CDMA2000核心网演进 网策略探讨

摘要　文章首先阐述了CDMA2000的发展现状，分析了不同的CDMA2000 1X网络演进路线，然后针对新建运营商或已有CDMA2000 1X的网络运营商，给出了CDMA2000核心网电路域、分组域的组网策略建议，并提出了相应的混合组网方式。

1、CDMA2000发展情况

目前，在3G技术领域，WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA呈现三足鼎立之势。根据CDG统计，截至2007年5月，全球已有91个国家209个运营商部署CDMA2000网络——现有1X商用网络205个，EV-DO商用网络70个，EV-DO Rev.A版本商用网络7个。而截至2006年末的统计显示，CDMA2000用户已达3.25亿，DO用户约5500万。

2、CDMA2000核心网标准演进步骤

CDMA2000网络向全IP网络演进过程采用分阶段步骤实施，演进技术体制遵循3GPP2标准。3GPP2不同于3GPP，在无线侧与核心网的标准制定方面具有相对独立性，这使得网络运营商在网络部署或者演进时有更多方案可选，也使演进平滑，节省成本。

CDMA2000核心网从传统域至全IP网络的演进大致分四个阶段，简述如下：

（1）阶段0

核心网电路域基于IS41D协议。分组业务通过业务类型"33"来体现。分组数据网络（核心网分组域）的结构由P.R0001来定义，使用简单IP和移动IP作为分组数据业务的接入方式，并使用RADIUS（AAA服务器）。分组域的协议通过P.S0001来定义。

（2）阶段1

网络结构与阶段0相比没有变化，在IS41D的基础上增加了IS880协议，以支持与分组数据相关的功能，如切换、用户属性信息、分组数据业务选项等。分组域的协议通过P.S0001-B来定义。

（3）阶段2-LMSD（Legacy MS Domain）

阶段2是向ALL-IP网络发展的第一步，被称为LMSD（Legacy MS Domain）。LMSD分N个步骤不断演进。目前3GPP2标准组织明确了步骤1和步骤2：

步骤1（Step 1）：3GPP2标准X.S0012-v2.0（2004/04）定义了LMSD阶段步骤1的网络结构和接口要求，相对于阶段1，核心网主要变化是将MSC分离成MSCe和MGW-MRFP，实现控制与承载的分离；新增接口xx、yy、zz和39接口[1]。

步骤2（Step 2，）：3GPP2标准X.S0025-v1.0（2006/03）定义了LMSD阶段步骤2的网络结构和接口要求，相对于LMSD阶段步骤1，确定了A1p和A2p接口定义，实现了无线接入网信令和承载基于IP传输，并支持TrFO和RTO功能[2]。LMSD构架示意图如图1所示：

图1　LMSD构架示意图

（4）阶段3-MMD（Multimedia Domain）

阶段3将实现全网基于IP传输[3]，该阶段以实现基于IP的空中接口为标志，核心网结构由X.S0013系列标准定义，目前还在不断完善。

3、CDMA2000核心网特点分析

根据前述分析，对比3GPP组织制定的WCDMA核心网标准，CDMA2000核心网具有如下特点：

（1）移动通信技术在无线网特别是空口部分，技术更新换代比核心网快而频繁。3GPP2在制定CDMA2000标准过程中，采用无线网和核心网标准，分两条腿走路的方式，这可有效保护核心网已有投资，并具有较好的后前向兼容性，相对于3GPP的无线与核心网一起更新标准的方式，的确有独到之处。如CDMA2000无线网主推的CDMA2000 1x EV-DO Rev.A版本，能与国内已经部署的CDMA2000 1X核心网电路域与分组域较好的兼容[4]；而WCDMA在R99向R4网络演进时，核心网电路域必须把原有基于传统电路交换的交换机更新换代为基于软交换的交换机。

（2）在CDMA2000核心网演进路线中，其全IP化的网络发展目标是与3GPP完全一致的，但在标准制定上CDMA2000的演进路线更加灵活，能为运营商的核心网演进提供多种选择，如在核心网电路域承载话音业务、分组域承载数据业务发展到电路域完全萎缩、分组域承载全业务的过程中，电路域是否引入软交换等方面，运营商可以根据运营策略来决定。

（3）CDMA2000分组域与CDMA2000电路域完全分离，完全基于IP相关技术，便于向MMD的方向演进。在CDMA2000的分组域，数据业务的承载采用IP，数据业务的呼叫控制采用PPP协议，鉴权认证计费基于AAA方式，移动性管理采用Simple IP或Mobile IP协议，均为IP相关协议。

综上所述，CDMA2000核心网的标准制定和演进便于其向全IP网络方向发展，目前仍有待完善。CDMA2000为了支持DO网络的高速数据业务与1X话音业务并发，以及在EV-DO Rev.A版本下可以应用的VoIP和视频话音业务，需要考虑DO网络与1X网络间的切换，需要1X电路域和DO分组域间支持交叉寻呼。实现交叉寻呼的方式可以采用终端双模待机、增加互通接口、核心网络设备支持等方式，目前3GPP2组织采用了在DO的RNC与1X电路域的MSC之间增加A1/A1p接口的方式来实现交叉寻呼。目前与1X网络相比DO商用网络尚少，采用增加互通接口的方式需要在实际商用中不断完善。

4、CDMA2000 1X核心网演进路线

目前，CDMA2000 1X网络得到了广泛商用，国内部署的也是CDMA2000 1X网络，已经覆盖全国，1X话音业务由核心网电路域完成承载和控制，1X数据业务由分组域完成承载和控制。在无线网络演进至EV-DO阶段，特别是到了EV-DO Rev.A版本阶段，技术上可以满足VoIP和视频话音业务的承载控制要求，则运营商核心网的演进需要结合网络现状和运营商的建设策略，确定演进路线。演进路线可以根据业务核心网采用不同承载策略来划分。

（1）语音业务在电路域还是分组域承载

在EV-DO Rev.A版本阶段，1X网络与DO网络的核心网分组域均能承载话音，1X核心网电路域可以采用基于传统交换机和TDM电路方式，也可以考虑采用基于LMSD STEP 2的软交交换设备和IP分组方式；DO核心网分组域则采用VoIP方式承载。

比较上述两类方式，在电路域承载语音是目前商用成熟度较高，可靠性较大的方式，Rev.A版本下制定的交叉寻呼接口也能解决双模终端上1X语音和DO数据的业务并发问题，且如果基于软交换方式，其话音网络资源利用率可以提高；但也有缺点，从CDMA2000核心网演进策略可知，其电路域最终会被淘汰，从技术演进发展角度讲，在电路域承载语音最终会被3GPP2标准组织抛弃。在分组域采用VoIP方式承载语音符合3GPP2标准组织对核心网演进的发展路线，VoIP承载语音的资源利用率很高，但目前1X仍大量存在，特别对已建有1X的网络运营商，叠加建设的DO网络与1X网络均承载语音，对话音网络承载不但没有简化，反而将原来相对独立的电路域和分组域联系在了一起，因此，需要考虑语音互通性问题。

（2）电路域是否需要引入软交换设备

软交换设备相对于原有传统话音网络，具有以下特点：

◆基于IP传输，便于逐步实现扁平化的网络结构，简化网络结构。

◆可以充分利用TrFO/RTO功能，减少传输网络占用带宽。

◆可以大本地网组网，可以灵活地分配交换网络资源。

◆新设备容量较大，可以减少网络单元节点，机房占地少，功耗少，节省投资。

◆网络结构简单，相对于传统电路域交换网元网元减少，方便网络运维，便于集中管理。

相对于传统交换设备，软交换设备有较大技术优势，但在网络层面上看，软交换设备在控制层面对话音的呼叫控制做了更新换代，即移动性管理仍是基于七号信令的MAP协议，原来的TUP/ISUP协议则替换成SIP-T/I协议，因而在话路网内可以实现IP方式的承载和控制，但在信令网内实现IP方式承载控制需要采用SIGTRAN来承载MAP协议，而目前MAP协议仍大量应用在基于TDM的信令网内，必须考虑到信令的可靠传输和互通问题。因此，是否采用软交换，运营商应结合自身的网络现状（交换容量富余度，传输资源情况），有选择的引入。

5、CDMA2000核心网组网建设策略

无论是新建运营商还是已有1X网络运营商，都可选择如下组网建设策略：

5.1　在电路域方面

（1）新建运营商

◆新建1X核心网电路域，采用基于LMSD STEP 2标准的软交换设备组网，1X核心网的电路域负责承载控制，1X核心网的分组域完成1X数据业务接入，DO核心网的分组域完成有高速数据业务需求的区域覆盖。

◆不再建设1X网络，采用VoIP方式承载语音，有DO核心网分组域完成所有语音和数据业务覆盖。

这两种方式在前面章节已经分析过，不再重述。

（2）已有CDMA2000 1X网络运营商

◆继续发展传统电路域，待MMD阶段完善，直接由阶段1核心网升级至LMSD阶段步骤N或者MMD阶段。在阶段1下也能支持无线侧EV-DO.Rev.A版本，保证3G业务开展。这种演进方式最大化保护投资，对现网影响最小，适用于运营商对3G业务持保守的发展状态，预期CDMA2000用户有限发展，而注重在分组域与3G业务平台的建设和用户培育。

◆引用支持LMSD步骤2的MSCe、MGW、HLRe、SCPe等，淘汰原有核心网传统设备。这种方式可避免原有核心网设备与新交换设备之间的互通问题；可以利用新设备容量大的特点，使网络快速扩展；便于向MMD阶段演进。这种方式投资较大，而且会面临设备割接和新设备兼容性稳定性对网络的考验，但能使运营商快速步署网络，大力发展3G网络。

◆引入支持LMSD步骤2的MSCe、MGW、HLRe、SCPe等设备，用于满足新增用户需求，原有传统电路域交换设备继续使用，采用混合组网策略。这种方式较好地平衡了投资保护与网络升级之间的矛盾，但设备的互通性需要具体测试完善，网络维护会相对复杂，比较适合运营商在原有CDMA2000 1X网络已有一定规模，需要考虑保护原有投资的情况下，平滑向全IP网络演进。

5.2　在分组域方面

分组域的组网建设策略选择可按照分组域1X和DO是否合适来分类。1X和DO网络在核心网分组域侧基于完全一致的结果，但两者承载的业务不同，故建设需求不同[5]。建网初期，已有1X网络分组域且容量富余，高速数据业务还处于起步阶段，这种情况可以考虑合设方式，以节省和保护投资；中期，DO承载的高速数据业务发展到一定规模后，应考虑分设。分组域合设图和分设图分别如图2和图3所示。

图2　分组域合设图

图3　分组域分设图

6、CDMA2000核心网电路域混合组网方式探讨

已有CDMA2000 1X核心网的运营商，采用原有传统MSC与新增基于LMSD阶段步骤2标准的MSCe、MGW混合组网的方式，其组网最为复杂。

6.1　话路网

已有CDMA2000 1X核心网的运营商，原有电路域网络组织一般分为TMSC1、TMSC2、MSC三层。MSCe由于实现了控制与承载分离，相对原有基于传统电路交换的MSC交换机，容量大、处理能力高，且可实现大本地网组网[6]。建议初期考虑TMSC1、TMSC2层仍利用原有基于传统电路交换的MSC交换机，负责大区和省际、省内不同地区之间的话务汇接与转接；省内各地区新增用户可考虑通过新建MSCe实现，按照大本地网方式考虑，可以实现新建少量MSCe，满足省内不同地区用户增长需要，灵活分配MSCe的交换容量，充分体现大本地网的组网优势。建设中后期，可以考虑逐步替代基于传统电路交换的TMSC1、TMSC2和MSC（包括GMSC），实现电路域的完全IP化。网络结构分别如图4、图5和图6所示。

图4　话路网网络组织结构图（现状）

图5　话路网网络组织结构图（初期）

图6　话路网网络组织结构图（中后期）

6.2　信令网

（1）信令网总体结构

目前基于SIGTRAN的协议的IP STP还未广泛应用，其传输质量的可靠性、协议的互通性还需完善，而基于TDM的信令网有较大富裕容量，因此，在近期信令网仍将基于TDM承载建设移动信令网。

一般地，移动信令网采用二级/三级混合网络结构，其中，三级结构由高级信令转接点（HSTP）、低级信令转接点（LSTP）和信令点（SP）组成，二级结构由H & LSTP和SP组成。在三级网络结构下，HSTP负责转接它所汇接的第二级LSTP的信令消息，LSTP负责转接它所汇接的第三级SP的信令消息；在二级结构下，H & LSTP负责转接它所汇接SP的信令消息。

HSTP成对设置在各大区中心所在城市。HSTP间采用A、B平面连接方式，同一平面内部的各HSTP网状连接；A和B平面间成对的HSTP相连。LSTP以省为单位成对设置，各LSTP分别连接至其归属的HSTP。

（2）本地信令网组织

省内信令网一般采用二级结构，如图7所示。

图7　省内本地信令网网络组织结构

设置1对HSTP/LSTP负责汇接省内及省际信令转接、省际GT翻译。所有MSC/MSCe、HLR/AUC、SMSC、GMSC/GMSCe、SCP等设SP。各SP与一对HSTP/LSTP设置直达信令链路；如果省内各个MSCe采用大本地网组网方式，建议考虑设置MSCe之间的直达IP信令链路（SIP-T/I），可减少省内长途的话路和信令迂回，同一本地网内的MSC/MSCe和相关HLR/HLRe之间设置直达信令链路；本地网内备SP间直连信令链路作为主用，与HSTP/LSTP间准直连链路作为备用。

参考文献

【1】　3GPP2 X.S0012-C-V2.0.Legacy MS Domain Step1[S].2004.

【2】 3GPP2 X.S0025-0-V1.0.Legacy MS Domain Step2[S].2006.

【3】 All-IP Core Network Multuimedia Domain-Overview[S].2005.

【4】　杨太星 等.CDMA2000核心网的演进介绍[J].移动通信，2006(4).

【5】　徐子华.CDMA2000 IX/EV-DO双网运营中存在的问题及解决方案[J].邮电设计技术，2007(2).

【6】　Mehmet Yavuz etc.VoIP over CDMA2000 1X EV-DO Rev.A[J].IEEE Communications Magazine，2006(2).