面向下一代网络构筑第三代移动通信系统

作者：杨成军; 纪涌
【面向下一代网络构筑第三代移动通信系统】 一、简介
第三代移动通信系统建设拉开帷幕。
3G牌照具体什么时候发， 3G什么时候能上， 3G有些什么新的应用，目前还没有明确的答案，但预计最迟2004年年底会发放3G牌照。提到的许多应用，通过2.5G网络基本都能够实现， 3G的应用前景仍然很模糊，这仿佛预示着3G时代的到来还需时日。
引入3G时，我们肯定不能为3G而3G ，需要分析如何利用3G系统的优势，才能使得运营商的投资得以充分发挥。我们为什么需要建设3G网络?3G系统究竟能够给我们带来什么?更高的频谱使用效率，给用户带来更好的网络性能，基于3G网络开展多媒体业务成为了可能。但我们更应该看到的是业务提供能力， 3G系统的一个重要特点是空中无线部分的分组传输，可以降低数据业务的成本。同时软交换的引入可以降低系统建设投资(EPEX)和运行维护费用(OPEX) 。最重要的还是能够更快、更方便地提供业务， Parlay和OSA的引入为第三方提供业务带来了方便，这也正是互联网得以快速发展的原因。
下一代网络(NGN)是电信行业的一个目标，它表征了一种宽带化、光纤化、大容量、包交换、数据化、层次化、呼叫承载分离、快速开发业务、集中部署业务等的理想网络，下一代网络系统可以向用户提供PSTN话音业务、无线话音业务、基础数据业务、多媒体数据业务等。从长远来看， 3G系统只是下一代网络的一种接入手段，所以3G系统建设时，需要适应未来下一代网络建设的需要。
二、3G系统建设的相关技术考虑
组网思路上，对已有第二代移动网络的运营商来说，如何实现向3G平滑过渡、最大化地降低演进成本是要害因素；对新兴的运营商而言，要害因素是要快速建立起一个覆盖广泛的3G网络，抢占市场。
版本选择上，一旦3G牌照下放，运营商将开始3G网络建设，必须要确定是采用R99标准还是R4的标准，这需要立足于我们对不同网络结构的不同网络性能有清楚的熟悉。为了规避技术风险，目前运营商基本都倾向于R99标准，在技术的成熟性和系统的先进性之间，运营商选择了技术成熟性。网络组网时需要考虑网络的演进， R99只是3G的初期版本， R4、R5、R6在核心网络上有很大变化，业务提供性能上也有改进，假如初期采用R99 ，到R4、R5部署时期，需要能够方便地进行网络升级、改造，同时初期投资需要最大限度地得到保护。五年之内， R4、R5将进入成熟使用期，按理R99的投资回收期应该控制在五年之内，但是采用R4、R5以后，需要更换的只是核心网络部分，核心网络占总体投资的20％以下，所以届时对网络系统进行升级从成本上是可行的。3G系统中，将与NGN系统结合得更加紧密，从WCDMA的R99、R4到R5 ，接入网络部分基本保持不变。变化的是核心网络部分，从R99的ATM接口，到R4的无线软交换和媒体网关，到R5的全IP网络。总之， 3G系统与NGN将会更加紧密的结合。
三、以下一代网络为目标构筑3G网络
3GPP标准不同的版本对于从电路交换的核心网络到全IP的分组核心网络的过渡有不同的处理方法：R99标准定义了ATM的核心网络，并定义了Iu-cs的接口，用于发送从无线接入网(RAN)到核心网的语音业务流；R4采用相同的ATM核心网络，但是规定了MSC中交换和呼叫控制的分离，成为了不同的网元，即媒体网关(MediaGateway)和MSC服务器，即无线软交换(wirelesssoftswitch) ， MSC服务器提供传统MSC的所有呼叫控制功能。这种分离与固定网络中将第四类和第五类传统电路交换机分解成媒体网关和软交换一样；R5建立在分组核心网络的基础上，定义了从ATM核心网过渡到全IP核心网，并基于分组核心网发送语音、数据和多媒体业务。
无线软交换设备MSCServer不仅要完成话路相关的控制功能，而且要实现移动所特有的鉴权、位置更新、寻呼、切换等移动性治理功能；移动的媒体网关设备也具有移动特有的一些功能，例如需要支持UMTS中的AMR编码以及宽带AMR等技术，另外需要支持TFO/TrFO技术和相应的配置协调机制。在协议方面，移动网络需要特有的MAP协议、CAP协议；除此以外对于共用的协议，例如媒体网关控制协议H.248 ，增加了移动相关的扩展。
R99规定了从基于ATM的移动交换中心(MSC)的核心网的呼叫，一些设备商开始提供与R99兼容的MSC服务器和媒体网关，除了继续采用R99中基于ATM的核心网络以外，电路交换的MSC肯定会被R4的媒体网关和MSC服务器所取代。业务提供商可以一开始就选择采用与R99兼容的媒体网关和无线软交换解决方案，这样可以在R99网络中利用R4的媒体网关和无线软交换的方案。从呼叫控制中分离交换功能，答应运营商将呼叫控制功能集中起来。运营商可以将网络中的媒体网关在与PSTN关口局的地方集中起来，就像今天的MSC一样。因此运营商可以降低中继的开销。同时将MSC服务器集中起来还可以降低网络运行维护的开销，这也是传统网络中将MSC集中起来的原因。
采用与R99兼容媒体网关的MSC服务器代替R99传统的MSC ，将具有更高的费效比，同时在提供无线服务期间，能够降低更多的建设投资和运作投资。运营商需要根据多种因素决定选择基于现有技术MSC采用完全的R99或者全新的MSC服务器/媒体网关。
同时，无线软交换和媒体网关还可以用到第二代移动通信网络中，提供基于分组语音，通过在网络互联节点上进行语音编解码转换。
第三代移动通信网络已经得到了部分标准化，预计在2003年？2005年开始商用，日本和韩国已经于今年开始商用，业务发展形势很好。3G系统可以提供高达2Mbps速率的数据业务，两个主要的3G标准已经阶段性地制订出来了：一个是3GPP的UMTS ，一个是3GPP2的CDMA2000 。UMTS主要解决从2GGSM网络的演进， CDMA2000解决基于CDMA网络的演进。前者主要是针对欧洲和亚洲市场，后者主要是面向美国和一些亚洲市场。

;;; 四、融合到下一代网络
1.NGN？通信网络的归宿
电信运营商总是喜欢统一：统一的核心网络、统一的业务平台、统一的运营治理平台。统一的电信网络给运营商带来用户信息统一、计费、维护治理等优势，也会节省设备、系统等的投资，给运营商带来直接好处是投资(CAPEX)和运维(OPEX)费用的下降。追求综合网的努力虽然并未达到预期的结果，但促进了不同网络技术的融合，这说明这种努力还是有价值的。
B-ISDN曾经一度是电信人的梦想， B-ISDN预备用一种新的网络替代电话网络及各种专用网络。利用单一的综合网传输各类信息，提供更高的数据传输率，提供新业务，包括点播电视、电视广播、动态多媒体电子邮件、可视电话、CD质量的音乐、局域网互联、用于科研和工业的高速数据传送等。
B-ISDN将统一延伸到用户的业务接入点，一点接入提供所有业务。B-ISDN的梦破灭以后，又希望统一到下一代网络，下一代网络的统一只是在核心网络以后，而且更加侧重于技术上的融合。从技术实现的可行性来看，下一代网络比B-ISDN更现实。有人曾经说过下一代网络概念本来就不准确，我们每一次谈下一代网络时，结果始终是下一代网络，而且更下一代网络也很难定义。ITU和ETSI给下一代网络做了很不明确的定义：“NGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口的方式，给业务提供者和运营者提供一个平台，借助这一平台逐步演进以生成、部署和治理新的业务。”定义中更多的是表达了愿望：人们能够在任何时候、任何地方、以可以接受的价格和安全使用一组包括所有信息模式和支持开放式多种应用的通信业务。
传统的电信运营商，其主营的电话业务正遭受前所未有的资费改革影响以及移动和IP业务的分流威胁。在长途和国际通信大量业务量被IP分流；在本地网则大量业务量被移动分流。在这样的形势下，运营商急需寻找降低网络成本、增加业务收入、开发新业务的战略性新途径， NGN的出现和发展恰好提供了一个重要机遇。ITU-T为NGN列出了七方面的特征：
基于分组传送；
控制功能与承载分离，呼叫与业务分离；
开放的业务接口，业务的提供与网络独立开发，支持广泛的业务类型：
具有端对端透明的宽带能力：
与现网络的互连互通：
通用移动性；
用户自由接入和自由选择业务的能力。
下一代网络将是基于IP协议且有电信业务质量保证(QoS)的网络，宽带化和移动性是其基本能力。
影响NGN推进的因素很多：技术的进步、用户对电信业务的需求等等。促动NGN的因素有两方面：互联网业务的成功，虽然截止到今日，互联网还没有实现盈利，但是互联网的用户增长速度和互联网业务的开发速度是其它电信业务所不能比拟的。
NGN的另外一个促动是智能网的进一步延伸。传统的电信网络中，业务逻辑在交换机中实现，提供电信新业务时，需要对每一个交换机的硬件、软件作比较大的调整，导致提供业务的种类和速度都受到了很大限制。智能网系统在传统的电信网络上叠加了业务控制系统，实现业务逻辑，因此提供新业务时只需要在交换机上作很小的修改就可以实现业务，加快了提供业务的速度和种类。但是智能网还是需要在交换机上进行修改，同时还需要依靠智能网系统的厂家。下一代网络中，业务与控制分离、呼叫控制与承载分离，所有的控制功能都集中在软交换中实现。所以提供新业务时，只需要对软交换系统进行修改就可以了，而不需要对全网媒体网关普遍的修改，同时向第三方提供开放的业务接口，提高业务推出的速度和种类。
电信网络正在向信息网络过渡，最后将统一到以分组网络为核心、具有良好的可扩展性和开放的体系架构、支持各种综合业务、可持续发展的下一代网络。
2.融合到下一代网络
随着通信网络向分组化的演进，传统的电信网络正经受着一场前所未有的变革。网络向分组化融合的大趋势已渐趋明显。3G是NGN接入层的技术， NGN成为固网和未来3G系统的桥梁。在包交换技术迅速发展的大趋势下，移动网络也同样面临着向下一代网络融合和演进的问题。就移动网络而言，其发展方向是分组化、智能化和宽带化的第三代通信网络(3G) 。但在更广泛的意义上来说， 3G也是下一代网络的一个组成部分，而且它和其它组成部分间的联系比现在GSM网络与其它网络间的联系要密切得多，软交换技术在其中将发挥重要的粘合作用。
基于分组网络语音业务的出现，带来了用户之间语音传输的重大变革。在VoIP中，承载业务流在私网或公网代替PSTN以数据包的形式传送。与传输网络一样，除移动交换外语音业务流在无线通信系统中以电路交换的方式进行通信。第三代移动通信网络标准制订时，就预备从基于电路交换的核心网络过渡到分组交换的核心网络， UMTS系统定义了分组核心网络的过渡方案，其中语音业务以包的形式在分组核心网络上传输。
五、结论

;未来的电信网络将是具有QoS保证，能够提供更多的新业务，能够以各种方式为用户提供接入并访问业务。但是完善的通信网络不是一蹴而就，需要历经接入网络、交换网络、传输网络、业务平台、支撑系统的变革。从运营商的角度来看，投资需要保护，不可能是一蹴而就的革命，我们现在需要做的事情是建设好3G网络，开发出更多适合广大用户使用的3G业务，为进一步的网络变革奠定坚实的基础。
3G系统建设对每一个运营商都意味着一笔巨大的投资，因此技术方案的选择显得尤其重要，不同的技术方案将会影响运营商的业务提供能力，也代表了运营商技术路线的选择。运营商需要认真考虑技术方案，以便符合未来长远的技术发展方向。