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通信核心網(wǎng)技術(shù)論文
移動(dòng)通信核心網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅猛，國內通信網(wǎng)絡(luò )從2G、3G到目前正在建設的4G-LTE，核心網(wǎng)技術(shù)也從電路交換發(fā)展到分組交換、軟交換、到IP包交換技術(shù)，為整個(gè)通信服務(wù)提供了越來(lái)越快的速度，越來(lái)越低的成本及客戶(hù)體驗。
核心網(wǎng)，原稱(chēng)交換，是從人工通信時(shí)代傳承下來(lái)的名字，應用至模擬通信時(shí)代、數字通信2G時(shí)代、3G時(shí)代大量應用的電路交換。同時(shí)其他核心技術(shù)逐漸發(fā)展強大，如分組技術(shù)等，蠶食著(zhù)移動(dòng)通信的電路交換市場(chǎng)，到了LTE時(shí)代，IP技術(shù)和融合技術(shù)應用全面啟用，CS電路交換技術(shù)逐漸被擯棄，IP化逐漸代替了TDM交換技術(shù)。
1 電路交換技術(shù)
電路交換的英文全稱(chēng)為：CircuitSwitch，簡(jiǎn)稱(chēng)為CS。從通信線(xiàn)路資源占用的劃分上，“交換”是按照空分和時(shí)分模式動(dòng)態(tài)地分配傳輸資源，在通話(huà)過(guò)程中保持資源的獨占，在通話(huà)完成釋放相關(guān)資源。
以電路時(shí)序進(jìn)行接續的交換方式是電路交換模式，從通信運營(yíng)商發(fā)展開(kāi)始，語(yǔ)音電話(huà)的實(shí)現就是從空時(shí)分電路交換方式開(kāi)始的，使用固定電話(huà)呼叫對方前，取下電話(huà)話(huà)機進(jìn)行號碼盤(pán)撥號，撥號后，電話(huà)機獲取全部電話(huà)號碼發(fā)送給交換機側，而交換側從獲得的號碼在本身數據庫中進(jìn)行查找，得到通話(huà)的方向，并為雙方建立一條預獨占的時(shí)序作為電路連接，等整段話(huà)路都建立起來(lái)后，雙方正式占用，并開(kāi)始通話(huà)。
通話(huà)完成，其中一方掛機，交換機則立刻把雙方的所占線(xiàn)路斷開(kāi)，為新的通話(huà)釋放資源。因此，我們可以良好體驗電路交換所帶來(lái)的良好話(huà)音。
CS電路交換方式的主要特點(diǎn)是：①電路交換所占用的最小單位是時(shí)隙，每個(gè)用戶(hù)所使用的均為64K時(shí)隙電路;②面向有連接的物理電路，體現了實(shí)時(shí)的電路獨占性;③同步時(shí)分復用：以TDM時(shí)分復用為機制，通過(guò)空分與時(shí)分的交換方式進(jìn)行連接。
CS電路交換的優(yōu)點(diǎn)：通信數據鏈路獨占，傳輸可靠且穩定，數據不容易丟失，且保持原序列，缺點(diǎn)：電路利用率較低，長(cháng)期占用造成浪費，資源共享率低。
2 分組交換與融合通信技術(shù)
由于電路交換技術(shù)的核心網(wǎng)技術(shù)設備容量受到硬件限制、擴容的空間非常有限造成節點(diǎn)數量較多、設備越來(lái)越老化、網(wǎng)絡(luò )維護的成本高，有些設備廠(chǎng)家因其技術(shù)落后不再提供設備維保等，在IP技術(shù)普及的今天，全球運營(yíng)商逐漸啟動(dòng)和普及了核心網(wǎng)的IP化戰略。
長(cháng)期演進(jìn)系統網(wǎng)絡(luò )逐漸普及之后，IP分組技術(shù)對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐及IP承載網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)起到了重要的推動(dòng)作用，分組域將大力應用于IP承載控制的功能和IP數據傳送功能，而電路域的份額將逐漸降低。
IP化與融合技術(shù)使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)成為了EPS：EvolvedPacketSystem。核心網(wǎng)側的則為EPC，EPS系統包括無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)E-UTRAN和核心網(wǎng)EPC，而核心網(wǎng)的演進(jìn)為：SAE：SystemArchitectureEvolution網(wǎng)絡(luò )架構系統演進(jìn)。
長(cháng)期演進(jìn)系統網(wǎng)絡(luò )中的EPS系統是目前4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的重要方向和普及方向。EPC核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的主要特征有：
�、俸诵木W(wǎng)全網(wǎng)絡(luò )IP分組化，到最后電路域只是作為話(huà)音網(wǎng)絡(luò )的備份存在。
�、诰W(wǎng)絡(luò )層次扁平化，減少了用戶(hù)面的節點(diǎn)數量，演進(jìn)后取消了3G網(wǎng)絡(luò )中的RNC網(wǎng)元，核心網(wǎng)節點(diǎn)在本局模式下最少可減少到只有一個(gè)。
�、鄯⻊�(wù)質(zhì)量機制QoS進(jìn)一步得到了完善，能夠支持端到端的QoS質(zhì)量保證，在PCC結構中加強了計費系統管理和QoS質(zhì)量控制管理;
�、苤С指黝�(lèi)接入技術(shù)，如與3GPP系統的互通，同時(shí)也能支持非3GPP網(wǎng)絡(luò )的接入，支持用戶(hù)在各種3GPP網(wǎng)絡(luò )和非3GPP網(wǎng)絡(luò )之間自由漫游和切換。
�、軮P分組可以實(shí)現各類(lèi)實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)，如話(huà)音等，通過(guò)對實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的更好支持，極大的降低業(yè)務(wù)連接的時(shí)延，在IP網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現最大速度的分組交換，實(shí)現實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音呼叫等。
長(cháng)期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò )的EPC網(wǎng)絡(luò )發(fā)展優(yōu)勢，一是為了提高設備性能，提供更快速的用戶(hù)數據速率，時(shí)延得到有效降低，系統容量和覆蓋率提高，直接減少了運營(yíng)商的運營(yíng)成本;二是基于IP分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了移動(dòng)性及靈活配置，可接入多種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò );三是傳輸網(wǎng)絡(luò )的全面IP分組化，可使分組包在各層級網(wǎng)絡(luò )中無(wú)需進(jìn)行各層的解封裝，數據損失率降低。
為了實(shí)現全網(wǎng)IP化網(wǎng)絡(luò )改造，對現有運營(yíng)商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )核心網(wǎng)部分需要進(jìn)行改造，從2G/3G/4G的核心融合，逐步過(guò)渡到全IP化，EPC的最終架構是取消了電路域，所有業(yè)務(wù)將在網(wǎng)絡(luò )中中通過(guò)各類(lèi)無(wú)連接的方式無(wú)損的實(shí)現，最終實(shí)現支持E-UTRAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的全IP的一個(gè)核心網(wǎng)。
3 IP分組化及核心網(wǎng)融合下的網(wǎng)絡(luò )結構
當移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )全部演進(jìn)到IP化并實(shí)現融合通信的EPS架構之后，傳統網(wǎng)絡(luò )結構將受到顛覆性的演變，核心網(wǎng)將完成2G/3G/4G的融合通信，用一張核心網(wǎng)即可完成三代移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)接入，實(shí)現最大的兼容網(wǎng)絡(luò )，在提供多樣服務(wù)的同時(shí)，建網(wǎng)的成本將更加低廉，網(wǎng)絡(luò )更加簡(jiǎn)單，更加容易維護。
EPC核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )演變后主要網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW、HSS、PCRF、AF等，而無(wú)線(xiàn)則簡(jiǎn)化為只有eNodeB單一結構。
MME：LTE接入下的控制層面網(wǎng)元，負責移動(dòng)臺移動(dòng)性管理等功能;SGSN：GPRS網(wǎng)絡(luò )的控制面網(wǎng)元，對PS域進(jìn)行用戶(hù)移動(dòng)性管理及會(huì )話(huà)管理;S-GW：EPC網(wǎng)絡(luò )媒體層接入服務(wù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現類(lèi)似SGSN的功能;P-GW：EPC網(wǎng)絡(luò )邊界網(wǎng)關(guān)，提供承載控制、計費、地址分配及其他非3GPP接入等功能，實(shí)現類(lèi)似GGSN的功能;
HSS：EPC網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)數據庫管理網(wǎng)元，提供鑒權和簽約等功能，實(shí)現HLR類(lèi)似功能;PCRF：策略控制服務(wù)器;AF：業(yè)務(wù)策略的提供點(diǎn)服務(wù)器;eNodeB：增強型無(wú)線(xiàn)基站，負責無(wú)線(xiàn)側接入和無(wú)線(xiàn)資源的管理，集成了原2G/3G基站和部分基站控制器的功能。
4 結語(yǔ)
通信技術(shù)發(fā)展迅速，為整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )建設提供了性能更好、利用率更高、網(wǎng)絡(luò )成本越低廉的建網(wǎng)和維護方式，從而降低消費者的使用成本，提升消費者對網(wǎng)絡(luò )的使用體驗，提高了性?xún)r(jià)比，運營(yíng)方與消費方獲得了網(wǎng)絡(luò )使用的雙贏(yíng)。
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