面向VoLTE的关口局组网方案分析

1、面向VoLTE的关口局组网方案分析1 关口局现状中国移动现网关口局主要包括移动关口局和CM-IMS（China Mobile-IP Multimedia Subsystem，中国移动IP多媒体子系统）固网关口局，其中移动关口局分为综合业务关口局和独立关口局。综合业务关口局负责增值业务平台类和客服（外呼和省际来话）业务的互联，一般省内设置一对;独立关口局负责部分长途业务、彩铃平台、本地网端局以及其他运营商之间的互联互通，独立关口局采用控制与承载相分离，大本地网组网方式，GMSC SERVER（Gateway Mobile Switching Center Server，网关服务器）集中设置在省中

2、心节点，采用1+1互助方式容灾，GMGW成对设置在各本地网，采用双归属、负荷分担方式疏通业务;独立关口局与移动网内软交换端局100%采用IP连接，与其他运营商之间采用TDM（Time Division Multiplexing，时分复用）方式连接。CM-IMS固网关口局负责IMS域与CS（Circuit Switched，电路域）域之间的业务互通，由于2014年之前中国移动没有固网运营牌照，IMS固网用户与其他运营商用户之间业务互通需要通过铁通关口局转接。关口局网络结构现状如图1所示。2 引入VoLTE后对关口局的影响2.1 话音业务流量流向引入VoLTE（Voice over LTE）之前，

3、CM-IMS固网用户较少，约占全网用户的2%。以A接口话务量为基准，分析某省会本地网近两年话务模型，独立关口局疏通CS与其他运营商之间的话务约占总话务量的30%，而CM-IMS与CS之间话务量以及CM-IMS与其他运营商之间话务量仅占总话务量的1%。中国移动VoLTE建设策略明确IMS网络中功能基本一致的网元采用固移融合的方式进行建设。随着VoLTE用户的逐步增长，CS与IMS间互通总容量将远大于现有IMS关口局容量。假定VoLTE主被叫用户比例为1：1，初期VoLTE用户注册在LTE网络和2G/3G网络的比例为7：3，通过该本地网VoLTE用户、CM-IMS固网用户以及传统CS语音用户占比乘

4、以表1中的不同场景可得出IMS与CS之间互通话务比例。以VoLTE发展初期为例，VoLTE用户比例占全网总用户的10%，CS与IMS网络之间穿透话务比约为77%，约占本地网总话务的11%。通过确定VoLTE不同发展阶段IMS与CS之间互通话务比例后，可得出该本地网MGCF（Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能）/IM-MGW（IP Multimedia-Media Gateway，IP多媒体子系统媒体网关）承载的穿透话务量，其中VoLTE用户作为被叫用户发生锚定的情况需要考虑对MGCF/IM-MGW的业务需求。MGCF/IM-MGW容量需求=（满足期末

5、本地网VoLTE话务量+满足期末本地网I-SBC话务量）xCS与IMS穿透话务比30每线利用率 （1）同时，基于现有网络结构及话务路由也可以导出不同时期GMSC/GMGW需要承载的互通话务量。GMSC/GMGW容量需求=（满足期末2G/3G用户对GMSC的话务需求+满足期末CM-IMS固网用户对GMSC的话务需求+满足期末VoLTE用户对GMSC的话务需求）30每线利用率 （2）其中，满足期末2G/3G用户对GMSC的话务需求测算需考虑2G/3G用户与CM-IMS固网用户、铁通用户、外网用户的互通话务需求以及呼叫中心接入话务需求等;满足期末CM-IMS固网用户对GMSC的话务需求测算需考虑CM

6、-IMS固网用户与2G/3G用户、铁通用户、外网用户的互通话务需求;满足期末VoLTE用户对GMSC的话务需求测算需基于表1的语音流量流向场景考虑VoLTE与其他运营商之间的互通比例以及与中国移动CS域之间的互通比例;每线利用率取70%。VoLTE发展各阶段用户及话务占比指标表如表2所示。通过上述推算过程，基于表2假定及测算结果，可以得出在VoLTE不同发展阶段CS与IMS间话务、IMS与外网间话务、CS与外网间话务发展趋势如图2所示。从图2中可以直观得到，随着VoLTE用户规模的增长：（1）IMS与外网间话务量持续增长。其中，VoLTE中期之前主要是IMS与外网CS之间互通话务，中期之后主要

7、是IMS与外网IMS之间互通话务。（2）CS与外网间话务量持续下降。其中，VoLTE中期之前主要是CS与外网CS之间互通话务，中期之后主要是CS与外网IMS之间互通话务。（3）移动CS与IMS间话务量将呈现先增后减的趋势。引入VoLTE后，各局向之间互通话务流量流向出现明显变化，在现有网络结构下，越来越多的话务需要经由MGCF/IM-MGW疏通至GMSC/GMGW。语音业务流量流向的改变将对GMSC/GMGW网络资源尤其是网内IP处理能力产生较大需求。2.2 锚定方案的影响依据中国移动VoLTE语音业务主叫不锚定、被叫锚定的方案，外网用户呼叫移动VoLTE用户将对本地网GMSC的SSP（Ser

8、vice Switching Point，业务交换节点）能力产生需求，初期可以利用现网设备冗余满足能力需求，但随着VoLTE用户增长到一定比例，对GMSC的SSP能力有一个快速增长需求，增长趋势如图3所示。2.3 投资及网络结构的影响基于图1所示的现有网络结构，随着VoLTE用户增长，不可避免地需要对MGCF/IM-MGW和GMSC/GMGW网络能力同时进行扩容，造成投资浪费。同时，现有网络结构话音业务互联互通路由不统一，网络资源无法共享;语音业务出现部分路由迂回，经过多次编解码转化，语音质量受损;路由中过多的节点也增加了潜在的网络故障点，给故障定位和网络维护带来困难。3 引入VoLTE后关口

9、局组网方案针对上述问题，需要在VoLTE发展不同阶段采用合适的策略方案，符合未来三至五年网内网间互通话务量增长和分配规律，减少IMS和外网间呼叫途径的节点，节省网络资源，避免重复投资。3.1 VoLTE发展初期和中期IMS网络及VoLTE用户规模有限，各大运营商网络部署不够完善，传统语音业务仍占主导地位。此时主要考虑软交换独立关口局和MGCF进行融合建设，具体方案如下：方案一：现网升级支持融合方案一网络拓扑图如图4所示。现网GMSC升级支持MGCF，原有固网MGCF取消，硬件利旧。方案二：新建MGCF支持GMSC功能，与软交换端局或汇接局互联方案二网络拓扑图如图5所示。新建MGCF支持固网IM

10、S和VoLTE，同时具备GMSC功能，通过CMN（Call Mediation Node，呼叫协调节点）或信令转接点LSTP与端局直连;现网软交换关口局不变，与其他运营商互联保持不变，新建MGCF随VoLTE用户增长扩容。方案三：新建MGCF支持GMSC功能，逐步替换现网GMSC方案三网络拓扑图如图4所示。新建MGCF兼做GMSC，随VoLTE部署以本地网为单位采用同信令点方式进行替换，逐步完成改造。三种方案优缺点对比如表3所示：鉴于移动现网部分独立关口局平台老旧，建议在工程任务紧的VoLTE发展初期采用方案二快速实现业务部署;对于现网GMSC/GMGW平台老旧且一定时期内该本地网其他运营商传

11、统2G/3G语音业务仍占主导时，考虑采用方案三，同时以此为契机替换独立关口局老旧平台。3.2 VoLTE发展中远期从图2可以看出，VoLTE发展到中期以后，各大运营商IMS网络发展基本成熟，IMS与外网尤其是IMS与外网IMS网间话务出现较快增长，此时运营商之间将部署VoLTE直接互通节点I-SBC。I-SBC可解决跨域IMS通信中存在的拓扑结构暴露、不同IP版本网络或用户之间不通等问题。根据3GPP标准规定，I-SBC网元包含IBCF（Interconnection Border Control Function，互通边界控制功能）和互通边界网关功能两个逻辑网元。其中，IBCF在SIP/SD

12、P协议层能够提供特定功能（如IPv4与IPv6转换、拓扑隐藏、控制传输平面等）并选择恰当信令，使IPv4与IPv6间的SIP应用实现互通。TrGW（Transition Gateway，过渡网关）位于媒体路径中，具有网络地址/端口转换、IPv4/IPv6协议转换、编解码转换等功能，用于实现用户面在网络边界的互通。IBCF与TrGW之间通过Ix接口连接，不同运营商之间IMS网络互通架构和接口示意如图6所示：根据国内其他运营商的VoLTE进度及SIP互通测试进度，I-SBC可能在两至三年后开始部署，本网VoLTE与他网VoLTE之间的互通话务将经过I-SBC;对于网内互通话务，部分网间互通话务继续

13、经过MGCF/GMSC。VoLTE发展中期以后，根据I-SBC节点部署情况，经过I-SBC互通的话务量可能持续增长，而经过MGCF和GMSC融合节点的互通话务量可能停止增长，出现下降。4 结束语上述推算过程基于中国移动关口局网络现状，并假设总用户规模基本平稳。在VoLTE引入初期，建议新建MGCF支持GMSC功能，并通过IP承载网与汇接局实现互通;对于GMSC/GMGW硬件平台老旧且相当一段时间内传统语音仍占主导地位的本地网，可以考虑新建MGCF替换老旧GMSC;GMSC/GMGW割接应充分考虑互通谈判代价及投资，在条件允许的情况下，同步实施铁通关口局融合改造。关口局融合过程中由于MGCF和G

14、MSC分属不同域的设备，融合改造后网管接入方式需要根据本地网分工界面确定;同理，话单上报方式在MGCF和GMSC合设后也应当明确。随着VoLTE用户逐步占主导地位，MGCF/GMSC需求开始逐步萎缩，而I-SBC需求则进一步增强，引导IMS网间互通话务经过I-SBC设备有助于减少对MGCF/GMSC SSP能力的扩容。此外，I-SBC设置还应考虑VoLTE SBC及EPC媒体网关节点设置情况。参考文献：【1】 3GPP TS 29.165 V13.1.1. Inter-IMS Network to Network Interface. 2015.【2】 3GPP TS 23.228 V11.3

15、.0. Technical Specification Group Services and System Aspects; IP Multimedia Subsystem （IMS）. 2011.【3】 3GPP TS 29.163 V10.7.0. Interworking between the IP Multimedia （IM） Core Network （CN） subsystem and Circuit Switched （CS） networks. 2012.【4】 YD/T 1930-2009. 统一IMS组网总体技术要求（第一阶段）. 2010.【5】 YD/T 2007-2009. 统一IMS的功能体系架构（第