基于IP的移动软交换核心网组网策略

 

广东省电信规划设计院有限公司 陶志强

软交换技术是向下一代网络演进的核心技术。在移动核心网中引入软交换技术，可以实现核心网内资源的共享和集中控制，从而提高整个网络的利用率、降低运营成本。当前软交换技术已经成熟，提供业务的能力也得到了验证，因此目前在移动运营商的2G核心网络中都大量使用移动软交换设备，目前的应用模式多为软交换设备、分离架构、TDM承载语音的软交换组网方式。随着IP骨干网的建设初具规模，为了最大限度地提升骨干传输网的利用率和网络投资的效益，进一步发挥软交换技术的优势，在现有条件下的GSM核心网络中实现VoIP（语言IP化）和信令IP化、宽窄带信令互通是目前2G移动核心网的发展方向。本文将主要讨论基于IP的移动软交换在2G网络中的应用方案。

一、移动软交换网络结构

移动软交换核心网是在原GSMTDM交换网络基础上引入移动软交换设备，并重用原GSM交换网络中的HLR、SCP、SMS等网元设备，且在无线侧仍为2GBSS接入，同时和现有的TDM交换网络设备进行互通和融合。在2GTDM交换网络中引入移动软交换后，移动软交换核心网网络结构如图1所示。

图1 移动软交换核心网结构

·MSCServer

通过接入A接口的控制面实现对2GBSS的接入控制，通过Mc接口控制MGW，并提供呼叫控制和移动性管理功能。为了保证软交换系统的正确接入，MSCServer应支持SCTP多归属机制。

·MGW

MGW在软交换的控制下完成分组语音编解码之间的转换和互通，即AMR编码语音与G.711编码语音之间的转换。

MGW应内置SG，用于转接BSSAP及与TDM交换局互通的ISUP信令。MGW内置SG可以采用M3UA代理方式和M3UA转接方式来实现BSC与MSCServer之间BSSAP的通信。当MGW内置SG也采用M3UA转接点方式转接BSSAP信令时，且该MGW的所有BSC均支持多信令点功能，将来可为网络引入A-Flex功能提供基础，因此转接ISUP信令时一般采用工作在M3UA转接点方式。

·GMSCServer和GMGW

主要负责疏通端局与其他运营商的互连互通话务以及本地网内IP承载的软交换端局和TDM端局间的互通话务。

GMGW同时内置信令网关SG，以支持其它TDM网元与该GMGW所归属的GMSCServer互通时宽带和窄带信令的转接。

·CMN

CMN以省或大区为中心设置，负责全网被叫号码分析及省际软交换机之间信令链路的汇聚。CMN不需支持Mc接口和控制MGW。CMN节点功能可通过现有软交换汇接网TMSCSERVER升级完成。

二、组网方案

1.网络组织

在基于IP的移动软交换网络中，网络业务部分、信令部分都由IP骨干网承载，整个网络扁平化。但根据网元设备放置的物理位置和维护界面可划分三个层面：大区中心设置TMSCServer/CMN只负责长途话务BICC信令的汇聚和转接；省中心/区域中心主要设置端局的MSCServer和长途网的TMG，分别用于控制端局的MGW和长途话务的接入；同时由于MSCServer的上移，在本地网层面主要是端局MGW、软交换关口局及BSS部分。具体如图2所示。

图2 移动软交换组网方案

由于在现网中移动运营商的2GTDM交换网络设备大量存在，因此在实际的网络规划中应重点考虑移动软交换和原有2GTDM网络的互通和融合问题。以下将分别讨论在现有的TDM交换网络中基于IP的移动软交换网络的话务和信令组网方案。

2.话务网方案

移动本地网引入软交换设备后，其话务网的组织方式与现有2G网络完全相同，即本地网MGW和各自归属汇接区的TMSC2以及TMG（长途软交换汇接局）设置中继电路，用以疏通其长途话务；MGW与本地网内的其他移动端局之间依据现网情况设置直达中继，用以疏通本地网内的话务，同时和本地网内的GW设置直达电路，用以疏通互联互通话务。软交换端局BSC的接入与TDM端局BSC的接入方式完全一致，MGW与BSC之间开设直达的TDM链路。为了充分地利用IP承载的优势，长途话务的路由采用“就近入IP，就远出IP”的原则进行路由疏通。

移动核心网络中的具体话务互通和路由如下。

·软交换端局之间互通

软交换引入IP承载方式之后，将采用扁平化的组网方式。MGW之间的话务直接通过IP承载网进行疏通，不需经过汇接。采用IP方式承载的MGW采用全网扁平化一级组网模式，直接通过底层IP专用承载网进行疏通，采用RTP/RTCP/UDP/IP协议栈通信。

·软交换端局与TDM端局之间的互通

同一本地网内，软交换端局与TDM端局之间有切换关系的时候，将开设TDM直达电路，没有切换关系的时候通过软交换关口局转接。

跨本地网，用户语音由IP承载网疏通，由被叫区域的TMG转接为TDM。在TDM端局侧，经TMSC/TMG转接，与2G现网一致。

·软交换端局与其他运营商之间的互通

软交换端局和本地的其他运营商互通，由主叫的软交换端局路由到本地关口局，通过关口局和PSTN互通。

软交换端局和异地的其他运营商互通，被叫侧不是软交换关口局，由主叫的软交换端局通过IP承载网到被叫区域的TMG再到被叫端的关口局；被叫侧是软交换关口局，这由主叫的软交换端局之间通过IP承载网直接转到被叫侧的IP关口局，由软交换关口局和其他运营商实现互通。

3.信令网方案

软交换信令组网如图3所示，软交换MSCserver独立于本地网之外集中设置，负责移动性管理、呼叫处理等信令处理功能，MGW不处理任何信令消息。由于MSCServer可控制多个MGW，因此MSCserver作为2G网元接入现有2G网络的七号信令网，应支持多信令点功能，以便逻辑上将MSC server及所辖的MGW划分为不同移动交换端局。MSC Server和MGW都应支持和设置内置SG。通过MGW内置的信令网关，软交换端局与本地网内的其他MSC、GW和TMSC2设置直联信令链路，负责实现ISUP消息的疏通。同一MSC Server下的2个MGW由于虚拟为不同的交换端局，所以到网元都要开设直达信令链。MSC Server与BSC之间的BSSAP信令，由MGW内置SG进行转接，在Server与MGW之间采用IP承载，MGW与BSC之间采用TDM承载。通过MSC Server内置SG，MSC Server可与HLR、SCP、SMS等开设置信令链路，转接MAP/CAP等TDM信令。

图3 移动软交换信令网方案

MSCServer之间采用BICC信令，基于IP承载，省际的BICC的信令需通过CMN中转。

MSCServer与MGW之间的Mc接口的GCP/ISUP/BSSAP信令基于IP承载。

MSCServer与HLR、SCP、SMS之间的的MAP、CAP信令采用TDM承载，由MSCServer通过LSTP进行转接时，MSCserver与LSTP之间多采用TDM方式承载的2 Mbit/s信令链路。

MSCServer与TDM端局之间的ISUP信令，由MGW内置SG进行转接，在Server与MGW之间采用IP承载，MGW与TDM端局之间采用TDM承载。

跨本地网IP软交换端局与TDM端局之间互通时，在软交换端局侧，控制面BICC信令经TMSCServer转接为ISUP。在TDM端局侧，经TMSC/TMG转接，与2G现网一致。

4.计费和网管

计费系统连接方式和2G交换网络一样，MSCServer产生详细的CDR并通过计费网关进行预处理，之后再送至BOSS。

对于跨本地网组网的计费，一套软交换系统覆盖多个本地网区域，MSCServer可根据用户所处的位置，为用户分配不同的MSCID和MSRN千号段。软交换在每次通信的话单（主叫话单、被叫话单）中填写与该用户（主叫用户、被叫用户）所在本地网相对应的MSC号码，即逻辑MSC ID。即软交换将该用户所在本地网的逻辑MSC ID直接填充在现有话单格式中的MSC ID字段中。计费网关对话单进行预处理，根据该字段分拣不同业务区的话单，送至BOSS 系统做批价等相应的后处理。

由于软交换设备的集中放置，软交换的网管系统也相应集中设置，各地软交换网元需通过网管的IP承载网接入到网管系统，并通过从返拉终端的方式接入到系统的OSS实现对本地设备的管理。从安全方面和整体的协调考虑，网元接入网管的承载网应遵循如下原则。

(1)对于设置业务网管系统网元的地市，本地网管网应该进行安全域划分，设置网元接入区，专门用于接入各业务网管的网元。

(2)网元接入区的边界需要部署防火墙，进行安全访问控制。各业务网管的网元需要设置在网元接入区，位于防火墙之后。

(3)对于部分重要业务网管系统及其网元，在建设时已经配置了专用防火墙，专门用于该业务网管系统及其网元安全访问控制。所有这类末端防火墙都应保留，以加强重要业务网管系统及其网元的安全。

(4)由于各地市存在多个业务网管系统及其网元，为每个业务网管系统或网元配置对应专用的防火墙成本太高，可行性较低。为了减少防火墙的数量，可采用在各网管机楼的汇聚交换机和各专业网管网元之间加入侵检测IDS设备或者性能较高的防火墙，以减少末端防火墙的数量。

(5)各业务网管系统及其网元如果采用同一台交换机进行接入，需要在交换机上按不同业务网管系统进行VLAN划分，从逻辑层面上保证各业务之间不能互通。各业务网管系统及其网元之间还可以通过末端防火墙的ACL方式进行隔离。