万学庆
中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司 528000
摘要：随着网络技术的快速发展及人们的生活水平不断提高，人们对于移动通信的要求也不断提升，核心网技术也从电路交换发展到分组交换、软交换、到IP包交换技术，为整个通信服务提供了越来越快的速度，越来越低的成本及客户体验。
关键词：移动通信；核心网；优化方法；技术；应用
一、移动通信核心网概述
目前，我国在移动网络技术方面取得了实质性的进展，技术革新速度在不断加快，诸多新型的移动通信网络在不断出现，势必会对核心网构成威胁。在移动通信网络化系统发展中，为提高通信服务效率与质量，应从三个层面着手，分别为核心网优化、传输网优化与无线网优化。在三个任务中，无线网优化占据着重要的地位。4G时代的到来，很多运营商越来越感觉到核心网的地位与作用，若想提升整个通信网络运行的质量，必须对无线网与核心网进行共同改善，进而可提高通话质量，以满足受众的需求。优化与改善核心网具有重要的价值意义，通过改善与优化，能实现对整个网络系统的运行状态进行监督与管理；能实现对局部网络系统的有效调整，使得整个网络系统变得更加顺畅；还可实现在无线网故障解决上的高效性，对无线网间的协调具有积极作用。
二、移动通信核心网优化方法
2.1电路域核心网优化技术
电路域核心网优化主要涉及的内容有：分析网络阻塞、信令网、业务路由、负载情况，还能实现对网络系统性能的改善与调整，进而提出切实有效的优化方案，是当前移动通信技术亟待解决的关键问题。在WCDMA电路域优化方面，应以WCDMA为基础，对终端性能与进行端予以检测，通过检测找寻哪部分业务性能较差，通过分析，找寻业务与手机终端间的联系，以避免发生速度慢、延时等问题，进而提升电路域核心网的服务质量与性能。
2.2网络结构优化技术
对于移动通信网络而言，网络结构很是关键，只有优化与完善整个网络结构，才能提高网络系统的质量。为此，工作人员应及时对网络结构的基本构成情况进行分析，了解其构成状态与配置是否合理，这也成为决定网络质量的关键。在网络机构优化方面，中国联通体系通过平面调整、改变SGCP路由器的参数、变动汇接网话务的结构等措施来实现。改变与优化网络结构，应从以下几点着手：第一，实现LSTP与TMSC的独立性，让二者与MSC/GMSC脱离，自成一派，且二者也是相互独立存在的；第二，设置系统性连接口；第三，从总公司的网络结构中脱离出来，自主设置交换机；第四，及时调整与优化系统网络结构，严格规范路由器的使用标准与流程。例如，一省级移动公司在网络结构优化上的表现：该移动公司以往的网络配置为TMSC/LSTP，与市级地区MSC/GMSC网络是紧密联系的，然而，鉴于网络系统中用户数量在急剧增加，导致整个网络系统的负载量大大增加，最终形成巨大的用户负担，网络系统存储量与交换机连接口都无法满足用户的需求，是的整个网络系统陷入困境。为应对当前问题，必须对此网络系统结构予以优化和改善，将TMSC/LSTP独立出来，待到与网络系统连接完成后，要与网元实施交叉性连接，启用双路由器，以达到保护的目的。
2.3系统配置优化技术
若系统的构成方式一致，但是相关的参数设计不一致，也会导致系统出现负荷分配不均衡问题，会对系统的安全性构成威胁，常常会滋生一系列的不稳定因素。启动交换机时，应对整个系统进行合理安排，把相同的话路与信号分配到不同区域，当然，还要对模块实施相同的反向性操作，通过此方式是实现系统高效运行的重要方式。但是，在系统的实际运行状态下，模块还是会发生负荷量不均衡的情况，且全部局向信号都集中于同一模块。
面对此项问题，若想提升系统的稳定性与安全性，应及时改善系统设置，可对局向信号进行变动处理，扩充模块容量等方式，来对系统的设置进行合理的改善，运用此方式能大大提升系统的安全性与使用率。
三、核心网技术
3.1电路交换技术
电路交换的英文全称为：CircuitSwitch，简称为CS。从通信线路资源占用的划分上，“交换”是按照空分和时分模式动态地分配传输资源，在通话过程中保持资源的独占，在通话完成释放相关资源。
以电路时序进行接续的交换方式是电路交换模式，从通信运营商发展开始，语音电话的实现就是从空时分电路交换方式开始的，使用固定电话呼叫对方前，取下电话话机进行号码盘拨号，拨号后，电话机获取全部电话号码发送给交换机侧，而交换侧从获得的号码在本身数据库中进行查找，得到通话的方向，并为双方建立一条预独占的时序作为电路连接，等整段话路都建立起来后，双方正式占用，并开始通话。通话完成，其中一方挂机，交换机则立刻把双方的所占线路断开，为新的通话释放资源。因此，我们可以良好体验电路交换所带来的良好话音。
CS电路交换方式的主要特点是：①电路交换所占用的最小单位是时隙，每个用户所使用的均为64K时隙电路；②面向有连接的物理电路，体现了实时的电路独占性；③同步时分复用：以TDM时分复用为机制，通过空分与时分的交换方式进行连接。
CS电路交换的优点：通信数据链路独占，传输可靠且稳定，数据不容易丢失，且保持原序列，缺点：电路利用率较低，长期占用造成浪费，资源共享率低。
3.2分组交换与融合通信技术
由于电路交换技术的核心网技术设备容量受到硬件限制、扩容的空间非常有限造成节点数量较多、设备越来越老化、网络维护的成本高，有些设备厂家因其技术落后不再提供设备维保等，在IP技术普及的今天，全球运营商逐渐启动和普及了核心网的IP化战略。
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长期演进系统网络逐渐普及之后，IP分组技术对移动互联网的业务支撑及IP承载网络的演进起到了重要的推动作用，分组域将大力应用于IP承载控制的功能和IP数据传送功能，而电路域的份额将逐渐降低。
IP化与融合技术使移动通信网络演进成为了EPS：EvolvedPacketSystem。核心网侧的则为EPC，EPS系统包括无线接入网E-UTRAN和核心网EPC，而核心网的演进为：SAE：SystemArchitectureEvolution网络架构系统演进。
长期演进系统网络中的EPS系统是目前4G移动通信网络演进的重要方向和普及方向。EPC核心网网络的主要特征有：①核心网全网络IP分组化，到最后电路域只是作为话音网络的备份存在。②网络层次扁平化，减少了用户面的节点数量，演进后取消了3G网络中的RNC网元，核心网节点在本局模式下最少可减少到只有一个。③服务质量机制QoS进一步得到了完善，能够支持端到端的QoS质量保证，在PCC结构中加强了计费系统管理和QoS质量控制管理；④支持各类接入技术，如与3GPP系统的互通，同时也能支持非3GPP网络的接入，支持用户在各种3GPP网络和非3GPP网络之间自由漫游和切换。⑤IP分组可以实现各类实时的业务，如话音等，通过对实时业务的更好支持，极大的降低业务连接的时延，在IP网络中实现最大速度的分组交换，实现实时业务，如语音呼叫等。
长期演进网络的EPC网络发展优势，一是为了提高设备性能，提供更快速的用户数据速率，时延得到有效降低，系统容量和覆盖率提高，直接减少了运营商的运营成本；二是基于IP分组技术的网络实现了移动性及灵活配置，可接入多种无线网络；三是传输网络的全面IP分组化，可使分组包在各层级网络中无需进行各层的解封装，数据损失率降低。
为了实现全网IP化网络改造，对现有运营商的移动网络核心网部分需要进行改造，从2G/3G/4G的核心融合，逐步过渡到全IP化，EPC的最终架构是取消了电路域，所有业务将在网络中中通过各类无连接的方式无损的实现，最终实现支持E-UTRAN无线网的全IP的一个核心网。
3.3IP分组化及核心网融合下的网络结构
当移动通信网络全部演进到IP化并实现融合通信的EPS架构之后，传统网络结构将受到颠覆性的演变，核心网将完成2G/3G/4G的融合通信，用一张核心网即可完成三代移动通信无线接入，实现最大的兼容网络，在提供多样服务的同时，建网的成本将更加低廉，网络更加简单，更加容易维护。EPC核心网网络演变后主要网元包括MME、SGW、PGW、HSS、PCRF、AF等，而无线则简化为只有eNodeB单一结构。
MME：LTE接入下的控制层面网元，负责移动台移动性管理等功能；SGSN：GPRS网络的控制面网元，对PS域进行用户移动性管理及会话管理；S-GW：EPC网络媒体层接入服务网关，实现类似SGSN的功能；P-GW：EPC网络边界网关，提供承载控制、计费、地址分配及其他非3GPP接入等功能，实现类似GGSN的功能；HSS：EPC网络用户数据库管理网元，提供鉴权和签约等功能，实现HLR类似功能；PCRF：策略控制服务器；AF：业务策略的提供点服务器；eNodeB：增强型无线基站，负责无线侧接入和无线资源的管理，集成了原2G/3G基站和部分基站控制器的功能。
四、移动核心网的发展及融合应用
移动核心网络技术在现代信息网络技术中将发挥着越来越重要的作用，因此，探索移动核心网的发展及融合应用势在必行。移动核心网的发展及融合应用，下文将逐一进行分析。
4.1 IP化演进分阶段进行
核心网的IP化战略，支撑灵活的业务提供和高效的业务运营，主要是以软交换为主进行网络演进。固定、移动软交换技术是近期核心网演进的关键技术，在这种思路下，对运营商也提出了一定的要求，要求运营商稳步推进固定、移动TDM交换机的退网，IP化演进分阶段进行。另外，值得注意的是随着核心网向IP化网络的全面演进，还需加强IP化后网络的安全可靠性研究。
4.2 IMS是未来融合网的业务控制层
移动核心网络为全业务运营奠定坚实的网络基础，国际标准化组织早就将IMS定义为未来的核心控制架构，包括3GPP、TISPAN、3GPP2、ITU-T等。IMS具有开放式标准架构、支持固网/移动统一的接入网络控制架构、灵活的业务提供和业务触发能力，以及对多媒体业务的管控能力和运营能力等特点，是运营商提供会话型多媒体业务和网络融合的主流技术。
4.3 网络结构趋向扁平化
移动核心网络成为各大运营商核心网演进的主要目标，网络结构的扁平化可以有效提高网络运营效率、优化网络结构。因此，稳步推进固定软交换网络扁平化，逐步增加省际和省内IP话务分流比例至关重要。随着核心网技术的IP化发展，软交换、IMS等技术都基于IP网络进行承载，这使得话音业务可以与其他业务使用相同的承载网络，从而降低网络的投资成本。
结束语
移动核心网络技术发展是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。在移动核心网的发展及融合应用中，IP化演进分阶段进行、IMS是未来融合网的业务控制层、网络结构趋向扁平化，不断探索移动核心网的发展及融合应用策略，只有这样，才能不断提高移动核心网的应用水平，促进移动核心网络技术的发展，进而打造出“IP化、融合化、扁平化”的核心网络。
参考文献：
[1]唐声波. 移动核心网交换侧网络优化方案开发与设计 2015.7
[2]王敏. 移动核心网优化的要点及方法探讨2011.9
[3]朱政. 基于用户感知的移动核心网络隐性问题挖掘探讨2017.4
论文作者:万学庆
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/27
标签：网络论文; 核心网论文; 电路论文; 系统论文; 业务论文; 移动通信论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第10期论文;