3G核心網(wǎng)分組域組網(wǎng)和業(yè)務(wù)平臺建設(shè)

　　摘要　本文從信息產(chǎn)業(yè)部第三代移動通信技術(shù)試驗網(wǎng)出發(fā)，針對第三代移動通信分組域和業(yè)務(wù)平臺的建設(shè)，借鑒試驗網(wǎng)的一些經(jīng)驗，探討在商用網(wǎng)中如何建設(shè)。

　　關(guān)鍵詞　3G　核心網(wǎng)　分組域　網(wǎng)絡(luò)組織　業(yè)務(wù)平臺

O、引言

　　筆者有幸參加了信息產(chǎn)業(yè)部第三代移動通信技術(shù)試驗網(wǎng)的總體方案設(shè)計和北京地區(qū)試驗網(wǎng)工程的設(shè)計工作。3G試驗網(wǎng)采用WCDMA R99、cdma2000 1X、TD-SCDMA三種技術(shù)建設(shè)。在考慮3G組網(wǎng)方案時，我們結(jié)合了3G網(wǎng)絡(luò)自身的特點，立足于滿足試驗的要求，同時借鑒了2G/2.5G商用網(wǎng)的組網(wǎng)經(jīng)驗。本文從信息產(chǎn)業(yè)部第三代移動通信技術(shù)試驗網(wǎng)出發(fā)，針對第三代移動通信分組域和業(yè)務(wù)平臺的建設(shè)，借鑒試驗網(wǎng)的一些經(jīng)驗，探討在商用網(wǎng)中如何建設(shè)。

1、分組域的網(wǎng)絡(luò)組織

　　WCDMA R99核心網(wǎng)分組域體系結(jié)構(gòu)與GPRS相同，采用分組交換技術(shù)，控制平面采用SS7。分組域網(wǎng)元包括：SGSN、GGSN，同時與電路域共用HLR。分組域的接口包括Gn和Gi，SGSN連接無線子系統(tǒng)與核心網(wǎng)分組域，GGSN通過Gi接口與外部網(wǎng)絡(luò)連接。

　　cdma2000 1x核心網(wǎng)分組域與電路域有明顯的界線，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)完全基于IP技術(shù)，分組域接口簡單。分組域網(wǎng)元包括：PCF、PDSN、RADIUS(如果采用移動IP的話，還需要HA和FA)。PCF通常與BSC共物理實體，用于轉(zhuǎn)發(fā)無線子系統(tǒng)和PDSN之間的消息，PDSN用于分組域與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。

　　TD-SCDMA核心網(wǎng)分組域與WCDMA R99相同，下文中一并考慮。

　　1.1　網(wǎng)元設(shè)置

　　試驗網(wǎng)中，為便于對每個廠家的系統(tǒng)進行單獨測試，每套系統(tǒng)相對完整。每套WCDMA系統(tǒng)包含SGSN和GGSN，每套cdma2000系統(tǒng)包含PDSN等分組域設(shè)備。試驗網(wǎng)在各城市建一個公用DNS，負責(zé)本城市分組網(wǎng)內(nèi)的域名解析。

　　但在實際組網(wǎng)中，需要根據(jù)業(yè)務(wù)量來考慮網(wǎng)元的設(shè)置。下面按照WCDMA和cdma2000兩種技術(shù)分別考慮。

　　(1)WCDMA

　　主要指GGSN、SGSN的設(shè)置，GGSN和SGSN可以設(shè)置在同一地點，也可以分開設(shè)置，一般按省考慮。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模分為兩種方式或兩個階段。

　　■　方式一：GGSN在省級層面設(shè)置，且成對設(shè)置，互為備份。SGSN在本地層面設(shè)置，多個業(yè)務(wù)量較小的本地網(wǎng)可以共用一個SNSN。方式二：GGSN和SGSN均設(shè)置在本地層面。多個業(yè)務(wù)量較小的本地網(wǎng)可以共用一個GGSN；SGSN可以設(shè)置在每個本地網(wǎng)，其中業(yè)務(wù)量大的本地網(wǎng)也可設(shè)置多個SGSN。

　　(2)cdma2000

　　■　主要指PDSN/FA、AAA服務(wù)器、HA本地代理等分組域設(shè)備的設(shè)置。按省考慮，AAA和HA可以全省集中設(shè)置，PDSN根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模分為采用集中式、分布式兩種設(shè)置方式。


圖1　WCDMA分組域網(wǎng)元設(shè)置方式示意圖

　　■　集中式：全省共用一套分組域設(shè)備，集中設(shè)置在省會城市。

　　■　分布式：全省按業(yè)務(wù)量大小、地理位置、關(guān)聯(lián)程度分為幾個區(qū)域，每個區(qū)域集中設(shè)置分組域設(shè)備。這里的區(qū)域可以是多個本地網(wǎng)，也可以是一個本地網(wǎng)。


圖2　cdma2000分組域網(wǎng)元設(shè)置方式示意圖

　　WCDMA和cdma2000盡管分組域網(wǎng)元不同，但網(wǎng)元設(shè)置的兩種方式或兩個階段是類似的。初期規(guī)模小時宜采用第一種設(shè)置方式，比較經(jīng)濟，便于集中管理及維護。隨著業(yè)務(wù)量的增加和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，應(yīng)向第二種設(shè)置方式過渡，第二種方式可靈活的進行業(yè)務(wù)擴展及引入，安全性較好。

　　對于域名服務(wù)器DNS，不同的3G技術(shù)之間是可以共用的。它的設(shè)置也分為兩種情況：按全國DNS一級設(shè)置；按全國根DNS和省級DNS二級設(shè)置。出于安全考慮，DNS應(yīng)成對設(shè)置。為簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于管理操作，DNS最好設(shè)置在核心節(jié)點。

　　1.2　承載網(wǎng)的建設(shè)

　　3G業(yè)務(wù)網(wǎng)是基于承載網(wǎng)的，由網(wǎng)元設(shè)置情況可以看出：WCDMA的承載網(wǎng)主要提供核心網(wǎng)分組域SGSN與GGSN及SGSN與SNSN的Gn接口連接和GGSN的Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。Gn接口基于IP，采用GTP協(xié)議；Gi接口采用IP協(xié)議。根據(jù)cdma2000 1X的組網(wǎng)方式，承載網(wǎng)主要提供核心網(wǎng)分組域PDSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)與PDSN的連接，二種連接均采用IP網(wǎng)。

　　由于試驗網(wǎng)獨立于現(xiàn)網(wǎng)，不需要對不同運營商、不同技術(shù)進行隔離，采用IP Over SDH的方式構(gòu)建IP專網(wǎng)作為分組域承載網(wǎng)，并且三種技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的分組域共用統(tǒng)一的IP平臺。承載網(wǎng)采用二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由IP全國骨干網(wǎng)和各城市IP本地網(wǎng)組成。由于SGSN和GGSN、BSC/PCF和PDSN位于同一節(jié)點，因而通過內(nèi)部局域網(wǎng)實現(xiàn)連接。對于WCDMA和cdma2000分組域與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接，承載于IP專網(wǎng)。

　　在實際組網(wǎng)中，從全IP網(wǎng)的發(fā)展方向考慮，3G分組域承載網(wǎng)應(yīng)該基于IP網(wǎng)。當(dāng)采用一種以上3G技術(shù)組網(wǎng)，建議運營商采用統(tǒng)一的IP承載平臺，有利于實現(xiàn)資源共享，節(jié)省投資。3G承載網(wǎng)的建設(shè)可采用二種方式：

　　——利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)；

　　——組建IP專網(wǎng)。

　　各運營商可結(jié)合自身情況綜合考慮。

　　(1)利用運營商已有的IP網(wǎng)絡(luò)

　　一般在建網(wǎng)初期規(guī)模不大時，為節(jié)省投資，可以考慮利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)資源。為保證3G分組域網(wǎng)絡(luò)的安全性并能夠承載實時業(yè)務(wù)，應(yīng)采用虛擬專網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)的隔離。

　　①WCDMA Gn接口承載網(wǎng)的實現(xiàn)方式：利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)，采用IP VPN或VLAN方式。

　�、赪CDMA Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接：可以利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)，通過Gi接口連到IP網(wǎng)的路由器，采用IP VPN方式。也可以利用現(xiàn)有的ATM網(wǎng)：通過Gi接口連到ATM網(wǎng)，采用IP over ATM方式。

　　③cdma2000 1x PDSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接：實現(xiàn)方式采用IP VPN。

　�、芊阑饓υO(shè)置

　　當(dāng)使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)作為3G分組域的承載網(wǎng)時，為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，要在3G分組域設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置防火墻。對于WCDMA，防火墻應(yīng)該設(shè)置在不同地點的SGSN與GGSN之間以及GGSN與外部網(wǎng)絡(luò)之間。對于cdma2000，安全防火墻應(yīng)該設(shè)置在PDSN與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及不同地點PDSN與無線網(wǎng)之間。另外，在網(wǎng)絡(luò)中的一些重要服務(wù)器，例如DHCP、DNS、計費服務(wù)器和業(yè)務(wù)服務(wù)器等設(shè)備都需要放置防火墻與外界網(wǎng)絡(luò)隔離。

　　(2)新建獨立的IP專網(wǎng)

　　盡管擁有數(shù)據(jù)網(wǎng)資源，但出于網(wǎng)絡(luò)安全、管理維護方便，以及容量方面的綜合考慮，在引入3G網(wǎng)絡(luò)時，運營商也可以新建IP專網(wǎng)作為3G分組域承載網(wǎng)。

　　IP專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：從傳輸資源的利用、方便管理和維護考慮，宜于采用分層結(jié)構(gòu)。新建承載網(wǎng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)與分組域的網(wǎng)元設(shè)置相適應(yīng)。IP網(wǎng)可以分為核心層、匯聚層及接入層三層結(jié)構(gòu)或骨干層和接入層兩層結(jié)構(gòu)，其中骨干層包含核心層和匯聚層路由功能。核心層節(jié)點之間以及同區(qū)域內(nèi)匯聚節(jié)點之間采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，核心層與匯聚層節(jié)點之間分區(qū)采用雙星型結(jié)構(gòu)，匯聚層與接入層節(jié)點分區(qū)采用雙星型連接。

　　IP專網(wǎng)的實現(xiàn)方式：可以使用IP over WDM，IP over SDH技術(shù)，IP over ATM等方式。具體方式的選擇要考慮業(yè)務(wù)類型，帶寬，向未來網(wǎng)絡(luò)的演進等因素。

2、業(yè)務(wù)平臺的建設(shè)

　　2.1　業(yè)務(wù)平臺在不同3G技術(shù)中的共用

　　本次3G試驗網(wǎng)中，WCDMA系統(tǒng)設(shè)置了WAP網(wǎng)關(guān)、LCS定位服務(wù)平臺、MMS、Java平臺、短信中心和網(wǎng)關(guān)、流媒體服務(wù)器；cdma2000系統(tǒng)設(shè)置了定位平臺、Java平臺、多媒體郵件平臺、流媒體平臺、WAP平臺、可視電話平臺、BREW平臺以及短信中心和網(wǎng)關(guān)。TD-SCDMA除定位平臺外，共用WCDMA的業(yè)務(wù)平臺。

　　從技術(shù)角度出發(fā)，多數(shù)業(yè)務(wù)平臺對于不同的3G技術(shù)是可以共用的，具體情況如下：

　　(1)短信系統(tǒng)通過信令網(wǎng)與3G網(wǎng)絡(luò)相連。WCDMA中，短信系統(tǒng)可以與核心網(wǎng)MSC相連，也可以通過Gd接口與SGSN相連。cdma2000中，短信系統(tǒng)只與核心網(wǎng)MSC相連。由于WCDMA與cdma2000所支持的信令協(xié)議不同，二種技術(shù)應(yīng)分別設(shè)置短信系統(tǒng)，TD-SCDMA可以和WCDMA共用。

　　(2)定位業(yè)務(wù)既可以通過信令網(wǎng)也可以通過IP網(wǎng)連接3G網(wǎng)絡(luò)。由于WCDMA與cdma2000網(wǎng)絡(luò)所支持的協(xié)議不同，而且WCDMA、TD-SCDMA與cdma2000在無線定位的實現(xiàn)方式上各不相同，三種技術(shù)應(yīng)分別設(shè)置。

　　(3)WAP、Java、彩信、流媒體等同屬于IP網(wǎng)上開展的業(yè)務(wù)，它們對不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)所支持的IP協(xié)議是通用的，只要承載在同一個IP平臺上，三種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)平臺共享。

　　因此未來運營商在采用一種以上3G技術(shù)組網(wǎng)時，可以根據(jù)上述情況考慮業(yè)務(wù)平臺的共用。

　　2.2　業(yè)務(wù)平臺的設(shè)置

　　本次試驗中，從測試方便、實現(xiàn)簡單和便于操作出發(fā)，在北京、上海、廣州分別設(shè)置業(yè)務(wù)平臺，其中北京設(shè)置全部需測試的業(yè)務(wù)平臺，上海和廣州設(shè)置部分業(yè)務(wù)平臺。商用網(wǎng)中，運營商需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和業(yè)務(wù)開展情況，全網(wǎng)統(tǒng)籌考慮業(yè)務(wù)平臺的設(shè)置。為便于操作、維護及統(tǒng)一管理，對于目前業(yè)務(wù)量不太大的業(yè)務(wù)平臺采用全網(wǎng)集中設(shè)置方式，同時在同一城市各類業(yè)務(wù)平臺最好集中放置；當(dāng)業(yè)務(wù)量較大時，為便于各地根據(jù)本地特點進行靈活的業(yè)務(wù)拓展，提高安全性，建議分省或分區(qū)集中設(shè)置。業(yè)務(wù)平臺最好與核心節(jié)點同址，可以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和便于統(tǒng)一維護、管理。

　　2.3　業(yè)務(wù)平臺與3G網(wǎng)絡(luò)的連接

　　業(yè)務(wù)平臺通過信令網(wǎng)或IP網(wǎng)與3G核心網(wǎng)實現(xiàn)連接。

　　試驗網(wǎng)中，短消息中心和定位平臺通過信令網(wǎng)與3G核心網(wǎng)連接。在信令網(wǎng)中它們作為SP只與本市同技術(shù)的STP/SP設(shè)置準(zhǔn)直聯(lián)信令鏈路，與其它SP點均通過STP轉(zhuǎn)接。商用網(wǎng)中，當(dāng)信息量不大時，短消息中心和定位平臺可以采用類似的方式連接；信息量較大時，短消息中心和定位平臺作為SP除與STP設(shè)置準(zhǔn)直聯(lián)信令鏈路外，還可直接與本地的MSC及HLR設(shè)置直達信令鏈路。

　　各業(yè)務(wù)平臺均可以通過外部IP網(wǎng)與3G核心網(wǎng)分組域連接。試驗網(wǎng)中，除短消息中心和定位平臺外，其他業(yè)務(wù)平臺均采用此種方式連接。

3、結(jié)束語

　　以上是我們參加3G試驗網(wǎng)工程設(shè)計中的一些收獲及體會，與大家共享，希望能對今后的3G商用網(wǎng)建設(shè)有所借鑒。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟，還會遇到新的問題，帶來新的思考，希望繼續(xù)與大家共同探討。