移动通信核心网的演进

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1、移动通信核心网的演进摘要：本文介绍了全IP核心网的概念以及无线网、骨干网、信令网的演进。关键词：全IP核心网公用电话交换网第三代移动通信1、前言随着ITU-R TG8/1赫尔辛基会议落下帷幕，第三代通信的接口标准格局已基本形成，产生了五种无线接口 技术，其中包括 IMT-2000 CDMA DS、IMT-2000 CDMA MC、IMT-2000 CDMA TDD 三种宽带 CDMA 技术和 IMT-2000 TDMA SC、IMT-2000 TDMA TDD 两种 TDMA 技术。第三代移动通信系统是在第二代移动通信系统的庞大的基础网络与众多客户的基础上发展起来的。无疑它 首先要考虑与第二代

2、系统的互联和兼容问题，以实现在最初阶段两大系统并存时的综合利用，这也是目前GSM和 CDMA运营者所关注的主要问题。与第三代无线接口相比较，核心网的演进总趋势要明确的多，即“全IP的核心网 络”。2、全IP核心网络目前每一个从事电信行业的人士都非常熟悉一句话，那就是“一切基于IP, IP基于一切”，而且国际国内 各个电信标准化组织都在探讨“全IP”网络的概念，希望在未来能实现真正全球完全一致的“全IP核心网络”。 这里为什么要强调全IP核心网络的概念呢？因为从技术发展趋势来看，核心网趋于一致，各式各样的服务器接入 统一的核心网来为用户提供越来越完善的服务是大势所趋。而目前对IP核心网的认同基本

3、上是“IP核心骨干网” 上，也就是说，只是拿IP取代了传统网络的传输层（如MTP）,而控制层（如SCCP）、应用层（如TCAP、MAP、 IS-41等）等都还是传统的概念，只不过在不断增加新的功能。但应该看到是全部，这才是真正意义上的“全IP” 网络概念。运营业也顺应这种变化趋势，将从现在大而全的方式逐渐走向专业化发展，将出现网络传输提供商（长 途的、本地的）、网络运营商、接入提供商（有线、无线）、接入运营商等新的运营形式。未来无线基站（BTS）也将可以通过IP协议直接接入“全IP核心网络”，原BSC、MSC、HLR、VLR、AC 等涉及的呼叫处理、移动性管理、用户数据、业务生成等功能都将由这

4、一网络上的一个服务器或数据库来实现，不 再有目前的GSM-MAP和IS-41等信令方式的区别，差异性越来越向最终接入节点处延伸，共性越来越大，这将带来 运营、制造、科研的一场革命，其变化是前所未有的。3、中国移动现有的网络结构中国移动通信集团的网络是基于中国七叫信令（MTP-SCCP、TACP）的传统电路型网络，高层协议采用GSM-MAP。4、无线网络的演进由于第三代移动通信的无线传输技术与第二代GSM有很大差异，因此对中国移动来讲无线基站部分需重新 建设。第三代移动通信系统在开始时很像引入了一个新的无线接入系统，在无线接口处使用新的频段、新的无线传 输技术、新的话音编码形式，因而不是“演进”

5、，而是“革命”。第三代移动通信系统将在3G业务需求热点的地区首先引入。接入演变后的核心网络，通过多频多模终端实 现第三代用户到第二代网络的漫游。具体实施步骤如下。(1) 在第三代的无线接入部分RNC(Radio Network Controller)中引入IWF模块，将第三代的I接口转 换为A接口接入现有第二代系统设备，如MSC、SGSN等。(2) 对现有设备的功能升级，使之支持第三代的I接口，第三代的RNC直接接入现有设备。(3) 引入一个新的功能实体(第三代接入网关)，无线系统通过新的接入网关接入核心网络。(4) 不使用第三代接入网关，无线系统直接接入核心网络。随着IP向无线方面的延伸，核

6、心网络不断演进，最终不同网络协议间的差异消失，第三代无线接入网关将 取消，3G无线部分将直接接入IP核心网。5、骨干网络的演进 随着未来数据业务、多媒体业务主导地位的确立，整个电信网正朝着宽带化、分组化、综合化、个人化方 向发展。宽带、分组交换模式的IP骨干网也将成为主流、话音、数据、图像等各种信息业务将根据市场的需求综 合在这个网中传送。我们可以在第二代系统上通过引入GPRS初步形成分组交换网络，并将随着第三代系统的引入 逐步向以IP为主的骨干网演进，演进步骤如下。第一步：在GSM网上引入GPRS,初步建立IP骨干网，话音走传统电路网络，数据进入GPRS的IP网络。第二步：IP骨干网不断扩大

7、，传统电路型网络逐渐缩小，在引入第三代移动通信系统时，部分话音及数据 进入IP网络。6、信令网的演进从核心网信令协议看，目前中国移动GSM网是基于中国七号信令及GSM-MAP规程，而世界上还有其他令 食如CCITT信令、ANSI信令等等。虽然在运营者融合组织的提议下，两个无线接入网从原理上讲都可以与两个核心 网互联。但这将给设备制造商增加开发难度、成本和时间，从而增加运营者的运营成本及维护难度。所以目前正在 制定一种全新的基于IP核心网的信令协议。目前，中国七号信令网向全IP网的演进可以大致分为两步，传输层协议MTP首先变为IP,其他控制层和应 用层协议不变；随着技术的发展，SCCP、TCAP

8、、GSM/MAP等信令也将全部被IP信令所取代，目前MWIF （移动无线 因特网论坛）正在进行有关方面的研究。这样网络演进较为平滑，兼容性更好，因为已经不再有中国七号信令与CCITT 以及北美SS7信令的差别，也不再有GSM/MAP和IS-41的差别，真正从网络上实现全球统一。7、结束语每个运营者最终如何选择IP核心网并如何过渡，很大程度上取决于技术发展和市场对全IP网的业务需求 以及第二代网络平滑演进的要求。我们将对IP带给我们的改变作好充分准备，迎接新一代网络变革时代的到来。摘自电信科学（邢宁霞）WCDMA系统的关键技术1 CDMA发展历程为了明确什么是W-CDMA系统的关键技术，有必要回

9、顾一下蜂窝移动通信的发展历史。1949年，Claude Shannon等人首次给出了 CDMA框袈，1956年，Price和Green提出RAKE接收机的概念，1978 年Cooper等人给出在蜂窝移动通信系统中采用CDMA的建议。可以说CDMA技术由来以久，但CDMA或者确切地说扩频技 术除了应用在军事领域外，还找不到更好的应用。上个世纪80年代可以说是移动通信发展的重要时期，因为这个时候几乎同时萌芽了两种重要的移动通信体制 一种是TDMA体制，另一种是CDMA体制。1987年，欧洲确立了下一代移动通信体制将以TDMA技术为主，谈到CDMA时 则认为是几乎无法实现的体制，国内的技术评论和分析

10、也大致给出了相似的结论，TDMA的研究开发热情最终导致一个 几乎被全球接收的GSM和其它类似系统如DAMPS和PDC。而几乎与此同时，一家美国的公司Quallcomm则坚定地研究CDMA 技术，在当时力量显得非常微弱，1989年Quallcomm进行了首次CDMA试验，并在以后的年份验证了两项CDMA关键技 术功率控制和软切换，随后通过网络运营说明CDMA的可行性。90年代中后期CDMA研究、开发热潮正式来临，就连老 牌的TDMA设备制造商Ericcson也在3G中支持CDMA技术，Nokia很早就在积蓄CDMA力量，因此出现这样的局面，在 3G标准化进程中CDMA成了主流技术，差异无非是各种

11、CDMA的变形如MC-CDMA、DS-CDMA、TD-SCDMA和TD-CDMA等。很容易提出这样的问题，为什么几乎同时萌芽的技术，TDMA早已成熟并得到大规模商用，而CDMA则后来才 受到重视。单就技术原因来看，CDMA是更为复杂的技术，如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持，CDMA的性能 比TDMA更差，Quallcomm的主要贡献正在于证实了 CDMA系统无线资源管理的可能性。CDMA研究、开发热潮的到来说明 了 CDMA正在趋于成熟，国内有不少厂家已经初步掌握了 TDMA技术，但对于CDMA还需要更多的努力。W-CDMA是3G的主要RTT标准，与IS-95相比，釆用了宽带扩频技术，

12、这样能更好地利用CDMA的优点如统计 复用、多径分辨和利用等，总体上看W-CDMA与IS-95、CDMA 2000没有本质不同，撇开IPR问题，所有的不同点无非是 怎样才能更好发挥CDMA的优势、提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。本文所指的W-CDMA关键技术并不是与IS-95、CDMA 2000相比W-CDMA系统特有的技术，而是在W-CDMA协议框架范围内对系统性能有重要影响的技术，如果没有这些关键技术，W-CDMA 将达不到预期的目标。整个W-CDMA系统可分为两大部分即无线接入网部分和核心网部分，两部分的发展有很大的不同，核心网受有 线网络的技术发展影响很大，而无线接入网

13、络的目标一直是提高无线资源利用率和业务提供的灵活性，本文所指的 W-CDMA关键技术仅限于无线接入网部分。本文所指的关键技术不包括W-CDMA网络部分。2 CDMA移动通信环境和需要解决的问题2.1 CDMA的本质种无线资源的统计复用方式移动通信系统需要解决的首要问题是多个用户如何共享无线媒体，也就是解决多址接入问题。已经提出并实 现了三种多址方式如FDMA、TDMA、CDMA， SDMA即依靠阵列天线来实现空分多址应该是非常有前途的第四种多址方式。 在实际的移动通信系统中可能采用混合多址方式如GSM采用了 FDMA/TDMA方式，SDMA可以与FDMA、TDMA、CDMA中的任 何一个组合实

14、现系统。移动通信系统的无线资源包括频谱、时间、功率、空间和特征码等要素。从移动通信发展历史看，提高无线 资源利用率一直是追求的主要目标。FDMA、TDMA与CDMA的最大不同点在于：CDMA是统计复用资源，每个载频的所有用户共享频率、时间、功率 资源，用户之间只依靠特征码来区分；而FDMA、TDMA是固定分配资源，不同的用户在频率、时间、功率资源上部分或 全部不同，用户之间有较好的隔离度。所有FDMA、TDMA和CDMA的技术差异都来源于这个不同点。以GSM（TDMA）为例，在移动通信环境下，只要网络规划尤其是频率规划和干扰规划比较合理，由于用户之 间有较好的隔离度（或者靠频率、或者靠时间），

15、用户之间的相互干扰比较容易控制，某个用户增加或减少功率都不会 给使用不同无线资源的用户造成很大影响，无线资源管理比较简单，系统主要依靠目前是否有无线信道设备决定接入用 户，这是固定分配资源带来的好处，另外在GSM中采用了硬切换、慢速功率控制等技术，固定分配资源带来的问题主 要是无线资源的利用率比较低，最明显的例子是语音通信，当用户不说话时频率资源被白白浪费掉。在IS-95（CDMA）系统中，不同的用户具有不同的特征码，频率规划比较简单，但CDMA系统覆盖和容量覆盖需 要很好的协调，如果某个小区业务负载过重则会导致覆盖范围减小甚至会出现覆盖盲区，在IS-95中采用了软切换、快 速功率控制等技术，

16、无线资源管理如接入控制比较复杂，这是统计复用资源带来的问题，CDMA带来的好处是无线资源 的利用率比较高，还以语音通信为例，依靠DTX技术可以使同一小区内的无线资源得到最大限度的利用。要给出FDMA、TDMA和CDMA频谱利用率和实现复杂度上的比较是一个复杂的问题，尽管TDMA和CDMA都可以 在技术框架限定范围内不断引入新技术来提高系统性能，理论分析表明CDMA在网络规划和无线资源管理等技术的配合 下，比TDMA有更高的频谱利用率。2.2移动通信环境移动通信环境至少包括无线信道和业务两个方面。在移动通信系统中，信号的传播由于移动、散射和衰落将导致复杂的电磁行为，具体表现在信号的时延、频 率和角度扩展。时延扩展使得接收端得到多个拷贝的信号，而且这些信号之间并没有很明确的关系，时延扩展将直接导 致码间串扰ISI；频率扩展将导致信号的时间衰落；角度扩展将导致信号的空间衰落。移动通信系