3G核心网分组域组网和业务平台建设

　　摘要　本文从信息产业部第三代移动通信技术试验网出发，针对第三代移动通信分组域和业务平台的建设，借鉴试验网的一些经验，探讨在商用网中如何建设。

　　关键词　3G　核心网　分组域　网络组织　业务平台

O、引言

　　笔者有幸参加了信息产业部第三代移动通信技术试验网的总体方案设计和北京地区试验网工程的设计工作。3G试验网采用WCDMA R99、cdma2000 1X、TD-SCDMA三种技术建设。在考虑3G组网方案时，我们结合了3G网络自身的特点，立足于满足试验的要求，同时借鉴了2G/2.5G商用网的组网经验。本文从信息产业部第三代移动通信技术试验网出发，针对第三代移动通信分组域和业务平台的建设，借鉴试验网的一些经验，探讨在商用网中如何建设。

1、分组域的网络组织

　　WCDMA R99核心网分组域体系结构与GPRS相同，采用分组交换技术，控制平面采用SS7。分组域网元包括：SGSN、GGSN，同时与电路域共用HLR。分组域的接口包括Gn和Gi，SGSN连接无线子系统与核心网分组域，GGSN通过Gi接口与外部网络连接。

　　cdma2000 1x核心网分组域与电路域有明显的界线，分组数据业务完全基于IP技术，分组域接口简单。分组域网元包括：PCF、PDSN、RADIUS(如果采用移动IP的话，还需要HA和FA)。PCF通常与BSC共物理实体，用于转发无线子系统和PDSN之间的消息，PDSN用于分组域与外部网络的连接。

　　TD-SCDMA核心网分组域与WCDMA R99相同，下文中一并考虑。

　　1.1　网元设置

　　试验网中，为便于对每个厂家的系统进行单独测试，每套系统相对完整。每套WCDMA系统包含SGSN和GGSN，每套cdma2000系统包含PDSN等分组域设备。试验网在各城市建一个公用DNS，负责本城市分组网内的域名解析。

　　但在实际组网中，需要根据业务量来考虑网元的设置。下面按照WCDMA和cdma2000两种技术分别考虑。

　　(1)WCDMA

　　主要指GGSN、SGSN的设置，GGSN和SGSN可以设置在同一地点，也可以分开设置，一般按省考虑。根据网络的规模分为两种方式或两个阶段。

　　■　方式一：GGSN在省级层面设置，且成对设置，互为备份。SGSN在本地层面设置，多个业务量较小的本地网可以共用一个SNSN。方式二：GGSN和SGSN均设置在本地层面。多个业务量较小的本地网可以共用一个GGSN；SGSN可以设置在每个本地网，其中业务量大的本地网也可设置多个SGSN。

　　(2)cdma2000

　　■　主要指PDSN/FA、AAA服务器、HA本地代理等分组域设备的设置。按省考虑，AAA和HA可以全省集中设置，PDSN根据网络的规模分为采用集中式、分布式两种设置方式。


图1　WCDMA分组域网元设置方式示意图

　　■　集中式：全省共用一套分组域设备，集中设置在省会城市。

　　■　分布式：全省按业务量大小、地理位置、关联程度分为几个区域，每个区域集中设置分组域设备。这里的区域可以是多个本地网，也可以是一个本地网。


图2　cdma2000分组域网元设置方式示意图

　　WCDMA和cdma2000尽管分组域网元不同，但网元设置的两种方式或两个阶段是类似的。初期规模小时宜采用第一种设置方式，比较经济，便于集中管理及维护。随着业务量的增加和网络规模的扩大，应向第二种设置方式过渡，第二种方式可灵活的进行业务扩展及引入，安全性较好。

　　对于域名服务器DNS，不同的3G技术之间是可以共用的。它的设置也分为两种情况：按全国DNS一级设置；按全国根DNS和省级DNS二级设置。出于安全考虑，DNS应成对设置。为简化网络结构，便于管理操作，DNS最好设置在核心节点。

　　1.2　承载网的建设

　　3G业务网是基于承载网的，由网元设置情况可以看出：WCDMA的承载网主要提供核心网分组域SGSN与GGSN及SGSN与SNSN的Gn接口连接和GGSN的Gi接口与外部数据网络连接。Gn接口基于IP，采用GTP协议；Gi接口采用IP协议。根据cdma2000 1X的组网方式，承载网主要提供核心网分组域PDSN与外部分组数据网络及无线网络与PDSN的连接，二种连接均采用IP网。

　　由于试验网独立于现网，不需要对不同运营商、不同技术进行隔离，采用IP Over SDH的方式构建IP专网作为分组域承载网，并且三种技术网络的分组域共用统一的IP平台。承载网采用二级网络结构，由IP全国骨干网和各城市IP本地网组成。由于SGSN和GGSN、BSC/PCF和PDSN位于同一节点，因而通过内部局域网实现连接。对于WCDMA和cdma2000分组域与外部分组数据网的连接，承载于IP专网。

　　在实际组网中，从全IP网的发展方向考虑，3G分组域承载网应该基于IP网。当采用一种以上3G技术组网，建议运营商采用统一的IP承载平台，有利于实现资源共享，节省投资。3G承载网的建设可采用二种方式：

　　——利用现有的网络；

　　——组建IP专网。

　　各运营商可结合自身情况综合考虑。

　　(1)利用运营商已有的IP网络

　　一般在建网初期规模不大时，为节省投资，可以考虑利用现有的数据网资源。为保证3G分组域网络的安全性并能够承载实时业务，应采用虚拟专网技术实现3G数据业务与其他业务的隔离。

　　①WCDMA Gn接口承载网的实现方式：利用现有的IP网，采用IP VPN或VLAN方式。

　　②WCDMA Gi接口与外部数据网的连接：可以利用现有的IP网，通过Gi接口连到IP网的路由器，采用IP VPN方式。也可以利用现有的ATM网：通过Gi接口连到ATM网，采用IP over ATM方式。

　　③cdma2000 1x PDSN与外部分组数据网络的连接：实现方式采用IP VPN。

　　④防火墙设置

　　当使用现有数据网络作为3G分组域的承载网时，为了保证网络的安全性，要在3G分组域设备与外部网络之间设置防火墙。对于WCDMA，防火墙应该设置在不同地点的SGSN与GGSN之间以及GGSN与外部网络之间。对于cdma2000，安全防火墙应该设置在PDSN与外部数据网络及不同地点PDSN与无线网之间。另外，在网络中的一些重要服务器，例如DHCP、DNS、计费服务器和业务服务器等设备都需要放置防火墙与外界网络隔离。

　　(2)新建独立的IP专网

　　尽管拥有数据网资源，但出于网络安全、管理维护方便，以及容量方面的综合考虑，在引入3G网络时，运营商也可以新建IP专网作为3G分组域承载网。

　　IP专网的网络结构：从传输资源的利用、方便管理和维护考虑，宜于采用分层结构。新建承载网的结构应与分组域的网元设置相适应。IP网可以分为核心层、汇聚层及接入层三层结构或骨干层和接入层两层结构，其中骨干层包含核心层和汇聚层路由功能。核心层节点之间以及同区域内汇聚节点之间采用网状结构，核心层与汇聚层节点之间分区采用双星型结构，汇聚层与接入层节点分区采用双星型连接。

　　IP专网的实现方式：可以使用IP over WDM，IP over SDH技术，IP over ATM等方式。具体方式的选择要考虑业务类型，带宽，向未来网络的演进等因素。

2、业务平台的建设

　　2.1　业务平台在不同3G技术中的共用

　　本次3G试验网中，WCDMA系统设置了WAP网关、LCS定位服务平台、MMS、Java平台、短信中心和网关、流媒体服务器；cdma2000系统设置了定位平台、Java平台、多媒体邮件平台、流媒体平台、WAP平台、可视电话平台、BREW平台以及短信中心和网关。TD-SCDMA除定位平台外，共用WCDMA的业务平台。

　　从技术角度出发，多数业务平台对于不同的3G技术是可以共用的，具体情况如下：

　　(1)短信系统通过信令网与3G网络相连。WCDMA中，短信系统可以与核心网MSC相连，也可以通过Gd接口与SGSN相连。cdma2000中，短信系统只与核心网MSC相连。由于WCDMA与cdma2000所支持的信令协议不同，二种技术应分别设置短信系统，TD-SCDMA可以和WCDMA共用。

　　(2)定位业务既可以通过信令网也可以通过IP网连接3G网络。由于WCDMA与cdma2000网络所支持的协议不同，而且WCDMA、TD-SCDMA与cdma2000在无线定位的实现方式上各不相同，三种技术应分别设置。

　　(3)WAP、Java、彩信、流媒体等同属于IP网上开展的业务，它们对不同技术的网络所支持的IP协议是通用的，只要承载在同一个IP平台上，三种技术能够实现业务平台共享。

　　因此未来运营商在采用一种以上3G技术组网时，可以根据上述情况考虑业务平台的共用。

　　2.2　业务平台的设置

　　本次试验中，从测试方便、实现简单和便于操作出发，在北京、上海、广州分别设置业务平台，其中北京设置全部需测试的业务平台，上海和广州设置部分业务平台。商用网中，运营商需要根据网络的规模和业务开展情况，全网统筹考虑业务平台的设置。为便于操作、维护及统一管理，对于目前业务量不太大的业务平台采用全网集中设置方式，同时在同一城市各类业务平台最好集中放置；当业务量较大时，为便于各地根据本地特点进行灵活的业务拓展，提高安全性，建议分省或分区集中设置。业务平台最好与核心节点同址，可以简化网络结构和便于统一维护、管理。

　　2.3　业务平台与3G网络的连接

　　业务平台通过信令网或IP网与3G核心网实现连接。

　　试验网中，短消息中心和定位平台通过信令网与3G核心网连接。在信令网中它们作为SP只与本市同技术的STP/SP设置准直联信令链路，与其它SP点均通过STP转接。商用网中，当信息量不大时，短消息中心和定位平台可以采用类似的方式连接；信息量较大时，短消息中心和定位平台作为SP除与STP设置准直联信令链路外，还可直接与本地的MSC及HLR设置直达信令链路。

　　各业务平台均可以通过外部IP网与3G核心网分组域连接。试验网中，除短消息中心和定位平台外，其他业务平台均采用此种方式连接。

3、结束语

　　以上是我们参加3G试验网工程设计中的一些收获及体会，与大家共享，希望能对今后的3G商用网建设有所借鉴。随着3G网络的不断成熟，还会遇到新的问题，带来新的思考，希望继续与大家共同探讨。

作者：连立慧　王景丽   来源：泰尔网