【摘 要】2G退网不仅仅会带来终端和无线网络结构的变化，对移动核心网也有很明显的网络架构转型需求。为了更好地帮助运营商实现快速的2G退网，降低移动网络运维投入，提升无线频谱利用率，增加运营商利润收入，讨论了如何使用虚拟化技术实现2G退网后的核心网转型，基于IMS的VoLTE可以很好地解决4G语音业务问题。另外，网络虚拟化改造也将给这次转网提供强大的技术支撑。基于统一虚拟化云平台解决方案，移动运营商可以更快速地完成网络转型和新业务部署，平滑演进以解决2G退网4G广覆盖的技术需求。

【关键词】网络虚拟化 2G退网 网络架构转型

1 引言

由于2G数据业务只能提供很低的速率，目前已基本被3G/4G的高速数据通信代替，2G网络的存在使命更多的是为提供广覆盖的语音业务。但随着OTT的兴起，特别是微信的免费语音和视频的普及，以及方便的电话会议功能的流行，人们对2G语音网络的附着粘度逐年降低。如今4G网络的覆盖越来越完善，同时，基于4G网络的VoLTE技术越来越成熟，2G退网势在必行。

目前，成熟的VoLTE技术可以提高运营商的频谱利用率，降低呼叫的继续时长，大幅度提升语音质量MOS值。欧美高端运营商如美国的Sprint、AT&T，欧洲跨国运营商Vodafone、Telefornica、T-Mobile、TAG等都在过去的几年推出了VoLTE业务。中国移动也逐步开启了VoLTE的商用。美国现已率先完成了2G网络的关闭，简化了网络结构，降低了老旧设备及多套网络并存带来的运维成本，极大地减少了运营商网络运维的开销，进一步提升了网络盈利水平。

国外多家运营商不约而同地选择了在2017年前后关停2G网络。据不完全统计，新加坡的3家运营商：新加坡M1、新电信以及星和都宣布会在2017年关停2G网络；而澳大利亚运营商澳洲电讯和美国的AT&T则已经关停了2G网络。欧洲由于语音漫游业务的收入对运营商的贡献还比较可观，所以暂时没有关停2G网络的计划。

2016年，随着工信部宣布2G频谱800 MHz用于4G LTE，同时又同意中国联通调整900 MHz、1800 MHz和2100 MHz频段用于LTE组网，宣告了中国的移动网络全面进入了2G到4G的频谱切换，2G退网的脚步陡然加快。

本文从技术角度入手，探讨2G退网后运营商的核心网架构变化，以及如何通过引入网络虚拟化技术，更快地实现网络架构转型的问题。

2 网络架构对比

3GPP 23.002中关于移动网络2G部分架构为广大通信从业人员所熟知，具体如图1所示：

CS（Circuit Switch，语音业务域）包含了传统的MSCS（Mobile Switch Center Server，移动交换中心服务器）网元和MGW（Media Gateway，媒体网关）网元。MSCS提供2G/3G接入用户的语音呼叫控制和业务接续功能；MGW完成媒体资源处理、媒体编解码转换、承载控制功能等。

随着4G的引入，无线从BTS（Base Transceiver Station，基站收发信机）/BSC（Base Station Controller，基站控制器）演进成了eNodeB，核心网数据业务网元移动性管理功能从SGSN（Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点）演进到MME（Mobility Management Entity，移动管理实体），媒体面从GGSN（Gateway GPRS Support Node，网关GPRS支持节点）演进到SAE-GW（System Architecture Evolution Gateway，演进服务网关），提供高速移动上网数据业务。4G网络架构图如图2所示：

随着技术的成熟，基于IMS的4G语音业务VoLTE解决方案受到了众多厂家的追捧，并且，全球多家移动运营商已成功实现规模商用。自2015年起，越来越多的终端厂家开始选择开发生产支持VoLTE功能的終端。

基于4G的VoLTE语音呼叫能够实现更高的无线频谱利用率，大大缩减了网络接续时延，呼叫接续时长从原来的6 s～9 s缩短到了1 s～2 s。VoLTE还能够提供高清语音和可视化语音等丰富的通信功能，给终端用户带来更清晰优质的语音服务。欧洲发达国家运营商比如奥地利电信，由于在国内率先启用了基于IMS的VoLTE高清语音呼叫业务，在2016年的德语区网络综合排名中由国内落后水平一跃成为网络排名第一，给自己的网络质量树立了好口碑的同时，吸引来了更多客户，得到了更高的收益。这个案例也因此成为基于IMS的VoLTE商用典型成功案例。4G VoLTE的网络架构图如图3所示。

相比于2G，4G网络的网元功能更分散，扁平化的网络进一步降低了网络传输时延，语音呼叫业务功能模块解耦后更便于引入新业务，方便运营商灵活部署具有自身网络特色的AS（Application Server，应用服务器），以进一步吸引客户，提升盈利。

3 基于IMS的VoWiFi

另外，随着3GPP关于Wi-Fi网络的接入和4G移动性统一语音解决方案架构研究的深入，基于IMS和EPC的无线Wi-Fi语音解决方案以及LTE和Wi-Fi之间移动性方案得到了众多厂商的支持。基于EPC/IMS的VoWiFi网络架构如图4所示。

相对于OTT的免费Wi-Fi接入语音呼叫，基于EPC的VoWiFi可以提供更高QoS保障的语音呼叫，支持VoWiFi和VoLTE的切换，同时还继承了终端的拨号方式和主被叫号码，没有对用户的感知产生影响。基于IMS的融合语音解决方案可以提供更丰富的语音呼叫接入类型以及统一的增值业务，未来预计会得到业界越来越多的认可。

4 未来网络云化演进

传统的移动核心网专网专用，网元软硬件紧耦合绑定，且网元之间也是专板专用，极大地限制了新业务的快速部署。而未来5G的特点之一就是业务的多样性和不确定性，如NB-IoT应用，高速数据业务，智慧城市、智能家居、自动驾驶等应用。这就对运营商的网络提出了更高的转型需求。基于云化的核心网部署可以满足未来网络需求，同时也能在运营商2G退网、网络架构重构方面起到很好的作用。

移动核心网引入虚拟化可以在2G退网、核心网网络架构转型时实现资源灵活调度，能够较好地解决传统网元资源无法统一调度的问题，可以有效降低设备投资成本。另外，还可以灵活自动调整网络规模。网络虚拟化技术使得网络软硬件平台支持自动快速安装和缩扩容功能，实现网络规模自动优化以及灵活快速动态调整；还有助于运营商采购和运营成本的降低。网络虚拟化技术引入通用商业服务器，则在网络建设造价、设备功耗等方面可改善目前投入较高的局面。开发的架构和平台可以灵活快速地引入新业务，通过架构开放可实现新业务的快速部署，创造新的利润增长点。

基于统一云化平台的网络可快速部署EPC/IMS等网元，实现VoLTE呼叫。跟进ETSI标准，核心网虚拟化架构如图5所示：

运营商可以选择单独新建IMS，或者新建扩容EPC用于4G语音呼叫，然后基于统一平台，快速引入新网元、新业务、新应用。

5 结束语

通过完善4G覆盖及套餐优惠调整，有助于运营商尽快推进2G退网工作，从而有效提升无线频谱利用率，并淘汰一批老旧2G设备，降低运维成本。而核心网虚拟化架构的提出，为未来网络转型提供了更丰富的开发平台和统一接口，有利于进一步推动产业升级。3GPP协议成熟的网络架构，国外运营商成功快速的2G退网网络转型案例等，可为我国运营商的2G清频退网工作提供一些技术参考。

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