移動核心網的發展歷程和演進趨勢

王鳳瑛

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

1 我國移動通信發展歷史

受到各方面因素的影響，我國移動通信技術于1987年11月18日才逐步投入使用。

隨后經過多年發展，1993年我國正式開通了GSM網絡，并且正式向公眾開放使用。

1995年7月19日，中國聯通GSM移動數據數碼移動電話網絡正式開通并投入運營，為我國人民的生產生活帶來了更大的便利。

2002年5月17日，中國移動公司根據我國人民的實際需求及時代的發展趨勢，率先在我國推開GPRS業務。

2008年4月，隨著中國移動對移動空軍技術研發的不斷深入，推出了3G TD-SCDMA是商用放號。

2009年5月17日，中國聯通經過艱苦卓越的努力，推出了3G WCDMA試商用放號。

2013年12月14日，隨著移動通信技術的進一步發展，中國移動推出了4G網絡。同年12月18日，中國移動開放4G網絡。

2014年的2月3日，電信4G網絡正式在全國范圍內投入使用。

2 2G核心網技術

2G核心網絡技術涉及GSM、GPRS等一系列技術。為了使這些技術更加符合人們的使用需求，國外學者結合人們的實際使用情況提出了技術使用標準。但總體來看，2G技術對數據的兼容性相對來說較差[1]，數據傳輸過程中易發生數據泄露等安全事故，數據傳輸速率相對來說較低。

在GSM網絡初期建設的過程中，我國企業經過綜合考慮采用了大區域組網的方式進行相應的建網工作。相關工作人員在建網過程中將關口局及端局合并設立，局間則采用當時相對來說比較成熟的SS7 TUP指令。在GSM網絡架構建立的中期階段，相關工作人員為了充分發揮其功能，結合實際情況設置了多道關口局，以增強GSM網絡的實用性。然而，由于技術上的一些限制，該網絡在中期建設過程中依然屬于TDM承載，也就是將其根據實際情況改造成為SS7 ISUP指令。與此同時，為了使2G網絡的實際功能能滿足人們的需求，網絡數據傳輸速度更快，相關技術人員經過綜合考慮，并結合當時技術的實際情況，采用功能更加先進的N+1容災方式進行相應的組網活動，使該技術在實際使用過程中對數據的傳輸效率提高至100 kb/s以上。之后隨著科學技術的進一步發展又升級到EDGE，數據傳輸速率進一步得到提升。

3 3G核心網技術

相比2G技術，3G核心網系統擁有更大的系統容量，并且實際語音質量更高，數據傳輸安全系數更高、更快速。隨著3G時代的來臨，我國用戶規模逐漸增大。在這一情況下，大區制組網改造成為各地式獨立組網，然而由于技術限制，在實際建立過程中采用了比之前更加先進的N+1容災方式，并且經過多年努力逐步實現各個端口的IP化改造[2]。

3.1 電路域MSC POOL組網

為了提升3G核心網絡的容災能力，各個地區在網絡結構構造過程中，將端局通過科學合理的方式優化為MSP POOL，具體見圖1。由于該網絡架構所特有的優點，在實際使用過程中可以通過其內部NNSF功能的正常發揮，進一步實現MGW媒體面容災功能[3]。然而，由于當時技術上的一些限制，DSC這一版本并不支持這些功能。

圖1 3G/4G融合組網圖

3.2 分組域組網

在3G分組域組網構建過程中，技術人員經過綜合考慮，采用GPRS結構分組，該網絡在實際使用過程中的下行速率可以達到7.2 Mb/s。

4 核心網的演進趨勢

4.1 電路域

在電路域不斷向前發展的過程中，受到一系列因素的影響，導致部分TDM電路在日常工作過程中無法進行相應的IP化改造。電力通信企業需要采取措施進一步使得C/D/E序列取得全方位的疏通。例如，我國某省為了使其移動通信業務得以正常開展，配備了一套HSTP設備，設備運行過程中需要確保相應的信令網處于穩定使用狀態。通過該設備的合理應用，可以使得當前的業務需求得到最大限度的滿足。而電力通信公司在今后較短的一段時間內，考慮經費及其他方面的影響，不會對電路進行IP化改造。

4.2 組建全IP網IMS+EPC+LTE架構

人們利用VoLTE技術的時候，利用oIMS+SRVCC方案使得LTE網絡下的語音服務得以實現。與此同時，技術人員根據這一方案的具體情況組建了IMS+EPC+LTE，詳情見圖2。考慮到實際需求及技術上的一些局限性，將這些功能搭建在4G網絡上，并且采取科學合理的措施使得數據及語音業務在同一個網絡構架下實現了密切結合[4]。同時，隨著時代的不斷發展，語音業務逐漸開始向LTE網絡進行遷移，使得我國核心網的建設工作實現了巨大的突破，為我國人民日常生產生活帶來了更大的方便。

4.3 5G網絡

4.3.1 5G技術特點和標準發布

為了使5G核心網的功能更加強大，相關人員為其引入了軟件定義網絡以及網絡功能虛擬化、網絡切片等一系列新興技術。其數據傳輸效率非常高，而且容量非常大、時延低。通過該技術的合理使用，可以使人們的日常生產生活更加便利，為人們提供一系列更加優質的服務，如車聯網、遠程醫療等。目前，我國相關企業已將3GPP 5G R15NSA非獨立組網及SA獨立組網進行了凍結。各個運營商已進入5G網絡建設的沖刺階段。

4.3.2 5G組網結構

在5G核心網使用過程中，技術人員為其設置了更加方便快捷的控制轉發分離架構，這一架構可以使5G核心技術的優勢更加充分地發揮出來。通過該架構的合理使用可以使得相關單位在日常工作中分別進行移動性管理及會話管理，組網結構如圖3所示。通過圖3可以看出，為了充分發揮5G技術的優勢，在架構中的用戶層，除相應的承載概念，同時采取了積極措施將QoS的相關參數直接用于整個會話過程中的不同流[5]。

4.3.3 5G NSA分析

圖2 4G全IP組網架構

圖3 5G核心網組網架構

從全球范圍來看，4G網絡在今后的一段時間內會處于經常使用狀態，其相應的承載網絡流量占比依然較高。而就我國移動通信技術發展現狀來看，5G NSA循序漸進組網方式在實際使用過程中具有一系列優勢，為了使得5G技術在我國取得更好的發展，各大通信公司紛紛使用這一技術進行5G網絡建設，具體見圖4。

圖4 4G/5G融合組網演進思路

隨著5G網絡的全面建成，可以預見不超過5年具有高速數據傳輸優勢的4G將會被5G所取代。

5 3G/4G/5G融合組網

在我國移動通信技術不斷發展的過程中，中國移動提出了3G/4G/5G混合組網這一方式。然而，這一模式出現了部分用戶語音業務不能實現的問題，具體原因在于3G網覆蓋不全面，同時一些用戶終端不支持4G網絡。為了在融合過程中進一步實現傳統語音業務全面覆蓋，一方面要采取積極措施加大3G網絡的覆蓋面積，另一方面要加快推進VoLTE的演進工作。只有解決上述問題，才能使我國5G網絡的全面投入使用沒有阻礙。

另外，在移動通信網絡不斷融合的過程中，相關工作人員既要想方設法降低通信網絡建設所需的經濟成本，而且需要考慮各個方面的因素，多部門聯動制定符合我國實際情況的融合方案。同時，為了保證人們的網絡需求得到最大限度的滿足，需要保證網絡高效穩定運行。

6 結 論

經過多年努力，當前我國移動通信技術發展已較為成熟，給人們的日常生產生活帶來了極大的變化，尤其是5G技術的發展，給我國經濟發展奠定了堅實的基礎。