中国电信CDMA核心网建设及演进思路探讨
来源：《移动通信》
吕振华
中国电信股份有限公司广州研究院
摘要：2008年6月，中国电信收购联通的CDMA网络，开始了移动网络的运营，与此同时，也开始对原有的CDMA网络进行大规模的改造和升级。 电信承接的联通的CDMA电路域核心网是一张基于TDM承载的以话音业务为主网络，全网网络组织主要分为三个层面，分别为：骨干网（集团）层面、省层面和本地网层面；承接之初，为顺应业界技术IP化的趋势，C网的电路域直接引入了移动软交换设备，实现了承载与控制分离，按照大容量、少局所的基本原则，集中控制与维护的建设目标，经过半年的改造和建设，初步形成了TDM+软交换网的混合组网架构。
Abstract：
Key words :
核心网建设现状
2008年6月，电信" title="中国电信" target="_blank">中国电信收购联通的CDMA网络，开始了移动网络的运营，与此同时，也开始对原有的CDMA网络进行大规模的改造和升级。
电信承接的联通的CDMA电路域核心网是一张基于TDM承载的以话音业务为主网络，全网网络组织主要分为三个层面，分别为：骨干网（集团）层面、省层面和本地网层面；承接之初，为顺应业界技术IP化的趋势，C网的电路域直接引入了移动软交换设备，实现了承载与控制分离，按照大容量、少局所的基本原则，集中控制与维护的建设目标，经过半年的改造和建设，初步形成了TDM+软交换网的混合组网架构。改造后的CDMA核心网架构如下图所示：
图 1：CDMA电路域核心网网络架构
中国电信的CDMA核心网采用移动软交换（LMSD）与TDM混合组网方式：骨干网层面基于TDM的一级汇接局和基于软交换技术的长途软交换汇接层并存，长途软交换汇接层利用原有固定网络的长途软交换，实现了固定、移动共用汇接层组网；省层面基于TDM的二级汇接局和基于软交换技术的汇接局、LMSD并存，本地网层面则根据需求设置媒体网关设备进行话务媒体层面的疏通，原有的TDM交换设备也按照原有方式设置在各个 本地网。
目前，大部分移动TDM端局完成了退网改造，随着移动TDM设备逐步退网和固定网络话务量向移动网络的转移，LMSD网络的规模逐步扩大；同时，TDM汇接层面的网络规模也逐步缩小，移动话务逐步转至以软交换为主体的移动电路域核心网进行承载。
核心网发展演进关注的关键问题
网络IP化、扁平化调整及网络互通
中国电信拥有庞大的固定电话网络，因此，在移动网络建设和演进的时候，必须充分考虑到原有 固网资源的利用、移动网络和固定网络的融合以及固定移动网络的互通等问题。
CDMA电路域核心网发展的目标之一是逐步将原有的TDM交换机替换为基于软交换的LMSD网络，而逐步实现长途业务网络IP化和扁平化是中国电信交换网络向目标架构演进的重要步骤。所谓扁平化，就是指未来的交换网络将由固定和移动软交换网形成省际、省内两级结构，软交换网将在固定和移动长途层面融合成统一的控制网络， 固网省内软交换和移动网省内软交换统一使用DC1软交换进行SIP信令的转接，而媒体层面将形成一级的扁平结构，实现端到端的IP互通。
网络扁平化调整对于中国电信来说是个逐步长期的过程，由于TDM设备的存在以及异厂家软交换设备IP互通还没有完全解决，因此，目前的电路域核心网仅能够实现省内同种机型软交换设备的IP互通，扁平化的范围还很小， 而随着TDM端局的退网和异厂家软交换基于SIP信令的网络互通的完善，最终将实现全国范围内的媒体层面的端到端IP互通，实现了IP及网络资源的充分利用。
中国电信的CDMA核心网采用移动软交换（LMSD）与TDM混合组网方式：骨干网层面基于TDM的一级汇接局和基于软交换技术的长途软交换汇接层并存，长途软交换汇接层利用原有固定网络的长途软交换，实现了固定、移动共用汇接层组网；省层面基于TDM的二级汇接局和基于软交换技术的汇接局、LMSD并存，本地网层面则根据需求设置媒体网关设备进行话务媒体层面的疏通，原有的TDM交换设备也按照原有方式设置在各个 本地网。
目前，大部分移动TDM端局完成了退网改造，随着移动TDM设备逐步退网和固定网络话务量向移动网络的转移，LMSD网络的规模逐步扩大；同时，TDM汇接层面的网络规模也逐步缩小，移动话务逐步转至以软交换为主体的移动电路域核心网进行承载。
核心网发展演进关注的关键问题
网络IP化、扁平化调整及网络互通
中国电信拥有庞大的固定电话网络，因此，在移动网络建设和演进的时候，必须充分考虑到原有 固网资源的利用、移动网络和固定网络的融合以及固定移动网络的互通等问题。
CDMA电路域核心网发展的目标之一是逐步将原有的TDM交换机替换为基于软交换的LMSD网络，而逐步实现长途业务网络IP化和扁平化是中国电信交换网络向目标架构演进的重要步骤。所谓扁平化，就是指未来的交换网络将由固定和移动软交换网形成省际、省内两级结构，软交换网将在固定和移动长途层面融合成统一的控制网络， 固网省内软交换和移动网省内软交换统一使用DC1软交换进行SIP信令的转接，而媒体层面将形成一级的扁平结构，实现端到端的IP互通。
网络扁平化调整对于中国电信来说是个逐步长期的过程，由于TDM设备的存在以及异厂家软交换设备IP互通还没有完全解决，因此，目前的电路域核心网仅能够实现省内同种机型软交换设备的IP互通，扁平化的范围还很小， 而随着TDM端局的退网和异厂家软交换基于SIP信令的网络互通的完善，最终将实现全国范围内的媒体层面的端到端IP互通，实现了IP及网络资源的充分利用。
网络安全备份和容灾
原有的TDM设备，由于设备容量较小，网络主要靠多路由的选择来保证业务的可靠性，软交换设备引入后，由于软交换设备门限（100万~200万用户）远远高于原有的 TDM设备，因此网络设备的安全备份和网络容灾显得尤为重要。
在移动软交换网络建设初期，MSCe 和HLR以省为单位设置，各省的软交换设备基本上集中在省会城市和主要的大城市；为保证安全性，同一城市的多个MSCe和HLR设备基本设置在不同机房，单MSCe 用户数规模达到20 万设备容量以上时则根据厂家设备的不同选用1+1或N+1备份以保证安全性；HLR设备也按照1+1方式进行备份。
随着网络规模的不断扩大和应用技术的逐步成熟，MSCe POOL技术逐步走入了我们的视野，MSC Pool技术打破了传统CDMA网络中一个BSC只能连接到一个服务MSCe的限制。在该组网中，一个BSC可以连接到多个服务MSCe上，由这多个服务MSCe共同组成一个资源池，为所连接的BSC提供服务，所有的接入网覆盖的无线区域组成“池区”，当用户在“池区”内漫游时不改变归属的MSCe。MSCe POOL技术不仅可以解决因用户移动性造成的资源分布不均问题以优化网络结构，还提供了一个应对网络容灾的较为有效的解决方案。采用MSCPool的方式组网，则在一个“池区”中所有的MSCe之间都是互为备份的。当MSCPool池中某个MSCe故障时，故障MSCe登记的用户发起业务时，BSC或MGW根据调整后的分发算法，将该用户重新分发到MSCPool池中其他正常工作的MSCe上，从而实现MSC Pool池内MSCe自动容灾机制。
CDMA网络的MSC Pool技术在国内外未形成统一的规范和标准，直至今年2月初，在中国电信的积极参与和推动，通过与厂家合作，目前在3GPP2，MSCPool规范A.S0018-0 v0.7 – Interoperability Specification (IOS) for MSC PoolNetwork已经进入最后的V&V阶段。而相关实验室测试和验证也正在进行中。
网络能力增强及网络演进软交换网络能够满足移动网络基本的语音业务提供，实现业务的IP化承载，但其对固移融合业务、多媒体业务支持能力相对来讲还比较薄弱。而IMS网络集成了互联网和电信网的优点，核心网更关注逻辑网络的结构和功能以及控制层面的统一架构，其终端和业务层则作为网络的两大智能中心和核心网共同完成宽带多媒体业务的提供和多业务触发等功能，比现有的移动软交换设备在能力上有了增强。因此，在网络发展过程中，IMS网络的适时合理引入以及和移动软交换网络的长期并存是网络规划建设中必须考虑的重要问题。
软交换和IMS 是电路交换网络向下一代网络（NGN）演进的两个不同阶段。软交换网络更侧重于对原有语音业务的继承，定位于TDM网络的改造；而IMS主要为固定和移动用户提供统一的基于SIP的会话型多媒体业务。可以认为，软交换是NGN的初级阶段，IMS是目标架构，两者将以互通方式长期共存。从长远来看，IMS将可能最终融合软交换，成为统一的 融合平台。
核心网演进思路和步骤
如上文所述，电路域 核心网的演进是长期逐步的过程，由于网络演进和业务发展双方面的需求，近期内会逐步引入IMS网络，开展基于业务开放、网络融合方面的试点，但由于用户的主要需求还是以话音为主，部分省份的TDM设备还能够满足移动语音接入和业务的需求，TDM和新建的软交换网络还作为移动核心网的主体存在，与IMS网络一起形成2+1的网络模式；随着网络改造的逐步深入，TDM设备会在3-5年内逐步退网，整个网络形成1+1的网络模式；后续，随着IMS网络的成熟和业务技术的不断发展，IMS网络最终作为统一的融合网络提供固定、移动的多种方式接入。网络演进的步骤和方式如下图所示：
原有的TDM设备，由于设备容量较小，网络主要靠多路由的选择来保证业务的可靠性，软交换设备引入后，由于软交换设备门限（100万~200万用户）远远高于原有的 TDM设备，因此网络设备的安全备份和网络容灾显得尤为重要。
在移动软交换网络建设初期，MSCe 和HLR以省为单位设置，各省的软交换设备基本上集中在省会城市和主要的大城市；为保证安全性，同一城市的多个MSCe和HLR设备基本设置在不同机房，单MSCe 用户数规模达到20 万设备容量以上时则根据厂家设备的不同选用1+1或N+1备份以保证安全性；HLR设备也按照1+1方式进行备份。
随着网络规模的不断扩大和应用技术的逐步成熟，MSCe POOL技术逐步走入了我们的视野，MSC Pool技术打破了传统CDMA网络中一个BSC只能连接到一个服务MSCe的限制。在该组网中，一个BSC可以连接到多个服务MSCe上，由这多个服务MSCe共同组成一个资源池，为所连接的BSC提供服务，所有的接入网覆盖的无线区域组成“池区”，当用户在“池区”内漫游时不改变归属的MSCe。MSCe POOL技术不仅可以解决因用户移动性造成的资源分布不均问题以优化网络结构，还提供了一个应对网络容灾的较为有效的解决方案。采用MSCPool的方式组网，则在一个“池区”中所有的MSCe之间都是互为备份的。当MSCPool池中某个MSCe故障时，故障MSCe登记的用户发起业务时，BSC或MGW根据调整后的分发算法，将该用户重新分发到MSCPool池中其他正常工作的MSCe上，从而实现MSC Pool池内MSCe自动容灾机制。
CDMA网络的MSC Pool技术在国内外未形成统一的规范和标准，直至今年2月初，在中国电信的积极参与和推动，通过与厂家合作，目前在3GPP2，MSCPool规范A.S0018-0 v0.7 – Interoperability Specification (IOS) for MSC PoolNetwork已经进入最后的V&V阶段。而相关实验室测试和验证也正在进行中。
网络能力增强及网络演进软交换网络能够满足移动网络基本的语音业务提供，实现业务的IP化承载，但其对固移融合业务、多媒体业务支持能力相对来讲还比较薄弱。而IMS网络集成了互联网和电信网的优点，核心网更关注逻辑网络的结构和功能以及控制层面的统一架构，其终端和业务层则作为网络的两大智能中心和核心网共同完成宽带多媒体业务的提供和多业务触发等功能，比现有的移动软交换设备在能力上有了增强。因此，在网络发展过程中，IMS网络的适时合理引入以及和移动软交换网络的长期并存是网络规划建设中必须考虑的重要问题。
软交换和IMS 是电路交换网络向下一代网络（NGN）演进的两个不同阶段。软交换网络更侧重于对原有语音业务的继承，定位于TDM网络的改造；而IMS主要为固定和移动用户提供统一的基于SIP的会话型多媒体业务。可以认为，软交换是NGN的初级阶段，IMS是目标架构，两者将以互通方式长期共存。从长远来看，IMS将可能最终融合软交换，成为统一的 融合平台。
核心网演进思路和步骤
如上文所述，电路域 核心网的演进是长期逐步的过程，由于网络演进和业务发展双方面的需求，近期内会逐步引入IMS网络，开展基于业务开放、网络融合方面的试点，但由于用户的主要需求还是以话音为主，部分省份的TDM设备还能够满足移动语音接入和业务的需求，TDM和新建的软交换网络还作为移动核心网的主体存在，与IMS网络一起形成2+1的网络模式；随着网络改造的逐步深入，TDM设备会在3-5年内逐步退网，整个网络形成1+1的网络模式；后续，随着IMS网络的成熟和业务技术的不断发展，IMS网络最终作为统一的融合网络提供固定、移动的多种方式接入。网络演进的步骤和方式如下图所示：
图 2：电路域核心网演进步骤
结束语
经过两年的网络建设和网络优化，中国电信已经初步建成了以软交换为主、 TDM为辅的电路域核心网，未来的网络将在现有的网络基础上扩容完善，并逐步引入IMS网络以提供移动宽带多媒体业务，逐步实现网络的整合和演进。
作者简介：吕振华，高级工程师，毕业于北京邮电大学计算机系，长期从事交换网络和业务网络的技术研究、设备测试及标准制定工作，现主要从事移动网络建设、规划、策略支撑和项目管理的相关工作。
结束语
经过两年的网络建设和网络优化，中国电信已经初步建成了以软交换为主、 TDM为辅的电路域核心网，未来的网络将在现有的网络基础上扩容完善，并逐步引入IMS网络以提供移动宽带多媒体业务，逐步实现网络的整合和演进。
作者简介：吕振华，高级工程师，毕业于北京邮电大学计算机系，长期从事交换网络和业务网络的技术研究、设备测试及标准制定工作，现主要从事移动网络建设、规划、策略支撑和项目管理的相关工作。
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