移动通信核心网分层组网技术

罗八一

（中国电信股份有限公司 自贡分公司，四川 自贡 643000）

0 引 言

传统移动通信业务拥有独立的系统来开展自身业务，这些业务系统独立分散在移动通信网络中，难以实现系统之间技术与资源的共享，降低了移动通信网络的运营效率，并增加了运营的成本。基于此，运用分层组网技术，整合移动通信资源，打造出业务平面、控制平面、交换平面以及接入平面等4个功能平面，从而构建出一个完整的分层软交换系统，对移动通信业务活动进行集约化管理，以实现移动通信核心网的业务融合发展[1-4]。

1 移动通信核心网分层组网技术概述

在移动通信核心网中，分层组网技术的运用为移动通信的信息传输提供了多个渠道，可实现多项业务在不同分层的传送，提高了移动通信信息传输效率。该项技术将移动通信的业务与传送进行了分离，用户可以自由进入网络，这样即保持了移动通信网络的整体性，又可为用户提供多样化的移动通信服务。运用该项技术构建的移动通信核心网包含了接入层、传输层、控制层以及应用层4个层次。其中，接入层是指用户接入网络的层次，主要的作用是传输用户信息；传输层属于通信的承载渠道；控制层是整个移动通信核心网的关键组成，具有呼叫控制、连接管理以及开放接口等功能；应用层是用户与通信网络的连接层，用户在终端呼叫后会进入应用层与移动通信网络建立连接，然后核心网会为用户提供相应的服务。核心网的4个层次既是独立存在的，同时又借助通信接口实现相互之间的关联，进而将多种业务融合在一个核心网中。

2 移动通信核心网分层组网技术分析

2.1 软交换技术分析

软交换技术是分层技术的核心，其可进行信息数据的传输，并对通信各项业务进行有效控制。软交换技术将其负责的各项业务进行分离，然后借助通信网络建立各项业务之间的联系，使各项业务独立运行的同时，还可在核心网中进行业务之间的切换，以保持移动通信功能的整体性。

2.1.1 分层软交换系统结构分析

基于软交换技术构建了移动通信核心网的分层软交换系统，具体如图1所示。系统包含4个功能平面，每个功能平面对应着自身的各项功能。同时核心网为每个平面都配备了相应的设备，使整个系统有序运行，依据用户的需求提供相应的服务。第一层为业务平面层，由应用、AAA以及对策服务器组成，与软交换设备对接，进行业务各项操作的控制。第二层为控制平面层，处于软交换设备与核心分组网之间，是软交换系统结构中最为重要的一环。其运用软交换设备建立了业务平面与交换平面的连接，并通过交换平面接入媒体网关，为用户提供媒体服务。第三层是交换平面，处于核心分组网与接入平面之间，主要的功能是将控制平面发送的数据信息经过标准IP路由器，使其传输至目标地址。第四层为接入平面，包括了各个网关、接入设备以及智能终端，用户使用智能终端发送数据信息，经过移动通信的核心网与业务平面相连接，进而将数据信息传送至目标地点。采用软交换技术将整个通信网络进行分层，可以保持呼叫与业务之间的独立[5-8]。

图1 分层软交换系统结构

2.1.2 移动交换服务器分析

基于以上分析可以看出，软交换系统的核心是控制平面，因此下文主要对控制平面的运行原理进行介绍。控制平面中应用了移动交换服务器MSCSERVER，主要负责移动通信的综合业务。MSCSERVER根据呼叫的信息对通信网络中的业务进行综合控制，主要包括业务传送、业务接入以及业务分离，使用标准协议与软交换系统中的其他平面进行信息数据的传输。MSC-SERVER的功能主要包括以下5个方面。一是可进行地址转换，将电话号码映射传递给服务器DPC；二是自动管理和控制系统的开关机呼叫转移和定位；三是安全保密，其运用了用户认证算法，需检验用户的身份信息；四是呼叫控制，MSCSERVER自动建立呼叫连接并维持连接，当用户中断呼叫后，MSC-SERVER会自动进行释放；五是协议处理，软交换系统是一个开放的环境，并且采用了多种协议，通过标准协议的转换后，由系统中的服务器进行集中管控。MSC-SERVER详细功能如图2所示。

图2 MSC-SERVER功能结构

2.2 信令网技术分析

移动通信业务种类逐渐增多，使得接入平面承担过大的接入压力，对移动通信核心网的数据交互规模提出了更高的要求。基于此，需要不断提高当下接入平面的功能性，尤其是对接入技术不断升级与改进，以满足大量用户不同的接入要求。移动通信核心网以往使用的是TDM链路，在其实际运行过程中一旦用户规模激增，会使信令传输受到阻碍，因此目前使用的是改进升级后的信令网技术，即IP信令网技术。将IP作为数据信息的承载渠道，可以进行呼叫与业务信息的高效率传递。以NO.7信令网为例，其使用的是SIG-TRAN协议栈，被划分为3个协议层。第一层为NO.7信令适配层，其是基于以往NO.7的改进，保留了原有的信令高层，并支持原语（由若干条指令组成的程序段）；第二层为通用信令传送协议层，主要是保证信令传送的安全性；第三层为标准IP传送协议层，可封装IP数据，然后以信令的形式传送数据[9,10]。

3 移动通信核心网分层组网技术的实际运用

3.1 组网原则

在实际组网工作中，要注重组网的经济性，尽量降低组网成本，主要原则包括以下4点。一是网络结构设计要科学，保证网络的安全性；二是评估移动通信网络的负荷，参考历史数据对移动通信市场发展情况进行预测，以确定构建网络的实际性能；三是采用软交换设备进行组网，并要保证设备支持4G与5G的互操作；四是全网需使用统一的MSC-SERVER设备。

3.2 组网方案

基于以上对分层技术的分析，结合组网的原则，对移动通信核心网分层组网的方案进行设计。本次组网以5G网络为主，使用新建软交换方案进行分层组网建设。还需注意的是，新组网需能承担通信网络频繁切换的压力，为用户提供高质量的移动通信服务。

3.2.1 MSC-SERVER设计

由于MSC-SERVER与媒体网关（Media Gateway，MGW）有着对应关系，因此要将其设置在二干传输节点，以实现对MGW的覆盖。此外，在IP承载网骨干节点设计中，应保持其与MSC-SERVE设计的一致性。MSC-SERVE的局址设计影响着整个组网的质量，因此在局址设计中除了要将MSC-SERVER设置在二干传输节点上，还要采用大容量设计，对网络中的信息数据进行实时备份，以此来提高组网的安全性，保证网络运行的顺畅。

3.2.2 信令网设计

3层结构的NO.7信令网采用软交换设备作为信令网的交换端，为了冲破原有网络的限制，保证组网的质量，可延续以往的TDM承载和局信令组网。新构建的软交换系统使用IP协议传递信令，并且借助网络中的其他设备与IP进行对接，而软交换设备与信令点设备在连接时采用MGW内置SG经由TDM接口实现对接。

4 结 论

近年来，移动通信技术飞速发展，人们可运用移动通信网络进行视频通话，信息数据传输量逐渐增多。分层组网技术为信息数据大规模的传输提供了技术支持，促进了5G移动网络的发展。目前，分层组网技术在移动通信组网中的应用较为普遍，其解决了以往移动通信网络信息数据传输不畅的问题，实现了移动通信核心网的技术升级。