2G和3G核心网融合组网策略研究

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付费下载自CNKI论文期刊网。发表于《移动通信》2012年第1期。

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【作者】易曼

【作者简介】硕士毕业于武汉大学，现任职于广东省电信规划设计院有限公司移动通信咨询设计院，从事数据网、核心网络设计、咨询、规划工作6年。

【作者单位】广东省电信规划设计院有限公司

【摘要】：文章对2G与3G核心网在三个主要方面的区别作了分析，在此基础上阐述了两网融合的含义与策略，提出了具体建设方案，为GSM核心网的发展演进提供参考。  

【分类】 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机）> 码分多址（CDMA）移动通信

【关键词】2G 3G 核心网 融合 计费话单

收稿日期：2011-08-11

1 概述

各大运营商目前已建成庞大的GSM网络，也正在建设3G网络。为了有效利用资源，需融合两张网络，将现网大量的GSM核心网软交换设备平滑过渡到3G核心网，使GSM现有的大量业务平台能够在3G时代重用。

实现2G/3G核心网共用，不仅能节省3G建设投资、缩短3G建设周期，而且在运行、维护、管理方面将大大节省人力物力财力资源。

2 2G和3G核心网的区别

2G和3G核心网采用的技术路线基本相同，在网络侧基本相同，区别主要是业务接入接口和协议不同、相关用户管理功能不同、语音编码不同、带宽速率不同以及服务质量不同。

2.1 网元、接口和协议

GSM核心网网元包括MSCServer、MGW、HLR、SGSN和GGSN，MGW与无线网的BSC通过A接口相连，采用BSSAP协议进行处理。目前A接口话务量采用TDM方式传输，SGSN与BSC通过Gb接口相连，采用Gb口协议，Gb接口流量也采用TDM方式传输。

在性能方面，GSM处理BSSAP信令，3G处理RANAP信令，由于RANAP信令更加复杂，所以3G MSC Server在性能上有所下降。SGSN 2G支持BSC/PCU接入，吞吐率600Mbps；3G支持RNC接入，吞吐率10Gbps，其它性能无区别。

3G与GSM核心网网元在数量上基本一致，接口、协议存在不同，功能上也有所拓展。MGW与无线网的RNC通过Iu CS接口相连，采用RANAP协议进行处理。Iu CS接口话务量采用ATM/IP方式传输；SGSN与RNC通过Iu PS接口相连，采用IuPS协议进行处理，RNC也可以借道MGW与SGSN相连。

与GSM系统中的SGSN一样，3G系统中的SGSN负责分组域业务的控制、处理和转发，目前的SGSN已经可以同时接入RNC和BSC。由于IuPS接口是基于IP的，因此在3G系统中，GTP隧道不仅存在于SGSN与GGSN设备之间的Gn接口，还通过IuPS接口延伸到了RNC。在最新的GSM系统中，Gb接口已经IP化，GTP隧道将有可能延伸到BSC。与GSM系统中的GGSN一样，3G系统中的GGSN是GPRS分组网络与外部数据网络的网关设备，负责分配移动终端的IP地址、参与建立PDP上下文和对外部数据网的路由

目前的GGSN设备已经可以同时为2G和3G提供服务。由于最接近外部数据网，GGSN可以方便地支持基于内容的计费。

2.2 语音编码方式

在3G系统中，话音以压缩编码的方式在无线接口中传送，到达核心网后，按传统方式，要进行码型变换，转换成64K的速率在核心网中传送。新的TRFO功能可以减少在核心网边缘进行码型变换的次数，话音以压缩形式在核心网传送，既可以节省核心网传送带宽，还可以提高话音质量，话音的延时也变小了。

3G网内用户的语音呼叫，当R4网络使用TrFO功能时，可以使网内的3G终端之间使用同一AMR编码进行通信，从而省去编/解码的过程。AMR语音有8种编码速率（kb/s）：12.2、10.2、7.95、7.40、6.70、5.90、5.15、4.75，但若两终端不能统一成为一种AMR编码，则仍需要MGW负责编码转换，如2G终端与3G终端语音业务互通。因此2G核心网的MGW设备需要增加AMR编码支持功能，支持AMR与其它编码方式的转换。

2.3 业务QoS和安全保障机制

与2G网络相比，3G网络在用户接入、QoS服务等级和安全保障机制方面大大加强。3G技术体制通过软件升级、硬件改造、功能拓展等方式，加强了网络对用户和业务的控制能力，并提供更多服务内容和服务手段。

3 2G/3G核心网融合策略

3.1融合的含义

2G和3G核心网的融合主要有以下几个层面的含义：

（1）业务的融合（语音、数据）：融合后的核心网对用户是透明的，用户感知不到网络的变化。对GSM用户而言，使用的业务没有变化；对3G用户而言，从GSM接入时，除了3G特有的业务外（如：视频业务），其他业务的使用也没有变化。因此，核心网融合首先要保证业务的融合。

（2）物理设备的融合（MSCServer、MGW、HLR、GGSN、SGSN）：现有的GSM核心网软交换设备通过软、硬件升级，完全可以支持3G业务；同样3G核心网设备也完全可以支持GSM业务，完全可以做到2G/3G物理设备的融合。融合表现在MSCServer和MGW能够同时支持A接口和IuCS口接入的处理，SGSN和GGSN能够同时支持Gb口接入和IuPS口接入的处理，用户的签约数据能够统一管理，计费信息能统一处理，能够实现2G/3G的切换等等。

（3）号码的融合：今后大量GSM用户会逐步携带号码转为3G用户，考虑到移动号码对于个人标识的重要性以及号码统一管理的方便性，2G和3G用户不再以号段区分。3G用户可以继续使用原有2G号码，也可以使用新号码，3G用户新号码的分配原则和GSM用户完全一致。

（4）承载网的融合：目前3G已经使用IP承载网，而GSM正在进行网络改造，存在TDM和IP两种承载网，最终GSM会全部使用IP承载网，2G、3G会使用同一张IP承载网。

（5）其它方面：业务平台、智能网、信令网的融合等等。

3.2 融合所需的网元改造

2G和3G核心网本身具有相同的硬件平台和软件版本，两者是可以完全融合的。软交换Server硬件不需要改造，软件需要开启BICC、RANAP协议的支持功能以及3G用户接入相关功能。MGW硬件需要增加IP、ATM接口板以及TC资源。如果GSM软交换已经完成了VoIP改造，则在向3G演进时只需要增加接入RNC的支持即可（只需增加ATM接口板）。

SGSN需要开启3G用户接入相关功能，如果Iu接口使用ATM，则增加ATM接口处理板，此外只要升级软件即可；GGSN和CG需要开启3G用户接入相关功能，如QoS转换、GTPv1、不同版本的话单处理功能等。

HLR需要在2G的基础上开启3G用户相关功能，如R99+QoS签约、5元组鉴权集签约、MAP2+等相关功能。

3.3 融合对网络组织结构的影响

目前GSM核心网正处于软交换替代传统TDM MSC的过程中，且承载方式也正处于由TDM向IP承载改造过程之中，GSM核心网已逐步形成了软交换R4架构。因此3G与GSM核心网融合后，核心网的组织结构没有变化，都采用R4体系架构。

分组域核心网如果进行融合，核心网组织结构可以不发生变化，但信令连接路由、数据路由等相关配置有可能会进行调整。

3.4 2G和3G区分计费

2G/3G核心网融合，对于2G和3G可以区别计费，即两者采用不同的计费策略，则计费中心可以通过话单中的某个或者某几个信元来加以区分，通过软交换和计费中心改造支持。2G/3G融合计费话单统一采用ASN.1格式，新增了SystemType、可视电话等字段，话单包括：

（1）2G/3G切换信息：MSCServer会和2G网一样记录新的位置区小区信息以及发生切换的时间戳，对于主（被）叫切换的情况，该信息会填写到产生的主（被）叫话单中。

（2）接入网类型标识项：根据协议3GPP 32.205的规定，话单中使用System Type项来标识本次呼叫的系统接入类型是GERAN还是UTRAN。包含此项的话单有：主叫话单，紧急呼叫话单，前转话单，被叫话单，短消息主叫话单，短消息被叫话单，定位被叫话单，定位主叫话单，网络发起的定位话单，补充业务话单和使用公用设备的话单。

（3）视频电话标识项：根据协议3GPP 32.205的规定，话单中使用Basic Service和Rate Indication项来标识是否视频呼叫话单（Basic Service=0x1F（general-dataCDS），Rate Indication=7（H.223&H.245）为视频话单）。

参考文献
[1]陈勇.2G/3G无线网络融合解决方案[N].中国电子报,2006-03-03.★