移动核心网的发展历程和演进趋势

2020-11-11王凤瑛

通信电源技术 2020年14期

关键词：核心网架构语音

王凤瑛

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

1 我国移动通信发展历史

受到各方面因素的影响，我国移动通信技术于1987年11月18日才逐步投入使用。

随后经过多年发展，1993年我国正式开通了GSM网络，并且正式向公众开放使用。

1995年7月19日，中国联通GSM移动数据数码移动电话网络正式开通并投入运营，为我国人民的生产生活带来了更大的便利。

2002年5月17日，中国移动公司根据我国人民的实际需求及时代的发展趋势，率先在我国推开GPRS业务。

2008年4月，随着中国移动对移动空军技术研发的不断深入，推出了3G TD-SCDMA是商用放号。

2009年5月17日，中国联通经过艰苦卓越的努力，推出了3G WCDMA试商用放号。

2013年12月14日，随着移动通信技术的进一步发展，中国移动推出了4G网络。同年12月18日，中国移动开放4G网络。

2014年的2月3日，电信4G网络正式在全国范围内投入使用。

2 2G核心网技术

2G核心网络技术涉及GSM、GPRS等一系列技术。为了使这些技术更加符合人们的使用需求，国外学者结合人们的实际使用情况提出了技术使用标准。但总体来看，2G技术对数据的兼容性相对来说较差[1]，数据传输过程中易发生数据泄露等安全事故，数据传输速率相对来说较低。

在GSM网络初期建设的过程中，我国企业经过综合考虑采用了大区域组网的方式进行相应的建网工作。相关工作人员在建网过程中将关口局及端局合并设立，局间则采用当时相对来说比较成熟的SS7 TUP指令。在GSM网络架构建立的中期阶段，相关工作人员为了充分发挥其功能，结合实际情况设置了多道关口局，以增强GSM网络的实用性。然而，由于技术上的一些限制，该网络在中期建设过程中依然属于TDM承载，也就是将其根据实际情况改造成为SS7 ISUP指令。与此同时，为了使2G网络的实际功能能满足人们的需求，网络数据传输速度更快，相关技术人员经过综合考虑，并结合当时技术的实际情况，采用功能更加先进的N+1容灾方式进行相应的组网活动，使该技术在实际使用过程中对数据的传输效率提高至100 kb/s以上。之后随着科学技术的进一步发展又升级到EDGE，数据传输速率进一步得到提升。

3 3G核心网技术

相比2G技术，3G核心网系统拥有更大的系统容量，并且实际语音质量更高，数据传输安全系数更高、更快速。随着3G时代的来临，我国用户规模逐渐增大。在这一情况下，大区制组网改造成为各地式独立组网，然而由于技术限制，在实际建立过程中采用了比之前更加先进的N+1容灾方式，并且经过多年努力逐步实现各个端口的IP化改造[2]。

3.1 电路域MSC POOL组网

为了提升3G核心网络的容灾能力，各个地区在网络结构构造过程中，将端局通过科学合理的方式优化为MSP POOL，具体见图1。由于该网络架构所特有的优点，在实际使用过程中可以通过其内部NNSF功能的正常发挥，进一步实现MGW媒体面容灾功能[3]。然而，由于当时技术上的一些限制，DSC这一版本并不支持这些功能。

图1 3G/4G融合组网图

3.2 分组域组网

在3G分组域组网构建过程中，技术人员经过综合考虑，采用GPRS结构分组，该网络在实际使用过程中的下行速率可以达到7.2 Mb/s。

4 核心网的演进趋势

4.1 电路域

在电路域不断向前发展的过程中，受到一系列因素的影响，导致部分TDM电路在日常工作过程中无法进行相应的IP化改造。电力通信企业需要采取措施进一步使得C/D/E序列取得全方位的疏通。例如，我国某省为了使其移动通信业务得以正常开展，配备了一套HSTP设备，设备运行过程中需要确保相应的信令网处于稳定使用状态。通过该设备的合理应用，可以使得当前的业务需求得到最大限度的满足。而电力通信公司在今后较短的一段时间内，考虑经费及其他方面的影响，不会对电路进行IP化改造。

4.2 组建全IP网IMS+EPC+LTE架构

人们利用VoLTE技术的时候，利用oIMS+SRVCC方案使得LTE网络下的语音服务得以实现。与此同时，技术人员根据这一方案的具体情况组建了IMS+EPC+LTE，详情见图2。考虑到实际需求及技术上的一些局限性，将这些功能搭建在4G网络上，并且采取科学合理的措施使得数据及语音业务在同一个网络构架下实现了密切结合[4]。同时，随着时代的不断发展，语音业务逐渐开始向LTE网络进行迁移，使得我国核心网的建设工作实现了巨大的突破，为我国人民日常生产生活带来了更大的方便。

4.3 5G网络

4.3.1 5G技术特点和标准发布

为了使5G核心网的功能更加强大，相关人员为其引入了软件定义网络以及网络功能虚拟化、网络切片等一系列新兴技术。其数据传输效率非常高，而且容量非常大、时延低。通过该技术的合理使用，可以使人们的日常生产生活更加便利，为人们提供一系列更加优质的服务，如车联网、远程医疗等。目前，我国相关企业已将3GPP 5G R15NSA非独立组网及SA独立组网进行了冻结。各个运营商已进入5G网络建设的冲刺阶段。

4.3.2 5G组网结构

在5G核心网使用过程中，技术人员为其设置了更加方便快捷的控制转发分离架构，这一架构可以使5G核心技术的优势更加充分地发挥出来。通过该架构的合理使用可以使得相关单位在日常工作中分别进行移动性管理及会话管理，组网结构如图3所示。通过图3可以看出，为了充分发挥5G技术的优势，在架构中的用户层，除相应的承载概念，同时采取了积极措施将QoS的相关参数直接用于整个会话过程中的不同流[5]。

4.3.3 5G NSA分析

图2 4G全IP组网架构

图3 5G核心网组网架构

从全球范围来看，4G网络在今后的一段时间内会处于经常使用状态，其相应的承载网络流量占比依然较高。而就我国移动通信技术发展现状来看，5G NSA循序渐进组网方式在实际使用过程中具有一系列优势，为了使得5G技术在我国取得更好的发展，各大通信公司纷纷使用这一技术进行5G网络建设，具体见图4。

图4 4G/5G融合组网演进思路

随着5G网络的全面建成，可以预见不超过5年具有高速数据传输优势的4G将会被5G所取代。

5 3G/4G/5G融合组网

在我国移动通信技术不断发展的过程中，中国移动提出了3G/4G/5G混合组网这一方式。然而，这一模式出现了部分用户语音业务不能实现的问题，具体原因在于3G网覆盖不全面，同时一些用户终端不支持4G网络。为了在融合过程中进一步实现传统语音业务全面覆盖，一方面要采取积极措施加大3G网络的覆盖面积，另一方面要加快推进VoLTE的演进工作。只有解决上述问题，才能使我国5G网络的全面投入使用没有阻碍。

另外，在移动通信网络不断融合的过程中，相关工作人员既要想方设法降低通信网络建设所需的经济成本，而且需要考虑各个方面的因素，多部门联动制定符合我国实际情况的融合方案。同时，为了保证人们的网络需求得到最大限度的满足，需要保证网络高效稳定运行。