WCDMA R4與固定網(wǎng)NGN的互通與融合
2019-11-03 19:30:13
供稿：網(wǎng)友
李梅 許慕鴻
固定網(wǎng)ＮＧＮ在中國(guó)的發(fā)展已超過(guò)三年，并已逐漸開(kāi)始商用實(shí)驗(yàn)和部署。隨著３Ｇ的臨近，無(wú)線領(lǐng)域的軟交換技術(shù)（ＷＣＤＭＡ Ｒ４ ＢＩＣＮ ／ Ｒ５ ＩＭＳ，ｃｄｍａ２０００ ＬＭＳＤ／ＭＭＤ）也逐漸進(jìn)入試驗(yàn)階段。固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)同時(shí)發(fā)生著ＴＤＭ話音向分組話音、電路交換向軟交換的演進(jìn)，這就產(chǎn)生了兩個(gè)軟交換系統(tǒng)是否有融合的可能的問(wèn)題。本文以ＷＣＤＭＡ Ｒ４ ＢＩＣＮ 為例，從技術(shù)角度重點(diǎn)分析移動(dòng)網(wǎng)軟交換與固定網(wǎng)ＮＧＮ的差異性，從而找出兩網(wǎng)融合的難點(diǎn)與解決方案。需要指出的是，本文所提及的“固定網(wǎng)ＮＧＮ”都是指固定網(wǎng)ＮＧＮ的窄帶解決方案，即以主流的Ｈ．２４８或類似主從協(xié)議（如ＭＧＣＰ）為基礎(chǔ)的軟交換系統(tǒng)，基于Ｈ．３２３的ＶｏＩＰ在電信網(wǎng)絡(luò)中較少采用，不在本文討論范圍之內(nèi)。
１．概述
Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ都是主從結(jié)構(gòu)的軟交換系統(tǒng)，控制和承載分離在呼叫服務(wù)器（ｃａｌｌ ｓｅｒｖｅｒ）和媒體網(wǎng)關(guān)（ＭＧＷ）兩個(gè)實(shí)體上實(shí)現(xiàn)，并具有非常類似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)系統(tǒng)并不提供比傳統(tǒng)ＰＳＴＮ更多的業(yè)務(wù)，而是以節(jié)省運(yùn)維成本為主要目的。
由于長(zhǎng)期以來(lái)移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)各自發(fā)展，逐漸形成了Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ各自不同的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于同時(shí)擁有兩種業(yè)務(wù)牌照的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，擁有兩個(gè)獨(dú)立的接入網(wǎng)是合理的，但兩個(gè)獨(dú)立的核心網(wǎng)在一定程度上卻屬于重復(fù)建設(shè)。如果能在一個(gè)核心網(wǎng)上支持不同的接入網(wǎng)、對(duì)最終用戶實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與接入的獨(dú)立，當(dāng)然是理想的解決方案。但要達(dá)到這樣的最終目標(biāo)還需要一個(gè)逐步演進(jìn)的過(guò)程。為此，我們將兩個(gè)系統(tǒng)的融合劃分為兩個(gè)階段：話音互通（Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ的用戶可以通話）和網(wǎng)絡(luò)融合（Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，即呼叫服務(wù)器和媒體網(wǎng)關(guān)合并）。為了更好地理解為什么需要這兩個(gè)階段，首先需要了解Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ的異同。
２．Ｒ４ ＢＩＣＮ與固定網(wǎng)ＮＧＮ的異同
總體來(lái)講，Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ是非常類似的系統(tǒng)：二者同樣基于軟交換技術(shù)以及分組技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同為主從結(jié)構(gòu)，采用相同的信令結(jié)構(gòu)以及類似的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和話音質(zhì)量?jī)?yōu)化方法。但固定網(wǎng)ＮＧＮ發(fā)展較早，又要考慮固定接入的多樣性，需要兼容不同協(xié)議；而Ｒ４ ＢＩＣＮ只考慮ＧＳＭ和ＷＣＤＭＡ的接入，協(xié)議定義清晰嚴(yán)格。歸納起來(lái)，二者的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（１）信 令
·呼叫服務(wù)器間信令：固定網(wǎng)ＮＧＮ采用ＳＩＰ－Ｔ，而Ｒ４ ＢＩＣＮ采用ＢＩＣＣ。
·呼叫服務(wù)器－媒體網(wǎng)關(guān)間信令：固定網(wǎng)ＮＧＮ采用Ｈ．２４８、ＭＧＣＰ等而Ｒ４ ＢＩＣＮ則以Ｈ．２４８為基礎(chǔ)，采用Ｑ．１９５０并增加了３ＧＰＰ擴(kuò)展。
·媒體網(wǎng)關(guān)間信令：固定網(wǎng)ＮＧＮ采用業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（ＳＤＰ）；Ｒ４ ＢＩＣＮ采用ＩＰ承載控制協(xié)議（ＩＰＢＣＰ），即 Ｑ．１９７０ ／ Ｑ．１９９０ ｔｕｎｎｅｌ，并增加ＮｂＵＰ信令。
·媒體網(wǎng)關(guān)－用戶設(shè)備間信令：固定網(wǎng)ＮＧＮ采用接入線信令或者中繼信令（ＰＲＩ、 ＳＳ７等）；而Ｒ４ ＢＩＣＮ中存在Ｉｕ接口或Ａ接口信令。
（２）編解碼
·固定網(wǎng)ＮＧＮ多采用Ｇ．７２９和Ｇ．７１１；Ｒ４ ＢＩＣＮ一般采用ＡＭＲ／ＡＭＲ２和Ｇ．７１１。
·Ｒ４ ＢＩＣＮ采用ＴＦＯ和ＴｒＦＯ實(shí)現(xiàn)免編解碼的操作；固定網(wǎng)ＮＧＮ無(wú)此功能。
（３）用戶識(shí)別和驗(yàn)證
·用戶標(biāo)識(shí)：固定網(wǎng)ＮＧＮ將每一用戶線或端口作為一個(gè)用戶，并用一個(gè)Ｅ．１６４號(hào)碼標(biāo)識(shí)；而Ｒ４ ＢＩＣＮ繼承了ＧＳＭ和Ｒ９９以ＩＭＳＩ標(biāo)識(shí)用戶的方法，并對(duì)應(yīng)ＭＳＩＳＤＮ作為用戶號(hào)碼。
·用戶驗(yàn)證：Ｒ４ ＢＩＣＮ中采用ＡＫＡ驗(yàn)證，保證接入的安全性，這對(duì)于移動(dòng)環(huán)境是必要的；而在固定網(wǎng)ＮＧＮ中；用戶號(hào)碼對(duì)應(yīng)物理接口或線，用戶和號(hào)碼不移動(dòng)時(shí)無(wú)需要驗(yàn)證。
·用戶數(shù)據(jù)：固定網(wǎng)ＮＧＮ的用戶數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在呼叫服務(wù)器中；Ｒ４ ＢＩＣＮ集中存儲(chǔ)在歸屬位置寄存器（ＨＬＲ）中。
（４）移動(dòng)性
移動(dòng)性是固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)之間最大的區(qū)別，Ｒ４ ＢＩＣＮ中需要在切換／重定位時(shí)保證呼叫的連續(xù)性，而固定網(wǎng)ＮＧＮ不支持移動(dòng)性。考慮固定網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)的平臺(tái)合并時(shí)，需要考慮這種區(qū)別，但這并不影響兩者的互通。
（５）ＩＰ服務(wù)質(zhì)量
基于ＩＰ的固定網(wǎng)ＮＧＮ比Ｒ４ ＢＩＣＮ更難解決ＱｏＳ問(wèn)題。這并不是技術(shù)問(wèn)題造成的，ＩＰ承載網(wǎng)對(duì)話音質(zhì)量的影響還是一樣的，但兩者組網(wǎng)形式的不同造成固定網(wǎng)ＮＧＮ解決ＩＰ ＱｏＳ問(wèn)題更加困難。
３．Ｒ４ ＢＩＣＮ與固定網(wǎng)ＮＧＮ的分組互通
在移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的分組化過(guò)程中，兩網(wǎng)用戶的相互呼叫是不可避免的，因此話音互通是運(yùn)營(yíng)商必須解決的問(wèn)題，只是要看互通的形式是ＴＤＭ還是分組而已。Ｒ４ ＢＩＣＮ與固定網(wǎng)ＮＧＮ互通最簡(jiǎn)單的方式就是通過(guò)ＴＤＭ互通（即通過(guò)ＰＳＴＮ互通），雙方都由分組話音還原到ＴＤＭ話音互通，而互通信令采用傳統(tǒng)的窄帶七號(hào)信令，例如ＩＳＵＰ。在這種方式下，實(shí)際上雙方都把對(duì)方視為ＰＳＴＮ進(jìn)行互通。軟交換與ＰＳＴＮ互通是一個(gè)最基本的特性，因此這種方式具有成熟、可靠、不存在互操作問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。
但是，兩個(gè)軟交換系統(tǒng)通過(guò)ＴＤＭ互通顯然不是最優(yōu)的方式，通過(guò)軟交換方式，或者說(shuō)通過(guò)分組方式互通，才能真正發(fā)揮軟交換的優(yōu)點(diǎn)。作為同樣基于軟交換技術(shù)的Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ系統(tǒng)，分組方式看似最自然、最簡(jiǎn)單，但由于兩者在協(xié)議上的差異性，分組方式互通存在一定的障礙，因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有國(guó)際或國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)定義采用何種協(xié)議進(jìn)行分組互通，各個(gè)廠家的方法可能不同，從而造成互操作問(wèn)題。
鑒于Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ的差異，兩系統(tǒng)的分組方式互通必然需要一種既支持Ｒ４ Ｎｃ、Ｎｂ接口，又支持固定網(wǎng)ＮＧＮ ‘Ｎｃ’ （ＳＩＰ－Ｔ）、‘Ｎｂ’接口的雙接口設(shè)備作為互通網(wǎng)關(guān)。此網(wǎng)關(guān)與Ｒ４ ＢＩＣＮ側(cè)設(shè)備通過(guò)Ｎｃ、Ｎｂ信令通信，與固定網(wǎng)ＮＧＮ側(cè)設(shè)備通過(guò)‘Ｎｃ’、‘Ｎｂ’通信，完成信令轉(zhuǎn)換和編解碼轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，實(shí)施此方案時(shí)，可以將此網(wǎng)關(guān)合并到Ｒ４ ＢＩＣＮ中或固定網(wǎng)ＮＧＮ中。
這種增加雙模網(wǎng)關(guān)的方法可以在不對(duì)Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ進(jìn)行大量改造的前提下實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)的分組互通，并可以通過(guò)編解碼的規(guī)劃，保證互通后的話音質(zhì)量。需要注意的是，該雙模網(wǎng)關(guān)只是一個(gè)互通網(wǎng)關(guān)，主要完成信令轉(zhuǎn)換和編解碼轉(zhuǎn)換，網(wǎng)元本身并不需要具備ＶＭＳＣ和ＮＧＮ端局的全部功能。
４．Ｒ４ ＢＩＣＮ與固定網(wǎng)ＮＧＮ的平臺(tái)融合
當(dāng)兩網(wǎng)可以做到分組互通后，下一個(gè)目標(biāo)就是將兩網(wǎng)的平臺(tái)設(shè)備合二為一，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)核心網(wǎng)平臺(tái)可以支持不同的接入。
實(shí)現(xiàn)這個(gè)步驟就需要既支持Ｒ４ ＢＩＣＮ又支持固定網(wǎng)ＮＧＮ的雙模設(shè)備，這樣的雙模設(shè)備除了支持雙接口（Ｒ４ Ｎｃ／Ｎｂ ＋ 固定網(wǎng)ＮＧＮ ‘Ｎｃ’／’Ｎｂ’接口），還需要支持兩者所有的功能，例如： 呼叫服務(wù)器需支持Ｒ４的ＶＬＲ移動(dòng)性管理，以及固定網(wǎng)ＮＧＮ的防火墻穿透、ＰＲＩ信令和Ｖ．３５信令處理等。
當(dāng)然，由于固定網(wǎng)領(lǐng)域接入類型的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)不會(huì)只存在一種媒體網(wǎng)關(guān)。Ｒ４ ＢＩＣＮ中的移動(dòng)媒體網(wǎng)關(guān)更接近于固定網(wǎng)的中繼媒體網(wǎng)關(guān)，因此將逐漸與中繼媒體網(wǎng)關(guān)合并成雙模的中繼網(wǎng)關(guān)，而固定網(wǎng)中的接入媒體網(wǎng)關(guān)（如ＩＡＤ）仍然繼續(xù)存在，無(wú)需具備任何移動(dòng)網(wǎng)特性。
不過(guò)，平臺(tái)的融合是逐步發(fā)生的，而且基于軟交換系統(tǒng)的容量限制和安全性的考慮，很多場(chǎng)合下不可能用一個(gè)設(shè)備滿足移動(dòng)和固定兩方面的容量要求，網(wǎng)絡(luò)中必然長(zhǎng)期存在單獨(dú)的Ｒ４ ＢＩＣＮ設(shè)備和固定網(wǎng)ＮＧＮ設(shè)備。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只有部分平臺(tái)升級(jí)為雙模時(shí)，這些雙模設(shè)備可以與原有的Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定網(wǎng)ＮＧＮ系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)方式互通，以保證演進(jìn)的平滑性和后向兼容。
摘自 泰爾網(wǎng)
