核心网建设技术交流.ppt

华信邮电咨询设计研究院有限公司,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,WCDMA技术概述,主要内容,GSM-R99核心网比较分析,R99/R4核心网比较分析,一、 核心网技术分析,3G,体制,WCDMA,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：cdma2000,CDMA技术是3G的核心,一、核心网技术分析,2000.3,2001.3,2002.6,功能冻结时间点,WCDMA,的进展,一、核心网技术分析,一、核心网技术分析,MSC#2/VLR,BSC DCS 1800,BSC DCS 1800,BTS DCS 1800,BTS DCS 1800,OMCS,MSC#1/VLR,BSC GSM 900,BSC GSM 900,BTS GSM 900,BTS GSM 900,SMP,SCP,VMS,SMS,Operation + maintenance subsystem,Base station subsystem BSS,Value added services,Other networks,IN,C7/ISUP,A-INTERFACE / E1,A-INTERFACE / E1,TCP/IP,C7/MAP,C7/MAP,GSM 900 Network,DCS 1800 Network,C7/MAP,C7/MAP,GMSC/VLR,GMSC/VLR,GSM系统结构图,一、核心网技术分析,GSM与R99核心网比较分析,WCDMA网络结构R99,一、核心网技术分析,GSM与R99核心网比较分析,WCDMA R99系统特点,R99核心网基于演进的GSM MSC(MAP协议)和GPRS GSN(GTP协议)，体现了对现有网络的继承性； 为了提高数据传输速率，R99网络在无线接入网Iu、Iur、Iub等接口引入了ATM接口，在空中接口中采用WCDMA技术； R99网络继承了GSM网络的所有业务能力；并增加了对拨号业务、短消息业务和GPRS业务的控制。 核心网内部骨干传输在电路域是基于TDM的技术，在分组域是基于IP技术。 没有实现核心传送层在ATM/IP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,GSM与R99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,GSM与R99核心网比较分析,网络结构,WCDMA 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,GSM与R99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,GSM与R99核心网比较分析,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,GSM与R99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NMS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,GSM与R99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IWU与2G MSC所需部分中继单元。,一、核心网技术分析,GSM与R99核心网比较分析,WCDMA网络结构R4,一、核心网技术分析,R99与R4核心网比较分析,WCDMA R4系统特点,WCDMA网络在向全IP演进的过程中是逐步演进的，首先实现电路域的IP传输，然后再考虑实现WCDMA整个网络的IP传输； R4 CS域基于呼叫控制与承载分离的思想，将MSC分为MGW和MSC Server； R4核心网内部的信令采用IP传输；为了实现和PSTN以及其它非IP的PLMN之间的信令互通，增加了T-SGW（传输信令网关）和R-MGW（漫游信令网关）；T-SGW和R-MGW是逻辑的功能实体，在物理上，两者可能是合一的； 协议方面：采用扩展的H.248协议，增加了承载控制协议。 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,R99与R4核心网比较分析,R99/R4比较分析,R4与R99相比，结构无变化，仍由SGSN和GGSN组成，但R4对部分协议进行了更改以支持增强的业务能力。 R99成熟度远强于R4，R4版本目前还处于稳定期，R4与R99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。,Iu,MSC服务器,GMSC服务器,MGW,MGW,Iu,Mc,Nc,Nb,Mc,TDM,MSC,GMSC,Iu,TDM,TDM,承载与控制分离,R99,R4,R99与R4核心网比较分析,一、核心网技术分析,R99/R4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、二/三级网络混合结构，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，占用的宽带非常少 R99充分利用TDM网络、ATM网络和IP网络，R4则主要利用ATM网络和IP网络。R99利旧能力强于R4。,R99与R4核心网比较分析,一、核心网技术分析,R99/R4比较分析,R99与GSM网络互通容易 R4与软交换网络互通容易 准R4与R99相比，虽然MSC服务器可以大大减少，但引入了许多MGW。CS域核心网设备投资比例较小：小于15%。 准R4比R99的经济性稍好。,R99与R4核心网比较分析,一、核心网技术分析,二、核心网演进与建设,主要内容,1、核心网演进方案,2、核心网建设方案,电路域网络演进方案,方案一:,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:,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:,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，建议采用方案二进行网络建设，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GGSN;,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:,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，建议采用方案二进行网络建设，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 HLR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，建议采用方案二进行网络建设。,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，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。,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,三、核心网规划方法,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 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、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,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,三、核心网规划方法,业务预测,用户预测,主要内容,业务模型,话务模型,三、核心网规划方法,用户预测方法,人口普及率法 市场调查法 类比预测法 趋势外推法 曲线拟合法 瑞利分布多因素法 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,从用户的角度按功能分类业务,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