移动通信网络规划与工程设计第4章

移动通信网络规划与工程设计移动通信网络规划与工程设计第1章移动通信技术演进第2章电波传播模型校正第3章无线网络仿真第4章GSM/GPRS/R4核心网规划第5章GSM/GPRS/EDGE无线网规划第6章TD-SCDMA无线网规划第7章CDMA20001xEV-DO网络规划第8章WCDMA无线网规划第9章室内覆盖设计第10章工程设计第11章移动网质量评估4.CliktoaddTitle第4章GSM/GPRS/R4核心网规划4.1概述4.2基本概念4.3R4核心网体系架构及接口4.4网元设置原则4.5网路组织4.62G/3G核心网的融合4.7容灾设计4.8带宽需求计算4.9核心网技术发展及2G核心网的优化4.10支撑网规划4.11移动智能网规划4.1.1移动核心网的演进第一代移动通信核心网是通过移动交换中心MSC与公众电话交换网PSTN相连，并负责与基站BS间的通信.第二代移动通信发展初期核心网主体结构仍然延续了第一代移动核心网的结构，不同的是引入了短信中心，但随着互联网的兴起，第二代移动核心网则很快引入了通用分组无线服务技术，也称为GPRS（GeneralPacketRadioService）。而另一种第二代移动核心网是IS-95的基于TIA/EIA-41D标准，同样支持基础分组数据业务。到了第三代移动核心网，在TDM窄带承载的基础上引入了ATM、IP宽带承载，呈现向全IP化的演进趋势。3GPP制定的长期演进LTE，未来新一代移动核心网被称为系统架构演进LTE-SAE，采用扁平式架构，主要由移动管理实体MME（MobilityManagementEntity）和服务网关SGW（ServingGateway）组成，实行网络控制与用户数据控制相分离，同时LTE-SAE还引入了多种被称为“锚点”的功能实体，用来实现自身网络与其它网络间的互联。LTE-SAE所有的功能实体接口都支持基于IP的协议。从核心网的演进可以看出其发展的主要特征是：全IP化、不同网络的融合和智能化。4.1.3规划原则⑴首先要保证技术先进性；⑵要充分利用现有网络资源，降低投资；⑶原则上采取“大容量、少局所、低成本”的建网思路，提高投资效益；⑷便于网络扩容；⑸有利于网络的平滑演进和持续发展。4.1.4规划流程4.2.1通信网⑵通信网的基本概念通信网是由交换系统、传输系统、终端设备等要素以及实现互连互通的信令协议构成，即一个完整的通信网应包括硬件和软件。其中交换系统是通信网的核心，又称为核心网。传输系统是信息传送的通道，它与交换连接在一起构成网络。一个现代化的通信网包括业务网、传输网和支撑网，其中支撑网主要有No.7信令网、数字同步网和电信管理网。4.2.2交换技术⑴电路交换.电路交换的优点是时延小，实时性好，交换设备单位成本相对较低。缺点是网络资源利用率低，接续时间长，通信效率低。⑵分组交换.分组交换的优点是传输可靠性高，但时延相对大，要求采用光传输，终端要求智能化。⑶宽带交换.宽带交换的优点是传输可靠性高，适用性强，传输效率高。缺点是设备价格相对较高。4.2.4No.7信令⑴信令的概念为了在通信网中向用户提供通信业务，在交换机之间要传送以呼叫建立和释放为主的各种控制信号，这种以呼叫控制为主的网络协议称为信令。在一个通信网中信令传送包括以下三个方面：一是把来自主叫和被叫的状态及号码信息传送给交换机，二是在交换机内部传送信令，三是在交换网上传送信令消息。⑵信令的方式.按信令工作区域可分为用户线信令和局间信令。按信令技术可分为●随路信令（CAS），如中国1号信令；●共路信令（CCS），如欧洲的ITU-TNo.7信令和北美的ANSINo.7信令，我国采用ITU-TNo.7信令。⑶No.7信令No.7信令系统由消息传递部分（MTP）和多个不同的用户部分（UP）组成，采用No.7信令功能分级和OSI分层模式的混合结构。4.3核心网体系架构及接口4.3.1R4核心网特点⑴控制与承载分离⑵多种承载方式的引入⑶TRFO、Sigtran等新技术的引入4.3.2网络等级结构按照我国现行的GSM网络技术体制，GSM数字移动通信网的等级划分为三级：即移动业务本地网、省内网和全国网。4.3.3R4核心网体系架构4.3.4主要网元基本功能MSCServer主要功能是完成信令处理、呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，以及向用户提供R4的全部功能，并配合智能网向用户提供第三方业务。MGW受MSCServer控制，主要负责电路交换网的承载通道和分组网媒体流之间的转换、连接等功能。VLR用于存储MSC所辖区域内所有来话、去话呼叫所需要的信息HLR是核心网中最重要的数据库，用于存储归属客户的注册信息，以便建立到移动台的呼叫路由。AUC鉴权中心主要功能是对移动用户进行鉴权和加密。MSG是连接窄带No.7信令网和分组网的设备，主要功能是完成No.7号信令与基于分组网（ATM或IP）侧的信令转换。SGSN主要存储用户分组业务的基本特怔副本和位置信息等数据,GGSN主要功能是完成用户分组业务的注册.DNS是一种用于TCP/IP网络的组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，它的主要功能是将相关的域名翻译成网络所能识别的IP地址。4.4网元设置原则MSCServer设置原则⑴集中设置原则⑵提高安全原则⑶利于传输原则⑷容灾备份原则⑸减少切换原则4.4.3MGW设置原则⑴简化网络拓扑结构原则⑵互通需求原则⑶就近路由原则⑷选址原则⑸MGW应尽量与RNC同机房设置⑹IP地址分配原则4.4.4HLR设置原则⑴原则上每个移动业务本地网设一个或若干个独立HLR，也可以多个移动业务本地网合设一个独立HLR，HLR必须具备虚拟HLR功能。⑵规划HLR容量时应按近期工程规模来配置，但必须考虑中远期建设规模的发展。⑶在没有建设MSCServer的地区，原则上不考虑在本地设HLR，但近期确有发展前景的区域可以适当考虑。⑷为了保证网络安全，HLR设置方案必须采用1+1、N+1容灾或异地容灾等技术措施。⑸从安全角度，每个HLR的容量不宜过大，原则上以不超过120万～150万用户为宜。4.4.5关口局设置原则⑴当本地网内有多个MGW时，应设置独立的关口局GMSC-MGW⑵MSCServer的设置根据GMSC-MGW是否独立设置来决定其设置方式⑶独立设置GMSC-MGW时至少应设两个，采用负荷分担方式工作⑷当一个城市出现多个GMSCServer时，从维护网络安全的角度出发，不同GMSCServer应分局址设置⑸3G引入后，国际关口局应支持移动寻址，支持MAP⑹国际关口局的设置原则上采取对现有国际关口局进行升级、改造方案4.4.6SGN设置原则⑴原则上一个移动业务本地网可以设一个或若干个SGSN⑵每个SGSN的容量根据本地区网络状况和经济发展状况来决定⑶GGSN原则上集中设置在省会，或者在SP和数据业务量较大且有外部数据网出口的本地网⑷GGSN设置数量需根据路由器平台类型来确定，原则上采用负荷分担的工作方式。⑸为了保证网络安全，骨干GGSN应成对设置，互为备份4.4.7DNS设置原则⑴DNS采用两级结构，即：根DNS和大区域（省）级DNS。⑵为了保证网络安全，DNS应成对设置，骨干DNS应设在IP承载网骨干节点所在城市，并根据漫游业务量大小决定采用合设或独立设置方式。⑶DNS应具备升级支持IPv6/IPv4双栈的DNS地址查询能力。⑷用户采用专用接入点名APN接入方式时，DNS应能通过递归的方式返回归属地的GGSN。⑸当SGSN向归属地DNS请求解析，如果归属地DNS无法解析则送到根DNS请求解析，若归属地为其它网络时，则向GRX组织设置的根DNS请求解析4.4.8BG设置原则⑴BG宜设在具有网间互联点且有IP承载网骨干节点的城市，采用独立设置方式。⑵BG原则上应成对设置，互为备份，采用负荷分担方式工作。⑶BG应具备基本安全功能，并具备有根据各运营商间的协议加增其它新功能的能力。4.4.9CG设置原则⑴CG原则上应成对设置，互为备份。⑵对CG的基本要求是应具备高可靠性和强的处理能力。⑶CG应满足系统接口要求。4.4.10CE设置原则⑴以局点为单位分别设置电路域CE和分组域CE各一对。⑵CE应具有一定的扩展性，应充分考虑满足后继信令割接至IP承载网及语音IP化等有关要求。⑶新增软交换GSN（GPRSSupportNodeGPRS支持节点）设备时，若原接入承载设备能满足要求，则应先利用该局点已有电路域分组域接入设备，若不能满足要求时，再考虑新增CE设备。⑷RNC侧按局址设置CE路由器，用于RNC对外的IP网路组织，每个RNC局址应设置一对RNC路由器，采用主备保护机制，同一局址有多套RNC时，应共用一对RNC路由器。4.5网路组织话路网承载方式.R4核心网话路网有三种承载方式：除了GSM系统原有基于TDM承载方式外，新引入了基于IP和基于ATM两种宽带承载方式。信令消息承载方式.MAP/CAP采用IP、ATM、TDM（No.7）方式承载，R4BICC信令本地、长途均采用IP承载，与话路承载方式一致，H.248信令采用IP承载，同一机房内MSCServer与MGW之间可以采用直连方式。信令网的网路组织路由原则移动网设置的各种路由均按“自远而近”的原则选择，即首先选择靠近终端移动局的路由。⑴话路网路由原则⑵信令网路由原则⑶3G网内话务路由⑷3G用户与本地网内PSTN用户间的话务路由⑸与本运营商业务网间的话务路由⑹国际话务路由4.7容灾设计在移动网络中容灾基本上可以分为两类：一类是数据容灾，另一类是业务处理容灾。HLR是移动网中最重要的数据库之一，HLR的容灾技术主要有1+1主备方式、N+1实时互备方式、N+1非实时备份方式，从工程实际情况来看，以1+1主备方式为主。MSCServer容灾设计方案⑴1+1互助双归属备份方案⑵N+1容灾备份方式⑶资源池方式HLR容灾设计方案⑴1+1实时备份方案该方案的优点是：①备份HLR需要配置的备份信令链路相对较少，路由和局数据配置简单，工程实施相对也简单。②设备条件易于满足，对备份HLR容量没有额外要求，只与主用HLR相同即可。③出现故障，备份HLR接替全部业务，因此对业务没有影响。缺点是HLR需要成对配置，当网络容量大，有多个HLR时，会增大设备投资成本。⑵N+1备份容灾方案①N+1实时备份方案该方案优点是多套主用HLR只需要一套备份HLR，投资成本较低。缺点是：●备用HLR需要配置的备份信令链路较多，路由和局数据配置复杂，工程实施难度大。●对备用HLR容量要求高，设备很难满足要求。●当主用HLR出故障时，备份HLR接管的激活用户数不能超过备份HLR的额定用户数。N+1实时备份方案适合于HLR故障发生概率低，对服务质量要求高的地区，如省会城市。②N+1非实时备份方案该方案备份HLR容量需要取备份HLR中的最大容量，由于切换过程有强制位置更新过程，因此业务恢复期较长，在业务恢复期间，用户被叫失败，服务质量受影响。该方案适用于HLR发生故障概率低，省内HLR制式相对有较多，服务质量要求一般的区域。4.8带宽需求计算话务容量计算方法⑴Iub接口一般配置1～2条STM-1。⑵MGW去往关口局话务流量MGW去往关口局话务流量包括去其它本地网络和其它网络本地及长途来的话务。具体计算公式为：各部分流量=用户数×本网话务量×各部分流量所占比例×出局及长途来话所占比例总流量Et=Σ各部分流量信令流量计算方法⑴C接口（GMSCServer到归属HLR）⑵C接口（VMSCServer到归属HLR）⑶D接口（VMSC到非归属HLR）⑷VMSC至SCP的CAP接口信令流量⑸E接口信令流量⑹HLR-STP信令流量⑺64k信令链路支持