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1、BSS IP化新技术培训,中国移动通信研究院2007.9,提纲,BSS IP化的概念IP化的驱动力和应用场景分析BSS IP化标准化进展情况技术原理及对设备的改造要求工作进展和建议,无线承载技术的演变,R99,R4,R5,R6,GGSN,SGSN,MSC server,GMSC server,MGW,MGW,TDM/ATM/IP,ATM/IP,IP,IP,IP,无线接入网承载技术是一个从TDM到分组交换的演变过程，全IP化成为发展趋势TDM-ATM-IP,2G,TDM,IP,MSC,GMSC,SGSN,GGSN,TDM/FR,WCDMA R4版本中RAN接口,UTRAN,RNC,RNC,To
2、MGW,To SGSN,To MGW,To SGSN,Iub,Iucs,Iups,Iub:Node B和RNC之间的物理接口;ATM承载，主要采用E1、IMA E1，少量采用非信道化ATM STM-1接口,Iups:RNC和SGSN之间的物理接口;ATM承载，主要采用ATM STM-1/4接口,Iucs:RNC和MGW之间的物理接口;ATM承载，主要采用ATM STM-1/4接口,TD-SCDMA 网络架构,GGSN,A,Abis,汇接局,PSTN/PLMN,Internet,MGW,3G,2G,SGSN,MSC,MSC,CS,PS,端局,MGW,Gb,Gn,Gi,Nc,Mc,Nb,Iu-PS
3、,Iub,Iu-CS,接入网(RAN),RNC,NodeB,BTS,BSC,PCU,核心网(CN),现网已实现,现网正进行,移动网ALL IP发展进程,BBS IP化的概念,2G最初定义的时候，主要接口协议为TDM，随着IP化的发展和2G新技术的引入，有必要讨论在2G引入IP承载的可行性BSS IP化概念利用IP作为BSS的传输协议，主要包括：Abis、A接口、Gb接口,SGSN,IP Backbone,GGSN,VMSCServer,GMSCServer,MGW,MGW,PS Core,CS Core(Big network),BTS,BTS,BSC,BSC,A接口,Gb接口,Abis接口,
4、提纲,BSS IP化的概念IP化的驱动力和应用场景分析BSS IP化标准化进展情况技术原理及对设备的改造要求中国移动BSS IP化工作建议,IP RAN驱动力,低成本,高带宽,扁平化,IP化RAN,可管理性,以太传输的建设成本相比传统SDH方案节省20IP化RAN设备成本低扩容、维护成本,有利于实现未来接入网网状连接,去除ATM层，简化网络维护IP RAN后续无端口扩容，可节省管理和维护开销,HSPA宽带数据业务引发4倍于R99的传输带宽需求1个FE可以提供50个E1的带宽IP网络可提供2.5G/10G大容量,IP已成为下一代网络的基础，符合IP化网络发展趋势IP的可靠性、安全和QoS逐步成熟
5、,IP的灵活性和寻址实现Pool/Flex提升网络安全性,可靠性,与多业务和固定客户发展互相促进存在城域延伸、安全和QOS风险,趋势,多业务,为什么要研究2G IP化？,IP化是无线网络整体发展趋势随着WCDMA/TD均在技术上完成IP化，并且逐渐完善设备开发需要研究2G系统如何演进，实现IP化结合中国移动情况2G的业务量不断增长，EDGE等新技术不断增强中国移动2G仍然有大规模发展，需要研究如何实现IP化,BSS IP化之后带来的好处,1、话音业务质量提高在A接口为TDM，核心网IP化条件下，单个2G2G呼叫需要经过4次TC过程，语音质量会随着TC过程的增加有所下降（每次TC过程降低PESQ
6、值约0.15，增加时延约20msA口IP化后，通过TrFO，单个2G2G呼叫无TC过程，语音质量大大改善，而且节省了TC成本2、降低网络成本节省TC模块（如何TC上移）A接口IP化后，由于TC从BSC上移到MGW，IP化后TrFO情况下的2G呼2G不需要TC，大量降低设备投资。大幅降低MGW、BSC接口板数量在A接口TDM方式下，E1端口数量众多，需要的接口板多。在IP化后TC模块消失，原有的TC模块BSC间、TC模块MGW间的E1端口被BSC-MGW之间的IP端口替代，大大减少接口板的数量节省SG3、IP化利于Flex组网基于MSC in Pool、SGSN in Pool组网减少核心网投资
7、，提高网络可靠性A IP和Gb IP使得MSC in POOL和SGSN in POOL易于实施有利于媒体网关的容灾方案,BSS IP化后带来的好处（续）,4、简化维护管理难度GSM核心网和接入网统一支持全IP组网，有利于网络规划。Abis接口、A接口、Gb接口IP化后，可以将需要维护的网络类型归一化，减少维护人员的技能要求，简化了维护管理难度。TDM下，Abis接口与TRX时隙之间的关联配置、A接口TDM的电路管理和配置是相当复杂的。IP化后这些数据配置都将大大简化，运维难度降低。5、BSC信令直达MSC Server在TDM情况下，MGW需要内置SG，IP情况下，可以直达MSC Serve
8、r6、2G/3G共享网络传输，利于传输网的规划设计在3G RAN逐渐引入IP承载，在我公司2G/3G均会大发展的情况下，IP BSS使得2G、3G可以共享基础网络，不需要为2G BSS单独维护一张TDM基础网络否则运营商将保有两个平面的传输网：一个TDM平面和一个IP平面。规划设计困难，资源利用率低，浪费大量的传输设备和光纤资源7、灵活的最后一公里，组网更灵活IP传输摆脱了TDM传输网的依赖，手段多样，可因地制宜选择最经济的方式。最后一公里可采用无线（微波、Wimax）、有线（光纤、铜线、电缆等）。普适性承载在多种性质的城域网上：MSTP/SDH、城域以太网、IP光网络等。比如Micro/Pi
9、co BTS用于室内覆盖或家庭无线接入，Abis使用五类线或者ADSL来承载使得这种应用的组网解决方案十分简便。,BSS IP化后带来的好处（续）,8、节省传输资源成本在IP方式下，能够采用采用压缩率比较高的编解码类型、VAD、IP头压缩、IP头复用技术，大幅降低每呼叫的带宽占用，能够大幅提高传输效率和传输资源利用率。IP传输建设或租赁成本比同等带宽的采用TDM传输网络的成本要低很多。9、分组业务的发展对IP传输的需求随着GPRS/EGPRS/GERAN的发展，GSM分组业务不断增强，GSM的分组业务模型发生变化，向带宽需求增加和话务量突发的方向发展，因此提出对Gb IP传输的需求，要求GBS
10、C提升IP处理能力10、符合网络IP化演进趋势全网IP化是未来网络发展趋势，BSS IP化符合这种演进趋势。有利于网络的一体化设计,应用场景,TrFO场景Flex（A Flex、Gb Flex）场景3.Abis接口带宽要求场景4.Micro/Pico灵活组网场景,应用场景TrFO,TrFO：在呼叫建立过程中首先进行OoBTC(Out-of-Band Transcoder Control)过程，协商出统一的SC和ACL后，通知MGW用户面采用SC压缩编码进行语音通讯，MGW无需插入TC资源，这样呼叫进入稳态后，全程采用压缩语音，即TrFO呼叫建立完成,应用场景TrFO,2G与3G互通：OoBTC
11、过程会尝试建立TrFO呼叫。如果2G终端支持AMR编码，那么可以建立TrFO呼叫。呼叫进入稳态后，2G接入端采用FR-AMR/HR-AMR/WB-AMR语音编码，核心网段和3G接入侧为UMTS_AMR2语音编码，呼叫链路上无需插入TC。,应用场景Flex（A Flex、Gb Flex）场景,MSCS,MSCS,MSCS,MGW,BSC,MGW,MGW,BSC,BSC,MSCS Pool,MGW Pool,采用TDM接口时MGW容灾实现代价比较高，因为传输无法共享，BSC到每个MGW间都需要配置足够数量的中继资源；当A口采用IP后自然解决这个问题，传输可以共享，轻松实现A-flex,应用场景Ab
12、is IP化场景,Abis传输带宽的需求愈加强烈 扩容、新建站点的建设逐渐导致传输带宽的增加 2G/3G共传输的需求也对传输的融合及带宽的管理提出新的要求,应用场景Micro/Pico灵活组网场景,微基站密集城区室内覆盖Pico 基站家庭应用室内覆盖热点区域应用补盲,提纲,BSS IP化的概念IP化的驱动力和应用场景分析BSS IP化标准化进展情况技术原理及对设备的改造要求工作进展和建议,标准定义情况,3GPP对IP UTRAN的标准化主要由RAN WG3具体负责CCSA对于TD-SCDMA规范中没有专门的IP承载定义，根据中国移动的规范进行增补3GPP对IP BSS的标准化目前主要由GERA
13、N组具体负责,BSS IP化国际标准情况,SGSN,IP Backbone,GGSN,VMSCServer,GMSCServer,MGW,MGW,PS Core,CS Core(Big network),BTS,NodeB,BSC,RNC,Iub IP化已在R5冻结,Abis接口为非开放接口，没有定义,1）A接口信令面IP化：3GPP R7版本48.006-710引入SIGTRAN，仅明确了基于IP的A口控制面协议栈；2）A接口用户面IP化：标准化尚未开始,Iu IP化已在R5冻结,Iu IP化已在R5冻结,Gb接口IP化已经在R4冻结,A口 IP化,控制面2001年4月，R5版本的3GPP
14、43.051-510首次提出了A Over IP2006年5月 3GPP发布的R7版本48.006-710，首次明确地提出了基于IP承载的A口控制面协议栈用户面没有定义,Gb接口的IP化,2000年11月 3GPP发布的R4版本43.051-400在明确地提出了基于IP承载的GB口协议栈,标准化进展情况,目前中国移动正在牵头BSS IP化国际标准化工作2G领域的IP化工作，中国移动是最主要的推动者考虑到2G IP化中仍然有一些的遗留问题，结合我们的技术方案，目前正在进行标准化工作国际标准推动3GPP GERAN工作组：A接口用户面IP化已经在GERAN会议上提出WI立项已经与国际国内运营商和厂
15、家进行广泛沟通Vodafone、T-mobile、意大利电信Ericsson、Motorola、ZTE、Huawei、Alcatel等国内标准化待国际标准化及基本定性之后，预计12月份CCSA TC5全会提出立项,提纲,BSS IP化的概念IP化的驱动力和应用场景分析BSS IP化标准化进展情况技术原理及对设备的改造要求工作进展和建议,IP承载的实现方式,为实现IP传输，有以下2种实现方式：纯IP方式（Native IP）无线接入网网元设备对外接口已经是基于IP方式如果标准有定义，应该完全符合标准中对IP化的定义IP“承载”方式（TDM to IP）无线接入网对外仍然TDM承载，通过IP伪线方
16、式将TDM封装到IP上承载遵从IETF标准，与3GPP标准无关,纯IP方式,IP,L2/L1,上层净荷,上层净荷,IP,RTP/RTCP/SCTP/UDP等,IP,L2/L1,RTP/RTCP/SCTP/UDP等,IP“承载”方式,PE,TDM,IP/MPLS,TDM时隙,PWE3Tunnel/IP,L2/L1,TDM,data,data,data,PWE3Tunnel/IP,L2/L1,data,BSS IP化的基本思路,Abis接口是非标准接口，打开该接口的难度比较大Abis为厂家内部接口，不存在互操作问题存在部分教厂家难以实现IP化Abis IP化不做详细协议定义如果采用转换方案，必须对
17、外屏蔽转换设备，并转换设备可统一网管如果纯IP实现，要求符合采用标准的3、4层协议对外部接口进行要求,Abis接口IP化,A接口IP化,A接口为开放接口，可以进行接口定义A接口涉及核心网的改造，存在互操作问题彻底的IP化，对细节功能和协议做要求,Gb接口IP化,标准比较成熟厂家均支持，有应用案例要求厂家用纯IP化实现,A口IP化的关键问题,目前的MGW和BSC都内置TC，产生以下问题一次呼叫共需要4次编解码转换，影响质量A口目前是G.711编码，比之前的13k和12.2K都大许多，浪费带宽重复的TC占有一定成本部分厂家在TC不改变情况下，IP化改造难度大在IP化改造方案中考虑TC上移问题,FR
18、13K,BSC/TC,G.71164K,MGW/TC,AMR212.2k,MGW/TC,FR13K,BSC/TC,G.71164K,MSS,MSS,BSS IP化方案1-TC上移,方案1怎么做？,BSS IP化（主要指A接口IP化）,修改指配、切换过程标准的BSSAP信令不支持BSC与MGW之间的IP地址和UDP端口号交换，因此需要扩展标准的BSSAP信令不支持A接口SDP information，需要扩展,语音业务用户面协议对于EFR/FR/HR语音编解码而言，语音净荷直接按ETSI TS 101 318的规定封装在RTP包之中，并且承载在UDP/IP协议之上对于AMR编解码而言，RTP载荷
19、按RFC3267的规定封装在RTP包之中，并且承载在UDP/IP协议之上,数据业务用户面协议数据域电路业务按72bit的V.110帧的净荷格式在A接口上传送，BSS将4个72bit的V.110帧直接封装到一个RTP报文中发送给MGW,BSC动态上报编解码为了使Server了解无线情况的实时变化，便于实现TrFO，通过修改BSSAP消息使BSC动态上报无线情况,码型修改过程在通话过程中，无线情况变化时，需要通知MGW及时插入TC，以免语音包的丢失导致用户感受变差。目前标准的BSSAP信令不支持，需要新增消息,1）TC上移至MGW2）TRAU在BSC终结3）RTP承载语音、数据,改造要点,1.As
20、signment Request（新增IE）,扩展BSSAP消息,2.Assignment Complete（新增IE）,3.Handover Request（新增IE）,4.Handover Request Acknowledge（新增IE）,1.Channel Modify Prepare,新增消息,2.Channel Modify Failure,1,2,3,4,1,2,信令面改造要求,4.Resource Request（扩展定义）,5,4.Resource Indication（新增IE）,6,BSSAP over SIGTRAN,用户面改造要求,EFR/HR/FR语音帧按RFC35
21、50/ETSI 101 318标准封装,语音和电路数据业务使用RFC封装,AMR语音帧按RFC3267标准封装,电路域数据业务直接对V.110帧进行封装,扩展SDP信息,FR编码,c=IN IP4 10.10.10.1m=audio 49120 RTP/AVP 3a=ptime:20,Mc接口SDP消息需增加GSM Codec相关参数,EFR编码,c=IN IP4 10.10.10.1m=audio 49120 RTP/AVP 98a=rtpmap:98 GSM-EFR/8000a=ptime:20,HR编码,c=IN IP4 10.10.10.1m=audio 49120 RTP/AVP 9
22、8a=rtpmap:98 GSM-HR/8000a=ptime:20,AMR编码,c=IN IP4 10.10.10.1m=audio 49120 RTP/AVP 97a=rtpmap:97 AMR/8000/1a=fmtp:97 mode-set=0,2,5,7;,AMRWB编码,c=IN IP4 10.10.10.1m=audio 49120 RTP/AVP 98a=rtpmap:98 AMR-WB/16000,数据业务,c=IN IP4 10.10.10.1m=DATA 49120 RTP/AVP 97,数据业务冗余,m=audio 1234 RTP/AVP 97 96a=rtpmap:
23、96 PCMA/8000a=rtpmap:97 red/8000/1a=fmtp:97 96/96,Nb接口用户面改造要求,单速率编码情况,单速率编解码使用3GPP 协议规定的透明模式。单速率编码具体的报文封装方式Nb接口和A接口方式相同，直接采用RTP报文直接封装语音报文的方式。,数据业务采用NbUP支持模式封装。,多速率编码情况,数据业务情况,多速率编解码使用3GPP 协议规定的支持模式。需要2G侧的MGW完成不带UP封装方式（A接口）到带UP封装方式（Nb接口）的转换。,IPBCP协商码需扩展,对于2G单速率编码，扩展了IPBCP协商的SDP描述中的rtpmap属性的Encoding n
24、ame,Nb口原则只有所连的BSS改造MGW才需要改造，不涉及的不需要改造,A口IP化方案2-TC不上移,方案2怎么做？,BSS IP化（主要指A接口IP化）,方案对比分析,整体方案分析（续）,BSS IP化目前建议方案,不改变私有接口，外置设备转换和内部改造均可提出外部要求BSC同时提供TDM、IP两种方式,Abis接口IP化,A接口IP化,BSC中的TC上移至MGWNative IP方式TRAU帧在BSC终结BSSAP、封装方式扩展,BSC,Abis接口,MGW,A接口,TC,IP承载,影响编解码策略的主要因素,终端支持AMR&不支持AMR的终端并存BSCIP化改造的&未IP化改造的BSC
25、并存MGW支持GSM单速率&不支持GSM单速率的MGW并存,主、被叫全配对组合共64种必须简化局面！,编解码策略的前提和原则,前提在MGW下的BSS进行IP化改造时，该MGW需同步改造升级以支持GSMCodec（例如FR、HR、EFR）原则1、呼叫过程中，编解码协商的目标是实现TrFO。2、在TrFO不成功的情况，核心网应优先选择UMTSAMR2 12.2K作为语音编码。,依据合理的前提条件，简化应用场景，降低现网应用的复杂性,TrFO具有提高语音质量，节省TC资源从而节省CAPEX等优势,假如本端BSS已完成IP化改造，对端未进行改造，已改造的一侧应避免影响到未改造的一侧,应用场景(共6种场
26、景),MS（不支持AMR）BSC（已IP化改造）MGW（支持单速率）,MS（支持AMR）BSC（已IP化改造）MGW（支持单速率）,MS（支持AMR or 不支持）BSC（未IP化改造）MGW（不支持单速率）,MS（不支持AMR）BSC（已IP化改造）MGW（支持单速率）,MS（支持AMR）BSC（已IP化改造）MGW（支持单速率）,MS（支持AMR or 不支持）BSC（未IP化改造）MGW（不支持单速率）,1 GSMCodec，（TrFO）,2 GSMCodec，（TrFO）,3 AMR2，本端插入TC,4 AMR.(TrFO),5 AMR，对端插入TC,6 现网场景,本端,对端,应用场景
27、1、2,FR13K,BSC,MSC,MGW,MSC,MGW,FR13K,BSC,OoBTC,FR 13k,FR13K,FR13K,FR13K,TrFO,应用场景3,FR13K,BSC,MSC,MGW/TC,MSC,MGW/TC,FR13K,BSC/TC,G.71164K,OoBTC,UMTS-AMR2 12.2k,FR13K,应用场景4,BSC,MSC,MGW,MSC,MGW,BSC,AMR 12.2k,TrFO,应用场景5,BSC,MSC,MGW,MSC,MGW/TC,FR13K,BSC/TC,G.71164K,AMR 12.2k,应用场景6,FR13K,BSC/TC,MSC,MGW/TC,
28、MSC,MGW/TC,FR13K,BSC/TC,G.71164K,OoBTC,UMTS-AMR2 12.2k,G.71164K,提纲,BSS IP化的概念IP化的驱动力和应用场景分析BSS IP化标准化进展情况技术原理及对设备的改造要求工作进展和建议,BSS IP化总体技术要求,已经完成征求意见稿已经下发所有厂家征求意见,1）驱动力分析2）应用场景分析3）协议改造要求4）设备改造要求5）语音编解码要求6）组网要求7）服务质量要求8）同步要求9）安全要求10）OAM IP化要求11）码号要求,目前，这些要求已全部落实到BSS IP化总体技术要求中,后续工作建议,结合我公司对2G整体策略和IP化驱动力分析，尽快完成关键问题的决策确定技术方案，制定产品详细Roadmap，指导厂家开发进程根据企业标准，在国际国内完成标准化选择合适时机和地点推动2G的IP化试点和商用可选择新建站点选择数据业务发展迅速，带宽要求高的站点选择率先支持IP化的厂家进行试点，逐步推进,谢谢大家！,
