核心网络演进趋势探讨.doc

核心网络演进趋势探讨（C114, 2012.6）0前言随着通信技术的飞速发展，核心网向承载IP化、宽带化、结构扁平化、能力开放化方 向发展随着LTE的加速到来，核心网将面临着多种无线接入技术并存的局血，在解决 2G/3G/4G网络的接入及互操作问题的同时，也要考虑异构网络（例如Wi・Fi/WiWAX） 的融合问题移动互联网、物联网等新兴产业高速发展所产生的大量新业务，对核心网提出 了新的需求传统的电信业务面临着互联网OTT业务的挑战，电信运营商为了避免成为管 道，都在加速管道智能化和能力开放化的进稈，核心网也必须适M这种变革木文从用户数据融合、语音业务迁移、分组网络演进、IMS网引入及策略控制发展等方 面探讨了核心网的演进方向，提出了核心网的目标架构，并分析了核心网长期发展面临的挑 战及未来核心网的发展趋势1核心网络演进核心网是通信网络的核心控制层，其技术标准为了适应新的业务发展需求在不断演进核心网络标准研究冇几个明显的趋势：网络架构趋向融合、从面向人的通信到面向机器通 信、开始进行流量优化的研究、更加关注能力的开放现有核心网主要基于3GPP R6标准,R7版木引入了 PCC架构，开始关注网络的控制策略，在R6版木的WLAN与WCDMA统 一认证的基础上，R7版木乂进一步对WLAN和WCDMA的融合进行了研究。

R8版木提 出了研究融合2G/3G/4G/WLAN的统一 EPC核心网，PCC开始考虑BBERF等非3GPP 的统一控制架构，同时对WLAN业务分流的ANDSF技术及机器类通信（MTC）问题展开 了研究R9版木提出了用户数据融合（UDC）的框架及分布式架构，并进一步对MTC问 题进行优化研究R10版木对用户数据的多接入、PCC对业务和计费系统的接口、基于GTP 的WLAN接入问题进行了研究R11版木正在研究UDC数据模型、PCC对固定移动的统 一控制架构、数据业务分流、运营商能力开放（MOSAP）、MTC性能优化等一系列问题在一淀时期内，核心网络将向如下方向演进：移动核心网的电路域和分组域将长期并存; 分组域向统一、扁平的架构演进:IMS是语音和多媒体业务的H标架构；随着LTE网络覆 盖的逐步扩展，部分语音业务逐步迁移至分组网络；WLAN等非3GPP的异构网络将逐渐 融入3GPP网络架构；随着IMS、LTE网络的引入，用户数据将逐步向统一的用户数据中 心转变图1示出的是核心网演进的目标架构1.1 用户数据融合未来网络中多种用户数据为数据管理带来新的挑战现有网络中存在着多种用户数据，2G和3G用户采用共用HLR的方式，WLAN和宽 带用户数据部署在AAA,用户增值业务数据存储在VAS。

未来随着IMS、PCC、LTE等新 网络设备的引入将使用户数据的网元变得复杂，将出现HLR、HSS、SPR、AAA等多种类 型的数据库，同时伴随着移动互联网的发展也将出现多种多样提供卞富业务的应用服务器, 这些服务器也将存储不同类型的用户数据，同时物联网的发展将带来大童存储机器设备信息 的数据，备种类型用户数据的出现将对数据管理提出新的挑战从技术发展角度来看，3GPP提出的用户数据融合（UDC）致力于数据库融合技术研究, 数据融合已成为业界公认用户数据管理的发展趋势从用户数据管理技术方面来看，随着 IT技术的发展，电信设备木身将具备更高的处理能力和存储能力，用户数据管理朝着集中 式数据库、分布式架构的方向发展用户数据管理的分层架构使前端数据杏询和后端数据存 储架构分离，增加了用户数据管理的灵活性和可扩展性，2G/3G、LTE、IMS、AAA、AS 等数据呈现融合的管理趋势，未来的目标是建立统一的用户数据中心总体上来看，用户数 据组织形式正在从以网络为中心逐步向以用户为中心转变，整体朝着数据融合的方向发展现有用户数据管理将逐步实现HLR/HSS用户数据融合，从移动核心网开始，实现 2G/3G/LTE的统一用户数据管理，并以融合的HLR/HSS为基础，考虑更多数据类型的融 合，构建运营商自己的统一融合数据中心。

长远来看，逐步考虑用户数据中心的开放性，推 动业务创新，提升用户的业务体验核心网近期将逐步引入分布式架构的用户数据设备； LTE、IMS引入后，优先考虑在移动核心网上逐步实现HLR与EPC・HSS、IMS-HSS的设 备融合；基于HLR/HSS融合设备，以用户为中心，逐步考虑将固网用户数据设备、业务 平台等相关用户数据集中，构建统一的融合数据中心1.2 电路域的演进核心网电路域主要承载语音业务，传统的I古I定TDM交换机与I古I定软交换正在被IMS网络替代，移动TDM交换机已经被 移动软交换设备替代，随着IP化改造的全面部署，核心网电路域承载将逐步退出历史舞台 移动核心网电路域目前普遍采用2G/3G共核心网图1核心网演进的目标架构2木期关注 Monthly Focus赫罡，滕佳欣，朱斌核心网络演进趋势探讨邮电设计技术/2012/05的方 式，木地网层面软交换端局已经全面替换TDM端局，实现了控制与承载的分离，长途网层 面还存在TDM和软交换2张长途网I占I定核心网木地网层面传统TDM交换机和同网软交 换设备并存，长途网层面也是TDM长途网和软交换长途网共存分纽域WLANIMS域■n^WCDM/VHSPA电路域MGWPCRF/ SPRHLR/HSS/ AAA/…LTE-(,7(.11：- 1 I «.lMMTE CentrexUSN/ SAEG1ME. GGS核心网演进的目标架构目前，IP化改造是核心网电路域升级的主要内容。

IP化使网络结构更为简单，提高了 网络资源利用率，IP化改造后Pool的实施进一步优化了核心网络的业务性能移动核心网 IP化改造在木地网层面由Nc、Nb核心网接口向A、lu-CS等接口延伸移动长途网层面 传统的TDM端局逐渐退网，长途软交换将逐渐转化为呼叫协调节点（CMN）,不再处理语 音承载业务，只进行呼叫信令处理I古I网核心网因结构形态较复杂，其IP化进程也较缓慢, 随着宽带提速和光进铜退进程的加速，I古I网TDM端局逐渐退网，其话务被同网软交换端局 和IMS吸收，【占I网软交换和IMS在一定时期内会共存占|定TDM长途网随着TDM端局 的退网，也逐渐退网，尚定软交换在IP化改造后实现SIP互通，最终尚定移动长途话务都 通过扁平化网络疏通移动核心网电路域的长期演进与语音和短信业务的提供密切相关，电路域语音和短信业 务有向分纟R网络迁移的趋势随着移动互联网的高速发展及LTE产业链的成熟，LTE时代 正在加速到来，目前全球已有将近50张LTE商用网络LTE网络主要提供高速数据业务, 在LTE网络部署初期，语音和短信业务仍由电路域提供，这就要求电路域升级来支持CSFB 及短信冋落功能，随着LTE网络的覆盖的不断完善，语音和短信业务开始逐渐向LTE网络 迁移，LTE网络将逐渐采用SRVCC方案解决语音业务问题。

语音业务的迁移是长期过程, 语音、短信业务长期将由电路域提供，电路域将逐步升级改造满足与LTE/IMS的互操作要 求随着核心网电路域设备刀片式架构的广泛采用和软件技术的发展，核心网电路域有向大 容量集中化部署及虚拟化发展的趋势现网电路域设备老平台较多，设备数量多，而且大部 分省份采用分散部署的方式随着软交换设备刀片式架构（ATCA）的广泛采用，设备能力 得到很大的提升，使集中化部署成为可能集中化部署能有效减少运行维护费用，使软交换能更加低成木高效地运行，更重要的是 在平台趋同的基础上未来虚拟化技术的引入使得运营商能够在通用的駛件平台上构建多厂 家共存系统1 .3支持多接入的分组网络移动核心网分纟ft域主要提供移动数据业务，随着移动宽带化加速，核心网分纟fl域也在不 断演进目前，核心网分组域普遍采用2G/3G共核心网的方式，随着移动数据业务流量的 快速增长，现网开始引入3GDT技术，减轻SGSN数据转发压力，基木实现控制与承载分 离分组域网元的大容量集中部署使分纟R域设备的容灾问题变得更为重要，现网通过采用 SGSN Pool技术解决SGSN容灾问题，并实现SGSN负载容量均衡分组域演进的目标架构是2G/3G/4G共核心网，在向目标演进的过程中要解决现有网 络如何平滑升级的问题。

为了使用户有更好的业务体验，现有分纟R网络首先要升级支持与 LTE网络的互操作，此外为了实现业务连续性需要2G/3G接入与LTE接入有相同的锚点, 这个锚点就是GGSN与PGW的融合节点，这就要求GGSN能够通过软件升级的方式支持 GGSN/PGW融合功能现网SGSN向MME演进有2种不同的选择，一种是升级成为 Gn/Gp SGSN与MME融合节点，另一种是升级成为S3/S4 SGSN与MME的融合节点, 现网SGSN可以升级为Gn/Gp SGSN与MME融合节点，而新建的MME节点要求同时 支持Gn/Gp SGSN及S3/S4SGSN现网GGSN与SGSN的扩容和改造将采用能够平 滑升级到EPC的硬件平台，通过软件升级的方式实现SGSN/MME. GGSN/EPC-GW的 融合Wi-Fi作为一种应用广泛、成木低、带宽高的无线接入技术越来越受到运营商的重视， 已成为分流数据业务、优化网络覆盖的重要手段3GPP系统正在逐步将Wi・Fi技术融入到 统一的分纟R核心网由于Wi-Fi属于非3GPP的接入技术，因此与3GPP系统的融合就变 得较为复杂Wi・Fi与移动网络的融合可大致分为统一认证、统一接入及系统间的业务连续 等几个阶段。

统一认证是指Wi・Fi重用3GPP接入鉴权机制，相对于Portal认证方式，统 一认证更方便用户的接入，同时也提高了安全性，由于终端和网络的支持程度较好，备个运 营商已经开始进行统一认证的部署统一接入和系统间的业务连续对终端和网络的要求比较 高，需要支持Mobile IP协议及IPSec隧道，为了降低对网络，尤其是终端的技术要求， 标准纟R织正在研究采用GTP协议的解决方案，这也是未来的发展方向为了更加有效地实 现Wi・Fi的业务分流，分纟R网络开始引入接入网络发现与选择功能（ANDSF）,由网络侧 向终端下发系统间移动性策略信息，终端根据这些信息，选择合适的接入网络，从而实现数 据业务的有效分流1 .4全业务运营的IMSIMS最早由3GPP在R5中提出，是一个基于分纟R域提供IP多媒体业务的了系统随 Vi, IMS逐渐成为实现网络融合和业务融合的核心技术，3GPP2. ITU-TNGN-GSL ETSI TISPAN等国际标准纟R织将IMS定义为未来网络的核心控制架构为丿应对互联网业务的挑 战，运营商的业务重点也从语音业务向多媒体业务转移，IMS以其开放的标准架构、支持 間定/移动统一接入、强大的多媒体业务提供能力及完善的业务运营能力，成为运营商应对 互联网业务的主要技术手段。

IMS不能为运营商提供所有业务，而是定位于解决具备电信级特征（QoS、安全、可管 可控、普遍服务）的业务，如语音/可视、短信/彩信等，并提供一种固定移动融合解决 方案和利用电信网的有利条件发展互联网类业务的手段从网络演进来看，目前业内还没有 IMS技术之外的新的网络架构，未来几年内不可能出现与IMS技术具有同样成熟度和竞争 力的技术从传统TDM交换、软交换到IMS的演进在业内已成为不争的事实从技术标准角度来 看,无论是ITU-T. TISPAN还是3GPP,都将I MS作为尚定网和移动核心网网络演 进的唯一目标IMS发展以固网改造为切入点，结合TDM端局退网和光进铜退，逐步部署面向企业和 个人的融合ICT业务；在移动网分纟R域叠加IMS网络示开始向个人用户提供RCS业务等 互联网类业务；随着LTE的部署，网络具备VoLTE业务能力，固定。