WCDMA R4版本核心网电路域组网技术的探讨
摘要：WCDMAR4版本核心网建设讨论的重点将集中在电路域核心网络，文章根据R4版本核心网电路域的技术特点，并结合目前设备和网络资源的实际情况，对R4版本电路域核心网组网技术进行了相应的探讨和分析。
概述
WCDMA R4版本核心网电路域引入了软交换的技术体制，实现了承载和控制相分离的网络结构，网络由TDM中心节点交换型向典型的分组话音分布式体系演讲，组网灵活，可支持分布式的组网模式，即MSC服务器集中设置，MGW就近接入，从理论上讲，R4电路域的话音和媒体流承载方式均可由统一的分组网络（ATM或IP网络）来进行传送，但根据目前的分组技术成熟性和运营商承载网络的实际情况，R4电路域核心网的组网有更多的方式，目前比较典型的组网方式包括全IPR4组网、全TDM-R4组网、全ATM R4组网、混合R4组网等多种方式。
R4电路域核心网组网技术
全IP的组网方式
全IP的组网方式采用基于移动软交换的全IP的核心网结构，电路域核心网内部全部基于IP传送，采用网关体系与传统的PSTN/ILMN等非IP网络进行互通和转换，形成信令和业务的统一传输平台，承载面MGW之间通过IP承载实现平面式连接，只要相关信令通过MSC服务器或者TMSC服务器协商完成，就可以建立起端到端的承载，无需再建立汇接交换层。其网络结构如图1所示：
图1 全IP的R4电路域核心网结构示意图
全TDM的组网方式
全TDM的组网方式下的电路域核心网仍采用分层化结构（图2），实现控制和承载分离，MSC服务器和MGW之间Mc接口是基于IP的H.248控制协议，MGW之间采用传统的TDM连接，MSC服务器集中放置省会和中心城市，MGW根据话务区分布放置于小本地网中，设立话务汇接层，不同本地网局间话路通过省级TMSC汇接，跨省长途话务通过TMSC转接。
图2 全TDM的R4电路域核心网结构示意图
全ATM R4的组网方式
全ATM R4的组网方式采用ATM作为电路域核心网的承载技术，实现了UTRAN与核心网电路域话音承载方式的统一，核心网电路域的网络组织与全IPR4网络结构相似，全网结构实现扁平化，无需话务汇接层。全ATM R4组网主要考虑到ATM作为二层承载技术，在面向连接及完善的QoS保证机制，技术相对成熟，理论上比较适用于R4CS域对话音业务的承载。其网络结构如图3所示：
图3 全ATM的R4电路域核心网结构示意图
省内IP、省际TDM的组网方式
省内IP、省际TDM的组网方式采用了IP与TDM承载方式相结合的核心网组织结构，省内或一个大本地网内MGW间可采用有QoS保证的IP承载，便于省内或大本地网内实现Trfo功能，提高通话质量，省际或大本地网之间话路采用TDM承载方式，在区域中心设置一个兼做汇接和关口功能的T－MGW，负责大本地网间及到移动长途的话务的汇接和媒体转换，与移动长途网的TMSC及其它大本地网的T－MGW对接时，只从该T－MGW出接口，信令网方面，除了用于MSC服务器与MGW之间局域信令Mc接口连接采用IP方式外，其余信令均采用专用的TDM信令网。省内IP、省际TDM混合的R4网络结构如图4所示：
图4 省内IP、省际TDM的R4电路域核心网结构示意图
话路IP、信令TDM的组网方式
话路IP、信令TDM的组网方式同样是采用了IP与TDM承载方式相结合的核心网组网方式，电路域核心网的话路、媒体层面全部采用IP方式进行承载，便于全网内实现Trfo功能，提高通话质量；信令网方面，除了用于MSC服务器与MGW之间局域信令Mc接口连接采用IP方式外，其余信令均采用专用的TDM信令网。话路IP、信令TDM混合的R4网络结构如图5所示：
图5 话路IP、信令TDM的R4电路域核心网结构示意图
R4组网技术分析及比较
上节所述的5种R4电路域核心网组网方式中，话路网都分为长途和本地两级，本地网都遵循了承载和控制分离的络构架，MSC服务器集中设置，MGW分散组网，用户就近接入。但每种组网方式根据承载技术的不同，各有特色，不同组网技术的分析及比较如下：
全IP的组网方式
全IP的网络结构的优势在于充分利用了IP承载的统计复用优势，把电路域和分组域融合到统一的承载网络中来，网络架构更加开放，便于开展融合的业务，代表了3G网络全IP化的发展方向；话路汇接网络中只进行信令分级，没有用户平面，节省投资；采用Trfo技术，提高语音质量，降低带宽占用。
全IP的网络结构的缺点在于目前IP承载网在服务质量（QoS）及网络安全性方面还存在不足，有待于IP电信网技术的发展和成熟；另外，各厂家网元设备对IPSigtran的信令支持程度有待进一步验证。
全TDM的组网方式
全TDM组网方式的优点在于TDM承载方式具有规模应用的经验，稳定可靠，QoS有保证；向IP承载的R4演进时，网络结构可基本不做调整，保障了演进过程的平滑。
全TDM组网方式的缺点在于核心网采用TDM承载，语音和媒体流需要经过多次的编解码转换，增加了话音时延，降低了话音质量，增加了TC的投资；全TDM的组网必然存在话务网状互联和进行分层汇接带来的弊端，一方面，面向连接和使得部分TDM中继链路利用效率低下、话路汇接层增加了建网投资；另一方面在网络扩容时，中继链路割接和数据配置工作复杂；最后，面向连接的全TDM组网方式不符合3G网络全IP化的发展趋势。
全ATM R4的组网方式
全ATM组网方式充分考虑到ATM作为3GPP定义的二层承载技术，充分利用其面向连接及完善的服务质量保证机制，技术成熟，部署较为广泛等特点；采用ATM承载可直接透传从UTRAN来的AAL2承载的AMR话音码流，一方面，免除了分包打包操作，降低了时延，另一方可大大减少编解码次数，有利于提高话音质量，有利于运营商竞争力的提高；从理论上来看，较为适合于R4CS域对话音业务的承载需求。
全ATM组网方式的缺点在于随着光通信及DWDM大规模的应用，并且当前业务和终端的IP化发展趋势，决定了ATM不可能作为未来3G业务承载的主流技术，只能作为IP承载QoS问题解决之前的一种权宜之策；另外，采用全ATM的网络结构不利于3G业务的开展和网络进一步向全IP化的演讲。
省内IP、省际TDM的组网方式
省内IP、省际TDM的R4组网方式优点在于便于省内或大本地网内实现Trfo功能，提高通话质量；省际或大本地网之间话路采用TDM承载方式，可以充分利用运营商原有TDM长途资源，保证通话质量；信令采用的TDM传输，有利于保证信令传送的安全性和QoS，也可充分利用运营商现有的信令网络，节省投资，有利于与传统网络互通。省内IP、省际TDM的R4组网方式缺点在于由于省内和省间的承载方式不同，增加了编解码转换的次数以及打包和拆包的延时，对话音质量有所损伤；由于长途采用TDM承载方式，需要进行移动长途汇接层的建设，相应增加建网投资；同样信令网采用传统TDM方式，也将面临信令网扩容及新建的问题。
话路IP、信令TDM的组网方式
话路IP承载、信令TDM承载的R4网络结构优点在于充分考虑到目前技术发展和厂商设备开发的实际情况，话路网和信令网分别采用不同的承载方式，话路网采用IP进行承载，一方面，根据移动话务分布的特性、通过物理隔离、足够带宽保证能够满足电信运营需要的，另一方面，采用IP承载也符合3G全IP化的发展方向。
由于各厂家设备对IP SIGTRAN支持程度和可商用性还有待验证，所以信令网采用TDM承载，一方面可以充分保证了移动信令网络的安全性、QoS及成熟可用性，另一方面，可充分利用现有的信令网络，节省投资，有利于与传统网络互通。
话路IP承载、信令TDM承载的R4网络结构缺点是由于信令网仍采用传统的TDM方式，可发展性弱，不利于3G网络向R5、R6的演进。
结束语
通过对以上5种R4电路域核心网组网技术的探讨和分析，建议在未来的WCDMA R4电路域核心网建设中优先考虑采用全IP的组网方式和话路IP、信令TDM的组网方式，建网初期，可采用话路IP承载、信令TDM承载的R4网络结构，随着技术的发展，逐步将TDM承载的信令网转移到统一的IP承载网中，从而成为真正的全IP下一代移动网络。