移动通信网络规划与工程设计第4章

移动通信网络规划与工程设计,移动通信网络规划与工程设计,第4章GSM/GPRS/R4核心网规划,4.1概述4.2基本概念4.3R4核心网体系架构及接口4.4网元设置原则4.5网路组织4.62G/3G核心网的融合4.7容灾设计4.8带宽需求计算4.9核心网技术发展及2G核心网的优化4.10支撑网规划4.11移动智能网规划,4.1.1移动核心网的演进,第一代移动通信核心网是通过移动交换中心MSC与公众电话交换网PSTN相连，并负责与基站BS间的通信.第二代移动通信发展初期核心网主体结构仍然延续了第一代移动核心网的结构，不同的是引入了短信中心，但随着互联网的兴起，第二代移动核心网则很快引入了通用分组无线服务技术，也称为GPRS（GeneralPacketRadioService）。而另一种第二代移动核心网是IS-95的基于TIA/EIA-41D标准，同样支持基础分组数据业务。到了第三代移动核心网，在TDM窄带承载的基础上引入了ATM、IP宽带承载，呈现向全IP化的演进趋势。,3GPP制定的长期演进LTE，未来新一代移动核心网被称为系统架构演进LTE-SAE，采用扁平式架构，主要由移动管理实体MME（MobilityManagementEntity）和服务网关SGW（ServingGateway）组成，实行网络控制与用户数据控制相分离，同时LTE-SAE还引入了多种被称为“锚点”的功能实体，用来实现自身网络与其它网络间的互联。LTE-SAE所有的功能实体接口都支持基于IP的协议。从核心网的演进可以看出其发展的主要特征是：全IP化、不同网络的融合和智能化。,4.1.3规划原则,首先要保证技术先进性；要充分利用现有网络资源，降低投资；原则上采取“大容量、少局所、低成本”的建网思路，提高投资效益；便于网络扩容；有利于网络的平滑演进和持续发展。,4.1.4规划流程,4.2.1通信网,通信网的基本概念通信网是由交换系统、传输系统、终端设备等要素以及实现互连互通的信令协议构成，即一个完整的通信网应包括硬件和软件。其中交换系统是通信网的核心，又称为核心网。传输系统是信息传送的通道，它与交换连接在一起构成网络。一个现代化的通信网包括业务网、传输网和支撑网，其中支撑网主要有No.7信令网、数字同步网和电信管理网。,4.2.2交换技术,电路交换.电路交换的优点是时延小，实时性好，交换设备单位成本相对较低。缺点是网络资源利用率低，接续时间长，通信效率低。分组交换.分组交换的优点是传输可靠性高，但时延相对大，要求采用光传输，终端要求智能化。宽带交换.宽带交换的优点是传输可靠性高，适用性强，传输效率高。缺点是设备价格相对较高。,4.2.4No.7信令,信令的概念为了在通信网中向用户提供通信业务，在交换机之间要传送以呼叫建立和释放为主的各种控制信号，这种以呼叫控制为主的网络协议称为信令。在一个通信网中信令传送包括以下三个方面：一是把来自主叫和被叫的状态及号码信息传送给交换机，二是在交换机内部传送信令，三是在交换网上传送信令消息。信令的方式.按信令工作区域可分为用户线信令和局间信令。按信令技术可分为随路信令（CAS），如中国1号信令；共路信令（CCS），如欧洲的ITU-TNo.7信令和北美的ANSINo.7信令，我国采用ITU-TNo.7信令。,No.7信令,No.7信令系统由消息传递部分（MTP）和多个不同的用户部分（UP）组成，采用No.7信令功能分级和OSI分层模式的混合结构。,4.3核心网体系架构及接口,4.3.1R4核心网特点控制与承载分离多种承载方式的引入TRFO、Sigtran等新技术的引入4.3.2网络等级结构按照我国现行的GSM网络技术体制，GSM数字移动通信网的等级划分为三级：即移动业务本地网、省内网和全国网。,4.3.3R4核心网体系架构,4.3.4主要网元基本功能,MSCServer主要功能是完成信令处理、呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，以及向用户提供R4的全部功能，并配合智能网向用户提供第三方业务。MGW受MSCServer控制，主要负责电路交换网的承载通道和分组网媒体流之间的转换、连接等功能。VLR用于存储MSC所辖区域内所有来话、去话呼叫所需要的信息HLR是核心网中最重要的数据库，用于存储归属客户的注册信息，以便建立到移动台的呼叫路由。AUC鉴权中心主要功能是对移动用户进行鉴权和加密。,MSG是连接窄带No.7信令网和分组网的设备，主要功能是完成No.7号信令与基于分组网（ATM或IP）侧的信令转换。SGSN主要存储用户分组业务的基本特怔副本和位置信息等数据,GGSN主要功能是完成用户分组业务的注册.DNS是一种用于TCP/IP网络的组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，它的主要功能是将相关的域名翻译成网络所能识别的IP地址。,4.4网元设置原则,MSCServer设置原则集中设置原则提高安全原则利于传输原则容灾备份原则减少切换原则,4.4.3MGW设置原则,简化网络拓扑结构原则互通需求原则就近路由原则选址原则MGW应尽量与RNC同机房设置IP地址分配原则,4.4.4HLR设置原则,原则上每个移动业务本地网设一个或若干个独立HLR，也可以多个移动业务本地网合设一个独立HLR，HLR必须具备虚拟HLR功能。规划HLR容量时应按近期工程规模来配置，但必须考虑中远期建设规模的发展。在没有建设MSCServer的地区，原则上不考虑在本地设HLR，但近期确有发展前景的区域可以适当考虑。为了保证网络安全，HLR设置方案必须采用1+1、N+1容灾或异地容灾等技术措施。从安全角度，每个HLR的容量不宜过大，原则上以不超过120万150万用户为宜。,4.4.5关口局设置原则,当本地网内有多个MGW时，应设置独立的关口局GMSC-MGWMSCServer的设置根据GMSC-MGW是否独立设置来决定其设置方式独立设置GMSC-MGW时至少应设两个，采用负荷分担方式工作当一个城市出现多个GMSCServer时，从维护网络安全的角度出发，不同GMSCServer应分局址设置3G引入后，国际关口局应支持移动寻址，支持MAP国际关口局的设置原则上采取对现有国际关口局进行升级、改造方案,4.4.6SGN设置原则,原则上一个移动业务本地网可以设一个或若干个SGSN每个SGSN的容量根据本地区网络状况和经济发展状况来决定GGSN原则上集中设置在省会，或者在SP和数据业务量较大且有外部数据网出口的本地网GGSN设置数量需根据路由器平台类型来确定，原则上采用负荷分担的工作方式。为了保证网络安全，骨干GGSN应成对设置，互为备份,4.4.7DNS设置原则,DNS采用两级结构，即：根DNS和大区域（省）级DNS。为了保证网络安全，DNS应成对设置，骨干DNS应设在IP承载网骨干节点所在城市，并根据漫游业务量大小决定采用合设或独立设置方式。DNS应具备升级支持IPv6/IPv4双栈的DNS地址查询能力。用户采用专用接入点名APN接入方式时，DNS应能通过递归的方式返回归属地的GGSN。当SGSN向归属地DNS请求解析，如果归属地DNS无法解析则送到根DNS请求解析，若归属地为其它网络时，则向GRX组织设置的根DNS请求解析,4.4.8BG设置原则,BG宜设在具有网间互联点且有IP承载网骨干节点的城市，采用独立设置方式。BG原则上应成对设置，互为备份，采用负荷分担方式工作。BG应具备基本安全功能，并具备有根据各运营商间的协议加增其它新功能的能力。,4.4.9CG设置原则,CG原则上应成对设置，互为备份。对CG的基本要求是应具备高可靠性和强的处理能力。CG应满足系统接口要求。,4.4.10CE设置原则,以局点为单位分别设置电路域CE和分组域CE各一对。CE应具有一定的扩展性，应充分考虑满足后继信令割接至IP承载网及语音IP化等有关要求。新增软交换GSN（GPRSSupportNodeGPRS支持节点）设备时，若原接入承载设备能满足要求，则应先利用该局点已有电路域分组域接入设备，若不能满足要求时，再考虑新增CE设备。RNC侧按局址设置CE路由器，用于RNC对外的IP网路组织，每个RNC局址应设置一对RNC路由器，采用主备保护机制，同一局址有多套RNC时，应共用一对RNC路由器。,4.5网路组织,话路网承载方式.R4核心网话路网有三种承载方式：除了GSM系统原有基于TDM承载方式外，新引入了基于IP和基于ATM两种宽带承载方式。信令消息承载方式.MAP/CAP采用IP、ATM、TDM（No.7）方式承载，R4BICC信令本地、长途均采用IP承载，与话路承载方式一致，H.248信令采用IP承载，同一机房内MSCServer与MGW之间可以采用直连方式。,信令网的网路组织,路由原则,移动网设置的各种路由均按“自远而近”的原则选择，即首先选择靠近终端移动局的路由。话路网路由原则信令网路由原则3G网内话务路由3G用户与本地网内PSTN用户间的话务路由与本运营商业务网间的话务路由国际话务路由,4.7容灾设计,在移动网络中容灾基本上可以分为两类：一类是数据容灾，另一类是业务处理容灾。HLR是移动网中最重要的数据库之一，HLR的容灾技术主要有1+1主备方式、N+1实时互备方式、N+1非实时备份方式，从工程实际情况来看，以1+1主备方式为主。,MSCServer容灾设计方案,1+1互助双归属备份方案N+1容灾备份方式资源池方式,HLR容灾设计方案,1+1实时备份方案该方案的优点是：备份HLR需要配置的备份信令链路相对较少，路由和局数据配置简单，工程实施相对也简单。设备条件易于满足，对备份HLR容量没有额外要求，只与主用HLR相同即可。出现故障，备份HLR接替全部业务，因此对业务没有影响。缺点是HLR需要成对配置，当网络容量大，有多个HLR时，会增大设备投资成本。,N+1备份容灾方案,N+1实时备份方案该方案优点是多套主用HLR只需要一套备份HLR，投资成本较低。缺点是：备用HLR需要配置的备份信令链路较多，路由和局数据配置复杂，工程实施难度大。对备用HLR容量要求高，设备很难满足要求。当主用HLR出故障时，备份HLR接管的激活用户数不能超过备份HLR的额定用户数。N+1实时备份方案适合于HLR故障发生概率低，对服务质量要求高的地区，如省会城市。,N+1非实时备份方案该方案备份HLR容量需要取备份HLR中的最大容量，由于切换过程有强制位置更新过程，因此业务恢复期较长，在业务恢复期间，用户被叫失败，服务质量受影响。该方案适用于HLR发生故障概率低，省内HLR制式相对有较多，服务质量要求一般的区域。,4.8带宽需求计算,话务容量计算方法Iub接口一般配置12条STM-1。MGW去往关口局话务流量MGW去往关口局话务流量包括去其它本地网络和其它网络本地及长途来的话务。具体计算公式为：各部分流量=用户数本网话务量各部分流量所占比例出局及长途来话所占比例总流量Et=各部分流量,信令流量计算方法,C接口（GMSCServer到归属HLR）C接口（VMSCServer到归属HLR）D接口（VMSC到非归属HLR）VMSC至SCP的CAP接口信令流量E接口信令流量HLR-STP信令流量64k信令链路支持的ISUP中继电路数,接口带宽需求估算,Nc和Mc接口Nc接口上承载主要MSCServer间的BICC信令，Mc接口上承载的信令有MSCServer对RNC的RANAP信令、对MGW的H.248信令和与外网互通的ISUP信令。Nc和Mc接口的信令负荷可以由下式求得：C=NN分类消息L信令交互开销8/3600(bit/s)Nb接口Nb接口主要承载MGW间的媒体流。其接口带宽BW需求由下式计算：BW=NABW1(bit/s),4.10支撑网规划,本节将简要介绍数字同步网规划中的相关问题，主要有：同步基准等级结构和性能指标要求省内同步网从钟的数量和设置原则同步方式及同步基准的提取定时的分配同步网路组织原则定时基准传输链路的设置,数字同步网的性能指标见下表：表4-4数字同步网滑动性能指标（24小时内滑动次数）,同步方式和同步基准的提取同步方式省内从钟的数量和设置时钟要求定时分配,No.7信令网,数字信令网是现代移动通信网主要支撑网之一，它是一切业务的支撑网。根据有关规范，我国数字移动通信网采用七号信令系统。因此本节将重点介绍No.7号数字信令网规划的主要内容。信令网等级结构信令转接点STP的设置原则信令网网路组织信令链路的配置路由规划信令寻址方式信令点编码与其它信令网间信令的互通,移动网管,概述现代移动通信网不仅需要先进的技术支撑，而且需要现代化的管理手段。随着网络技术的发展和移动网络日益复杂，对系统进行操作的项目和需要处理的信息量日益增加，需要操作的设备越来越多，传统的完全靠本地操作不但其效率非常低而且不能满足网络发展的需求，因此在某种程度上需要集中管理，同时也要求配置专门的系统来辅助操作人员对分散在各地的业务控制设备进行协调配合，也就是要求所有的操作维护设备形成一个完整的网络来管理移动通信网内所有的业务控制设备。因此移动网管系统可以概括为：对移动通信网络进行管理的计算机网络。移动网管一侧连接移动通信网各功能实体，另一侧连到操作人员面前的计算机工作站。,移动通信网管的等级结构及业务功能要求移动网管等级结构业务功能要求移动网管参考模型移动网管参考模型主要有TMN模型和TOM模型。TMN（TelecommunicationManagerNetwork）模型TOM（TelecommunicationOSSManager）模型,第三代移动通信网管体系结构第三代移动通信网管采用客户端/服务器工作方式，其中客户端为输入端，主要负责与用户的交互操作，服务器子系统则用于实现对网管业务功能的处理。移动通信网管网路组织原则省网管中心由各种服务器（网元接入、应用、消息、采集、数据库等）工作站核心交换机、核心路由器等组成，通过数据通信网与各本地网的OMC-S及OMC-R相连。,移动网管设备配置移动管理网一般在省会设全省网管中心，在各本地网设本地网管中心，其它地市设远程操作维护终端。并且采用“集中监控、集中维护、集中管理”三集中运维模式。远程操作维护终端通过数据通信网的传输链路与省网管中心相连。OMC系统中的各类服务器、工作站等网管单元的配置数量主要取决于网络管理功能要求、服务器、工作站的容量、处理能力及所要管理的、基站（小区、载频）的数量。,4.11移动智能网规划,组网方式移动智能网由业务交换点（SSP）、业务控制点（SCP）、业务管理点（SMP）、业务生成环境（SCE）、智能外设（IP）、业务数据点（VC）节点和连接这些节点的No.7号信令网数据网组成。,节点功能表4-9智能网各节点功能,网元设置原则,SSP设置原则移动智能网SSP应设在No.7信令网通达之处。SSP宜采用嵌入式组网方式，也可以采用叠加式组网，然后随业务发展逐步过渡到嵌入方式。SSP可以与MSC/GMSC/TMSC合设或独立设置。独立在其业务负责范围内宜集中设置。SSP设备应符合我国通信行业相关技术要求。,SCP设置原则SCP的设置应能保证快速提供智能网业务，并能灵活的对业务流程和计费原则进行调整。处理全国及区域性的智能网业务的SCP应集中设置在No.7号信令网高级信令转接点HSTP所在地；处理省内或本地网智能网业务的SCP应设置在低级信令转接点LSTP所在地。每个SCP均应能处理多种业务逻辑能力，但可根据需要设置成处理多种业务或单一业务。SCP处理能力和存储能力应满足业务发展需求。选用SCP设备时要兼顾考虑设备更新周期和投资效益。SCP设备所有对外接口应遵循我国有关通信行业标准，以利于业务扩展及设备选型。SCP的设置应便于管理和维护。SCP的设置应从网路组织上和设备配置上保证其安全性，SCP宜采用双机热备或集群方式设置，对SCP进行容灾备份。SCP设备应符合我国通信行业相关技术要求。,ISCP设置原则基本上与SCP的设置原则一致。ISCP可独立设置，也可与SCP综合设置。ISCP设置与智能网业务管理方式及所提供的业务类型有关。与SCP合设时其要求参见SCP设置原则。条与SCP一致，请参阅SCP设置原则。,SMP、SMAP、ISMP、ISMAP设置原则SMP应集中设置在便于管理智能网络的地点。不同厂家的SMP管理各自的SCP。SMP处理能力接口容量应根据业务需求、SCP、SMAP的数量来配置，并