的空間較大。但是，隨著3G用戶的發(fā)展，GPRS用戶數(shù)量將停止增長，甚至出現(xiàn)用戶減少的情況，這樣原有的GPRS SGSN設(shè)備會有所浪費。

考慮到3G SGSN專注于大數(shù)據(jù)量包轉(zhuǎn)發(fā)的特點，與GPRS SGSN功能差距大，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計不同；而且，由于升級的SGSN設(shè)備容量比新建3G SGSN小，無法滿足3G用戶對數(shù)據(jù)吞吐量的需求。因此，建議采用方案二，即新建3G SGSN。

（2）GGSN的建設(shè)方式

和3G GGSN相比，GPRS GGSN在網(wǎng)絡(luò)中的功能和接口差別并不大，主要區(qū)別是在協(xié)議和軟件上。類似地，針對3G GGSN的建設(shè)也有兩種方案：方案一，對現(xiàn)網(wǎng)GGSN升級，使其同時支持3G與2G分組域業(yè)務(wù)；方案二，新建3G網(wǎng)絡(luò)專用GGSN。

◆從投資角度來看，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量較小，現(xiàn)網(wǎng)GGSN的利用率較低，我們可充分利用其功能，因此，方案一的投資可能相對較低。

◆從對現(xiàn)網(wǎng)的影響來看，使用方案一對現(xiàn)有設(shè)備升級需要更換部分硬件，對現(xiàn)網(wǎng)有一定影響；方案二則不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

◆從對業(yè)務(wù)的影響來看，GGSN只是為分組數(shù)據(jù)包提供接入路由功能，方案一以升級改造的方式實現(xiàn)2G/3G的共用，保障了3G用戶在3G網(wǎng)與2G網(wǎng)之間切換時，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不間斷。

綜合考慮以上因素，建議采用方案一對現(xiàn)網(wǎng)GGSN升級，使其同時支持3G與2G分組域業(yè)務(wù)。2G、3G一體化建設(shè)分組域組網(wǎng)如圖4所示。

圖4　分組域一體化建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)示意圖

6、結(jié)束語

2G/3G核心網(wǎng)一體化建設(shè)是在3G引入階段特有的策略性問題，本文分析了相關(guān)問題，并提出了一些個人見解，希望能起拋磚引玉之用。