中兴通讯CDMA2000 ALL-IP灵活的组网解决方案

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依据3GPP2标准,CDMA网络向ALL-IP网络演进分4个阶段,传统移动台域LMSD为第三阶段,核心网引入了软交换架构,实现了呼叫控制和承载的分离,把原来的MSC演进为两个独立的网元MSCeMGW。在LMSD阶段的开始阶段,核心网和BSS之间仍然采用原来的A接口,在20053月份,3GPP2推出了新的IOS标准--IOS5.0,从而实现了BSS和核心网之间的分组传输,包括A1接口的信令和A2接口的话音承载,我们称分组化的A接口为Ap接口,分组化的A1接口和A2接口分别称之为A1pA2p接口。这时的网络架构如下图所示:

一、 ZTE CDMA2000 Ap接口解决方案优势分析
中兴通讯在20059月份推出了支持Ap接口的商用版本,实现了TrFORTO功能。ZTE CDMA2000 ALL-IP产品ZXC10 3GCNBSS产品严格遵循3GPP2IETF标准,A1pA2pyyzz接口协议栈模型严格遵循3GPP2接口协议规定,A1p信令协议栈为IOS Application/SUA/SCTP/IP/Link Layer/ Physical LayerA2pyy接口承载协议栈为User Traffic/RTP/UDP/IP/Link Layer/ Physical Layerzz接口遵循SIP(or SIP-T)/TCP(or UDP or SCTP)/ IP/Link Layer/ Physical Layer,对于A2pyy接口上层的usertraffic,中兴通讯遵循RFC3558 EVRCSMVRFC3551 PCM(G.711)RFC2658 13K QcelpRFC2833 DTMF对相关承载的规定,同时还扩展支持8K QcelpRTP传输。
相比传统的电路交换解决方案,Ap接口实现后,系统引入了TrFORTO特性,中兴通讯BSC不再保留声码器,声码资源被移到MGW中,使得局内和局间的大约45%呼叫不再需要声码资源,这点相比传统CDMA移动解决方案节省了大量声码投资。
实现Ap接口后,语音承载编码类型从原来的64kbps PCMG.711编码)直接变为EVRC(目前绝大部分手机支持EVRC),分组网络承载EVRC编码语音时,每路话路带宽变为26.8kbps,同时中兴通讯支持话音的多帧绑定功能,即多个EVRC编码语音帧放在一个ip packet中传输,帧范围为1~6,考虑到话音的整体效果,推荐多帧绑定数为3,这样每路话路带宽变为11.73kbps,这样每路会话节省的带宽大约为81%。实现Ap接口后,由于在整个话音传输路径上,减少了两次的编解码过程,降低了话音的信息损耗,减少了话路端对端延迟,话音质量得以改善。
中兴通讯3G ALL-IP硬件平台确保了BSSMSCeMGWHLRePDSNGoTaCDMA2000网元实体中单板的重用性,数字中继接口板DTB、窄带七号信令板SPBIP网络接口板IPI等关键单板均可在BSCMSCeMGWHLRe中混插,对于现网中已经商用运行的BSC中的声码器资源板VTCD可直接在MGW中使用,从而很好地实现了中兴通讯ALL-IP产品的平滑升级和扩容,实现了最大限度的为运营商节省投资的目的。中兴通讯CDMA2000 ALL-IP  ZXC10 3GCN解决方案同时支持平滑向IMS过渡及平滑升级。
 中兴通讯CDMA2000 ALL-IP产品实现Ap接口后的网络架构图如下图所示,图中给出了Ap接口解决方案下网络运营的优势。 

二、ZTE CDMA2000 ALL-IP整体解决方案
ZTE CDMA2000 ALL IP全套产品组网灵活,SGW功能既可内置于MSCe,也可内置于MGW内,也可内置于HLRe内,同时也可单独成为独立的物理实体,除了软交换承载与控制分离的基本组网模型外,还有其他形式多样、变化灵活的组网方式:
大容量组网
由于中兴通讯CDMA ALL IP基于中兴通讯全新的ALL-IP 3G硬件平台,交换容量和系统处理能力得到大幅提升,能很容易实现大容量、少局所的组网方式,这种组网一般适用于大中城市的用户量大、用户密集地区。中兴通讯ALL-IP核心网产品ZXC10 3GCN最大支持5400KBHCA60000erl的端局或关口局和端局合一局,若纯粹的关口局系统支持的能力进一步扩大。该种情况下组网模型如下:
上图中,BSS系统以TDM接入或以IP接入都可以,核心网络部署在IP网络上。
跨区域、多局所组网
对于若干个用户量少的地区或用户分散的偏远地区,可以采用跨区域的组网方式,以一个MSCe带若干个MGW组网,MSCe位于中心区域,MGW位于各个外围区域,就近接入当地网,从而构成一个大本地网,解决广覆盖及迂回路由的问题。
外围区域的BSS接入,既可以采用TDM A接口方式接入,也可以采用IP Ap方式接入,下面专门讨论远程接入时,只有传统E1/T1没有专用的IP骨干传输网时,如何解决Ap接入问题。
Ap Over E1方式组网
对于那些只有传统的TDM承载网络、没有现成的IP骨干承载网络的运营商来说,可以考虑租用IP骨干承载网络或租用或建设专用IP网络,来建设ALL-IP CDMA网络。出于建网成本的考虑,建设或租用IP网络太过昂贵,但出于节省声码资源的目的,也可以考虑Ap接口,BSS局内交换在本地完成,可以节省这部分声码资源。
对于A1p和相关H.248信令,可以采用中兴通讯专用单板实现IP Over E1的传输。
对于BSS之间的话路,即A2pyy接口的话音承载,可以通过专用的数据设备WAN Router来解决,也可采用中兴通讯专用的IP Over E1单板来加以解决。
由于带宽资源宝贵,对于这时的语音报文采用压缩的RTP技术来进行传递,可以进一步降低网络对带宽的需求,CRTP是专门针对低速点对点链路上提出的语音报文传递技术。
SIP电话接入
中兴通讯CDMA2000 软交换系统ZXC10 3GCN提供对SIP Phone的接入,SIP Phone可以以User Agent方式和通过SIP Proxy Server代理方式两种方式接入到ZXC10 3GCN系统中,SIP Phone可以与PSTN用户电话、CDMA移动手机电话实现话音互通。该功能已在印度Reliance ITC实验室与Reliance SIP  Phone成功实现了对接。           

对于采用CDMA无线网络技术的mobile Phone电话接入,如EVDO移动手机或插入EVDO无线网卡的笔记本电脑,中兴通讯已经在2005年重庆国家863项目中成功演示了采用EVDO Mobile Phone与普通CDMA MSPSTN fixed phone等电话互通,同时还演示了视频电话业务。
三、ZTE CDMA2000 ALL-IP产品QoS保障
建立CDMA2000 ALL-IP网络,如何保障QoS,是每一个运营商和设备制造商重点关注的问题。中兴通讯CDMA2000 ALL-IP产品解决方案有完善的端对端QoS保障机制。对于无线网络的QoS保证问题,这里不再专门论述,这里主要讨论实现Ap接口后的ALL-IP网络的QoS保证问题。对于IP骨干承载网络来说,假定为MPLS网络,主要因为MPLS网络是一种比较常用的、最典型的、QoS解决方案已经比较完善和成熟的网络。
从业界推荐的几种QoS解决方案中,中兴通讯CDMA2000 ALL-IP网络选取DifferServ模型,根据业务模型划分为信令VPN、语音承载VPN、网络管理VPN、普通数据业务VPN等,不同的VPN具有不同的QoS策略和安全路由策略。
            

 
MPLS Diffserv网络基于分层管理的需求,将网元划分为P(运营商骨干路由器)、PE(运营商边界路由器)和CE(客户边界路由器)三种类型。CDMA2000 ALL-IP网元,如MSCeMGWBSC等,其在MPLS Diffsev组网中到底以何种角色存在,取决于网络规划,如果CE网元较少,则从节省建网成本考虑,CDMA2000 ALL-IP网元业务网元可以以PECE的角色参与组网;如果CE网元较多,为便于网络管理和保证网络的可扩展性,则以CE角色参与组网。中兴通讯推荐CDMA2000 基站和软交换核心网作为一种MPLS网络的CE设备接入到MPLS承载网络,与运营商的MPLS网络的PE存在接口关系。
为了更大限度的保护网络运行持续稳定,中兴通讯CDMA2000 ALL-IP解决方案的设计架构充分考虑到系统冗余备份机制,核心备件及设备采用1+1N+1M+N等备份方式,核心数据库1+1主备,组网平面采用双网双平面架构来确保网络无单点故障。
四、结束语
  中兴通讯CDMA2000 ALL-IP产品依托中兴通讯强大的研发实力和深厚的技术底蕴,推出了包含Ap接口在内的ALL-IP接口解决方案,极大的丰富了网络架构。中兴通讯CDMA2000 ALL-IP产品技术先进,容量大,接口协议丰富,兼容性演进性俱佳,组网灵活方便,既可以构建现有的2G网络,便于向ALL-IP网络平滑演进,又可以满足3G新建网络的需求,充分考虑客户需求,最大限度地节省运营商网络建设费用,充分保护运营商现有网络投资,从而建设一个稳定可靠、技术先进、面向未来的网络。
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