WCDMA/GSM核心网络中的IP技术

  IP的连接
  
   基于IP的核心网络结构
   在一个基于IP的WCDMA/GSM核心网络中,所有的核心网络中的网元使用一个公共的IP网络所提供的连接层业务来传输话务和内部信令。
  
   IP网络里的关键部分是IP骨干网络,它是WCDMA/GSM业务、ISP业务或固定网业务的公共骨干网。这是找到IP网络解决方案的挑战,因为需要解决安全性、生存力、QoS、IPV4/IPV6的双栈、带宽有效性,以及在“无连接”的网络中传输面向连接的业务等。
  
   IP架构的结构
   IP的架构主要有两层组成:一个骨干层,主要用来承载不同的站点之间的所有话务;一个站点层,站点IP架构将IP的连接扩展到核心网络的网元上。每一个站点IP架构通过一个或多个边缘路由器连接到骨干层,边缘路由器是一个话务汇聚点和IP本地网络域和IP骨干网络域的分界点。
  
   不同的站点类型
   在实际网络设计中,那些实际设备是按站点分组的。可根据站点在网络中的不同角色,将站点按类型分组。对核心网络来说,3种类型的站点可以满足运营商的需要。其它类型的站点可以根据运营商的特定条件来定义。
    
  ·一类站包括WCDMA/GSM网络所需要的全套功能(控制服务器、媒体网关、GPRS支持节点和无线接入控制器)。一个主站也可以包括业务网络
  
   ·二类站包括媒体网关、GPRS支持节点和无线接入网络控制器。
  
   ·业务汇集站包括媒体网关和无线接入控制器,用于集中网络中负荷。
  
   在任何站均可设置到其它网络的对等连接。
  
   网络冗余和生存力
   网络冗余的原则是基于假定网络能够经得起单点故障,并且在很短的时间内复原对用户的业务。此外,还假设:
  
   ·IP架构——即站点IP网和IP骨干网——能被配置成支持二选路由
  
   ·到网络的接入是冗余的
  
   IP骨干网的主要路由协议是OSPF、IS-IS或BGP-4。目前大型网络要求在几秒到10秒内完成线路状态聚合,比如OSPF和IS-IS。对于对时间要求高的WCDMA/GSM网络来说,这个时间太长了。为了将故障时间降低到50ms或更少,运营商不应只是依赖于IP骨干网的3层的冗余。一个解决方案是依靠下面的SDH机制。另一个是利用MPLS的第二条冗余LSP以及MPLS的快速重选机制。
  
   服务质量
   IP服务质量的能力是用过量供应、准入控制和差分服务( DiffServ 或DS)来支持的。
  
   过量供应
   在一个站点内,过量供应提供简单的管理,是保证QoS更便宜的方法。不过在骨干网中,这也意味着增加带宽的费用。
  
   对于过量供应来说,可以根据拥塞控制机制来减少过量供应的数量。过量供应的数量需要根据故障的情况(链路和路由器故障)、话务集中与异常事件的关系以及所提供的尽力而为所需的容量(容量应该从来不会完全耗尽)来决定。
  
   准入控制
   有各种机制和策略被用于控制进入IP骨干网的话务量。准入控制是在网络的边缘使用,保护骨干网不会过载。一个过载的核心网络会带来丢包和延迟增加的后果。主要有三种方法控制准入:
  
   ·在客户节点中准入控制
  
   ·监视外部接口
  
   ·监视内部接口
  
   原则上来说,任何产生大量非尽力而为话务的节点都应该实行准入控制——例如GSN、MGW、数据密集型应用(如流服务器)和O&M节点等。
  
   DiffServ
   在一个QoS的解决方案中,差异化的业务是IP层处理服务质量的基础。在客户节点中的各种应用,终端用户的应用都在产生IP包。客户节点中应用的例子如媒体网关中的ISDN应用,SGSN/GGSN中的GTP封装功能,以及HLR中的SIGTRAN应用。为了将不同话务流区分出来,建议使用DiffServ的每跳行为(PHB)。当隧道话务经过GTP时,SGSN和GGSN中的DSCP被标识如下:
  
   ·在端到端IP包头中的DSCP由UE设置;
  
   ·在上行链路中,如果DSCP经过Gi 前转,GGSN可以根据PDP上下文(APN)改写设置;
  
   ·在SGSN(上行和下行)和GGSN(下行)中,外层IP包头中的DSCP根据PDP上下文(APN)设置。