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1、华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司2004年年6月月核心网建设技术交流核心网建设技术交流一、核心网技术分析三、核心网规划方法主要内容二、核心网演进与建设vWCDMA技术概述主要内容vGSM-R99核心网比较分析vR99/R4核心网比较分析一、 核心网技术分析3G体制体制 WCDMAWCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术： WCDMAFDD/TDD TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA cdma2000核心网络：基于ANSI 41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是技术是3G的核心的核心一、核心网技术分析 CR
2、n 引入Iu接口 n 最大速率 2Mbps n 商用版本 2001.6+后续R99 2000.3 2001.3 2002.6 功能冻结时间点 R4 n 控制与承载分离 n 增加 TD-SCDMA n 有待完善 (IMS)R5 n 引入多媒体域n 无线引入 HSDPA n 有待完善 R6 n 研究IMS与PLMN/PSTN/ISDN的电路交换的互操作 n MBMS n 框架结构的研究 WCDMA的进展 一、核心网技术分析一、核心网技术分析MSCGMSCCSGGSNSGSNPSRNSBSSRNSBSSMGWRNSBSSMGWMGWCSGGSNSGSNPS MSC server GMSC serve
3、rBilling ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCMGWCSGGSNSGSNPS MSC serverBilling ServerSCPHSSGMLCMMSCOMC MGCF CSCFIMS GMSC serverR99R99R4R4R5R5核心网基于演进的GSM和GPRS网络电路域实现IP传输核心网和无线接入网均采用IP传输WCDMAWCDMA向全向全向全向全IPIP的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势的演进符合下一代网络的发展趋势Billing ServerOMCSCPHLRMMSCGMLCPSTNISDNDatanetw
4、orksPLMNMSC#2/VLRBSCDCS 1800BSCDCS 1800BTSDCS 1800BTSDCS 1800OMCSMSC#1/VLRBSCGSM 900BSCGSM 900BTSGSM 900BTSGSM 900ACHLRSMPSCPVMSSMSOperation + maintenance subsystemBase stationsubsystem BSSValue added servicesOther networksINC7/ISUPA-INTERFACE / E1A-INTERFACE / E1TCP/IPC7/MAPC7/MAPGSM 900 NetworkDCS
5、 1800 NetworkC7/MAPC7/MAPGMSC/VLRGMSC/VLRGSMGSM系统结构图系统结构图一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析WCDMA网络结构网络结构R99HLRGMSCMSC/VLRMSC/VLRAuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNBTSBTSNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbBSCAGsGrGnGcCDHEGGpIubAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubUMSCGi一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析WCD
6、MA R99系统特点系统特点R99R99核心网基于演进的核心网基于演进的GSM MSC(MAPGSM MSC(MAP协议协议) )和和GPRS GSN(GTPGPRS GSN(GTP协议协议) )，体现，体现了对现有网络的继承性；了对现有网络的继承性；为了提高数据传输速率，为了提高数据传输速率，R99网络在无线接入网网络在无线接入网Iu、Iur、Iub等接口等接口引入了引入了ATM接口，在空中接口中采用接口，在空中接口中采用WCDMA技术；技术；R99网络继承了网络继承了GSM网络的所有业务能力；并增加了对拨号业务、短网络的所有业务能力；并增加了对拨号业务、短消息业务和消息业务和GPRS业务的
7、控制。业务的控制。核心网内部骨干传输在电路域是基于核心网内部骨干传输在电路域是基于TDM的技术，在分组域是的技术，在分组域是基于基于IP技术。技术。没有实现核心传送层在没有实现核心传送层在ATM/IP层的融合；层的融合；R99是GSM/GPRS的网络演进，其核心网络仍采用传统方式：电路域的ISUP、MAP和分组域的GTP等一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析GSM与R99核心网差异网络结构接口与协议业务能力网络管理计费能力网络设备对两者的差异在以下方面进行了比较：一、核心网技术分析 GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析网络结构 WCDM
8、A R99核心网络在网络结构上与GSM保持一致。 在电路域（CS）是基于TDM技术，并仍采用分级组网模式； 在分组域（PS）是基于IP组网，通过GGSN接入外部的分组网络。一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析网络接口与协议GSM：A接口采用TDM承载信令和话音， Gb接口采用帧中继承载信令和业务；R99：Iu-cs接口采用ATM技术承载信令和话音 分组域R99 SGSN与RAN通过ATM信令交互， 媒体流使用AAL5承载的IP分组包。与GSM相比，WCDMA R99协议进行了更多的改进与优化。一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心
9、网比较分析业务能力 R99定义了CAMEL3规范，增强了对智能业务的支持，例如，在CAMEL中心增了对GPRS，MMS，SMS，SS，USSD相关的智能业务支持。业务计费 R99网络的计费系统在架构上与GSM相同，但在计费功能和话单描述上会有所不同，涉及更改的是话单采集单元和话单处理软件。一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析网络管理 R99的网络管理系统在结构上和GSM网络相同，由下而上可分为网元层，网元管理层和网络管理层等，其中网元层和网元管理层是与设备相关的，在网络管理层则是集中的，例如中国移动在省级设置网管中心。 R99和GSM两个系统在省级网管层N
10、MS上进行统一管理，保证业务实施的一致性。一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析网络设备 作为网络资源的TMSC、GMSC、HLR/AuC、SCP等设备在R99的网络中由于在网络结构上和功能上与GSM相同，涉及更改的基本在软件上。 主要网络实体MSC由于GSM是基于TDM交换的技术实现的，而R99要求MSC能提供ATM接口能力，要求能够支持ATM AAL2、ATM AAL5适配能力和Q.AAL2信令处理能力，所作改动较大。主要的改动是为了支持ATM承载，而增加基于ATM交换平台部分的网络互通单元（IWU）；为了处理AMR编码，增加话音编码器TC；增加用于连接
11、IWU与2G MSC所需部分中继单元。一、核心网技术分析GSMGSM与与R99R99核心网比较分析核心网比较分析WCDMA网络结构网络结构R4AuCGGSNInternetPSTNOther PLMNSGSNGGSNNode BNode BIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域域PS域域Node BIubNbNcMGWGMSC ServerMcMSC Server/VLRMcHHLRMGWGi一、核心网技术分析R99R99与与R4R4核心网比较分析核心网比较分析WCDMA R4系统特点系统特点WCDMA网络在向全网络在
12、向全IP演进的过程中是逐步演进的，首先实现电路域的演进的过程中是逐步演进的，首先实现电路域的IP传输，传输，然后再考虑实现然后再考虑实现WCDMA整个网络的整个网络的IP传输；传输；R4 CS域基于呼叫控制与承载分离的思想，将域基于呼叫控制与承载分离的思想，将MSC分为分为MGW和和MSC Server；R4核心网内部的信令采用核心网内部的信令采用IP传输；为了实现和传输；为了实现和PSTN以及其它非以及其它非IP的的PLMN之之间的信令互通，增加了间的信令互通，增加了T-SGW（传输信令网关）和传输信令网关）和R-MGW（漫游信令网关）；漫游信令网关）；T-SGW和和R-MGW是逻辑的功能实
13、体，在物理上，两者可能是合一的；是逻辑的功能实体，在物理上，两者可能是合一的；协议方面：协议方面：采用扩展的采用扩展的H.248协议，增加了承载控制协议。协议，增加了承载控制协议。n在实际业务实施过程主要存在的问题在实际业务实施过程主要存在的问题QoS和安全性问题网络管理复杂性成本问题一、核心网技术分析R99R99与与R4R4核心网比较分析核心网比较分析R99/R4比较分析比较分析R4与与R99相比，结构无变化，仍由相比，结构无变化，仍由SGSN和和GGSN组成，但组成，但R4对部分对部分协议进行了更改以支持增强的业务能力。协议进行了更改以支持增强的业务能力。R99成熟度远强于成熟度远强于R4
14、，R4版本目前还处于稳定期，版本目前还处于稳定期，R4与与R99的最大区的最大区别就是承载与控制相分离，将软交换引入移动核心网络。别就是承载与控制相分离，将软交换引入移动核心网络。IuMSC服务器GMSC服务器MGWMGWIuMcNcNbMcTDMMSCGMSCIuTDMTDM承载与控制分离R99R4R99R99与与R4R4核心网比较分析核心网比较分析一、核心网技术分析R99/R4比较分析比较分析R99分层式网路结构可分为二级网络结构、三级网络结构、二分层式网路结构可分为二级网络结构、三级网络结构、二/三级网三级网络混合结构，络混合结构，R4扁平式网路结构承载在一个平面上交互，可以依附到扁平式
15、网路结构承载在一个平面上交互，可以依附到现有移动的分组网络上，相关信令通过现有移动的分组网络上，相关信令通过MSC 服务器协商完成，占用的服务器协商完成，占用的宽带非常少宽带非常少 R99充分利用充分利用TDM网络、网络、ATM网络和网络和IP网络网络，R4则主要利用则主要利用ATM网络网络和和IP网络。网络。R99利旧能力强于利旧能力强于R4。R99R99与与R4R4核心网比较分析核心网比较分析一、核心网技术分析R99/R4比较分析比较分析R99与与GSM网络互通容易网络互通容易 R4与软交换网络互通容易与软交换网络互通容易准准R4与与R99相比，虽然相比，虽然MSC服务器可以大大减少，但引
16、入了服务器可以大大减少，但引入了许多许多MGW。CS域核心网设备投资比例较小：小于域核心网设备投资比例较小：小于15%。 准准R4比比R99的经济性稍好。的经济性稍好。R4R4很弱很强成熟度强稍弱业务能力业务能力稍强稍弱经济性经济性稍弱稍强现有资源利用度现有资源利用度强弱技术R99R99比较因素R99/R4比较结果比较结果R99R99与与R4R4核心网比较分析核心网比较分析一、核心网技术分析 电路域网络演进方案 分组域网络演进方案二、核心网演进与建设主要内容1 1、核心网演进方案、核心网演进方案2 2、核心网建设方案、核心网建设方案 电路域网络建设方案 分组域网络建设方案电路域网络演进方案方案
17、一: 保持现有的网络结构不变，将所有的端局交换机平滑升级为3G交换机。二、核心网演进与建设 保持现有的网络结构不变，新建独立3G端局交换机设备。方案二方案二:电路域网络演进方案二、核心网演进与建设 保持现有的网络结构不变，采用新建3G端局与现有端局平滑升级相结合。方案三方案三:电路域网络演进方案二、核心网演进与建设方案一:优点：实现对现有资源的利用；减低用户在不同网络之间切换的掉话率；可快速建网。缺点：工程投资规模和建设规模浩大,存在非常大的投资风险，并造成网络资源浪费。比较与分析方案二:优点：工程建设规模与投资较少；利于网络升级，且减少投资的风险。缺点：不能采用共交换机的方式组网，增大用户在
18、不同网络之间切换的掉话率；仍要 求所有现网的交换机进行软件升级。方案三:优点：相比方案一，建设规模减少。 相比方案二，将对共交换机和独立建网两种方式 进行比较，利于指导下一步 的网络建设。缺点：相比方案一，网络结构复杂，网络建设成本相对较高，投资风险比较高。二、核心网演进与建设结论 综合比较以上三个方案的优缺点，建议采用方方案案二二进行网络建设，在规划初期，可以事先在比较发达的地区进行网络试验建设。二、核心网演进与建设分组域网络演进方案方案一: 平滑升级，对SGSN和GGSN设备进行升级，支持3G的分组业务。二、核心网演进与建设新建一个独立的3G分组域网络。初期新建一套独立的SGSN,升级现网
19、GGSN;方案二方案二:分组域网络演进方案二、核心网演进与建设后期采用新建SGSN、GGSN。方案二方案二:分组域网络演进方案二、核心网演进与建设比较与分析方案一:优点：减少网络建设成本，减少建设工程量。缺点：对现有的SGSN进行改造的费用较高，且不能进行设备选型，不利于后续工 程的建设。方案二:优点：可以进行设备选型，工程建设时可以选择支持R4的硬件平台，减少后续工 程的成本；网络构造清晰，便于扩容；建设规模较小，减少投资的风险。缺点：增加设备维护的要求。二、核心网演进与建设结论 综合比较以上两个方案的优缺点，建议采用方方案案二二进行网络建设，在规划初期，建议全省统一在省会设置3G的分组域设
20、备。二、核心网演进与建设电路域建设方案电路域建设原则电路域建设方案电路域网络组建方案信令系统设置方案二、核心网演进与建设电路域建设原则(1) 长途网建设原则 根据业务需要进行建设。在规划初期，长途业务利用现网的TMSC进行传送；随着3G业务的不断增多，在适当的时间建设独立的3G电路域TMSC。(2) MSC设置原则 新增3G MSC，按照预测业务量进行MSC配置。(3) GMSC设置原则 规划初期GMSC利用现网的GMSC转接移动用户与GSM用户/其他运营商用户间的话务；随着业务的增长，GMSC和MSC可以合设，当本地网内MSC超过3个时，可考虑设置独立GMSC。(4) HLR的设置原则 HL
21、R设备采用利旧设备，但需对现有的HLR设备进行软件升级。(5) 区域设置原则 规划前期主要是在发达地区建设3G试验网，规划后期根据业务发展情况逐步展开3G网络的建设。二、核心网演进与建设电路域建设方案 采用分布式组网。全省在发达地区分别设置3G MSC管辖各自地区的3G优化。方案一: 优点:MSC分散到各个地区，有一定网络安全性优点，利于网络规模的扩大。 缺点:不适合于集中维护体制的实行，设备运维费用高，管理分散。 采用集中式组网。全省在省会地区设置1套交换机管辖发达地区的3G用户。方案二: 优点:设备全省集中降低设备运行维护费用，有利于设备的统一维护及管理， 促使业务的统一开发。 缺点:设备
22、过于集中，不利于网络规模的扩大。结论: 考虑到3G网络的发展前景及其发展的必然性，建议采用方案一方案一进行网络建设。二、核心网演进与建设电路域网络组建方案(1) 长途电路组建方案 新增的3G MSC与TMSC1设置直连电路负责省际业务的汇接。发达地区MSC与该地区的TMSC2设置直联电路负责省内跨地区业务的汇接。(2) 本地网络组建方案 本地网采用网状网进行连接。(3) 与其它运营网络连接方案 各地区新增3G MSC分别与各自地区的一对关口局（GMSC）设置直联电路，由GMSC负责与其他运营商的网间话务接续。(4) 与HLR连接方案 如果本地用户数据的读取是通过GMSC完成，漫游用户数据的读取
23、是通过STP完成的，则新增3G MSC读取本地用户信息通过本地的GMSC完成，与STP设置直联信令链路，完成漫游用户数据的读取。二、核心网演进与建设电路域网络组建结构图A地区B地区C地区A地区A地区A地区B地区C地区D地区A地区A地区二、核心网演进与建设信令系统设置方案(1) 信令连接 新增的3G MSC作为一个SP点，分别连接到两个HSTP和相应汇接区的LSTP。A地区新增B地区新增C地区新增二、核心网演进与建设信令系统设置方案(2) 信令网路由组织 参照GSM网络的信令路由组织。(3) 信令点编码 3G核心网沿用现有的信令网，建议采用GSM中的14位和24位二种编码方案。(4) 信令路由的
24、选择 规则如下： 1) 首先选择正常路由，当正常路由故障不能使用时，再选择迂回路由。 2) 信令路由中具有多个迂回路由时，选择迂回路由的规则是首先选择优先级最高的的第一迂回路由，当第一迂回路由故障不能使用时，再选择第二迂回路由，依次类推。 3) 正常路由均采取负荷分担的方式选择。 二、核心网演进与建设分组域建设方案分组域建设原则分组域建设方案分组域网络组建方案信令系统设置方案主要内容二、核心网演进与建设分组域建设原则(1) GGSN设置原则 考虑节点安全应在省内设置2个GGSN，并可采用Round-Robin轮询的方式选择GGSN。(2) SGSN设置原则 在全省以至每个移动业务本地网中设置一
25、个或若干个SGSN，一个SGSN可以服务于一个或若干个移动业务本地网。(3) BG设置原则 建议在北京、上海、广州设置独立边界网关BG，三个BG互为备份，负荷分担，省内不单独设置BG。(4) DNS设置原则 每个省、自治区、直辖市设置2个省DNS，一主一备，负责本省分组域内的域名解析；省DNS无法解析的域名则由国家层面的根DNS负责解析。 (5) CG设置原则 需要考虑冗余设置和相互间的备份。二、核心网演进与建设分组域建设方案 采用分布式组网。全省在发达地区设置3G SGSN；在省会设置GGSN负责管辖全省。其中GGSN可以从目前GPRS网络中的GGSN升级得到。方案一: 优点:有一定网络安全
26、性，利于网络规模的扩大。 缺点:不适合于集中维护体制的实行，设备运维费用高，管理分散。 采用集中式组网。全省在省会设置1套SGSN负责管辖全省数据用户，GGSN采用利旧升级。方案二: 优点:设备全省集中降低设备运行维护费用，有利于设备的统一维护及管理，促使业务的统一开发。 缺点:单点设置SGSN，存在较大的网络安全隐患。 考虑到设备处理能力及用户对数据业务的需要度，建议采用方方案案二二进行网络建设。结论:二、核心网演进与建设分组域网络组建方案分组域广域网路组织 组建IP专网。方案一: 优点：网络结构清晰，管理维护简单，整个分组域网络安全性高。 缺点：增加投资、占用传输资源、增加IP承载网维护人
27、员。 利用现有的CMNet网。方案二: 优点：充分利用现有网络资源，节省投资和传输资源，节省管理维护人员。 缺点：难以为3G部署大规模的VPN网络，网络安全也将会成为问题。 考虑到3G数据业务的发展前景，从网络维护、安全、业务发展的灵活性考虑本规划建议采用方案一方案一，即组建IP专网。结论:二、核心网演进与建设分组域网络组建方案 如果分组域广域网路的组建采用组建专网的方式，则分组域节点只需新增以太网交换机与本节点专网路由器相连即可。 如果分组域广域网路的组建不采用组建专网的方式，通过局域网互联并通过防火墙与外网隔开。为了充分保证网络连接的安全性，交换机与防火墙采用串连的方式进行连接，以避免内部
28、网络与外网的直接相连。分组域局域网路组织二、核心网演进与建设分组域网络组建结构图二、核心网演进与建设信令系统设置方案(1) 信令联接 各GSN设备均与HSTP、LSTP设置直联信令链路。(2) 信令网路由组织 规划初期3G分组域信令路由组织，参照电路域的信令路由组织。(3) 信令点编码 新增的3G GSN设备必需分配相应的信令点编码，建议采用电路域的编码方案。(4) 信令路由的选择 信令路由都是通过STP进行信令转接。 (5) 产生信令需求的接口 根据3GPP Release 1999技术体制的要求，产生信令需求的接口有Gn接口、Gs接口、Gr接口、Gd接口，具体的信令链路计算见相应的技术规范
29、。二、核心网演进与建设三、核心网规划方法1、规划内容及流程2、规划实施方法工作范围规划流程基础数据搜集业务预测核心网规划原则三、核心网规划方法工作范围工作范围计算模型的确定：包括话务模型、分组流量模型、业务模型等；网络容量的确定：包括用户数、业务流量等的确定；网络建设原则：包括建网策略、网络结构、网元设置原则等方面的内容；组网原则：网络拓扑结构、业务分区汇接等；路由原则和信令寻址原则：号码分配、号码分析、IP地址分配、信令分析方式等；同步方式、计费原则等。三、核心网规划方法规划流程规划流程 十个阶段十个阶段资料准备阶段规划目标确认阶段预测阶段确定网络发展策略阶段网元设置、组网方案确认阶段话路、
30、带宽、信令链路计算配置阶段网管、同步以及其他支撑系统组网确定编号、路由方式确定阶段局址选择、配套设施规划设计阶段投资估算与经济评价阶段三、核心网规划方法基础数据搜集基础数据搜集现网组网现状传输网、数据网等配套建设现状网管现状现有通信业务开展状况话务模型用户构成以及历史用户发展3G业界发展情况竞争对手状况政策影响以及宏观经济网络组网情况（包括各个本地网、省 内/省际汇接网以及信令网的结构）；采用的路由和信令方式；网络的实际利用率，各个网元的负载情况；分组网的组网情况；分组网的IP地址规划。三、核心网规划方法业务预测v用户预测主要内容v业务模型v话务模型三、核心网规划方法用户预测方法v人口普及率法
31、v市场调查法v类比预测法v趋势外推法v曲线拟合法v瑞利分布多因素法v在移动通信用户发展预测中，较多采用的是曲线拟合、瑞利分布多因素法、趋势外推法以及人口普及率预测等方法。三、核心网规划方法业务分类v从用户的角度按功能分类业务从用户的角度按功能分类业务v从运营商的角度按数据流特征分类业务从运营商的角度按数据流特征分类业务三、核心网规划方法业务模型分析vCS业务模型业务模型平均忙时呼叫次数(BHCA)平均呼叫持续时间(秒)激活因子平均速率kbps平均每用户忙时话务量Erlang平均每用户忙时吞吐量kbits可 低视 中电话高话音vPS业务模型业务模型三、核心网规划方法业务模型分析vEmail：考虑
32、上下行业务的不对称性，设置上下行吞吐量比例。考虑上下行业务的不对称性，设置上下行吞吐量比例。vWeb浏览：上下行流量比例浏览：上下行流量比例高端高端中端中端低端低端高端高端中端中端低端低端上行上行下行下行EmailEmail典型承载速率典型承载速率(kbps)(kbps)Packet CallPacket CallNum/SessionNum/SessionPacketPacketNum/PacketNum/PacketCallCallPacket SizePacket Size(bytes)(bytes)Reading TimeReading Time(sec)(sec)BLER上行上行下行
33、下行渗透率渗透率EmailEmailBHSABHSA高端高端中端中端低端低端高端高端中端中端低端低端上行上行下行下行Web浏览浏览典型承载速率典型承载速率(kbps)(kbps)Packet CallPacket CallNum/SessionNum/SessionPacketPacketNum/PacketNum/PacketCallCallPacket SizePacket Size(bytes)(bytes)Reading TimeReading Time(sec)(sec)BLER上行上行下行下行Web浏览浏览渗透率渗透率BHSABHSA三、核心网规划方法话务模型确定v话务模型的输入包
34、括：业务种类、渗透率、忙时呼叫话务模型的输入包括：业务种类、渗透率、忙时呼叫/会话次数、各种会话次数、各种业务每次呼叫业务每次呼叫/会话的吞吐量会话的吞吐量v输出为：系统忙时各种业务话务量的大小输出为：系统忙时各种业务话务量的大小三、核心网规划方法分组域参考模型三、核心网规划方法核心网规划原则采用“大容量、少局所”理念可考虑重用现有网络系统资源最优投资原则：综合考虑设备投资、运营成本、维护成本、投资保护，选 择最优的建网方案；保证服务质量原则借鉴2G移动网存在问题，统一规划，分步建设；网络平滑演进原则：充分考虑3G设备的未来平滑演进。网络结构安全可靠组网层次清晰网络组织灵活易调整网络容量和能力适度超前，以适应未来3G网络发展使用大容量的SGSN、GGSN，分区、分片接入谢谢 谢谢 ！
