移動(dòng)核心網(wǎng)AoIP技術(shù)應(yīng)用探討

謝永基 呂 品

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528000）

1 A接口IP化的原理

A接口是GSM網(wǎng)絡(luò)中CN與BSS之間的接口。無論是信令面還是用戶面，現(xiàn)有的A接口使用TDM傳輸?shù)某休d方式。雖然支持在原有TDM信令傳輸?shù)幕A(chǔ)上增加基于IP的信令（SIGTRAN）傳輸，但對(duì)于用戶面來說，還屬于TDM傳輸，并且代碼轉(zhuǎn)換功能均位于BSS設(shè)備中，為TDM傳輸?shù)腁接口定義的編解碼只有PCM（G.711）。當(dāng)A接口使用IP傳輸?shù)某休d方式后，在信令面上，BSS通過BSSAP信令直接與MSC交互；在用戶面上，BSS通過將數(shù)據(jù)封裝在RTP包中并且由UDP/IP協(xié)議棧與MGW進(jìn)行交互。TC資源從BSS轉(zhuǎn)移到MGW上。如圖1所示。

圖1

2 AoIP帶來的移動(dòng)核心網(wǎng)演變

過往在A over TDM情況下BSSAP信令一般是通過MGW作為信令網(wǎng)關(guān)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，而實(shí)現(xiàn)A over IP后，可以通過IP傳輸網(wǎng)為MSC-S和BSC之間建立直接的BSSAP連接，而不需要經(jīng)過MGW。這種扁平化的網(wǎng)絡(luò)，可以節(jié)省MGW的信令處理資源，同時(shí)也可以避免MGW節(jié)點(diǎn)故障而對(duì)信令造成的影響。

對(duì)于A接口的媒體面，過往在A over TDM的連接下由于TDM傳輸?shù)膶傩?，以及MGW上TDM資源受MSC-S控制的獨(dú)占性，每個(gè)BSC最多只連接2個(gè)MGW用于話務(wù)承載。而實(shí)現(xiàn)A over IP之后，借助于IP路由網(wǎng)絡(luò)，BSC可以很容易并且動(dòng)態(tài)的建立到多個(gè)MGW的A接口連接，實(shí)現(xiàn)MGW Pool組網(wǎng)。為網(wǎng)絡(luò)帶來顯著的好處：

（1）更好的節(jié)點(diǎn)冗余能力：由過往A接口的MGW 1+1冗余，到N+K冗余。能夠更好的應(yīng)對(duì)單一節(jié)點(diǎn)故障所造成的容量波動(dòng)，甚至可以應(yīng)對(duì)多節(jié)點(diǎn)故障。（2）更節(jié)省冗余資源：當(dāng)要求全冗余時(shí)，過往A接口的1+1情況下，需要預(yù)留50%的MGW節(jié)點(diǎn)資源以及TDM傳輸資源；而MGW Pool情況下，只需要預(yù)留1/N的MGW節(jié)點(diǎn)資源即可實(shí)現(xiàn)全冗余，資源使用效率更高。（3）更好的負(fù)載均衡：A接口的MGW負(fù)載均衡，有過往的2個(gè)MGW之間的均衡，到MGW Pool后可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)MGW之間的均衡。結(jié)合相關(guān)的功能，可以通過選擇優(yōu)先級(jí)、權(quán)重值等進(jìn)一步優(yōu)化。（4）更優(yōu)的MGW選擇：MGW Pool可以在多個(gè)MGW中進(jìn)行，從而有更大的可能性選擇更少的MGW來建立呼叫。因此節(jié)省MGW的節(jié)點(diǎn)資源和傳輸資源。

3 A接口IP化后信令的變化

在A接口over TDM的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，BSC發(fā)送給MSC-S的BSSAP信令通過A口的TDM承載發(fā)送到MGW，MGW作為一個(gè)SG（信令網(wǎng)關(guān)）將TDM承載的信令轉(zhuǎn)換成基于IP承載的信令，再通過MC口發(fā)送給MSC-S。而用戶面的語音流亦是基于TDM的承載，用PCM的格式發(fā)送給MGW。具體的協(xié)議棧如圖2。

圖2

在AoIP以后，BSC與MSC-S之間通過IP承載網(wǎng)互通，因此發(fā)送給MSC-S的BSSAP信令可以直接基于IP承載來發(fā)送，而無需再經(jīng)過MGW轉(zhuǎn)發(fā)。而用戶面的數(shù)據(jù)也從原來TDM的承載變成了IP承載，通過IP承載網(wǎng)發(fā)送給MGW。由于A接口的承載變成了IP，因此其控制面的和用戶面的協(xié)議棧變成圖3所示。

圖3

對(duì)于AoIP的話務(wù)建立過程需要BSC、MSC-S和MGW三者配合完成，新的流程主要有如下6個(gè)步驟：

在MSC收到Complete Layer 3消息CM Service Request，決定為呼叫使用AoIP后，MSC給MGW發(fā)送一條添加H.248的請(qǐng)求消息ADD REQUEST要求MGW預(yù)留本地IP地址和UDP端口。MGW預(yù)留A接口IP終結(jié)點(diǎn)并且在ADD REPLY消息中向MSC給出本地IP地址和UDP端口號(hào)碼。MSC-S將MGW的ip地址利用BSSMAP分配請(qǐng)求消息BSSMAP Assignment Request轉(zhuǎn)發(fā)給BSC，IP地址和UDP端口信息就封裝在Assignment Request這條消息的新字段：“AoIP傳輸層地址（AoIP Transport Layer Address）”中。

BSS執(zhí)行信道分配任務(wù)，并通過BSSMAP分配完成（BSSMAP Assignment Complete）消息，將BSS的IP地址和UDP端口號(hào)發(fā)給MSC-S。BSC的IP地址和UDP端口信息也封裝在Assignment Request這條消息的新字段：“AoIP傳輸層地址（AoIP Transport Layer Address）”中。

MSC-S通過MODIFY REQUEST消息現(xiàn)把接收到的BSS IP地址和UDP端口號(hào)碼傳送給MGW。MGW回復(fù)MODIFY REPLY消息，確認(rèn)收到BSC的IP地址和UDP端口號(hào)碼。A接口IP化是網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化演進(jìn)的極其重要一步，AoIP技術(shù)的應(yīng)用可以為移動(dòng)核心網(wǎng)帶來多方面優(yōu)勢(shì)：

簡(jiǎn)化A接口物理連接和資源分配，增加組網(wǎng)的靈活性。AoIP實(shí)施后僅使用一種傳輸技術(shù)，簡(jiǎn)化維護(hù)和設(shè)計(jì)，BSC易于連接到多個(gè)MGW和MSC-S，提升網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)能力。能實(shí)現(xiàn)MGW池組網(wǎng)容災(zāi)備份易于實(shí)施。

提供更好的語音業(yè)務(wù)質(zhì)量。IP化便于引入TrFO功能，支持端到端透明傳送語音，無需編碼轉(zhuǎn)換提升語音質(zhì)量。TrFO的另一好處是分組承載中使用時(shí)可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，因?yàn)樵捯?是以自適應(yīng)多速率編碼(AMR)后的速率 12.2 kbps的速率，而不是64 kb/s速率在核心網(wǎng)中傳輸。2G和3G共享編解碼資源池，終端和網(wǎng)絡(luò)支持多種編碼類型：AMR FR，AMR HR GSM FR，GSM HR，GSM EFR，AMR WB。未來可以使用寬帶AMR編碼（AMR WB），將提供最好的語音業(yè)務(wù)質(zhì)量。

AoIP技術(shù)應(yīng)用負(fù)荷全網(wǎng)IP化是大趨勢(shì)，更進(jìn)一步的降低資本性成本CAPEX與運(yùn)維成本OPEX。

[1]中國(guó)移動(dòng)IMS試點(diǎn)總體技術(shù)要求（2006版）[Z].2006.

[2]張智江，等.基于IMS融合、開放的下一代網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2007.