3G核心网CS域网元设置研究

    作者：张桢

    本论文基于3G核心网CS域网元研究的基础上，通过对不同运营商和不同场景的分析，提出了WCDMAR4及cdma2000LMSD阶段的核心网CS域网元在中国不同运营商的设置规划原则。

    0、前言

    近年，3G网络建设越来越被提到日程上来，然而在国内目前复杂的电信运营环境和不同的网络环境下，如何对其核心网的网元进行统一规划设置是一个研究的方向。

    本论文就是在研究3G核心网CS域网元的基础上，结合中国电信运营实际，对其核心网CS域网元的设置原则进行深入分析，进而得出了在现阶段进行3G网络规划时，核心网CS域网元的设置方法。

    主要涉及到的网元包括：CMN/位置服务器、MSCServer/MSCe、MGW、IWMGW、SG、HLR及GMSC等等。

    1、网元设置原则分析

    1.1CMN/位置服务器设置原则

    对于控制层汇接网元的设置应与电信运营商集团公司总体思路一致，需根据其总体要求进行建设，一般在集团公司层面进行建设。对于WCDMAR4来说是CMN的建设，对于cdma2000LMSD阶段来说是位置服务器的建设。这里侧重介绍CMN的建设原则，位置服务器建设原则与之类似。

    （1）对于原有移动运营商

    建网初期由现有软交换机SS兼做TMSCServer/CMN。由于目前的SS也要完成中移动长途话务的汇接，因此建议在3G网络规模扩大和业务量较大（原有8个SS处理能力不能满足）时，进行CMN的新建。

    新建初期CMN采用全网集中设置方式，随着业务量的增加逐渐进行大区分裂，其下挂MSCServer数量由话务处理能力决定。

    随着网络规模的进一步扩大和网络结构的调整，根据业务需求可考虑部分CMN只负责一个业务量大的省份，这种情况主要是在东部发达地区比较适合（例如广东、浙江等），一般一省一对CMN应能满足需求。对中西部地区建议根据业务量采用大区的方式设置。

    （2）对于原有传统固定运营商

    对于新建3G网络的运营商可根据M3UA的成熟性，选择引入CMN还是ipSTP实现分层组网，条件许可时，优先考虑引入IPSTP。

    若采用CMN方式，建网初期全国范围内划大区建设，可根据原有固定运营商的软交换汇接层划分大区方式设置。然后根据CMN覆盖MSCServer个数与话务量处理能力进行分裂。

    若原有软交换机通过软件升级可完成BICC信令的转接，则考虑建网初期由软交换机兼作CMN。若技术上无法实现，建议新建。

    对于东部发达地区，可以考虑在业务量较大的时期（原有大区CMN处理能力无法满足时）省内设置CMN。一般设置为一对。对于中西部地区，依然采用大区式设置方式，根据业务量发展情况进行大区分裂。

    若采用IPSTP方式，可以考虑采用大区式设置和省内设置的原则。对于东部发达地区IPSTP适合在省中心设置。对于中西部地区IPSTP适合进行大区设置。

    1.2MSCserver/MSCe设置原则

    MSCserver是WCDMAR4核心网呼叫控制层中最重要的网元之一，它负责整个呼叫和业务的实现。对于cdma2000LMSD来讲MSCe与其功能类似，而且一般在省层面建设。这里着重介绍MSCServer的设置原则，MSCe的设置原则与之基本一致。

    （1）对于原有移动运营商

    ●方式一（混和组网）

    此方式建设的前提为原有2G网络MSC可以平滑升级为MSCServer。原有GSM网MSC升级为3GMSC-Server兼2GMSC，3G用户与2G用户共用MSC（MSC-Server）。

    但其缺点很多，主要集中在下面几点：由于目前网络规模较大，设备升级需要更换硬件，对现网业务轻易造成影响；在3G建网初期由于3G网络覆盖问题引起的用户切换较为频繁也将增大MSC的负荷，设备处理负荷大大增加，现有设备处理能力难以满足需求；升级设备与新建MSC设备对于厂家来说不是同一个产品线，在设计GSMMSC平台时很难考虑到3G的发展，现有GSMMSC升级的产品先进性和可持续演进的可能性值得质疑，还未得到证实；不利于设备招标竞争。

    基于以上描述，不建议采用混合组网方式。

    ●方式二（大本地网建设模式）

    省内直接新建一对或者多对MSCServer，专门用于控制3G业务。由于MSCServer主要完成用户移动性治理和呼叫控制等功能的设置，因此建议放置在大本地网中心城市或集中放置在省会城市。

    初期将打破行政区划，采用软覆盖方式；分区主要是兼顾地理位置和预期的用户发展数。

    对于东部及中部地区发达省份，建议初期采取大本地网模式，进行一省多对MSCServer的建设。随着用户量的发展逐年进行分裂。对于西部地区不发达省份，初期采用一省一对MSCServer，随着实际3G用户量的发展逐年进行分裂。

    根据用户数的发展，MSCServer的分区将逐年分裂。分裂的方式采用各软覆盖的本地网逐个独立的方式，尽量减少对已有网络分区的较大调整。结合不同地区的网络资源、经济发展状况，MSC的分裂原则建议如下：

    1）规划年期间每MSCServer承载用户数门限约35-50万用户。最高不可超过60万。

    2）当某一本地网内3G用户数量达到30万左右时，考虑建设独立的MSCServer。

    3）MSC分区的分裂要尽量减少对已建设网元的资源浪费，提高已建设资源的利用率。

    4）为便于传输电路组织，局址应选在传输的节点上，以利于传输路由组织；同时MSC-SERVER应尽量靠近IP承载网核心路由器机房。

    （2）对于原有传统固定运营商

    由于对于原有固定运营商而言设备都为新建，所以MSCServer/MSCe的设置原则类同于以上建设原则中描述的方式二进行建设。

    1.3HLR设置原则

    由于在3G核心网中HLR仍负责移动用户的数据库治理，其主要功能与2G网络下的HLR基本一致，但采用的协议标准与GSM有所不同，因此需要具体分析。

    （1）对于原有移动运营商

    采取2G、3G共用HLR方式，原有2GHLR需要软件升级，易于实现号码可携，可合理的使用HLR资源。

    原则上以第二年猜测的2G+3G用户数考虑当年的HLR的建设方案。但HLR的软件用户容量以当年年底的用户猜测数考虑。

    单HLR最大软件容量不超过80万户。可采用1+1或N+1备份方式。

    （2）对于原有传统固定运营商

    若原有固定运营商经过网络智能化改造后设置的SHLR能够平滑升级为3GHLR，则建议两者合设。若不能够升级为3GHLR，则建议新建独立HLR，并且不与MSCServer合设。

    原则上以第二年猜测的3G用户数考虑当年的HLR的建设方案。但HLR的软件用户容量以当年年底的用户猜测数考虑。

    对于未建有MSCServer的地区，原则上不考虑在本地设置HLR。可以多个移动业务本地网合设一个独立HLR，此时要求HLR需具有虚拟HLR功能。

    根据不同的HLR建设方案，如采用HLR分散设置方式，则HLR的分裂原则建议为每个HLR的用户容量≤80～90万；如采用HLR集中设置方式，则HLR的分裂原则建议为每个HLR的用户容量≤120～150万。

    1.4MGW设置原则

    由于现有2GMSC不能升级为MGW，因此MGW为新增网元，主要负责话务及流媒体的转接。对于原有移动运营商与固定运营商而言，MGW设置原则一致。

    MGW设置原则如下：

    1）MGW按照适当集中化原则设置。建网初期可考虑采用大本地网的模式进行建设。

    2）对于东部及中部地区发达省份，建议直接采取原有本地网建设模式，即每个本地网新建一个或多个MGW，完成话务和流媒体的承载和转接。

    3）对于西部地区不发达省份，初期采用大本地网方式一省设置一个或多个MGW，完成话务及流媒体的承载和转接。根据业务量的发展逐年合理的进行分裂。

    4）当某本地网内3G用户规模达到10万用户左右时，在该本地网内建设独立的MGW。MGW原则上单机不超过30万用户。

    5）在中小地市，MGW单元的容量按照话路互通的需求配置，建议以5万用户为最小的MGW配置单位。在对容量需求较大的地区，MGW的设置以30～40万用户为设置单位，不建议设置过多的MGW。网元数目设置应考虑将来的发展需求，在后期尽量只进行直接扩容。

    6）为便于传输和承载网络的组织、调度，MGW单元站点应优先选择靠近IP承载网的接入节点，同时应尽量考虑和RNC同机房放置。

    1.5IWMGW设置原则

    IWMGW为语音IP承载网与TDM网的关口局，负责3G网络IP模式到TDM模式的适配和码速率转换，与2G、PSTN等TDM网络互通；疏通的话务包括两部分：

    ——本地3G用户与本地2G和其他运营商之间的话务。

    ——外地3G用户与本地2G和其他运营商之间的话务。

    其设置有两种方式：

    ●方式一：由MGW兼IWMGW。

    ●方式二：建设独立IWMGW。

    建议建网初期采用方式一，待网络规模扩大后设置独立IWMGW。IWMGW最好成对设置，做负荷分担备份使用。

    1.6SG设置原则

    SG负责IP信令与窄带信令的转换，其设置方式有以下三种：

    ●方式一：SG内置在MSC-Server。

    ●方式二：SG内置在IWMGW。

    ●方式三：建设独立SG。

    原则建议：

    1）建网初期，3G网络至HLR、SCP、短信中心、USSDServer等建议由MSCServer内置的SG进行IP信令和TDM信令的转换，通过本汇接区内LSTP转接与现网网元间的信令。

    2）3G网络与2G和其他运营商业务网ISUP信令的互通，可采用IWMGW内置SG，通过2G/3GGMSC转接其他运营商业务网与MSCServer之间的信令。

    3）随着支持IP信令网元的增多和IP信令的需求量增加，可以考虑设置独立SG。

    1.7GMSC设置原则

    （1）对于原有移动运营商

    ●方式一：新建3G网络专用GMSC。

    ●方式二：扩容现网GMSC，3G网络与2G网络共用现有GMSC。

    考虑到号码携带的必要性、网络结构的简化、投资有效性及功能的一致性，建议采用方式二进行GMSC的建设。

    采用方式二建设时需考虑以下原则：

    1）GMSC采用2G/3G综合关口局模式；

    2）综合关口局初期可采用GSM现网关口局设备，设置原则可沿袭GSM的设置原则；

    3）发展期综合关口局向R4软交换演进，融入R4IP网络，在未来全业务融合的组网趋势下，关口局将同时具备2G、3G以及NGN的综合关口功能，同时具备和视讯网互通的能力，并适应全IP的组网要求，所以关口局向软交换组网架构演进是必然的趋势；

    4）3G建设前的GMSC建设，应尽量选择具备向软交换演进能力的设备，现网部分无法演进的设备可退化为2GGW或逐步退网。

    5）GMSC的设置地点要考虑网间互联互通的便利，要充分利用运营商现有的各种通信资源，尽量设置在传输中心节点位置上，非凡是核心路由器节点位置，便于传输通路的安排和调整。当某本地网有多个GMSC时，应尽量安排在不同的局址。

    （2）对于原有传统固定运营商

    由于GMSC需要具有移动处理能力以及SSP功能（处理MAP和CAP信令），假如由现有固网关口局改造，对现网关口局的处理能力影响较大，不仅需要厂家的积极配合，还要承担影响现有业务的风险，因此不建议利用现有的固网交换机进行改造，而采用新建综合关口局方式。具体实现方式可采用由MSCServer兼做GMSCServer或者设置独立的GMSCServer。

    建网初期采取GMSCServer与MSCServer合设的方式，根据业务量发展情况以及MSCServer处理能力的变化逐步使得GMSC Server单独设置。

    对于承载而言，可以采取与GMGW同设的方式，直接与其他运营商关口局相连。原有PSTN网络的GW与GMGW通过TDM方式连接。

    当安装于同一城市内的MGW个数少于3个（含3个）时，建议GMSC由GMGW兼作，不设置独立的GMSC。

    当安装于同一城市内的MGW个数为3个以上时，建议考虑独立GMSC的设置。建设独立GMSC时，应以成对设置、负荷分担方式为建设原则。

    GMSC的设置地点要考虑网间互联互通的便利，要充分利用运营商现有的各种通信资源，尽量设置在传输中心节点位置上，非凡是核心路由器节点位置，便于传输通路的安排和调整。当某本地网有多个GMSC时，应尽量安排在不同的局址。

    2、结论

    本文从3G核心网规划建设的角度出发，对3G核心网CS域网元在不同运营商设置的原则进行研究，得出了不同运营商对不同CS域网元设置的方法，以便在网络规划和设计中发挥参考作用。本文是基于WCDMAR4和cdma2000LMSD阶段的3G核心网CS域网元设置原则研究，以后的方向在于基于网络R5/IMS/FMC阶段的网元规划设置研究。