CDMA2000核心網(wǎng)演進(jìn)組網(wǎng)策略探討

摘要　文章首先闡述了CDMA2000的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了不同的CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線，然后針對(duì)新建運(yùn)營(yíng)商或已有CDMA2000 1X的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，給出了CDMA2000核心網(wǎng)電路域、分組域的組網(wǎng)策略建議，并提出了相應(yīng)的混合組網(wǎng)方式。

??? 1、CDMA2000發(fā)展情況

??? 目前，在3G技術(shù)領(lǐng)域，WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA呈現(xiàn)三足鼎立之勢(shì)。根據(jù)CDG統(tǒng)計(jì)，截至2007年5月，全球已有91個(gè)國(guó)家209個(gè)運(yùn)營(yíng)商部署CDMA2000網(wǎng)絡(luò)——現(xiàn)有1X商用網(wǎng)絡(luò)205個(gè)，EV-DO商用網(wǎng)絡(luò)70個(gè)，EV-DO Rev.A版本商用網(wǎng)絡(luò)7個(gè)。而截至2006年末的統(tǒng)計(jì)顯示，CDMA2000用戶已達(dá)3.25億，DO用戶約5500萬。

??? 2、CDMA2000核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)步驟

??? CDMA2000網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程采用分階段步驟實(shí)施，演進(jìn)技術(shù)體制遵循3GPP2標(biāo)準(zhǔn)。3GPP2不同于3GPP，在無線側(cè)與核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定方面具有相對(duì)獨(dú)立性，這使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)部署或者演進(jìn)時(shí)有更多方案可選，也使演進(jìn)平滑，節(jié)省成本。

??? CDMA2000核心網(wǎng)從傳統(tǒng)域至全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)大致分四個(gè)階段，簡(jiǎn)述如下：

??? （1）階段0

??? 核心網(wǎng)電路域基于IS41D協(xié)議。分組業(yè)務(wù)通過業(yè)務(wù)類型“33”來體現(xiàn)。分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（核心網(wǎng)分組域）的結(jié)構(gòu)由P.R0001來定義，使用簡(jiǎn)單IP和移動(dòng)IP作為分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入方式，并使用RADIUS（AAA服務(wù)器）。分組域的協(xié)議通過P.S0001來定義。

??? （2）階段1

??? 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與階段0相比沒有變化，在IS41D的基礎(chǔ)上增加了IS880協(xié)議，以支持與分組數(shù)據(jù)相關(guān)的功能，如切換、用戶屬性信息、分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)選項(xiàng)等。分組域的協(xié)議通過P.S0001-B來定義。

??? （3）階段2-LMSD（Legacy MS Domain）

??? 階段2是向ALL-IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的第一步，被稱為L(zhǎng)MSD（Legacy MS Domain）。LMSD分N個(gè)步驟不斷演進(jìn)。目前3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織明確了步驟1和步驟2：

??? 步驟1（Step 1）：3GPP2標(biāo)準(zhǔn)X.S0012-v2.0（2004/04）定義了LMSD階段步驟1的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口要求，相對(duì)于階段1，核心網(wǎng)主要變化是將MSC分離成MSCe和MGW-MRFP，實(shí)現(xiàn)控制與承載的分離；新增接口xx、yy、zz和39接口[1]。

??? 步驟2（Step 2，）：3GPP2標(biāo)準(zhǔn)X.S0025-v1.0（2006/03）定義了LMSD階段步驟2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口要求，相對(duì)于LMSD階段步驟1，確定了A1p和A2p接口定義，實(shí)現(xiàn)了無線接入網(wǎng)信令和承載基于IP傳輸，并支持TrFO和RTO功能[2]。LMSD構(gòu)架示意圖如圖1所示：

圖1　LMSD構(gòu)架示意圖

??? （4）階段3-MMD（Multimedia Domain）

??? 階段3將實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)基于IP傳輸[3]，該階段以實(shí)現(xiàn)基于IP的空中接口為標(biāo)志，核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)由X.S0013系列標(biāo)準(zhǔn)定義，目前還在不斷完善。

??? 3、CDMA2000核心網(wǎng)特點(diǎn)分析

??? 根據(jù)前述分析，對(duì)比3GPP組織制定的WCDMA核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，CDMA2000核心網(wǎng)具有如下特點(diǎn)：

??? （1）移動(dòng)通信技術(shù)在無線網(wǎng)特別是空口部分，技術(shù)更新?lián)Q代比核心網(wǎng)快而頻繁。3GPP2在制定CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)過程中，采用無線網(wǎng)和核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，分兩條腿走路的方式，這可有效保護(hù)核心網(wǎng)已有投資，并具有較好的后前向兼容性，相對(duì)于3GPP的無線與核心網(wǎng)一起更新標(biāo)準(zhǔn)的方式，的確有獨(dú)到之處。如CDMA2000無線網(wǎng)主推的CDMA2000 1x EV-DO Rev.A版本，能與國(guó)內(nèi)已經(jīng)部署的CDMA2000 1X核心網(wǎng)電路域與分組域較好的兼容[4]；而WCDMA在R99向R4網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)時(shí)，核心網(wǎng)電路域必須把原有基于傳統(tǒng)電路交換的交換機(jī)更新?lián)Q代為基于軟交換的交換機(jī)。

??? （2）在CDMA2000核心網(wǎng)演進(jìn)路線中，其全I(xiàn)P化的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)是與3GPP完全一致的，但在標(biāo)準(zhǔn)制定上CDMA2000的演進(jìn)路線更加靈活，能為運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)演進(jìn)提供多種選擇，如在核心網(wǎng)電路域承載話音業(yè)務(wù)、分組域承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展到電路域完全萎縮、分組域承載全業(yè)務(wù)的過程中，電路域是否引入軟交換等方面，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)策略來決定。

??? （3）CDMA2000分組域與CDMA2000電路域完全分離，完全基于IP相關(guān)技術(shù)，便于向MMD的方向演進(jìn)。在CDMA2000的分組域，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載采用IP，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的呼叫控制采用PPP協(xié)議，鑒權(quán)認(rèn)證計(jì)費(fèi)基于AAA方式，移動(dòng)性管理采用Simple IP或Mobile IP協(xié)議，均為IP相關(guān)協(xié)議。

??? 綜上所述，CDMA2000核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定和演進(jìn)便于其向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，目前仍有待完善。CDMA2000為了支持DO網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與1X話音業(yè)務(wù)并發(fā)，以及在EV-DO Rev.A版本下可以應(yīng)用的VoIP和視頻話音業(yè)務(wù)，需要考慮DO網(wǎng)絡(luò)與1X網(wǎng)絡(luò)間的切換，需要1X電路域和DO分組域間支持交叉尋呼。實(shí)現(xiàn)交叉尋呼的方式可以采用終端雙模待機(jī)、增加互通接口、核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持等方式，目前3GPP2組織采用了在DO的RNC與1X電路域的MSC之間增加A1/A1p接口的方式來實(shí)現(xiàn)交叉尋呼。目前與1X網(wǎng)絡(luò)相比DO商用網(wǎng)絡(luò)尚少，采用增加互通接口的方式需要在實(shí)際商用中不斷完善。

??? 4、CDMA2000 1X核心網(wǎng)演進(jìn)路線

??? 目前，CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛商用，國(guó)內(nèi)部署的也是CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)覆蓋全國(guó)，1X話音業(yè)務(wù)由核心網(wǎng)電路域完成承載和控制，1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由分組域完成承載和控制。在無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)至EV-DO階段，特別是到了EV-DO Rev.A版本階段，技術(shù)上可以滿足VoIP和視頻話音業(yè)務(wù)的承載控制要求，則運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)的演進(jìn)需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)策略，確定演進(jìn)路線。演進(jìn)路線可以根據(jù)業(yè)務(wù)核心網(wǎng)采用不同承載策略來劃分。

??? （1）語音業(yè)務(wù)在電路域還是分組域承載

??? 在EV-DO Rev.A版本階段，1X網(wǎng)絡(luò)與DO網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)分組域均能承載話音，1X核心網(wǎng)電路域可以采用基于傳統(tǒng)交換機(jī)和TDM電路方式，也可以考慮采用基于LMSD STEP 2的軟交交換設(shè)備和IP分組方式；DO核心網(wǎng)分組域則采用VoIP方式承載。

??? 比較上述兩類方式，在電路域承載語音是目前商用成熟度較高，可靠性較大的方式，Rev.A版本下制定的交叉尋呼接口也能解決雙模終端上1X語音和DO數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)并發(fā)問題，且如果基于軟交換方式，其話音網(wǎng)絡(luò)資源利用率可以提高；但也有缺點(diǎn)，從CDMA2000核心網(wǎng)演進(jìn)策略可知，其電路域最終會(huì)被淘汰，從技術(shù)演進(jìn)發(fā)展角度講，在電路域承載語音最終會(huì)被3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織拋棄。在分組域采用VoIP方式承載語音符合3GPP2標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)核心網(wǎng)演進(jìn)的發(fā)展路線，VoIP承載語音的資源利用率很高，但目前1X仍大量存在，特別對(duì)已建有1X的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，疊加建設(shè)的DO網(wǎng)絡(luò)與1X網(wǎng)絡(luò)均承載語音，對(duì)話音網(wǎng)絡(luò)承載不但沒有簡(jiǎn)化，反而將原來相對(duì)獨(dú)立的電路域和分組域聯(lián)系在了一起，因此，需要考慮語音互通性問題。

??? （2）電路域是否需要引入軟交換設(shè)備

??? 軟交換設(shè)備相對(duì)于原有傳統(tǒng)話音網(wǎng)絡(luò)，具有以下特點(diǎn)：

??? ◆基于IP傳輸，便于逐步實(shí)現(xiàn)扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

??? ◆可以充分利用TrFO/RTO功能，減少傳輸網(wǎng)絡(luò)占用帶寬。

??? ◆可以大本地網(wǎng)組網(wǎng)，可以靈活地分配交換網(wǎng)絡(luò)資源。

??? ◆新設(shè)備容量較大，可以減少網(wǎng)絡(luò)單元節(jié)點(diǎn)，機(jī)房占地少，功耗少，節(jié)省投資。

??? ◆網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)于傳統(tǒng)電路域交換網(wǎng)元網(wǎng)元減少，方便網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，便于集中管理。

??? 相對(duì)于傳統(tǒng)交換設(shè)備，軟交換設(shè)備有較大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但在網(wǎng)絡(luò)層面上看，軟交換設(shè)備在控制層面對(duì)話音的呼叫控制做了更新?lián)Q代，即移動(dòng)性管理仍是基于七號(hào)信令的MAP協(xié)議，原來的TUP/ISUP協(xié)議則替換成SIP-T/I協(xié)議，因而在話路網(wǎng)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)IP方式的承載和控制，但在信令網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)IP方式承載控制需要采用SIGTRAN來承載MAP協(xié)議，而目前MAP協(xié)議仍大量應(yīng)用在基于TDM的信令網(wǎng)內(nèi)，必須考慮到信令的可靠傳輸和互通問題。因此，是否采用軟交換，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)結(jié)合自身的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀（交換容量富余度，傳輸資源情況），有選擇的引入。

??? 5、CDMA2000核心網(wǎng)組網(wǎng)建設(shè)策略

??? 無論是新建運(yùn)營(yíng)商還是已有1X網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，都可選擇如下組網(wǎng)建設(shè)策略：

??? 5.1　在電路域方面

??? （1）新建運(yùn)營(yíng)商

??? ◆新建1X核心網(wǎng)電路域，采用基于LMSD STEP 2標(biāo)準(zhǔn)的軟交換設(shè)備組網(wǎng)，1X核心網(wǎng)的電路域負(fù)責(zé)承載控制，1X核心網(wǎng)的分組域完成1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入，DO核心網(wǎng)的分組域完成有高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的區(qū)域覆蓋。

??? ◆不再建設(shè)1X網(wǎng)絡(luò)，采用VoIP方式承載語音，有DO核心網(wǎng)分組域完成所有語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)覆蓋。

??? 這兩種方式在前面章節(jié)已經(jīng)分析過，不再重述。

??? （2）已有CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商

??? ◆繼續(xù)發(fā)展傳統(tǒng)電路域，待MMD階段完善，直接由階段1核心網(wǎng)升級(jí)至LMSD階段步驟N或者M(jìn)MD階段。在階段1下也能支持無線側(cè)EV-DO.Rev.A版本，保證3G業(yè)務(wù)開展。這種演進(jìn)方式最大化保護(hù)投資，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響最小，適用于運(yùn)營(yíng)商對(duì)3G業(yè)務(wù)持保守的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，預(yù)期CDMA2000用戶有限發(fā)展，而注重在分組域與3G業(yè)務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和用戶培育。

??? ◆引用支持LMSD步驟2的MSCe、MGW、HLRe、SCPe等，淘汰原有核心網(wǎng)傳統(tǒng)設(shè)備。這種方式可避免原有核心網(wǎng)設(shè)備與新交換設(shè)備之間的互通問題；可以利用新設(shè)備容量大的特點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)快速擴(kuò)展；便于向MMD階段演進(jìn)。這種方式投資較大，而且會(huì)面臨設(shè)備割接和新設(shè)備兼容性穩(wěn)定性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的考驗(yàn)，但能使運(yùn)營(yíng)商快速步署網(wǎng)絡(luò)，大力發(fā)展3G網(wǎng)絡(luò)。

??? ◆引入支持LMSD步驟2的MSCe、MGW、HLRe、SCPe等設(shè)備，用于滿足新增用戶需求，原有傳統(tǒng)電路域交換設(shè)備繼續(xù)使用，采用混合組網(wǎng)策略。這種方式較好地平衡了投資保護(hù)與網(wǎng)絡(luò)升級(jí)之間的矛盾，但設(shè)備的互通性需要具體測(cè)試完善，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)會(huì)相對(duì)復(fù)雜，比較適合運(yùn)營(yíng)商在原有CDMA2000 1X網(wǎng)絡(luò)已有一定規(guī)模，需要考慮保護(hù)原有投資的情況下，平滑向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

??? 5.2　在分組域方面

??? 分組域的組網(wǎng)建設(shè)策略選擇可按照分組域1X和DO是否合適來分類。1X和DO網(wǎng)絡(luò)在核心網(wǎng)分組域側(cè)基于完全一致的結(jié)果，但兩者承載的業(yè)務(wù)不同，故建設(shè)需求不同[5]。建網(wǎng)初期，已有1X網(wǎng)絡(luò)分組域且容量富余，高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)還處于起步階段，這種情況可以考慮合設(shè)方式，以節(jié)省和保護(hù)投資；中期，DO承載的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展到一定規(guī)模后，應(yīng)考慮分設(shè)。分組域合設(shè)圖和分設(shè)圖分別如圖2和圖3所示。

圖2　分組域合設(shè)圖

圖3　分組域分設(shè)圖

??? 6、CDMA2000核心網(wǎng)電路域混合組網(wǎng)方式探討

??? 已有CDMA2000 1X核心網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商，采用原有傳統(tǒng)MSC與新增基于LMSD階段步驟2標(biāo)準(zhǔn)的MSCe、MGW混合組網(wǎng)的方式，其組網(wǎng)最為復(fù)雜。

??? 6.1　話路網(wǎng)

??? 已有CDMA2000 1X核心網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商，原有電路域網(wǎng)絡(luò)組織一般分為TMSC1、TMSC2、MSC三層。MSCe由于實(shí)現(xiàn)了控制與承載分離，相對(duì)原有基于傳統(tǒng)電路交換的MSC交換機(jī)，容量大、處理能力高，且可實(shí)現(xiàn)大本地網(wǎng)組網(wǎng)[6]。建議初期考慮TMSC1、TMSC2層仍利用原有基于傳統(tǒng)電路交換的MSC交換機(jī)，負(fù)責(zé)大區(qū)和省際、省內(nèi)不同地區(qū)之間的話務(wù)匯接與轉(zhuǎn)接；省內(nèi)各地區(qū)新增用戶可考慮通過新建MSCe實(shí)現(xiàn)，按照大本地網(wǎng)方式考慮，可以實(shí)現(xiàn)新建少量MSCe，滿足省內(nèi)不同地區(qū)用戶增長(zhǎng)需要，靈活分配MSCe的交換容量，充分體現(xiàn)大本地網(wǎng)的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。建設(shè)中后期，可以考慮逐步替代基于傳統(tǒng)電路交換的TMSC1、TMSC2和MSC（包括GMSC），實(shí)現(xiàn)電路域的完全I(xiàn)P化。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別如圖4、圖5和圖6所示。

圖4　話路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)圖（現(xiàn)狀）

圖5　話路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)圖（初期）

圖6　話路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)圖（中后期）

??? 6.2　信令網(wǎng)

??? （1）信令網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)

??? 目前基于SIGTRAN的協(xié)議的IP STP還未廣泛應(yīng)用，其傳輸質(zhì)量的可靠性、協(xié)議的互通性還需完善，而基于TDM的信令網(wǎng)有較大富裕容量，因此，在近期信令網(wǎng)仍將基于TDM承載建設(shè)移動(dòng)信令網(wǎng)。

??? 一般地，移動(dòng)信令網(wǎng)采用二級(jí)/三級(jí)混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中，三級(jí)結(jié)構(gòu)由高級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（HSTP）、低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（LSTP）和信令點(diǎn)（SP）組成，二級(jí)結(jié)構(gòu)由H & LSTP和SP組成。在三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，HSTP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接它所匯接的第二級(jí)LSTP的信令消息，LSTP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接它所匯接的第三級(jí)SP的信令消息；在二級(jí)結(jié)構(gòu)下，H & LSTP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接它所匯接SP的信令消息。

??? HSTP成對(duì)設(shè)置在各大區(qū)中心所在城市。HSTP間采用A、B平面連接方式，同一平面內(nèi)部的各HSTP網(wǎng)狀連接；A和B平面間成對(duì)的HSTP相連。LSTP以省為單位成對(duì)設(shè)置，各LSTP分別連接至其歸屬的HSTP。

??? （2）本地信令網(wǎng)組織

??? 省內(nèi)信令網(wǎng)一般采用二級(jí)結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

圖7　省內(nèi)本地信令網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)

??? 設(shè)置1對(duì)HSTP/LSTP負(fù)責(zé)匯接省內(nèi)及省際信令轉(zhuǎn)接、省際GT翻譯。所有MSC/MSCe、HLR/AUC、SMSC、GMSC/GMSCe、SCP等設(shè)SP。各SP與一對(duì)HSTP/LSTP設(shè)置直達(dá)信令鏈路；如果省內(nèi)各個(gè)MSCe采用大本地網(wǎng)組網(wǎng)方式，建議考慮設(shè)置MSCe之間的直達(dá)IP信令鏈路（SIP-T/I），可減少省內(nèi)長(zhǎng)途的話路和信令迂回，同一本地網(wǎng)內(nèi)的MSC/MSCe和相關(guān)HLR/HLRe之間設(shè)置直達(dá)信令鏈路；本地網(wǎng)內(nèi)備SP間直連信令鏈路作為主用，與HSTP/LSTP間準(zhǔn)直連鏈路作為備用。

參考文獻(xiàn)

【1】　3GPP2 X.S0012-C-V2.0.Legacy MS Domain Step1[S].2004.

【2】 3GPP2 X.S0025-0-V1.0.Legacy MS Domain Step2[S].2006.

【3】 All-IP Core Network Multuimedia Domain-Overview[S].2005.

【4】　楊太星 等.CDMA2000核心網(wǎng)的演進(jìn)介紹[J].移動(dòng)通信，2006(4).

【5】　徐子華.CDMA2000 IX/EV-DO雙網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中存在的問題及解決方案[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2007(2).

【6】　Mehmet Yavuz etc.VoIP over CDMA2000 1X EV-DO Rev.A[J].IEEE Communications Magazine，2006(2).