移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃 第4章

1、移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃和工程設(shè)計，移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃和工程設(shè)計，第4章GSM/GPRS/R4核心網(wǎng)規(guī)劃，4.1概述4.2基本概念4.3核心網(wǎng)架構(gòu)和接口4.4網(wǎng)元設(shè)置原則4.5網(wǎng)絡組織4.62G/3G核心網(wǎng)融合4.7災難恢復設(shè)計4.8帶寬需求計算4.9核心網(wǎng)技術(shù)開發(fā)和2G核心網(wǎng)優(yōu)化4.10支持網(wǎng)絡規(guī)劃4.11移動智能網(wǎng)規(guī)劃，4.1.1移動核心網(wǎng)的演進， 第一代移動通信核心網(wǎng)通過移動交換中心MSC與公共交換電話網(wǎng)PSTN相連，并負責與基站BS的通信。 第二代移動通信核心網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)在其發(fā)展的早期仍然延續(xù)第一代移動核心網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，但是隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，第二代移動核心網(wǎng)很快引入了通用分組無線業(yè)務技術(shù)，也稱為GP

2、RS(GeneralPacketTradeOservice)。另一個第二代移動核心網(wǎng)絡是基于TIA/EIA-41D標準的IS-95，它也支持基本的分組數(shù)據(jù)服務。第三代移動核心網(wǎng)在時分復用窄帶承載的基礎(chǔ)上引入了ATM和IP寬帶承載，呈現(xiàn)出向全IP演進的趨勢。由3GPP制定的長期演進(LTE)。新一代移動核心網(wǎng)被稱為系統(tǒng)架構(gòu)演進(LTE-SAE)，它采用扁平架構(gòu)，主要由移動管理實體MME(移動性管理實體)和服務網(wǎng)關(guān)SGW(服務網(wǎng)關(guān))組成，將網(wǎng)絡控制和用戶數(shù)據(jù)控制分開。與此同時，LTE-SAE還引入了各種稱為“錨點”的功能實體，以實現(xiàn)自身網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡之間的互連。LTE-SAE的所有功能實體接口都支

3、持基于IP的協(xié)議。從核心網(wǎng)的演進可以看出，其發(fā)展的主要特點是：全IP化、不同網(wǎng)絡的融合和智能化。4.1.3規(guī)劃原則，首先要保證技術(shù)的先進性；要充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，減少投資；原則上采用“大容量、少辦公、低成本”的理念來提高投資效率；促進網(wǎng)絡擴展；這有利于網(wǎng)絡的順利演進和可持續(xù)發(fā)展。4.1.4規(guī)劃過程4.2.1通信網(wǎng)絡的基本概念通信網(wǎng)絡由交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、終端設(shè)備等要素以及用于互聯(lián)互通的信令協(xié)議組成，即一個完整的通信網(wǎng)絡應包括硬件和軟件。交換系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡的核心，也稱為核心網(wǎng)。傳輸系統(tǒng)是信息傳輸?shù)耐ǖ?，它與交換機連接形成一個網(wǎng)絡?，F(xiàn)代通信網(wǎng)絡包括業(yè)務網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和支撐網(wǎng)，其中支撐網(wǎng)主要包括七號信

4、令網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)。4.2.2開關(guān)技術(shù)，電路開關(guān)。電路交換的優(yōu)點是延時小，實時性好，交換設(shè)備的單位成本相對較低。缺點是網(wǎng)絡資源利用率低，連接時間長，通信效率低。分組交換。分組交換的優(yōu)點是傳輸可靠性高，但時延相對較大，這就需要光傳輸和智能終端。寬帶交換。寬帶交換的優(yōu)點是傳輸可靠性高、適用性強、傳輸效率高。缺點是設(shè)備價格相對較高。信令，信令的概念為了向通信網(wǎng)絡中的用戶提供通信服務，應該在交換機之間傳輸各種側(cè)重于呼叫建立和釋放的控制信號。這種側(cè)重于呼叫控制的網(wǎng)絡協(xié)議稱為信令。在通信網(wǎng)絡中，信令傳輸包括以下三個方面：首先，將狀態(tài)和號碼信息從主叫方和被叫方傳輸?shù)浇粨Q機；第二，在交換機內(nèi)部傳輸信

5、令；第三，在交換網(wǎng)絡上發(fā)送信令消息。根據(jù)信令工作區(qū)域，信令方法可分為用戶線信令和局間信令。根據(jù)信令技術(shù)，可分為關(guān)聯(lián)信令(CAS)，如中國一號信令，4.3核心網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和接口，4.3.1R4核心網(wǎng)絡特性控制和分離軸承引入新技術(shù)，如TRFO和Sigtran 4.3.2網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)根據(jù)中國目前的全球移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡技術(shù)體系，全球移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信網(wǎng)絡分為三個層次：移動業(yè)務本地網(wǎng)、省級內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和國家網(wǎng)。4 . 3 . 3核心網(wǎng)絡架構(gòu)，4.3.4主要網(wǎng)元的基本功能。MSCServer的主要功能是完成信令處理、呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、移動性管理、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等功能，為用戶

6、提供R4的所有功能，并配合智能網(wǎng)為用戶提供第三方服務。MGW由MSCServer控制，主要負責電路交換網(wǎng)絡承載通道和分組網(wǎng)絡媒體流之間的轉(zhuǎn)換和連接。VLR用于存儲MSC管轄區(qū)域內(nèi)所有呼入和呼出電話所需的信息。HLR是核心網(wǎng)中最重要的數(shù)據(jù)庫，用于存儲家庭用戶的注冊信息，從而建立到移動臺的呼叫路由。AUC認證中心的主要功能是對移動用戶進行認證和加密。MSG是連接窄帶七號信令網(wǎng)和分組網(wǎng)的設(shè)備，其主要功能是完成七號信令和基于分組網(wǎng)的信令之間的轉(zhuǎn)換。SGSN主要存儲用戶分組業(yè)務的基本特殊副本和位置信息，而GGSN主要完成用戶分組業(yè)務的注冊。域名系統(tǒng)是一個計算機和網(wǎng)絡服務的命名系統(tǒng)，它被組織成用于TCP/

7、IP網(wǎng)絡的域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，它的主要功能是將相關(guān)的域名翻譯成網(wǎng)絡可以識別的IP地址。4.4網(wǎng)元設(shè)置原則、MSCServer設(shè)置原則、集中設(shè)置原則、改進安全原則、容災備份原則、縮減切換原則、4 . 4 . 3 GW設(shè)置原則、簡化網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)原則、互通需求原則、最近路由原則、選址原則、MGW應盡可能在與RNC相同的機房內(nèi)設(shè)置IP地址分配原則、4.4.4HLR設(shè)置原則，原則上每個移動業(yè)務本地網(wǎng)應有一個或多個獨立的HLR，或者多個移動業(yè)務本地網(wǎng)可以有一個獨立的HLR。規(guī)劃HLR產(chǎn)能時，應根據(jù)近期項目規(guī)模進行配置，但必須考慮中長期建設(shè)規(guī)模的發(fā)展。原則上，在沒有建設(shè)MSCServer的地區(qū)，不考慮在當?shù)亟L

8、R，但可以適當考慮近期發(fā)展前景看好的地區(qū)。為了保證網(wǎng)絡安全，HLR設(shè)置方案必須采用1 1、N 1容災或遠程容災等技術(shù)措施。從安全角度來看，每個HLR的能力不應太大。原則上，它不應超過120萬150萬用戶。4.4.5設(shè)置網(wǎng)關(guān)局的原則，當本地網(wǎng)絡中有多個MGW時，應設(shè)置獨立的網(wǎng)關(guān)局GMSC-MGWMSCServer。設(shè)置模式應根據(jù)GMSC-MGW是否獨立設(shè)置來確定。當GMSC-MGW獨立設(shè)置時，至少有兩個GMSC-MGW應設(shè)置為在負載分擔模式下工作。當一個城市有多個GMSCServer時，從維護網(wǎng)絡安全的角度來看，不同的GMSCServer在分支地址建立3G后，國際網(wǎng)關(guān)應支持移動尋址，并支持MAP

9、國際網(wǎng)關(guān)的設(shè)置。原則上，對現(xiàn)有國際網(wǎng)關(guān)進行升級改造，采用4.4.6SGN設(shè)置原則。原則上，一個移動業(yè)務本地網(wǎng)可以有一個或幾個SGSN，每個SGSN的容量是根據(jù)本地網(wǎng)條件和經(jīng)濟發(fā)展條件確定的。原則上，GGSn集中設(shè)置在省會城市，或者設(shè)置在數(shù)據(jù)流量大的服務點和本地網(wǎng)絡以及外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡出口的GGSn數(shù)量應根據(jù)路由器平臺類型確定。原則上，采用負荷分擔。為了保證網(wǎng)絡安全，骨干GGSN應該成對設(shè)置并相互備份。4 . 4 . 7域名系統(tǒng)設(shè)置原則，域名系統(tǒng)采用兩級結(jié)構(gòu)，即根域名系統(tǒng)和大區(qū)域(省級)域名系統(tǒng)。為了保證網(wǎng)絡安全，域名系統(tǒng)應該成對設(shè)置，骨干域名系統(tǒng)應該設(shè)置在IP承載網(wǎng)的骨干節(jié)點所在的城市當SGSN向

10、本地域名系統(tǒng)請求解析時，如果本地域名系統(tǒng)無法解析，則將被發(fā)送到根域名系統(tǒng)進行解析；如果家庭是另一個網(wǎng)絡，它將向GRX設(shè)置的根DNS請求解析。4 . 4 . 8邊界網(wǎng)關(guān)的設(shè)置原則：邊界網(wǎng)關(guān)應設(shè)置在有網(wǎng)絡間互聯(lián)點和IP承載網(wǎng)骨干節(jié)點的城市，且應獨立設(shè)置。原則上，BG應該成對設(shè)置，相互備份，并在負載共享模式下工作。BG應具備基本的安全功能，并能夠根據(jù)運營商之間的協(xié)議增加其他新功能。4 . 4 . 9重心設(shè)置原則，重心原則上應成對設(shè)置，并相互備份。CG的基本要求是具有高可靠性和強大的處理能力。重心應滿足系統(tǒng)接口要求。4.4.10CE設(shè)置原則，以本地點為單位設(shè)置一對電路域CE和分組域CE。CE應具有一定

11、的可擴展性，并應充分考慮滿足后續(xù)信令切換到IP承載網(wǎng)和語音IP的要求。在增加軟交換GSN設(shè)備時，如果原接入承載設(shè)備能夠滿足要求，應該先使用本地局現(xiàn)有的電路域分組域接入設(shè)備，如果不能滿足要求，可以考慮再次增加ce設(shè)備。CE路由器根據(jù)本地地址設(shè)置在RNC側(cè)，用于RNC的外部IP網(wǎng)絡組織。每個RNC本地地址應設(shè)置一對RNC路由器，采用主動和備用保護機制。當同一本地地址中有多組RNC時，應該共享一對RNC路由器。4.5、網(wǎng)絡組織、電話網(wǎng)絡承載方式。R4核心網(wǎng)電話網(wǎng)有三種承載模式：除了原有的基于時分復用的GSM系統(tǒng)承載模式外，還引入了兩種新的基于IP和ATM的寬帶承載模式。市話/市話采用IP、自動柜員機

12、、時分復用(7號)，本地和長途R4BICC信令均采用IP，與語音信道一致，H.248信令采用IP，同一個機房內(nèi)的MSCServer與MGW之間可采用直接連接。信令網(wǎng)的網(wǎng)絡組織、路由原則、移動網(wǎng)設(shè)置的各種路由都是按照“由遠及近”的原則選擇的，即先選擇靠近終端移動局的路由。道路網(wǎng)路由原則信令網(wǎng)是基于3G網(wǎng)絡中3G用戶與本地網(wǎng)中的PSTN用戶之間的業(yè)務路由原則和本運營商業(yè)務網(wǎng)絡之間的國際業(yè)務路由原則，4.7容災設(shè)計。移動網(wǎng)絡的容災基本上可以分為兩類：一類是數(shù)據(jù)容災，另一類是業(yè)務處理容災。HLR是移動網(wǎng)絡中最重要的數(shù)據(jù)庫之一。HLR的容災技術(shù)主要包括1 1主動備用模式、N 1實時互備模式和N 1非實時

13、備份模式。從工程實際情況來看，1 1主動備用模式是主要模式。MSCServer容災設(shè)計方案，1 1互助雙歸屬備份方案，N 1容災備份模式資源池模式，HLR容災設(shè)計方案，1 1實時備份方案該方案的優(yōu)點是備份HLR配置的備份信令鏈路相對較少，路由和本地數(shù)據(jù)配置簡單，項目實施相對簡單。設(shè)備條件很容易滿足，并且沒有備用HLR容量的額外要求，僅與主HLR相同。如果出現(xiàn)故障，備份HLR將接管所有服務，因此不會影響服務。缺點是HLR需要成對配置。當網(wǎng)絡容量大且有多個HLR時，設(shè)備投資成本會增加。N 1備份災難恢復方案，N 1實時備份方案該方案的優(yōu)點是多組活動HLR只需要一個備份HLR，投資成本低。缺點是：備

14、份HLR需要配置更多的備份信令鏈路，路由和本地數(shù)據(jù)配置復雜，項目實施困難。對備用HLR容量的需求很高，設(shè)備很難滿足要求。當主HLR出現(xiàn)故障時，備份HLR接管的活動用戶數(shù)量不能超過備份HLR的額定用戶數(shù)量。N 1實時備份方案適用于HLR故障概率低、服務質(zhì)量要求高的地區(qū)，如省會城市。N 1非實時備份方案該方案需要在備份HLR中獲得最大容量。因為從MGW到網(wǎng)關(guān)的流量包括到其他本地網(wǎng)絡和其他網(wǎng)絡的本地和長途流量。具體計算公式如下：每部分流量=用戶數(shù)，每部分本地網(wǎng)流量的比例，呼出和長途呼叫的比例，總流量Et=每部分流量，信令流量計算方法， C接口(GMSCServer到家庭HLR)C接口(VMSCSer

15、ver到家庭HLR)D接口(VMSC到非家庭HLR) CAP接口信令流量e接口信令流量HLR-STP信令流量64k ISUP中繼電路由信令鏈路支持，接口帶寬需求估計，Nc和Mc接口的Nc接口承載MSCS之間的BICC信令，Mc接口承載的信令包括從MSCS到RNC的RANAP信令、到MGW的H.248信令和與外部網(wǎng)絡互通的ISUP信令。 Nc和Mc接口的信令負荷可通過以下公式計算：C=NN分類消息L信令交互開銷8/3600(位/秒)Nb接口Nb接口主要承載MGW之間的媒體流。接口帶寬BW的要求按以下公式計算：BW=NABW1(比特/秒)，4.10支持網(wǎng)絡規(guī)劃，本節(jié)將簡要介紹數(shù)字同步網(wǎng)絡規(guī)劃中的相

16、關(guān)問題，主要包括：同步參考等級結(jié)構(gòu)和性能指標要求，省級同步網(wǎng)絡中從時鐘的數(shù)量和設(shè)置原則，同步模式的分布和同步參考提取的定時，同步網(wǎng)絡的組織原則，定時參考傳輸鏈路的設(shè)置。 數(shù)字同步網(wǎng)的性能指標如下表所示：表4-4數(shù)字同步網(wǎng)的滑動性能指標(24小時滑動次數(shù))、省內(nèi)從時鐘數(shù)量和設(shè)置時鐘所需的時間分配，七號信令網(wǎng)和數(shù)字信令網(wǎng)是現(xiàn)代移動通信網(wǎng)的主要支撐網(wǎng)之一，是所有業(yè)務的支撐網(wǎng)。 根據(jù)相關(guān)規(guī)范，中國數(shù)字移動通信網(wǎng)采用7號信令系統(tǒng)。因此，本節(jié)將重點介紹7號數(shù)字信令網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容。信令網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)的設(shè)置原則信令轉(zhuǎn)接點STP信令網(wǎng)組織信令鏈路配置路由規(guī)劃信令尋址方式信令點編碼與其他信令網(wǎng)之間的信令交換移動網(wǎng)絡

17、管理概述現(xiàn)代移動通信網(wǎng)絡不僅需要先進的技術(shù)支持，還需要現(xiàn)代化的管理手段。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展和移動網(wǎng)絡的日益復雜，操作系統(tǒng)的項目和需要處理的信息量日益增加，需要操作的設(shè)備也越來越多。傳統(tǒng)的本地操作不僅效率低下，而且不能滿足網(wǎng)絡發(fā)展的需要。因此，在某種程度上，需要集中管理。同時，需要專門的系統(tǒng)來幫助運營商協(xié)調(diào)和配合分散在各地的業(yè)務控制設(shè)備，也就是說，需要所有的操作和維護設(shè)備形成一個完整的網(wǎng)絡來管理移動通信網(wǎng)絡中的所有業(yè)務控制設(shè)備。因此，移動網(wǎng)絡管理系統(tǒng)可以概括為管理移動通信網(wǎng)絡的計算機網(wǎng)絡。移動網(wǎng)絡管理的一端連接到移動通信網(wǎng)絡的每個功能實體，另一端連接到操作員前面的計算機工作站。移動通信網(wǎng)絡管理的層次結(jié)構(gòu)和業(yè)務功能需求移動網(wǎng)絡管理的業(yè)務功能需求層次結(jié)構(gòu)移動網(wǎng)絡管理參考模型主要包括TMN模型和湯