张静
(本文作者为爱立信(中国)有限公司无线产品部高级产品经理)
目前有许多移动运营商已经选择 WCDMA 作为3G移动网络的标准，在本文中我们将重点讨论 WCDMA 的网络结构和信令系统。网络的分层结构是 WCDMA 系统与GSM系统的区别之一，随之而来的BICC和GCP是 WCDMA 系统中重要的信令协议。本文中所讨论的是电路交换域的内容，不涉及分组交换域的内容，也不涉及应用层的内容。
网络结构模型
现在有许多正在使用的网络可以用“垂直化的集成网络”结构。垂直化的集成网络对提供某些特定的业务是有优势的，主要是提供一种业务或一套相关性很强的业务。PSTN网和PLMN网就是典型的垂直化的集成网络。在自己拥有的网络中，运营商要提供用户的接入、业务的创建以及到业务的实施，运营商要负责所有的一切。每一个垂直化的集成网络要集成自己的协议、节点和终端设备，电话和数据业务一般是分开的。由于垂直化的集成网络需要支持业务面一般不是很宽，相对来说比较容易保证可靠性，并满足用户对服务质量的需求。
电信技术和数据技术的迅速融合，使得垂直化的集成网络向多业务网络演进，希望能在一个网络中为所有类型的业务提供可靠的实时的通信。为了简化骨干网的设计，渐进地采用新技术，第三代网络已经开始考虑采用分层结构。如果在网络中采用分层结构，使用开放的标准化的接口，网络中的每一层都可以自己决定前进的步伐，与网络其它层相互独立，不受制约。网络的分层思想可以用“水平化的集成”来形容。网络划分成连接层、控制层和应用层。在这种模式下，运营商可以更好利用新的技术，与应用提供商更好的合作，为用户提供更多的业务和服务。
层和节点
3G网络的水平化结构，意味着对所有类型的业务使用同一个传输网络，这就是连接层。连接层传输和处理用户数据和控制数据，例如用户的语音编码/解码，语音数据的传输。为多种业务使用一个共同的传输层，运营商可以减少设备投资，降低运营成本，因为多种业务用同一传输网络传输时，可以大大优化网络资源，提供带宽利用率。连接层由传输设备和媒体网关(M GW ) 组成。骨干传输设备可以是IP路由器、ATM交换机，或者是其它任何满足灵活性和服务质量(Q OS ) 要求的节点。他们的任务是将用户数据和控制数据透明的传过核心网络。
媒体网关作为核心网络和接入网络的接口，处理协议和数据转换。例如，你可以在MGW中看到自适应多速率编码器(A MR ) ，MGW也会有一些设备负责处理提示音，DTMF收发，回声抑制等。GSM/EDGE 无线接入网(G ERAN ) 和 WCDMARAN 通过MGW与连接层相连，外部网络，如 IN TERNET 和 IS DN / PSTN 也通过MGW与连接层相连。
控制层是整个网络的灵魂所在，具有业务智能。对每种业务类型来说，业务智能是特定的，支持的业务类型有GSM、GPRS和UMTS。控制层的节点通常被称为控制服务器，服务器的主要功能是提供呼叫控制功能，如呼叫建立、切换等等。但是控制层不负责控制承载的建立，这是由连接层来完成的。这一点是GSM网络和3G网络的不同之处。对电路交换域来说，主要的服务器节点有：MSC服务器、GSMC服务器、SSP服务器和TSC服务器。
在GSM网络中，MSC负责呼叫的控制和承载的控制，例如，MSC负责呼叫控制，做被叫号码分析和IMSI分析，决定路由，同时负责承载控制，需要在交换机内部建立物理连接，管理相关资源。在3G网络中，随着控制层和连接层的分离，需要新的信令系统来支持，因为控制层只负责话务控制，不负责承载的建立，这就需要新的信令用来分别交换控制和承载的信息。在控制层，主要有两种要求：一是控制服务器(即媒体网管控制器MGC)必须能控制远端MGW。在3G网络中，MGW和MGC可以不在一起，甚至在不同的城市。二是控制服务器之间必须能交换信息，以便建立端到端的呼叫。传统的信令系统不能满足上面的要求，以ISUP为例，在一个消息中，总会有一个电路识别编码(C IC ) 作为参考，用来指示此消息是用于哪一个物理信道，如果传输和控制是分离的，呼叫是独立于传输的，ATM或IP没有指定信道，不能使用CIC来指定传输信道，所以BICC和GCP被用来完成上述的任务。BICC是用在MSC服务器之间，主要用来交换呼叫建立的信息，GCP是用在MSC服务器和MGW之间，主要用来交换承载建立的信息。
承载独立呼叫控制协议
为了解决控制与承载分离的问题， IT U - T 的方案是修改ISUP，克服ISUP的限制，使得传输网络真正变成与控制独立。标准化的结果是 IT U - T 的承载独立呼叫控制(B IC C ) 协议。
BICC可以被用在承载任何分组网络的环境中，如ATM和IP或其它技术，但目前BICC只定义了ATM和IP为承载技术。BICC完全支持 PSTN / IS DN 的全套业务，包括补充业务。BICC可以在控制服务器之间交换呼叫控制信息，如被叫号码和业务需求。另外，BICC也可以传送与承载相关的信息和所选择的MGW的标识号码，让下一个控制服务器选择MGW，并帮助建立承载。
ITU已经定义了两种版本，它们是：BICC能力组1(C S1)；BICC能力组2(C S2)能力组1(C S1)。CS1是BICC的第一个版本。在2000年完成(IT U - T Q.1 901 系列)，CS1支持窄带ISDN业务在ATM传输层上传输，它的网络模式假定呼叫控制和承载控制没有物理分开，它假定MGC和MGW是集成在一个节点中，对水平化集成的网络来说，这是很大的一个限制。能力组2(C S2)为了克服CS1的限制，ITU在2000年到2001年间完成了 BIC C CS2(Q .1 902 系列)。
CS2增加的最重要的内容是：在网络模型中包括了本地交换机、MSC、TSC和GMSC；将呼叫控制和承载控制物理分开，支持IP作为承载技术。BICC定义了4种承载网络： AALTYPE 1(A TM ) 、 AALTYPE 2， STRUCTURED AAL1 ， IP / RTP 如何映射BICC的参数到其它的承载控制协议，是在补充协议中定义的。
网关控制协议
控制服务器为了能在分层网络中控制远端的MGW，使用了网关控制协议(G CP ) 。GCP可以用来控制承载的建立，控制MGW中的资源，如回声抑制器、编解码器、语音通知机等。IETF与 IT U - T 合作开发可GCP协议，ITUT将GCP称之为 H.248 ，而IETF称之为媒体网关控制协议(M EGAGO ) 。需要指出的是尽管两个标准化体各自给了GCP协议不同的名字——— H.248 和 RFC3015 ，它们的内容是完全一样的，在本文中的GCP仅讨论 H.2 48 协议。
H.2 48 是工作在主从模式，控制服务器(M GC ) 为主，MGW是从。MGC通过命令启动在承载网络中的一个连接，请求在承载的路径上加入一些设备，如录音通知机等。MGW执行MGC的命令，通常会回复执行的结构和状态。这种结构可在最大范围内降低传输技术改变时对网络的影响。到目前为止， H.2 48 已经有两个版本。在V2版本中，增加了对GCP在SCTP上传输的规范部分。 H.2 48 定义了连接模型。连接模型中有终端、流、以及上下文。终端是出/入分组网络的媒体流的连接，它允许信号应用到媒体流上，如发送忙音，也允许从媒体流中接受发生的事件，如收到DTMF信号。上下文则是将终端上媒体流混合和桥接在一起，描述了媒体流之间的关系。在呼叫建立过程中，GCP协议通过命令建立终端，描述终端的属性，控制在MGW中的资源。
信令的传输
现在网络中的SS7信令的下3层采用的是MTP，而BICC和GCP定义了多种传输技术。在BICC的规范中定义了BICC使用信令传输转换器(S TC ) 层来传输信令消息。 Q.2 150.0 描述了通用的STC业务，不同的STC业务在 Q.2 150. X 中被定义，目前已有以下规范： IT U - T Q.2 150.1 (2001)，用于MTP3和 MTP3 B 的信令传输转换器； IT U - T Q.2 150.2 (2 001)，用于 SSCOP 和 SSCOPM CE 的信令传输转换器； IT U - T Q.2 150.3 (2 001)，用于 SCTP.的信令传输转换器。由此看出，BICC可以利用现有的STM、ATM和IP来传输。
H.2 48 也定义了几种传输技术，在 H.2 48 附件I中，定义了用ATM作为传输；在附件H中，定义了使用SCTP传输。上面是根据BICC和GCP规范的定义列出的协议栈，在3GPP相关规范中，为BICC和GCP在UMTS网络中使用时，除上面所述的协议栈，还同时定义了M3UA为适配层。在实际的产品实施时，可能会有不同的选择，尤其是信令的适配层，有可能因为这个原因造成互通存在问题。由于现有的分组网络多为ATM和IP，在使用ATM或IP作为3G骨干网的问题上会有不同的考虑。
文章来源：通信产业报-赛迪网
|