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移动软交换设备应用分析

编辑:燕子 时间:2020-04-26

导读:  移动软交换设备应用分析

简单地说,软交换技术在移动网中的应用,同样也是为了将传统电信业务从专用TDM承载向IP/ATM承载的多业务传输网络的转移,其发展也沿袭了控制、承载和业务三者分离的思路。相对于固定软交换的多样化应用环境而言,移动软交换主要应用于移动核心网络,其应用比较单一,外围设备的接入也比较简单。与固定软交换相比,移动软交换的核心功能基本一致,但在移动性管理、安全保密、认证授权等方面,需要进行相应的功能扩展。

一.移动软交换的典型应用方式

第三代移动网络是移动通信领域的下一代网络。在这个网络的发展中,软交换技术和IP技术将得到充分体现。由3GPP(第三代合作伙伴计划)组织制定的第三代移动通信系统(WCDMA)从R4版本开始在核心网络中引入软交换概念。R4核心网将控制和承载分离,即用MSC服务器和媒体网关两种网络实体来替代传统的MSC(MobileSwitchingCenter,移动交换中心),在IP或ATM骨干网上提供语音业务,如下图所示。同样,在3GPP2组织制定的CDMA2000核心网向全IP网的过渡中,也引入了软交换技术,其体系结构遵照3GPPR5IP网络模型,由MSC服务器、媒体网关和信令网关组成。

移动软交换网络结构图

从上图可以看出,原来的MSC被分解为MSC服务器(通常也被称为移动软交换设备)和WMG(WirelessMediaGateway,无线媒体网关)。MSC服务器除了负责原来的MSC所要完成的移动业务交换处理和信令接口功能,如注册、鉴权、寻呼(Paging)被叫、移动性管理支持用户漫游、在切换的时候保持呼叫的连续性等移动特殊的相关功能外,还要通过专门为移动扩展的H.248协议控制无线媒体网关完成媒体流的汇聚、映射及交换功能。WMG则负责提供语音编码的格式转换,使语音能承载在IP/ATM分组网上,以及提供信令网关功能,以便将从无线网络来的信令通过IP/ATM分组网传递到MSC服务器。

特别需要指出的是,基于3GPPR4的移动软交换网络,仍然完全依循电路交换的方式进行呼叫处理,MSC服务器间采用从窄带ISUP演进的BICC协议组网,与HLR数据库和移动智能网SCP互通采用的是MAP和CAP协议,寻址仍然采用SS7的寻址方式(基于全局码GT和信令点编码)。所以,在3GPPR4网络中,还需要建设一个架构在SG上的No.7信令网,以满足软交换设备间的互通,以及和传统电路交换网的互通需求。此时,SG提供IP-STP功能。

与固定软交换类似,移动软交换的应用也可分为长途汇接应用以及端局接入应用两种模式。在端局应用模式中,虽然从表面上看,移动软交换与用于固定5类软交换一样,但是移动软交换必须提供控制无线接入网(RAN,RadioAccessNetwork)和移动用户的必要功能,由此增加的复杂性也必须服从于标准的协议和流程,如CAMEL触发器、用户信息管理流程与归属位置寄存器(HLR,HomeLocationServer)的通信以及与其他MSC的拜访位置寄存器(VLR,VisitorLocationServer)的通信等。这附加的复杂性使移动软交换设备比固定软交换设备复杂得多。而在长途汇接应用模式中,关口移动软交换设备(GMSC)与4类固定软交换设备功能基本一致,实质上不具有移动业务能力。

二.固定软交换与移动软交换的比较

固网和移动网中的软交换技术在本质上是一致的,都是业务/控制与传送/接入分离思想的体现,因此两者在技术思路和基本原理方面是基本一致的,但由于固网和移动网络中的应用环境不同,实施上会有一些相应的变化。在下一代网络的体系下,移动网络和固定网络的最大区别就在于接入层的不同。移动用户拥有漫游的特点,因此移动软交换和固定软交换相比,不但要处理呼叫控制,还要完成对用户的位置管理、切换控制等移动网络所特有的功能。下面对固定软交换和移动软交换进行简单的技术比较。

(1)所支持协议体系的不同

媒体网关控制协议方面,固定软交换除了采用H.248协议外,还使用MGCP协议,而移动软交换不采用MGCP,并且其使用的H.248协议增加了一些移动特有的扩展应用,包括BICC扩展包和UMTS扩展包两类,用于实现移动网中特有的应用;局间信令方面,固定软交换之间一般采用SIP-T协议,较少采用BICC协议;而移动软交换之间的协议分为与呼叫相关的协议和与呼叫无关的协议,呼叫相关的协议采用BICC,呼叫无关的协议(即移动性管理相关的协议)采用MAP协议;在智能网相关的协议方面,固定软交换采用INAP协议与SCP通信,移动软交换采用CAP协议与SCP互通,这是完全不同的两个协议。此外,移动软交换还支持RANAP(RadioAccessNetworkApplicationPart,无线接入网应用部分)协议,用于和RNC(RadioNetworkController,无线网络控制器)之间建立连接,构建移动接入网和核心网之间的通道。

(2)固定软交换没有移动性管理功能

移动软交换完全继承了PLMN移动性管理功能,或者说,它从MSC分离出来后,呼叫处理的做法一点没有变,仍然有HLR/VLR概念。移动软交换为了支持用户的可移动性,需要有位置定位功能,支持切换、漫游等功能,这与固定软交换的差别较大。但是位于移动汇接长途局的关口移动软交换设备与固定网4类软交换设备的差别不大,可以采用统一的软交换控制实体。

(3)移动软交换承载控制的功能相对简单

固网中的AG和IAD负责用户接入,TG负责和PSTN的互通,在协议方面AG和TG网关支持H.248和MGCP协议。在移动网中,WMG除了支持H.248协议以外,还需要支持承载控制协议,如果WMG之间采用IP承载,WMG需支持IPBCP(IPBearerControlProtocol,IP承载控制协议);如果采用ATM承载,WMG需要支持Q.2630协议,完成WMG之间使用的地址信息、媒体流特征等信息的协商。这些信息的交互是通过移动软交换之间的BICC隧道以及移动软交换与WMG之间的H.248接口传送的,这是移动媒体网关特有的功能。固定软交换中的媒体网关没有承载控制功能,而是由固定软交换完成相应控制功能,所以移动网中的媒体网关比固网中的媒体网关智能化程度要高。在语音编码方面,固定软交换中使用G.711、G.723和G.729话音编码方式;在移动软交换中,MGW使用移动特有的AMR(自适应多速率)语音编码方式,当与固网互通时MGW应支持G.711、G.723或G.729。

(4)在组网方面,两者的网络拓扑差别较大

由于移动软交换之间采用的BICC通信协议实际上是ISUP的演进,与ISUP的区别仅在于承载方式上CBICC能承载在IP、ATM等数据网上,以支持控制和承载的分离),而在信令处理方式上与ISUP基本相同,路由和寻址仍然采用No.7信令方式。因此,在组网方式上,移动软交换网络同目前移动网络中电路域的方式也没有什么两样。而固定软交换之间的通信协议SIP-T,是在SIP基础上的扩展,目的是为了使SIP消息可以携带ISUP的消息,也就是说,两个固定软交换之间的信令交互实际是通过SIP进行的,这同ISUP的处理方式有较大的不同,寻址和路由方式也不一样,组网方式要比现在的PSTN灵活得多,可以采用平面的组网方式。

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