摘要　隨著3G的日益臨近，國內運營商正籌備各種資源，為3G建設做準備。在GSM網絡向WCDMA網絡演進過程中，運營商將會面臨很長一段2G/3G網絡混和共存的時期。文章從3G網元的設置、2G網元的升級以及2G/3G網絡互通等多個方面，思考并淺析了GSM/WCDMA混和組網的相關策略。

1、GSM網絡演進的整體考慮

　　隨著3G的日益臨近，國內運營商正籌備各種資源為3G建設做準備。特別是對于我國GSM網絡運營商，GSM用戶數(shù)以及網絡規(guī)模均居全球前列對3G的到來做好充分準備顯得尤為迫切。目前從全球商用規(guī)模、技術成熟度、終端、產業(yè)鏈、兼容性等方面看，GSM網絡向WCDMA網絡的演進，特別是3GPP R4版本的3G網絡演進屬于比較平滑的過渡。

　　但GSM運營商在考慮3G規(guī)劃前必須面對這樣的事實：

　　◆GSM網絡在中國已經發(fā)展多年，當前GSM網絡的建設已經相當成熟，具有良好的覆蓋性和穩(wěn)定性。

　　◆中國移動電話的滲透率還相當?shù)?，僅25%左右，隨著經濟日益發(fā)展，新增移動用戶還將繼續(xù)發(fā)展，未來很長一段時間內，話音業(yè)務仍將是移動網絡的主要收入來源。

　　因此現(xiàn)有的GSM網絡未來仍會是良好的語音業(yè)務承載網，是一個可持續(xù)發(fā)展的移動通信網絡，無論是從技術發(fā)展、滿足用戶需求、網絡承載能力以及全球的漫游，還是從自身網絡投資保護的角度考慮，GSM網絡仍然具有存在價值。未來很長一段時間內GSM與WCDMA是和諧共存，共同發(fā)展的網絡。

　　本文試圖從WCDMA核心網元的建設、GSM網絡的升級以及GSM/WCDMA網絡的互通等方面去探討混和組網的一些策略，以期對即將開展的3G建設提供些許參考。

2、WCDMA核心網元建設策略

　　WCDMA R4版本網絡引入了軟交換的技術體制，實現(xiàn)了承載和控制相分離的網絡結構，網絡由GSM階段傳統(tǒng)TDM中心節(jié)點交換型向典型的分組話音分布式體系演進，同時也相對于GSM網絡引入了不少新的網元，比如MSC Server、MGW、SG等。

　　對于已擁有龐大GSM網絡的移動運營商來說，WCDMA核心網網元的建設必須立足于現(xiàn)有GSM網絡資源，整體上需要把握如下建設原則：

　　◆2G網絡穩(wěn)定優(yōu)先原則

　　GSM網絡是當前也是未來一段時間內運營商業(yè)務收入的重要主體，3G網絡建設應盡量減少對GSM網絡業(yè)務質量的影響，保證當前GSM網絡的穩(wěn)定性。

　　◆3G/2G相互補充、均衡發(fā)展原則

　　3G網絡應能夠充分依托現(xiàn)有GSM網絡作為語音和數(shù)據(jù)業(yè)務覆蓋的補充，同時能夠充分體現(xiàn)3G系統(tǒng)在組網、容量、以及數(shù)據(jù)業(yè)務上的優(yōu)勢，和2G網絡均衡發(fā)展。

　　◆充分利用網絡現(xiàn)有資源原則

　　WCDMA網絡建設充分利用現(xiàn)有的GSM網絡資源，避免重復建設。最大限度考慮現(xiàn)有的信令網、本地網、匯接網、承載網、同步網、傳輸網、BOSS系統(tǒng)等公共資源的重用。

　　因此WCDMA核心網網元的建設可采用如下策略：

　　2.1　MSC Server+MGW

　　R4網絡中MSC由MSC Server和MGW取代。在3G網絡建設中，如果采用對MSC進行改造的方式不僅難度大，而且對現(xiàn)網的影響也極大，不符合“2G網絡穩(wěn)定優(yōu)先原則”。因此，采取新建MSC Server和MGW的方式。

　　對于MSC Server的設置，應基于“集中放置、集中管理”的原則，集中設置在省會城市，一個MSC Server可以服務于一個或若干個移動業(yè)務本地網。并且為便于傳輸電路組織，MSC Server應盡量靠近IP承載網核心路由器機房。MSC Server還應考慮一定的安全備份機制，目前根據(jù)廠家的設備支持能力，可以分別考慮1+1或者N+1的方式，后期再結合MGW以及RNC的設備能力考慮引進Iu-Flex安全備份方式。

　　對于MGW的設置，初期也應堅持集中化原則，MGW集中設置在省會城市。后期再逐步下放，根據(jù)當?shù)?G用戶發(fā)展情況在本地網內建設獨立的MGW。并且為便于傳輸電路組織，MGW應盡可能和與之相連的RNC同機房設置。初期，可以暫不考慮MGW的備份。但需要通過認真的話務分析，確保MGW上的話務均衡。

　　2.2　HLR

　　R4中HLR的功能與GSM網相同，仍是用于管理移動用戶的數(shù)據(jù)庫設備，只是在功能協(xié)議上存在如下改變：

　　◆對用戶數(shù)據(jù)的定義存在差別：WCDMA由于引入了新的業(yè)務和功能以及用戶信息更加豐富，使得HLR中存放的用戶簽約信息的信息量較GSM用戶更加豐富。

　　◆鑒權機制存在差別：3G HLR同時支持多個2G鑒權算法和多個3G鑒權算法，并且具有鑒權5元組向鑒權3元組的轉換運算能力，能夠針對不同的用戶采用相應的算法。

　　◆采用MAP協(xié)議存在差別：3G HLR應支持3GPP TS29.002定義的MAP協(xié)議，與GSM階段MAP Phase2+相比，由于引入了一些新的業(yè)務和功能，包括定位業(yè)務、號碼可攜性業(yè)務、智能業(yè)務的增強等。

　　2G HLR的以上差別與3G HLR通過軟件升級即可實現(xiàn)。對于現(xiàn)有的2G運營商，在部署WCDMA網絡時，其3G用戶的主要來源將是其GSM網絡的現(xiàn)有用戶，尤其是高端用戶、時尚用戶、大客戶，這部分用戶的特點是通信需求量大，溝通面廣，十分重視號碼的穩(wěn)定性，因此，為了滿足這部分用戶號碼平滑遷移的要求，3G HLR通常采用由2G HLR升級的方式。

　　2.3　CMN

　　在采用軟交換架構的WCDMA R4版本技術組建全國大網時，不同省份MSC Server之間需要進行BICC信令互通，完成控制平面的局間尋址及路由分析，如果大量MSC Server完全扁平化連接將會浪費大量長途鏈路（TDM承載）或建立大量SCTP連接（IP承載），影響網絡的可擴展性和易維護性。

　　因此引入CMN（Call Media Node，呼叫協(xié)調節(jié)點），主要完成MSC Server之間的信令鏈路匯聚和被叫號碼分析功能，以實現(xiàn)BICC信令在MSC Server之間的傳遞。CMN不需要負責任何承載面媒體網關的資源控制。CMN一般會采用分級匯接的方式來構建，具體設置方案與3G網絡的規(guī)模以及MSC Server的設置有關。

　?。?）在WCDMA建設初期，MSC Server容量以及分布決定了其間的BICC信令轉接量不是太大，CMN節(jié)點可按大區(qū)方式設置，在此方式下，大區(qū)間的BICC信令需經過兩次轉接，如圖1所示：

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圖1　CMN節(jié)點按大區(qū)方式設置

　?。?）在WCDMA建設后期，隨著省際的BICC信令交互量增大，原有大區(qū)設置的CMN無法滿足容量要求的情況下，可考慮按全網集中設置方式、新建若干CMN節(jié)點。在此方式下，大區(qū)間的BICC信令只需經過一次轉接即可完成，如圖2所示：

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圖2　CMN節(jié)點全網集中設置

　　2.4　分組域網元

　　WCDMA分組域相對于2G GPRS來說變化不大，沒有增加新的網元?，F(xiàn)有的SGSN/GGSN設備基本可以通過板卡升級和軟件升級同時滿足2G BSS以及3G RAN的接入。

　　然而由于3G數(shù)據(jù)業(yè)務的優(yōu)勢，隨著3G網的發(fā)展，3G數(shù)據(jù)業(yè)務量增長很快，SGSN主要用于處理大數(shù)據(jù)量的分組包，因此建議新建3G SGSN。而GGSN只是為分組數(shù)據(jù)包提供接入路由功能，可考慮以升級改造的方式實現(xiàn)GSM/WCDMA的共用，這樣也保障了3G用戶在3G網與2G網之間切換時，數(shù)據(jù)業(yè)務的不間斷。

3、GSM網絡升級策略

　　GSM網絡在WCDMA建設開始后，從業(yè)務收入上來說仍將是運營商的主打網絡。同樣也要面臨著逐步的擴容以及升級需求。從GSM網絡自身的技術發(fā)展以及GSM/WCDMA混和組網的特性來看，對GSM網絡升級可從以下兩方面來考慮：

　?。?）引入軟交換技術，滿足平滑升級的要求。

　?。?）升級GSM網元至目標版本，滿足混和組網的互操作特性。

　　3.1　GSM現(xiàn)網引入軟交換

　　隨著3GPP R4版本的技術以及設備成熟度提高，移動軟交換的引入成為核心網絡演進的必然。對現(xiàn)有的GSM網絡引入軟交換技術，也是2G/3G核心網達到網元共用、網絡融合的必經之路。

　　現(xiàn)有的GSM網無論從設備壽命還是設備規(guī)模上來說，還有較長的生命周期，對運營商而言，GSM網絡中進行軟交換技術升級，必須分階段逐步實施。

　?。?）第一步：長途匯接層面引入軟交換

　　通過在長途匯接層面引入軟交換減輕2G TDM長途匯接網的擴容壓力。在控制層面引入TMSC Server，用于匯接不同大區(qū)或省際的BICC信令；媒體層面引入IP扁平化承載網，疏通省際的長途話務。

　?。?）第二步：本地網端局層面引入軟交換

　　對于本地網因擴容壓力而需要新建2G MSC，可直接引入移動軟交換端局設備MSC Server/MGW。

　　初期根據(jù)2G組網要求，GSM移動軟交換端局MGW之間，以及和現(xiàn)有TDM設備之間采用TDM承載、話務及信令疏通方式和現(xiàn)有傳統(tǒng)TDM端局保持一致。隨著軟交換向端局的引入，可逐步使軟交換端局之間話務承載向IP化過渡。保證未來2G/3G核心網在承載平面的一體化傳輸，有助于兩網融合。

　　3.2　GSM網元升級支持互操作

　　在3G建設初期，WCDMA網絡難以做到全國覆蓋（事實上也沒有必要）。在這種情況下，有必要通過升級GSM網元，滿足2G/3G系統(tǒng)間互操作功能，包括切換、漫游等，保證用戶業(yè)務的連續(xù)性和可獲得性。引起2G/3G系統(tǒng)間互操作的需求主要包括：

　?。?）由于移動性管理（MM）帶來的互操作需求

　　主要由于3G建設初期，仍需要2G進行有益的覆蓋補充，這就要求GSM網絡支持2G/3G之間的小區(qū)重選、3G到2G的語音切換。通過升級改造無線側的BSC網元以及交換側的MSC、SGSN網元，使之能夠識別3G網元發(fā)出的相關重選參數(shù)以及切換參數(shù)，并能夠對之作出相應的處理。

　?。?）由于3G終端接入2G網絡帶來的互操作需求

　　由于R99協(xié)議和GSM協(xié)議的不兼容性，比如對QoS字段，GSM定義為5字節(jié)，R99定義為13字節(jié)，導致R99終端與GSM現(xiàn)網有嚴重的不兼容性。而R4終端是在R99終端基礎上進行擴展的，因此，需要通過升級改造無線側的BSC網元以及交換側的MSC、SGSN網元，使之滿足3G終端的接入需求。

　?。?）由于2G/3G共用號碼資源帶來的互操作需求

　　前面的HLR建設策略已經分析過，由于2G/3G用戶共用號碼資源，為減少號碼遷移帶來的麻煩，需要對現(xiàn)有的2G HLR升級支持2G/3G用戶的共同存儲。對其升級改造目的是滿足3G用戶的數(shù)據(jù)存儲（包括3GPP R6定義的ARD字段、可視電話簽約字段等）、3G的五元組鑒權支持、3GPP 29.002規(guī)定的MAP V3協(xié)議支持、可視電話的回落檢測支持等功能。

4、GSM/WCDMA網絡互通策略

　　運營商在綜合考慮2G/3G發(fā)展的同時，必須考慮到它們之間的話路、信令等互通，以達到2G/3G一張網的運營目標。

　　4.1　話路網互通

　　在3G建設的初期，考慮到網間結構的穩(wěn)定性，對于WCDMA電路域網絡和其它運營商之間的互聯(lián)互通網絡結構保持不變，和2G網絡共用現(xiàn)有的網間互聯(lián)互通GMSC。

　　對于GSM運營商內部的GSM/WCDMA網絡之間的話路互通，根據(jù)話路路由可分為兩種情況：

　　（1）同一本地網內GSM/WCDMA之間的話務互通：

　　可以考慮采用的方式如下

　　方式a：3G MGW配置TDM接口，和本地GSM網端局之間采用TDM直達電路互通；

　　方式b：利用3G新建MSC Server+MGW兼做2G/3G關口局；

　　方式c：建設基于軟交換架構的關口局用于WCDMA和2G網絡之間的互通。

　　對于以上幾種方式，分別適用于不同的網絡情況。

　　方式a適用于WCDMA端局網元較少的本地網中，且MGW與TDM交換機（GMSC、2G MSC）之間的互通話務量達到一定規(guī)模；

　　方式b適用于WCDMA端局網元較多的本地網；

　　方式c適合于2G/3G端局較多的大本地網。

　　運營商可以綜合考慮本地網的網元設置、承載資源以及設備接口能力來確定本地互通模式。

　?。?）GSM/WCDMA之間的長途話務互通

　　處于不同本地網的2G、3G用戶，其間的長途話務有兩種疏通途徑：

　　方案a：利用原有的GSM長途匯接網

　　3G MGW采用TDM方式或者通過2G/3G互通局接入現(xiàn)有GSM長途匯接網，由TDM匯接網來疏通，長途話務路由遵循現(xiàn)有匯接網網絡組織原則。其話路路由如圖3所示：

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圖3　利用GSM長途匯接網的話路由

　　方案b：利用新建的3G IP承載專網

　　遵循長途話務“就近入R4，就遠出R4”的原則，對于3G用戶呼叫外省2G用戶，通過本地MGW將省際話務就近接入本地3G IP承載網內，在受話端通過當?shù)?G/3G互通局接至當?shù)氐?G網。其話路路由如圖4所示：

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圖4　利用3G IP承載專網的話路路由

　　以上兩種長途話務疏通方案可通過圖5進行描述，虛線示意方案a利用原有的GSM長途匯接網疏通路由，實線示意方案b利用新建的3G IP承載專網疏通路由。

　　運營商可結合自己的網絡特點進行選擇，如果原有的TDM長途匯接資源比較豐富，未來一段時間內可以承擔2G網絡自身的長途話務量，同時也能對2G/3G之間的長途話務進行有效疏通，在充分利用現(xiàn)有資源的前提下可以考慮采用方案a。

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圖5　GSM/WCDMA網間長途話務疏通

　　而方案b主要針對TDM長途匯接網擴容壓力大的運營商，可以考慮把2G/3G之間的長途互通話務經由3G IP承載網疏通。并且從TDM擴容成本以及承載方向來看，語音業(yè)務的IP承載也是未來的趨勢。運營商甚至可以提前把現(xiàn)有的2G長途話務逐步割接到IP承載網上，來緩解TDM長途資源的擴容壓力。

　　4.2　信令網互通

　　3G網絡向全IP網絡的演進是一個循序漸進的過程，未來3G信令網在較長的一段時間內面臨著基于電路交換的No.7信令與基于IP網的信令互通的問題。具體解決方案是采用SG（信令網關）將窄帶No.7信令轉換為適于在IP網中傳送的信令，以解決No.7信令與基于IP網的信令互通的問題。

　　對于信令網關的設置，在R4引入初期業(yè)務量不大的時候，可以考慮SG與MGW合設的方式，當信令業(yè)務量增大時再考慮設置獨立的SG。SG中主要采用IETF制定的SIGTRAN協(xié)議解決這一問題。SIGTRAN協(xié)議底層為傳輸層（SCTP），上層為適配層（UA協(xié)議）。根據(jù)適配方式的不同，適配層協(xié)議又分為用戶適配層協(xié)議（M2UA或M3UA）和端對端適配層協(xié)議（M2PA），這些適配協(xié)議分別有不同的應用場合。M2UA和M2PA相比較，應首選M2PA，這樣SG具有更大的智能；它們和M3UA相比較，應該優(yōu)先選用M3UA，因為此時不必對IP的節(jié)點分配No.7信令點的編碼，同時IP網的節(jié)點也不需具有MTP3的功能，這樣對IP網中節(jié)點的協(xié)議暫不必進行太大的改動，比較易于管理。

5、總結

　　對于即將來臨的3G時代，GSM網絡并不會隨著3G網絡的建成而迅速消失，盡管從長期發(fā)展的眼光來看，2G GSM網絡最終還是會被3G網絡所取代。但運營商可能會在相當長的一段時期面臨GSM/WCDMA混和共存的事實，提前做好混和組網相關策略的研究對現(xiàn)有投資的保護、網絡的平滑過渡都是大有好處的。