2G无线接入网A接口IP化策略.doc

2G无线接入网A接口IP化策略王帅宇 段晓东 杨光中国移动通信研究院 北京 100053 1 A接口IP化方案概述A接口IP化对网络的简化和演进具有重要意义，可以在核心网IP化的基础上，在节省TC、节省传输资源、可靠灵活组网、资源利用率最大化和提高服务质量等方面给运营商带来巨大的价值。目前的3GPP国际标准对A接口的定义还很不完善，仅仅完成了控制平面的定义。2001年4月，R5的3GPP 43.051-510首次提出了A over IP。2006年5月 3GPP发布的R7 48.006-710引入了SIGTRAN，首次明确提出了基于IP承载的A接口控制平面协议栈。A接口用户平面的IP化一直没有标准化。A接口的IP化涉及编解码的转换。由于目前的MGW和BSC都内置TC，一次呼叫共需要4次编解码转换，影响通话质量，并且重复的TC也占用一定成本。同时，目前A接口采用G.711编码，浪费带宽，所以在IP化改造方案中考虑BSC中TC的移除问题。初步建议，BSC不保留TC功能，采用MGW中的TC实现TrFO，同一MGW下多个BSC共享TC，节省TC资源，由BSC终结TRAU。1.1 现网架构现网架构如图1所示。对于A接口信令面，除了采用TDM信令传输外，还定义有基于IP的SIGTRAN，但是A接口用户平面仅仅定义了TDM传输方式，并且要求BSS中有语音编解码器，在TDM承载的A接口上仅仅定义了PCM语音编码。1.2 IP传输PCM和压缩编码 （1）编解码器置于核心网该架构为目标架构，如图2所示。这种架构旨在传输压缩语音编码，在A接口采用RTP/UDP/IP协议栈。与现有的BSS架构不同，该架构中将原属于BSS的编解码器整合到核心网中，BSS承担的编解码转换功能可以不再采用。 （2）编解码器仍保留在BSS中这种架构中编解码器仍存在于BSS中，在A接口采用IP连接的情况下，可以传递压缩语音编解码，同时也可以传递PCM编码，如图3所示。在上述两种A接口IP化的架构中，TDM连接可以与IP连接并存，也可以只有IP连接而取消TDM连接，可能的部署场景见表1。1.3 技术原理为了用一种方案适配上述各种可能的部署场景，协议的制定必须保留一定的灵活性，允许编解码器灵活地部署在BSS侧或核心网侧。下面以一个实例说明技术实现的基本原理，揭示A接口用户平面IP化的实现机制，具体过程如图4所示。BSS在呼叫信令开始时即通过层三消息通知核心网BSC的编解码处理能力（能否处理压缩编码等）、链路状况（是否具备IP链路等）；l 主叫侧和被叫侧核心网设备结合上述信息完成带外编解码协商过程，努力协商出能够完成端到端TrFO的编解码；l 主叫侧核心网将推荐的A接口编解码和链路类型返回给无线侧；l 无线侧根据自身能力完成编解码和链路类型的选定后，将选定结果反馈给核心网；l被叫侧完成与主叫侧类似的过程；l 完成上述过程后，A接口用户平面可以选择为IP连接，并传递压缩语音编码。2 A接口IP化方案对协议的修改A接口IP化涉及对原有基本协议的大量修改，主要体现在以下方面。2.1 A接口信令面的修改 （1）指配过程为支持基于IP承载的A接口，BSC与MGW需要交换IP地址等信息，并进行码型协商，这些处理由呼叫过程中的指配过程完成。BSSAP中的指配请求消息和指配完成消息需要进行扩展以支持上述操作。在指配请求消息中增加两个信元：Transport Layer Address和Speech SDP Information。在指配完成消息中增加两个信元：Transport Layer Address和Speech SDP Information list。 （2）切换过程在切换过程中，目标BSC与MGW需要交换IP地址等信息并进行码型协商，BSSAP的切换请求消息和切换请求响应消息需要进行扩展以支持上述操作。在切换请求消息中增加两个信元：Transport Layer Address和Speech SDP Information list。Transport Layer Address是BSC和MGW需要交换的传输层信息，Speech SDP Information list是BSC和MGW需要交换的会话描述信息。 （3）码型修改在通话过程中，无线情况变化时，需要通知MGW及时插入TC，以免因语音包的丢失导致用户感受变差。目前标准的BSSAP信令不支持这一功能，需要新增消息。 （4）动态编解码上报在A over IP改造后，由于TC资源上移到MGW，MGW必须能够识别用户面编解码类型的转变，并启动编解码的转换操作。尤其对于TrFO呼叫，MGW在发现用户平面编解码类型转变后，需要能够插入TC。2.2 A接口用户平面用户平面包含语音业务和数据业务两部分，具体的协议栈如下。 （1）语音业务语音业务用户平面协议栈如图5所示。对于EFR/FR/HR语音编解码而言，语音净荷直接按ETSI TS 101 318的规定封装在RTP中，并且承载在UDP/IP上。对于AMR编解码而言，RTP载荷按RFC 3267的规定封装在RTP中，并且承载在UDP/IP上。IP采用的具体物理承载方式及相应链路层协议不作限定，如果采用以太网承载，则链路层为MAC协议；如果采用PoS或IPoE1承载，则链路层为PPP。 （2）数据业务数据业务用户平面协议栈如图6所示。数据域电路业务按72 bit的V.110帧的净荷格式在A接口上传送，BSS将4个72 bit的V.110帧直接封装到一个RTP中发送给MGW。由MGW完成RAA和R2的速率适配后转交给IWF功能处理。在MGW到BSS的相反方向上对等处理。72 bit V.110帧的格式定义可参见3GPP 48.060协议，由标准的80 bit V.110帧（参见ITU-T V.110协议）去除用于同步的全0字节后得到。2.3 Mc接口Mc接口的变化主要是扩展SDP信息支持，以便在核心网支持所有的2G编解码。2.4 Nb接口用户平面A接口IP化后，Nb接口需要传输GSM的压缩编码。对单速率的GSM编码和多速率的编码处理方式有所不同，单速率编码在Nb接口采用UP透明模式，多速率编码在Nb接口采用UP支持模式。单速率编码具体的报文封装方式Nb接口和A接口方式相同，直接采用RTP封装语音报文的方式。多速率编码需要2G侧的MGW完成不带UP封装方式（A接口）到带UP封装方式（Nb接口）的转换。数据业务采用Nb UP支持模式封装。3 BSS引入分析和建议IP化是无线接入网的发展方向，规模庞大的2G网络仍然在不断高速发展，应大力推动无线接入网IP化，适时引入IP化的BSS。其中A接口跨越核