GSM網(wǎng)演化進(jìn)程及軟交換介紹

摘要:本文從GSM網(wǎng)的發(fā)展開(kāi)始，簡(jiǎn)要論述了GSM網(wǎng)演化進(jìn)程，并對(duì)移動(dòng)軟交換的體系結(jié)構(gòu)、邏輯接口和協(xié)議以及基本信令流程進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)BICC協(xié)議和H.248協(xié)議規(guī)范進(jìn)行了整理，為大家的日常維護(hù)提供幫助。

關(guān)鍵詞:軟交換;邏輯接口;協(xié)議;規(guī)范

GSM1982年開(kāi)始成為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)，1992年規(guī)模商用。在傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)中，所有的信令控制與話務(wù)交換均由MSC交換機(jī)完成，而且所有的鏈路必須使用TDM鏈路。伴隨著網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)的發(fā)展，原有的交換技術(shù)已經(jīng)不能滿足技術(shù)發(fā)展的需要，因此移動(dòng)軟交換的引入成為核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的必然。

軟交換技術(shù)符合未來(lái)電信網(wǎng)絡(luò)面向全I(xiàn)P發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)兼顧原有的TDM承載需要，由于控制面與用戶面的分離，處于控制面的MSS容量相對(duì)原有交換機(jī)大大增加，而且可以集中放置在省會(huì)與地區(qū)中心的機(jī)房，而負(fù)責(zé)交換的MGW則放置在各個(gè)本地網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)了清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要的控制與管理工作將可以集中完成，新業(yè)務(wù)的引入也可以集中在MSS中進(jìn)行。

1 軟交換的體系結(jié)構(gòu)

軟交換體系結(jié)構(gòu)是目前面向網(wǎng)絡(luò)融合的新一代多媒體業(yè)務(wù)整體解決方案，具有層次化、呼叫控制與承載分離、快速開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)、集中部署業(yè)務(wù)等特點(diǎn)，可以向用戶提供包含PSTN話音、無(wú)線話音、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等各種業(yè)務(wù)。通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不但實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的融合，更重要的是實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的融合，使得包交換網(wǎng)絡(luò)能夠繼承原有電路交換網(wǎng)中豐富的業(yè)務(wù)功能，同時(shí)，可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)快速提供原有網(wǎng)絡(luò)難以提供的新型業(yè)務(wù)。

在軟交換構(gòu)建的開(kāi)放體系架構(gòu)中，通過(guò)呼叫控制與媒體交換/承載的分離，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放的分層架構(gòu)，各層次網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議互通，可以各自獨(dú)立演進(jìn)，以適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展。軟交換主要包含兩個(gè)層次:a. 媒體網(wǎng)關(guān)層:根據(jù)組網(wǎng)的位置，可分為接入媒體網(wǎng)關(guān)(提供接入適配功能)、中繼媒體網(wǎng)關(guān)(提供與其他網(wǎng)絡(luò)互通的媒體流轉(zhuǎn)換功能)、資源媒體網(wǎng)關(guān)(提供特定媒體資源)。b. 呼叫控制層:由信令網(wǎng)關(guān)(提供中繼信令SS7在IP網(wǎng)上的傳輸適配功能)和呼叫控制服務(wù)器(通過(guò)與信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)的配合實(shí)現(xiàn)呼叫的建立、維持和釋放控制功能)。

2 軟交換邏輯接口和協(xié)議

Nc接口

MSC Server與MSC Server的接口，遵循3GPP的TS29.205，應(yīng)用層協(xié)議為BICC，可以基于ATM/IP。

執(zhí)行基于網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制，Nc接口的協(xié)議主要分為呼叫控制協(xié)議、信令傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議和信令傳輸協(xié)議。

-呼叫控制協(xié)議:BICC;-信令傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議:STC用于特定信令協(xié)議適配到信令承載時(shí)的格式轉(zhuǎn)換。-信令傳輸協(xié)議:包括寬帶SS7和IP兩種方式。

Mc接口

MSC(GMSC) Server與 MGW的接口，遵循3GPP的TS29.232。

應(yīng)用層主要基于H.248及其擴(kuò)展BICC。對(duì)H.248的擴(kuò)展支持移動(dòng)環(huán)境的特殊應(yīng)用，如重定位/切換。

可以基于ATM/IP

主要用于網(wǎng)關(guān)控制信息的傳遞，以便實(shí)現(xiàn)軟交換和MGW的交互，完成承載控制、網(wǎng)關(guān)管理等功能。

Nb接口

MGW之間的接口

用于用戶數(shù)據(jù)的傳輸，包括高層的用戶平面(UP)和傳輸層協(xié)議。

Nb UP位于電路交換核心網(wǎng)絡(luò)用戶平面Nb接口上，用來(lái)傳輸媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)之間的數(shù)據(jù)，包括兩種操作模式:透明模式:主要用于那些核心網(wǎng)絡(luò)承載，除用戶數(shù)據(jù)的傳輸之外不需要任何其他特征， Nb UP協(xié)議層被高層和傳輸網(wǎng)絡(luò)層透明穿越，基本是個(gè)空層。預(yù)定義SDU尺寸的支持模式:主要用于那些核心網(wǎng)絡(luò)承載，除用戶數(shù)據(jù)的傳輸之外，要求從Nb UP協(xié)議中得到其他特征，本操作模式下，雙方的協(xié)議實(shí)例交換Nb UP幀。包括三個(gè)功能集合:幀處理(成幀/拆幀和校驗(yàn)等)、過(guò)程控制(速率、緩存)、非接入層數(shù)據(jù)流特定的功能。

Nb的傳輸網(wǎng)絡(luò)層Nb UP可以在ATM/IP承載上傳輸

ATM承載

ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面:負(fù)責(zé)ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)虛電路的建立、維持、撤銷(xiāo)。

ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶平面:以AAL2連接傳輸語(yǔ)音分組。

IP承載

IP傳輸網(wǎng)絡(luò)控制平面: 負(fù)責(zé)RTP承載的建立和釋放。

IP傳輸網(wǎng)絡(luò)用戶平面:采用RTP/UDP/IP的方式進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸。

BICC協(xié)議

BICC協(xié)議由ITU-T SG11研究組完成標(biāo)準(zhǔn)化，由ISUP協(xié)議演進(jìn)而來(lái)，是一種在骨干網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)使用與業(yè)務(wù)承載無(wú)關(guān)的呼叫的控制協(xié)議。BICC定義了信令傳送轉(zhuǎn)換器(STC)、應(yīng)用傳送機(jī)制(APM)、承載控制隧道協(xié)議(BCTP)和IP承載控制協(xié)議(IPBCP)。通過(guò)點(diǎn)編碼建立信令聯(lián)系，信令鏈路通過(guò)靜態(tài)SCTP連接，BICC節(jié)點(diǎn)中采用正常呼叫的選路原則選定路由，為呼叫的信令建立通路。信令信息利用信令傳送轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后，采用APM傳送BICC特定的控制信息。BICC協(xié)議把支持BICC信令的節(jié)點(diǎn)分為服務(wù)節(jié)點(diǎn)(SN)和呼叫協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)(CMN)，SN具有承載控制功能(BCF)，CMN不具有承載控制功能。對(duì)于SN，呼叫功能和承載控制功能在物理上既可以分開(kāi)，也可以不分開(kāi)。如果分開(kāi)，那么呼叫功能和承載控制功能實(shí)體需要用呼叫承載控制(CBC)信令來(lái)發(fā)送消息。SN和CMN都使用\"半呼叫\(zhòng)"模型，每個(gè)完整的呼叫分為\"入局\"和\"出局\"呼叫，所允許的連接類型有3.1kHz音頻、64 kbit/s、2×64 kbit/s、384 kbit/s、1536 kbit/s、1920 kbit/s、N×64 kbit/s?N=2～30等。BICC信令消息包括初始地址消息(IAM)、地址全消息(ACM)、應(yīng)答消息(ANM)、CIC系列消息，等等。BICC從真正意義上解決了呼叫控制和承載控制相分離的問(wèn)題，可以用于任何承載網(wǎng)絡(luò)，如ATM、IP、STM。

基于H.248的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議

H.248和MeGaCo是同一種協(xié)議，是ITU與IETF共同努力的結(jié)果，ITU-T稱之為H.248，而IETF稱為MeGaCo。H.248協(xié)議是在MGCP協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合其它媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議特點(diǎn)發(fā)展而成的一種協(xié)議?？苫赨DP/TCP/SCTP等多種承載。軟交換設(shè)備與各種媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信采用H.248協(xié)議，連接模型的主要抽象概念是終結(jié)點(diǎn)和關(guān)聯(lián)。

終結(jié)點(diǎn)(Termination)是媒體網(wǎng)關(guān)上的一個(gè)邏輯實(shí)體，是媒體流的源或宿，一個(gè)終結(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收一個(gè)或者多個(gè)媒體流。相關(guān)媒體流參數(shù)、對(duì)應(yīng)的承載參數(shù)、可能包含的modem等都構(gòu)成終結(jié)點(diǎn)的描述特性，終結(jié)點(diǎn)可以用來(lái)代表物理實(shí)體，也可以用來(lái)代表暫時(shí)性的信息流。

關(guān)聯(lián)(Context)表示多個(gè)終端間的相互關(guān)系，包括終結(jié)點(diǎn)間的拓?fù)潢P(guān)系以及媒體混合和交換參數(shù)。如無(wú)特殊規(guī)定，統(tǒng)一關(guān)聯(lián)中每個(gè)終結(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)都能被所有其它終結(jié)點(diǎn)接收，通過(guò)Add 命令進(jìn)行創(chuàng)建，通過(guò)Subtract 進(jìn)行刪除。一個(gè)關(guān)聯(lián)中必須包含終端，一個(gè)終結(jié)點(diǎn)同時(shí)只能存在與一個(gè)關(guān)聯(lián)中。

移動(dòng)軟交換技術(shù)不僅能充分滿足對(duì)現(xiàn)有2G、2.5G網(wǎng)絡(luò)的革新需求，更面向3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的要求，可打造兼容現(xiàn)網(wǎng)且面向未來(lái)全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)核心網(wǎng)。移動(dòng)軟交換系統(tǒng)的接口、協(xié)議必將在3G網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)中越來(lái)越多的使用。