GPRS核心网设备的2G/3G融合改造探讨

赖晓龙 林 涛 曾 锴 刘立宇

【摘要】文章介绍了陕西移动GPRS核心网2G/3G融合改造的方案,主要从以下几个方面来阐述:GPRS核心网2G/3G融合发展的驱动力、融合改造涉及的问题、改造的步骤以及对改造所做的试验。试验表明该方案在技术上是可行的。

【关键词】GPRS 核心网 PS域 2G/3G融合 TD

1 引言

移动通信系统主要由核心网(CN)、无线接入网(RAN)及移动台(UE)三部分组成。核心网的功能是负责信息在系统内部的交换、路由、用户数据管理、安全,以及与其他通信系统的信息交换传输等。随着移动通信系统的不断发展,移动核心网也一直在向前演进。

中国移动分组核心网使用GPRS技术,经过版本升级和设备替换等一系列技术改造,当前的2G/2.5G网络容量能够满足业务发展的需要,并且各项性能指标稳定,客户感知和评价良好,是很好的低速数据业务承载网络。但随着2009年3G业务在国内的全面开展,用户对宽带移动Internet接入等3G业务需求量大增。

为了维持当前网络的运营,实现客户群体的保全和转移,逐步推进网络的升级和业务的融合,适应全方位竞争的需要,同时兼顾网络投资,发挥2G/3G“两个系统一张网络”的协同效益,实现核心网PS域的一体化建设就成了最佳的选择。对于核心网PS域设备进行改造使之同时支持2G、3G业务自然而然也就成了需要解决的问题。

在2G/3G核心网设备融合理念的指引下,中国移动陕西公司成功实施了GPRS核心网2G/3G融合的试验,本文将对此进行分析和探讨。

2 陕西移动GPRS核心网结构

目前,陕西移动GPRS核心网的拓扑结构如图1所示。

GPRS核心网在Gn接口是全IP化的,而在Gb接口则是基于FR/TDM的。随着3G业务的推广,核心网络的拓扑结构必然会向着如下的趋势演进:

◆ 端到端的IP化;

◆ 网络结构扁平化;

◆ 更高的带宽;

◆ 更高的吞吐量;

◆ 更低的时延;

◆ 更好的QoS支持;

◆ 支持更多的接入技术。

中国移动在整个移动网络IP化的进程中,都是采用Gb over IP和Iu-PS over IP技术来推进3G的PS域演进。这种技术不会改变GPRS核心网的拓扑结构和路由方式,而仅仅是采用IP承载替代原来2G GPRS网络中的FR承载以及3G GPRS中的ATM承载,使得整个移动网络端到端IP化的进程向前迈出了一大步。

3 陕西移动GPRS核心网设备支持3G的改造

方案

3.1 改造方案

目前陕西移动GPRS核心网设备尚不能同时支持2G、3G的数据业务,为此就需要进行设备改造。改造主要涉及到以下几个方面:

(1)GPRS核心网与无线侧的Gb接口在升级到3G之后,变成Iu-PS接口,无线承载转为ATM/IP。

(2)在3G系统中,对于Iu-PS接口,引入PS站点接入方案以代替现有的2G Gb接口组网方案。

(3)由于3G的控制面和承载面端口分离,引入新的控制模块实现控制和承载分离。

据此,对于SGSN来说,接口卡需要更换为可以支持ATM信元和IP承载的接口卡;GPRS核心网组网需要进行扩展,引入CE设备(Iu接口路由器),在RNC和SGSN之间实现IP路由;在SGSN设备增加控制单元支持控制面和承载面端口的分离。

图2是GPRS核心网支持3G网络的网络拓扑结构图:

3.2 改造步骤

陕西移动GPRS核心网设备支持3G的改造步骤如下:

(1)硬件改造

◆ 对SGSN设备进行硬件改造,新增扩展架,装配GPU框(PPU卡)、Iu Front End模块、架间走线;

◆ 在现有SGSN 2A机架上,用2块FEP NB&BB板替换原有2块FEP NB板,来支持宽带信令,通过补丁加载支持Iu接口和3G业务功能。

硬件改造过程如图3所示。

经过改造的设备,从硬件功能上来说已经完全可以支持HSPA/HSPA+/DT、IMS以及SAE等功能和业务。

(2)软件升级

经过硬件改造后,SGSN通过软件升级来支持Gb over IP和Iu-PS。对于GGSN来说,由于内部硬件已经实现了IP化,仅进行软件升级即可支持2G/3G的业务融合。

3.3 改造试验

根据上述方案,陕西移动对GPRS核心网设备进行试验,操作如下:

(1)选择一套SGSN设备进行硬件扩容,更换SGSN的信令板卡,增加SGSN扩展机架以及CE路由器。

(2)对SGSN、GGSN的软件版本升级以支持新的业务、功能。

试验结果表明方案是可行的,为后续大规模改造的开展奠定了坚实的基础。

4 结论

TD/2G共用核心网,支持TD/2G业务能力,降低网络综合运营成本,为用户提供高质量的TD/2G通信服务:这是中国移动开展3G业务运营的选择,改造核心网PS域设备使之同时支持2G/3G的业务是其中的组成部分。本文对陕西移动的试点方案进行了分析和讨论,结果表明融合组网方案在技术上可行。