移動核心網

移動核心網技術包括2G（含2.5G）核心網技術及3G核心網技術。

基本介紹

• 中文名：移動核心網
• 外文名：MobileCore Network
• 套用學科：通信

2G技術

2G（含2.5G）核心網技術包括GSM、GPRS、CDMA（IS95）。其中GSM、CDMA（IS95）技術分別是由歐洲和北美的標準組織提出的，主要區別體現在無線接入網，而核心網側除採用的信令協定、編號方式等有所不同外，組網方式及節點設定基本上是相同的。這兩種技術本身已發展得較為成熟，變化較小。GPRS是基於GSM體系下演進的移動分組數據承載技術，目前已是成熟技術。中國移動和中國聯通2G網路採用了GSM和GPRS核心網技術。

3G技術

3G技術包括WCDMA和cdma2000技術，分別由歐洲和北美提出，其主要區別體現在無線接入網，核心網的體系結構基本相同，只是採用的信令協定、編號方式等有所不同，各廠商的產品系列有所差別，其中cdma2000核心網基於CDMA（IS95）網路演進，WCDMA核心網則基於GSM/GPRS網演進。

TD-SCDMA標準是中國提出的3G技術標準，其核心網採用WCDMA核心網技術標準，基於GSM/GPRS網路演進。中國移動3G網路採用TD-SCDMA標準。

隨著3G R4軟交換技術在2G核心網中的套用，2G核心網與3G核心網融合組網。採用3G R4標準的核心網，分組域（PS）架構沒有變化，電路域（CS）引入了軟交換技術，分為控制層MSC Server和接入層MGW（媒體網關），實現了控制與承載分離，承載網路可採用TDM/ATM/IP組網技術。CS採用IP承載方式時，可與PS域採用相同的分組傳輸網路。3G R5/R6/R7三個版本的核心網架構基本相同，主要是引入了多媒體子系統（IMS）並逐漸完善，其中R5引入IMS，疊加在核心網PS域，形成以SIP為核心的開放網路架構體系；R6是在R5的功能基礎上進一步完善，定義了IMS與CS網路互通、IMS與IP網路互通、WLAN接入、基於IPv4的IMS、IMS組管理、IMS業務支持、基於流量計費、Gq接口和QoS增強等方面的內容；R7同樣是對IMS的功能的完善，主要加強了對固定、移動融合的標準化制定，增加IMS對xDSL、Cable等固定接入方式的支持，還定義了FBI、CSI、VCC、PCC、端到端QoS、IMS緊急業務等內容。

3G R8在PS域引入面向全IP的核心網SAE（後更新為EPC）架構，以適應無線接入網中LTE技術的套用。EPC架構的目標是高數據率、低延遲、數據分組化、支持多種無線接入技術等。R8包含了LTE的絕大部分特性；R9是在R8基礎上對LTE的完善和增強，完善了核心網商用的相關內容；R10是LTE長期演進的目標。

2G/3G核心網電路域

2G/3G核心網電路域主要承載語音類業務，目前採用3GPP R4軟交換架構，並根據業務發展需要，逐漸向R5及以後版本演進。原有的2G TDM核心網已逐漸退網，並最終由軟交換網完全替代。中國移動2G/3G核心網採用融合組網方式，融合組網主要體現在：核心網網路組織融合，即2G/3G核心網遵循相同的網路組織原則；核心網設備融合，即軟交換核心網元升級支持3G接入，並為2G/3G提供統一的移動性管理和業務處理能力。

R4 2G/3G核心網電路域採用控制與承載相分離的架構，由（G）MSC Server完成移動性管理、業務控制處理等功能，（G）MGW完成無線接入、業務疏通等功能。業務流可基於TDM或IP承載。運營商在引入軟交換架構初期採用了TDM承載方式，但隨著全網IP化的演進趨勢，核心網電路域已向IP承載方式演進，遵循先匯接層面後本地層面再接入層面，先話音IP化後信令IP化的總體演進思路。目前已基本實現核心網元間承載IP化，正在逐步實施A接口、Gb接口和Iu接口的IP化。此外，隨著IMS的引入及分組域向EPC的演進，為滿足業務發展需求，核心網電路域需實現與IMS網路的融合、與EPC網路的互通。

為提升網路服務質量及安全可靠性，電路域中已引入了MSC Pool技術，並在2G/3G融合組網架構下套用，將多個MSC Server/MGW和BSC/RNC組成一個Pool，將物理多局環境變為邏輯單局環境，減少用戶的越局切換的次數，減輕網路負荷，提升設備利用率。部署MSC Pool需在A/Iu接口實施IP化基礎上，以降低組網的複雜度和實施難度。

在核心網電路域應重點跟蹤研究的課題主要集中在：

（1）IP承載方式下業務質量及網路安全研究；

（2）電路域與演進的分組域（EPC）的互通方式；

（3）電路域向IMS演進融合方式；

（4）不同運營商軟交換核心網間互通方式；

（5）全網實現號碼攜帶業務解決方案的研究；

（6）大容量交換設備引入策略、核心網元集中化設定原則及對現網的影響；

（7）A/Iu-CS接口IP化對組網方式的影響研究；

（8）統一編解碼等核心網新功能的引入模式；

（9）2G/3G融合MSC Pool的大規模部署方案對網路的影響。

2G/3G核心網分組域

核心網分組域承載的主要是數據業務。與核心網電路域相同，2G/3G核心網分組域採用融合組網方式。未來隨著LTE技術的引入，核心網分組域將向EPC架構演進。

隨著3G網路的全面部署，移動數據業務發展迅速，為更好地應對業務發展，對2G/3G/LTE/WLAN等多種接入方式進行統一控制，作為移動寬頻基礎設施的核心網分組域需要從架構、組網及功能等方面進行最佳化和增強，以構建一個智慧型化、寬頻化的分組域核心網路。目前核心網分組域正在或將要引入的技術主要包括：SGSN Pool、策略計費功能架構（PCC）、EPC架構、WLAN與移動網融合。

SGSN Pool正在引入，並在2G/3G融合組網架構下套用，將多個SGSN和BSC/RNC組成一個Pool，可支持SGSN和無線設備之間的全互聯，實現設備之間容災備份以及負載均衡。此外，隨著分組域向EPC架構的演進，SGSN/MME還具備支持融合SGSN/MME Pool的特性。

策略計費功能架構是在3GPP R7的動態計費和策略控制的基礎上，為應對數據業務流量衝擊，提升數據業務流量經營價值，實現基於用戶和業務分級的差異化管控，將資源向收益率高的用戶和業務傾斜，結合運營需求而提出的。該架構在現有分組域上增加策略控制伺服器（PCRF）實體，並升級GGSN支持策略控制執行功能，利舊GGSN DPI功能支持業務識別和管控，採用業務、累積流量、用戶簽約信息、位置/接入、時間等多維管控手段，與業務行銷、計費策略相關聯，通過端到端QoS控制，實現差異化無線調度、用戶分級、業務分級、熱點忙時差異化控制、占用大量頻寬的用戶管控等管控能力。PCC功能可實現2G/3G/LTE/WLAN/LAN接入的統一策略控制，符合網路從“啞管道”向可管、可控的智慧型化管道演進的網路發展方向。

EPC是分組域演進的核心網架構，為LTE無線接入提供業務服務，同時支持2G/3G和WLAN等接入。它以IP為基礎，以分組交換為核心，在移動寬頻化時代，將會為運營商提供更有競爭力的核心網解決方案。EPC的特點是控制承載分離（LTE接入），全IP的數據通道，支持多種接入以及單一分組域架構。

目前，國內在大規模建設WLAN，為實現WLAN與移動蜂窩網的融合，可充分利用WLAN的高頻寬優勢，實現對熱點區域數據流量的有效分流，減輕蜂窩網負擔，形成網路優勢互補，有效提高數據業務的投資回報比。WLAN與移動網的融合分為三個階段：一是WLAN與2G/3G網路逐步融合統一認證；二是WLAN接入分組域；三是WLAN與移動網深度融合，支持業務連續性。

在核心網分組域應重點跟蹤研究的課題主要包括；

（1）分組域向EPC架構的演進，支持LTE接入；

（2）PCC策略控制架構的引入；

（3）網路安全的研究；

（4）WLAN與2G/3G網路的融合方式；

（5）2G/3G融合的SGSN Pool的規模部署對網路結構的最佳化和影響。

演進的核心網分組域

3GPP於2005年啟動3G移動系統演進標準的制定工作，定義了可支持高速移動數據業務的無線接入網LTE+演進的分組域核心網EPC架構。該架構中不再包含電路域，LTE無線網僅接入EPC核心網，為LTE終端提供接入外部數據網路及IMS核心網的數據業務通道，可支持高速數據業務及語音類業務。2009年8月3GPP發布了LTE第一個版本R8，目前已進展到R10。隨著LTE/EPC技術標準及設備的不斷成熟，國內外多家運營商已部署LTE試驗網及商用網，但相關標準仍在不斷完善，LTE/EPC技術尚未進入大規模商用階段。

EPC核心網採用控制與承載相分離的網路架構，是在2G/3G核心網分組域基礎上演進而來，但在LTE網路建設初期特別是試驗網階段，為了驗證EPC技術及產品的成熟度，同時為避免對現有網路帶來影響，且考慮初期用戶所使用的LTE終端為單模單待終端，運營商在部署時一般採用獨立組建EPC核心網的模式。隨著商用網路的部署、LTE網路規模的不斷擴大、多模單待終端的使用，對於已擁有大規模2G/3G核心網路的運營商，保持獨立組網模式還是與2G/3G核心網分組域融合組網是運營商需要考慮的問題。

EPC核心網網元包括移動管理實體（MME）、歸屬用戶伺服器（HSS）、服務網關（S-GW）、分組數據網關（P-GW）、域名解析伺服器、用於計費的CG設備。其中S-GW和P-GW通常情況下綜合設定為EPC-GW。在採用獨立組網模式時，這些網元均為新建，並根據網路覆蓋範圍部署。其中MME、HSS、DNS通常採用集中設定的方式，EPC-GW則集中或分散設定在有業務需求的本地網內。

隨著移動通信技術和產業的發展，LTE/EPC設備將逐步投入商用，在演進的核心網分組域應重點跟蹤研究的課題為：一是EPC與2G/3G分組域融合組網研究；二是SGSN/MME Pool組網模式研究。

用戶數據管理

移動通信網中的用戶數據是所有用戶的簽約、鑒權、授權、狀態、內容等信息的總和，主要存儲在HLR、HSS等設備，也可能存儲在EIR、ENUM DNS、業務平台等設備。為適應網路和業務的發展，用戶數據組織應從以網路為中心向以用戶為中心發展，在多接入網路環境下構建統一用戶數據中心。

HLR/HSS是移動通信核心網的重要用戶數據設備，存儲用戶的業務簽約、鑒權認證、接入控制、位置狀態等信息，為CS、PS、EPC、CM-IMS提供服務。

目前，現網已建設大量HLR和少量固定IMS-HSS。隨著TD-LTE的發展，將引入EPC-HSS、移動IMS-HSS，而HLR、EPC-HSS、移動IMS-HSS相互獨立導致CS/PS/EPC/CM-IMS跨域數據互動及組網結構複雜，重複設備投資，數據冗餘存儲，對同一用戶多點業務開通等問題，因此，HLR、EPC-HSS、移動IMS-HSS應實現用戶數據融合，並為整體用戶數據融合提供基礎。

長期來看，HLR/HSS融合的演進應以引入大容量分散式HLR和現網HLR/HSS融合為基礎，進一步融合更多其他用戶數據，構建統一用戶數據中心，並根據公司策略逐步實現融合用戶數據開放，從而推動業務發展創新。分散式HLR的引入可以提升網路和業務質量，滿足近期網路需求，CS/PS/IMS/PSTN和業務平台中的數據融合，可實現用戶數據的共享，進一步提升用戶數據價值。新型HLR及其演進設備必須採用容災，儘量採用N+1容災，以保證HLR/HSS融合數據安全。容災方案應在中心城市集中設定，以便運維與開通。

在用戶數據管理方面應重點跟蹤研究的課題為：大容量分散式HLR的套用研究；用戶數據的融合策略及方案，並跟蹤用戶數據融合的目標方案。

VoLTE

在引入LTE後，LTE網路將逐漸承載VoIP語音業務，原有電路域的語音業務將逐漸向LTE網路遷移。業界已將VoIMS+SRVCC方案作為LTE語音業務的目標方案，即通過CM-IMS提供語音和多媒體融合業務，並提供IMS和CS域間的語音切換。

VoIMS+SRVCC方案是針對LTE/2G/3G多模單待終端的一種語音連續性方案。當終端駐留在LTE網時由CM-IMS網路提供LTE話音業務，在呼叫過程中，終端離開LTE覆蓋進入電路域，通過SRVCC將呼叫從LTE切換到電路域，從而保持語音的連續性。

業界已將CSFB方案作為LTE語音目標方案（VoIMS+SRVCC）成熟前的過渡方案，同時NGMN已經將CSFB作為LTE語音在國際不同運營商間漫遊的必選方案。由於CSFB方案成熟較晚，為儘快推出LTE話音終端，可採用多模雙待終端作為過渡方案，網路側部署CSFB主要為國際漫入用戶提供LTE語音業務解決方案。

在VoLTE方面應重點跟蹤研究的課題為：VoIMS+SRVCC引入策略及方案；在VoIMS+SRVCC方案成熟之前的過渡方案（CSFB）成熟度的研究。

物聯網專屬網元

物聯網專屬網元是服務於物聯網套用的特殊核心網網元。區別於普通核心網網元，物聯網專屬網元針對物聯網專屬號碼，連線物聯網運營支撐體系，為物聯網套用提供業務能力、用戶數據存儲、移動性管理、QoS等。

基於行動網路的物聯網套用接入涉及電路域、分組域和用戶數據存儲設備。在共用無線網的情況下，與其相連的核心網MSC/VLR、MGW、SGSN難以實現物聯網專用，現有MSC/VLR、MGW、SGSN可以滿足初期物聯網業務需求。物聯網初期採用專屬號碼。物聯網專屬網元主要提供數據和簡訊業務，考慮到物聯網功能擴展、容量規劃、運維管理等，為確保物聯網的質量、暢通、效率、時延，應單獨建設物聯網專屬網元：M-HLR、M-GGSN、M-SMSC。

隨著物聯網的發展，物聯網專屬網元的功能和範圍有可能擴展，在這一領域應重點跟蹤研究的課題為：物聯網套用對核心網的新增功能需求；物聯網專屬網路方案研究；物聯網業務模型研究。