WCDMA R4与固定网NGN的互通与融合
2019-11-03 19:30:13
供稿：网友
李梅 许慕鸿
固定网ＮＧＮ在中国的发展已超过三年，并已逐渐开始商用实验和部署。随着３Ｇ的临近，无线领域的软交换技术（ＷＣＤＭＡ Ｒ４ ＢＩＣＮ ／ Ｒ５ ＩＭＳ，ｃｄｍａ２０００ ＬＭＳＤ／ＭＭＤ）也逐渐进入试验阶段。固定网和移动网同时发生着ＴＤＭ话音向分组话音、电路交换向软交换的演进，这就产生了两个软交换系统是否有融合的可能的问题。本文以ＷＣＤＭＡ Ｒ４ ＢＩＣＮ 为例，从技术角度重点分析移动网软交换与固定网ＮＧＮ的差异性，从而找出两网融合的难点与解决方案。需要指出的是，本文所提及的“固定网ＮＧＮ”都是指固定网ＮＧＮ的窄带解决方案，即以主流的Ｈ．２４８或类似主从协议（如ＭＧＣＰ）为基础的软交换系统，基于Ｈ．３２３的ＶｏＩＰ在电信网络中较少采用，不在本文讨论范围之内。
１．概述
Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ都是主从结构的软交换系统，控制和承载分离在呼叫服务器（ｃａｌｌ ｓｅｒｖｅｒ）和媒体网关（ＭＧＷ）两个实体上实现，并具有非常类似的网络结构。这两个系统并不提供比传统ＰＳＴＮ更多的业务，而是以节省运维成本为主要目的。
由于长期以来移动网和固定网各自发展，逐渐形成了Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ各自不同的标准。对于同时拥有两种业务牌照的运营商来说，拥有两个独立的接入网是合理的，但两个独立的核心网在一定程度上却属于重复建设。如果能在一个核心网上支持不同的接入网、对最终用户实现业务与接入的独立，当然是理想的解决方案。但要达到这样的最终目标还需要一个逐步演进的过程。为此，我们将两个系统的融合划分为两个阶段：话音互通（Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ的用户可以通话）和网络融合（Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ的网络平台，即呼叫服务器和媒体网关合并）。为了更好地理解为什么需要这两个阶段，首先需要了解Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ的异同。
２．Ｒ４ ＢＩＣＮ与固定网ＮＧＮ的异同
总体来讲，Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ是非常类似的系统：二者同样基于软交换技术以及分组技术，系统结构同为主从结构，采用相同的信令结构以及类似的网络规划和话音质量优化方法。但固定网ＮＧＮ发展较早，又要考虑固定接入的多样性，需要兼容不同协议；而Ｒ４ ＢＩＣＮ只考虑ＧＳＭ和ＷＣＤＭＡ的接入，协议定义清晰严格。归纳起来，二者的不同点主要体现在以下几个方面。
（１）信 令
·呼叫服务器间信令：固定网ＮＧＮ采用ＳＩＰ－Ｔ，而Ｒ４ ＢＩＣＮ采用ＢＩＣＣ。
·呼叫服务器－媒体网关间信令：固定网ＮＧＮ采用Ｈ．２４８、ＭＧＣＰ等而Ｒ４ ＢＩＣＮ则以Ｈ．２４８为基础，采用Ｑ．１９５０并增加了３ＧＰＰ扩展。
·媒体网关间信令：固定网ＮＧＮ采用业务发现协议（ＳＤＰ）；Ｒ４ ＢＩＣＮ采用ＩＰ承载控制协议（ＩＰＢＣＰ），即 Ｑ．１９７０ ／ Ｑ．１９９０ ｔｕｎｎｅｌ，并增加ＮｂＵＰ信令。
·媒体网关－用户设备间信令：固定网ＮＧＮ采用接入线信令或者中继信令（ＰＲＩ、 ＳＳ７等）；而Ｒ４ ＢＩＣＮ中存在Ｉｕ接口或Ａ接口信令。
（２）编解码
·固定网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实现免编解码的操作；固定网ＮＧＮ无此功能。
（３）用户识别和验证
·用户标识：固定网ＮＧＮ将每一用户线或端口作为一个用户，并用一个Ｅ．１６４号码标识；而Ｒ４ ＢＩＣＮ继承了ＧＳＭ和Ｒ９９以ＩＭＳＩ标识用户的方法，并对应ＭＳＩＳＤＮ作为用户号码。
·用户验证：Ｒ４ ＢＩＣＮ中采用ＡＫＡ验证，保证接入的安全性，这对于移动环境是必要的；而在固定网ＮＧＮ中；用户号码对应物理接口或线，用户和号码不移动时无需要验证。
·用户数据：固定网ＮＧＮ的用户数据分散存储在呼叫服务器中；Ｒ４ ＢＩＣＮ集中存储在归属位置寄存器（ＨＬＲ）中。
（４）移动性
移动性是固定网和移动网之间最大的区别，Ｒ４ ＢＩＣＮ中需要在切换／重定位时保证呼叫的连续性，而固定网ＮＧＮ不支持移动性。考虑固定网与移动网的平台合并时，需要考虑这种区别，但这并不影响两者的互通。
（５）ＩＰ服务质量
基于ＩＰ的固定网ＮＧＮ比Ｒ４ ＢＩＣＮ更难解决ＱｏＳ问题。这并不是技术问题造成的，ＩＰ承载网对话音质量的影响还是一样的，但两者组网形式的不同造成固定网ＮＧＮ解决ＩＰ ＱｏＳ问题更加困难。
３．Ｒ４ ＢＩＣＮ与固定网ＮＧＮ的分组互通
在移动网和固定网的分组化过程中，两网用户的相互呼叫是不可避免的，因此话音互通是运营商必须解决的问题，只是要看互通的形式是ＴＤＭ还是分组而已。Ｒ４ ＢＩＣＮ与固定网ＮＧＮ互通最简单的方式就是通过ＴＤＭ互通（即通过ＰＳＴＮ互通），双方都由分组话音还原到ＴＤＭ话音互通，而互通信令采用传统的窄带七号信令，例如ＩＳＵＰ。在这种方式下，实际上双方都把对方视为ＰＳＴＮ进行互通。软交换与ＰＳＴＮ互通是一个最基本的特性，因此这种方式具有成熟、可靠、不存在互操作问题等优点。
但是，两个软交换系统通过ＴＤＭ互通显然不是最优的方式，通过软交换方式，或者说通过分组方式互通，才能真正发挥软交换的优点。作为同样基于软交换技术的Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ系统，分组方式看似最自然、最简单，但由于两者在协议上的差异性，分组方式互通存在一定的障碍，因为目前还没有国际或国内标准定义采用何种协议进行分组互通，各个厂家的方法可能不同，从而造成互操作问题。
鉴于Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ的差异，两系统的分组方式互通必然需要一种既支持Ｒ４ Ｎｃ、Ｎｂ接口，又支持固定网ＮＧＮ ‘Ｎｃ’ （ＳＩＰ－Ｔ）、‘Ｎｂ’接口的双接口设备作为互通网关。此网关与Ｒ４ ＢＩＣＮ侧设备通过Ｎｃ、Ｎｂ信令通信，与固定网ＮＧＮ侧设备通过‘Ｎｃ’、‘Ｎｂ’通信，完成信令转换和编解码转换。当然，实施此方案时，可以将此网关合并到Ｒ４ ＢＩＣＮ中或固定网ＮＧＮ中。
这种增加双模网关的方法可以在不对Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ进行大量改造的前提下实现两网的分组互通，并可以通过编解码的规划，保证互通后的话音质量。需要注意的是，该双模网关只是一个互通网关，主要完成信令转换和编解码转换，网元本身并不需要具备ＶＭＳＣ和ＮＧＮ端局的全部功能。
４．Ｒ４ ＢＩＣＮ与固定网ＮＧＮ的平台融合
当两网可以做到分组互通后，下一个目标就是将两网的平台设备合二为一，真正实现一个核心网平台可以支持不同的接入。
实现这个步骤就需要既支持Ｒ４ ＢＩＣＮ又支持固定网ＮＧＮ的双模设备，这样的双模设备除了支持双接口（Ｒ４ Ｎｃ／Ｎｂ ＋ 固定网ＮＧＮ ‘Ｎｃ’／’Ｎｂ’接口），还需要支持两者所有的功能，例如： 呼叫服务器需支持Ｒ４的ＶＬＲ移动性管理，以及固定网ＮＧＮ的防火墙穿透、ＰＲＩ信令和Ｖ．３５信令处理等。
当然，由于固定网领域接入类型的复杂性，网络中永远不会只存在一种媒体网关。Ｒ４ ＢＩＣＮ中的移动媒体网关更接近于固定网的中继媒体网关，因此将逐渐与中继媒体网关合并成双模的中继网关，而固定网中的接入媒体网关（如ＩＡＤ）仍然继续存在，无需具备任何移动网特性。
不过，平台的融合是逐步发生的，而且基于软交换系统的容量限制和安全性的考虑，很多场合下不可能用一个设备满足移动和固定两方面的容量要求，网络中必然长期存在单独的Ｒ４ ＢＩＣＮ设备和固定网ＮＧＮ设备。当网络中只有部分平台升级为双模时，这些双模设备可以与原有的Ｒ４ ＢＩＣＮ和固定网ＮＧＮ系统以标准方式互通，以保证演进的平滑性和后向兼容。
摘自 泰尔网
