WCDMA R4核心网规划方法和原则

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      WCDMAR4核心网在电路域中，通过引入基于软交换架构的分层结构将呼叫控制与承载层分离，同时信令和话音都可基于TDM、ATM或IP方式承载，这些变化对规划工作提出了新的要求。

　　R4核心网规划流程
　　根据网元功能的不同，R4核心网络规划可以分为电路域、分组域、信令网和智能网。下面重点介绍与R99核心网不同的电路及信令网部分的规划，其它网元规划同R99。通常3G核心网同无线网规划一同进行，有关现有网络状况、用户及业务量预测、投资估算及经济评价等部分与无线网规划共同完成，其余部分是核心网规划的主要内容。
　　首先，明确网络规划建设的基本原则，确定规划中的网络的系统框架、各主要网元的基本设置原则，明确网络互通方式等，对后续规划实施起到宏观的、全局性的指导作用。其次，确定核心网中信令及媒体流的承载实现方式，确定网络的组织结构，各网元的设置地点及规模。最后，计算得到网络中媒体流带宽需求、信令开销及信令链路需求。这些计算结果将作为传输网络规划输入的一部分。
　　R4核心网规划方案的分析
　　1.R4核心网承载方式分析
　　话路基于TDM承载，组大网时需要设置TMGW来汇聚MGW的话务量，不能完全扁平化组网，不能应用TrFO等关键技术。信令网基于TDM承载时可充分利用No.7信令网的稳定可靠性，缺点是不利于网络向全IP方式演进。
　　话路网基于IP方式承载，MGW直接基于IP寻址，可实现扁平化组网，可利用TrFO技术节省传输带宽。信令网基于IP承载，规模较小时可扁平化组网，组大网时为避免节点间SCTP链路配置的复杂性，需要引入基于IP的STP设备实现分级汇接。由于IP网络的QoS及安全性的问题，目前基于IP承载的信令网在国外没有大规模商用，各厂商设备成熟情况不一，信令互通仍须测试和完善。
　　基于ATM的话路或信令承载方式理论上可以实现扁平化组网，但组大网时MGW间需要大量的PVC连接，对设备要求高。目前ATM承载实现的网络在欧洲一些国家有商用，但从国内各运营商现网状况及长远发展来看，不适合在中国大规模应用。
　　总体看来，目前话路基于IP承载的方式优势明显，信令网基于IP承载的方式对IP承载网络的要求比较高。移动网的最终发展目标是话路和信令全IP承载，但实际组网时各运营商要根据自身网络情况及厂商设备能力，确定网络的承载方式。
　　2.核心网网络架构分析
　　R4核心网网络架构确定时与R99不同，须重点考虑以下问题。
　　承载层面是否分级
　　基于IP组网可实现承载面MGW的完全扁平化，不需要分级。语音传送时直接进行MGW的端到端寻址和数据包发送，同时可应用TrFO技术减少语音编解码次数，提高质量。
　　控制层面是否分级
　　R4网络中通过MSCServer间BICC信令的交互实现呼叫控制，MSCServer相对于R99MSC具有更大容量。组小网可通过MSCServer间直连实现扁平化。组大网时，如果大量MSCServer完全扁平化连接将会浪费大量长途链路（TDM承载）或建立大量SCTP连接（IP承载），影响网络的可扩展性和易维护性。可以采用分级形式，通过引入TMSCServer或CMN实现MSCServer间的被叫号码分析及BICC信令转接。
　　信令网是否分级
　　除BICC信令外，移动网的MAP/CAP等与移动性相关的信令，需要在MSCServer、HLR、SMSC、SCP等核心网设备间进行交互，数量大、方向多。信令网基于TDM或IP承载时，跨省的MAP/CAP信令交互需要引入STP设备实现分级化组网，省内根据信令点设备的数量和分布情况决定是否引入STP。
　　3.核心网网元设置方式分析
　　网元设置应考虑设置门限、地点、扩容方案、安全备份等因素。R4核心网电路域主要设备为MSCServer、MGW及HLR。
　　网元设置地点、规模与扩容
　　R4中MSCServer与HLR的设置方式应该是大容量、少局所，同省内可以集中设置于一两个地方；MGW应分散在各本地网，设置地点尽量靠近无线侧RNC网元。
　　目前的MSCServer与HLR都可以达到100万以上的用户容量，MGW最大支持的用户容量也可达到40万～60万。实际组网中应根据省内传输资源、运维力量、用户及业务发展预测情况等多方面因素确定各网元的起设及扩容门限。
　　网元备份实现方案
　　在R4核心网元可支持的容量逐步增大的同时，其故障影响范围也在扩大，安全隐患也就越大，网元的安全备份方案显得更为重要。一般厂商提供的核心网设备都支持设备本身板卡级的双备份，设备本身主备板卡之间故障时可以互相倒换。为充分保证网元的安全性，在组网时通常对MSCServer及HLR实行网元级备份。MSCServer在组网中通常采用MGW的双归属备份方案。MGW（1）与MGW（2）在正常情况下分别归属于MSCServer（A）及MSCServer（B），并配置有至另一个MSCServer的备份路由。当某一个MSCServer故障时，其所带的MGW将自动通过备份路由注册到另一个MSCServer上。
　　HLR的备份方案主要有N＋1（N≥1）冗余备份和1＋1互为主备用两种方式。N＋1的方式指N个主用HLR通过1个备用HLR统一备份，主用HLR的数据定期备份到备用HLR处，当主用HLR故障时启用备用HLR。N＝1时就是完全的双倍冗余备份方式。
　　设单个HLR支持120万容量，网上运行的两个HLR各分出一半的容量（60万）用于备份对方的用户数据。当主用HLR故障时，备用HLR节点自动实时地承担起120万用户的处理功能。
　　4.R4规划中各接口带宽的测算方法
　　在核心网规划中，媒体流及信令带宽需求的测算占很大工作量，以下重点说明R4网络中新增的Nc、Mc及Nb接口的测算方法。
　　Nc接口上主要承载MSCServer间的BICC信令量；Mc接口上承载信令量分为三部分：MSCServer对RNC控制的RANAP信令量、对MGW控制的H.248信令量、与外网互通时的ISUP信令量；Nb接口主要承载MGW之间的媒体流。
　　Nc或Mc的信令开销可按以下公式测算：两点间信令信息量（bit/s）＝∑犤移动用户数×每用户分类信令消息忙时发生次数×平均每次信令交互字节开销×8/3600犦
　　其中，分类信令消息发生次数与网络组织情况、用户的分布以及相互间的话务流量流向等因素相关；平均交互字节开销与承载方式、特定的信令交互流程相关。对信令的分析比较复杂，在此不一一详述。
　　Nb接口承载开销可按以下公式测算：Nb接口总带宽需求（bit/s）＝用户数×忙时话务量×每路带宽
　　其中用户数和话务量与具体的业务类型相关，比如语音或电路域数据业务；每路带宽与业务类型、承载方式（ATM/TDM、IP）、编码形式、传输技术（是否采用VAD）等相关，具体计算中需要详细分析。