与时俱进的移动通信核心网

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移动通信网在经历了两代发展之后，第三代移动通信（3G）已经成熟并开始商用。3G的目标是为用户提供质量更佳的移动话音、宽带移动数据和移动多媒体业务，提供更大的系统容量和更高的频谱利用率，满足人们对通信个性化的需求。

    本文将对移动核心网的演进和发展进行整体性描述，这种描述是基于GSM-WCDMA网络的演进而进行的。为了适应移动数据业务和多媒体业务的发展，3G核心网也将随之发生相应的变化。毫无疑问，新一代移动核心网将能提供比GSM网络更好的话音业务，并可更好地处理数据业务和多媒体业务，凭借先进的网络架构确保快速、高质量地提供业务。

一、R99/R4/R5核心网的结构和特点

    1、R99核心网的结构和特点

    R99核心网在逻辑上划分为电路域和分组域，电路域基于TDM承载技术，分组域基于GPRS技术。为了适应接入网采用新的无线技术（WCDMA），核心网和接入网之间的Iu接口进行了ATM化。

    2、R4核心网的结构和特点

    ※  控制和承载相分离：原来的R99 MSC拆分为MSC Server和MGW，这与NGN架构完全一样。控制面MSC Server集中设置在中心城市，承载面MGW分散设置在边缘城市，便于新业务的迅速普及和开展。这种架构具有很好的可扩展性，控制面MSC Server和承载面MGW可分别扩展。

    ※  开展业务更加方便：所有的业务加载和控制都集中在MSC Server上进行，新业务的开展更加方便，不必象过去那样对全网交换机都进行升级，而只需升级MSC Server即可。

    ※  承载多元化：支持多种灵活的组网方式（IP/TDM/ATM），由于电路域和分组域采用相同的分组传输网络，因此可与城域网融合。

    ※  支持TrFO（Transcoder-Free Operation）：MGW之间通过分组承载AMR语音，3G终端之间的通信减少了两次编解码过程，有助于语音质量的提高，节省TC资源，提高了带宽利用率。

    3、R5核心网的结构和特点

    ※  引入了IMS域，新增IP多媒体域IMS。

    ※  引入了SIP协议，呼叫发生流程改变。

    ※  基于IPv6协议，增强了QoS保证功能。

二、从电路域、分组域看移动核心网的演进

    1、电路域

    在GSM阶段，MSC紧耦合，完全由TDM移动交换机组成；在R99阶段，为了支持与无线网络接口的ATM化，引入了宽带（ATM）交换平台，并新增了大量的TC（码变换器）；在R4阶段，MSC分裂为MSC Server＋MGW，实现承载与控制的分离，支持多种组网形式和承载方式，组网更加灵活，业务提供更加快速，管理更加集中和方便。

    2、分组域

    GSM网络不存在分组域；在GPRS阶段引入分组域，核心网由SGSN、GGSN构成；在R99阶段，核心网分组域仍然保留了GPRS网络的基本架构，无线网络接口由GPRS阶段的FR（Gb接口）变成了R99阶段的ATM（Iu-PS接口），在业务方面增加了对CAMEL、LCS业务的支持，QoS也有所改善；在R4阶段，核心网分组域没有大的变化，只有少量的协议修改，这种变化可忽略。

    3、电路域和分组域的关系

    在GPRS、R99和R4阶段，核心网电路域与分组域在逻辑上相互独立，业务处理相互分开，并仍将各自独立发展，不存在一个替代另一个的问题。这是由移动核心网要同时处理语音、数据和多媒体业务的内在需求所决定的。对于3G时代的业务模型，简单地说就是混合业务，这种混合包括用户层面、终端层面和无线网络层面的混合，但核心网还是分开处理的。从根本上说，这是由于语音业务和非语音业务对于核心网处理要求（时延、误码率、带宽）不同所决定的。

    4、R4和NGN的关系

    ※  R4是NGN在无线核心网的应用，是下一代移动核心网的起点，它采用软交换架构，具有集中控制、分散接入、开放业务架构等特点，具备全业务支持能力。

    ※  R4网络、NGN在网络结构和承载能力方面是相同的。



三、移动核心网各协议版本的成熟性

    图1给出了WCDMA各协议版本的推出时间、成熟状况和商用情况。



图1  WCDMA各种协议的发展状况

    移动核心网划分出多个版本，每个版本都是为了在前一版本的基础上来完成新的任务而推出的。可以将多版本的划分理解为从现有网络向移动核心网目标网过渡的不同阶段，是向目标网络的分步走。

    鉴于各种版本功能的冻结时间不同，使得各协议版本的成熟有先有后，每个版本都包含冻结-协议完成-主要厂家推出设备-测试实验（原型机实验、商用实验）-正式商用阶段。从业界的发展情况来看，目前R99已经成熟，R4基本成熟，R5则仍处于开发和实验阶段。

    对于网络建设来说，可在验证设备、组网成熟性之后，越过R99阶段，直接进行R4网络的建设，而没有必要循序渐进地实现所有的协议版本。目前，国外运营商正在进行R4网络的建设，这说明在现阶段采用R4建网已具可行性