面向VoLTE的關口局組網方案分析

1、面向VoLTE的關口局組網方案分析1 關口局現狀中國移動現網關口局主要包括移動關口局和CM-IMS（China Mobile-IP Multimedia Subsystem，中國移動IP多媒體子系統）固網關口局，其中移動關口局分為綜合業(yè)務關口局和獨立關口局。綜合業(yè)務關口局負責增值業(yè)務平臺類和客服（外呼和省際來話）業(yè)務的互聯，一般省內設置一對;獨立關口局負責部分長途業(yè)務、彩鈴平臺、本地網端局以及其他運營商之間的互聯互通，獨立關口局采用控制與承載相分離，大本地網組網方式，GMSC SERVER（Gateway Mobile Switching Center Server，網關服務器）集中設置在省中

2、心節(jié)點，采用1+1互助方式容災，GMGW成對設置在各本地網，采用雙歸屬、負荷分擔方式疏通業(yè)務;獨立關口局與移動網內軟交換端局100%采用IP連接，與其他運營商之間采用TDM（Time Division Multiplexing，時分復用）方式連接。CM-IMS固網關口局負責IMS域與CS（Circuit Switched，電路域）域之間的業(yè)務互通，由于2014年之前中國移動沒有固網運營牌照，IMS固網用戶與其他運營商用戶之間業(yè)務互通需要通過鐵通關口局轉接。關口局網絡結構現狀如圖1所示。2 引入VoLTE后對關口局的影響2.1 話音業(yè)務流量流向引入VoLTE（Voice over LTE）之前，

3、CM-IMS固網用戶較少，約占全網用戶的2%。以A接口話務量為基準，分析某省會本地網近兩年話務模型，獨立關口局疏通CS與其他運營商之間的話務約占總話務量的30%，而CM-IMS與CS之間話務量以及CM-IMS與其他運營商之間話務量僅占總話務量的1%。中國移動VoLTE建設策略明確IMS網絡中功能基本一致的網元采用固移融合的方式進行建設。隨著VoLTE用戶的逐步增長，CS與IMS間互通總容量將遠大于現有IMS關口局容量。假定VoLTE主被叫用戶比例為1：1，初期VoLTE用戶注冊在LTE網絡和2G/3G網絡的比例為7：3，通過該本地網VoLTE用戶、CM-IMS固網用戶以及傳統CS語音用戶占比乘

4、以表1中的不同場景可得出IMS與CS之間互通話務比例。以VoLTE發(fā)展初期為例，VoLTE用戶比例占全網總用戶的10%，CS與IMS網絡之間穿透話務比約為77%，約占本地網總話務的11%。通過確定VoLTE不同發(fā)展階段IMS與CS之間互通話務比例后，可得出該本地網MGCF（Media Gateway Control Function，媒體網關控制功能）/IM-MGW（IP Multimedia-Media Gateway，IP多媒體子系統媒體網關）承載的穿透話務量，其中VoLTE用戶作為被叫用戶發(fā)生錨定的情況需要考慮對MGCF/IM-MGW的業(yè)務需求。MGCF/IM-MGW容量需求=（滿足期末

5、本地網VoLTE話務量+滿足期末本地網I-SBC話務量）xCS與IMS穿透話務比30每線利用率 （1）同時，基于現有網絡結構及話務路由也可以導出不同時期GMSC/GMGW需要承載的互通話務量。GMSC/GMGW容量需求=（滿足期末2G/3G用戶對GMSC的話務需求+滿足期末CM-IMS固網用戶對GMSC的話務需求+滿足期末VoLTE用戶對GMSC的話務需求）30每線利用率 （2）其中，滿足期末2G/3G用戶對GMSC的話務需求測算需考慮2G/3G用戶與CM-IMS固網用戶、鐵通用戶、外網用戶的互通話務需求以及呼叫中心接入話務需求等;滿足期末CM-IMS固網用戶對GMSC的話務需求測算需考慮CM

6、-IMS固網用戶與2G/3G用戶、鐵通用戶、外網用戶的互通話務需求;滿足期末VoLTE用戶對GMSC的話務需求測算需基于表1的語音流量流向場景考慮VoLTE與其他運營商之間的互通比例以及與中國移動CS域之間的互通比例;每線利用率取70%。VoLTE發(fā)展各階段用戶及話務占比指標表如表2所示。通過上述推算過程，基于表2假定及測算結果，可以得出在VoLTE不同發(fā)展階段CS與IMS間話務、IMS與外網間話務、CS與外網間話務發(fā)展趨勢如圖2所示。從圖2中可以直觀得到，隨著VoLTE用戶規(guī)模的增長：（1）IMS與外網間話務量持續(xù)增長。其中，VoLTE中期之前主要是IMS與外網CS之間互通話務，中期之后主要

7、是IMS與外網IMS之間互通話務。（2）CS與外網間話務量持續(xù)下降。其中，VoLTE中期之前主要是CS與外網CS之間互通話務，中期之后主要是CS與外網IMS之間互通話務。（3）移動CS與IMS間話務量將呈現先增后減的趨勢。引入VoLTE后，各局向之間互通話務流量流向出現明顯變化，在現有網絡結構下，越來越多的話務需要經由MGCF/IM-MGW疏通至GMSC/GMGW。語音業(yè)務流量流向的改變將對GMSC/GMGW網絡資源尤其是網內IP處理能力產生較大需求。2.2 錨定方案的影響依據中國移動VoLTE語音業(yè)務主叫不錨定、被叫錨定的方案，外網用戶呼叫移動VoLTE用戶將對本地網GMSC的SSP（Ser

8、vice Switching Point，業(yè)務交換節(jié)點）能力產生需求，初期可以利用現網設備冗余滿足能力需求，但隨著VoLTE用戶增長到一定比例，對GMSC的SSP能力有一個快速增長需求，增長趨勢如圖3所示。2.3 投資及網絡結構的影響基于圖1所示的現有網絡結構，隨著VoLTE用戶增長，不可避免地需要對MGCF/IM-MGW和GMSC/GMGW網絡能力同時進行擴容，造成投資浪費。同時，現有網絡結構話音業(yè)務互聯互通路由不統一，網絡資源無法共享;語音業(yè)務出現部分路由迂回，經過多次編解碼轉化，語音質量受損;路由中過多的節(jié)點也增加了潛在的網絡故障點，給故障定位和網絡維護帶來困難。3 引入VoLTE后關口

9、局組網方案針對上述問題，需要在VoLTE發(fā)展不同階段采用合適的策略方案，符合未來三至五年網內網間互通話務量增長和分配規(guī)律，減少IMS和外網間呼叫途徑的節(jié)點，節(jié)省網絡資源，避免重復投資。3.1 VoLTE發(fā)展初期和中期IMS網絡及VoLTE用戶規(guī)模有限，各大運營商網絡部署不夠完善，傳統語音業(yè)務仍占主導地位。此時主要考慮軟交換獨立關口局和MGCF進行融合建設，具體方案如下：方案一：現網升級支持融合方案一網絡拓撲圖如圖4所示?，F網GMSC升級支持MGCF，原有固網MGCF取消，硬件利舊。方案二：新建MGCF支持GMSC功能，與軟交換端局或匯接局互聯方案二網絡拓撲圖如圖5所示。新建MGCF支持固網IM

10、S和VoLTE，同時具備GMSC功能，通過CMN（Call Mediation Node，呼叫協調節(jié)點）或信令轉接點LSTP與端局直連;現網軟交換關口局不變，與其他運營商互聯保持不變，新建MGCF隨VoLTE用戶增長擴容。方案三：新建MGCF支持GMSC功能，逐步替換現網GMSC方案三網絡拓撲圖如圖4所示。新建MGCF兼做GMSC，隨VoLTE部署以本地網為單位采用同信令點方式進行替換，逐步完成改造。三種方案優(yōu)缺點對比如表3所示：鑒于移動現網部分獨立關口局平臺老舊，建議在工程任務緊的VoLTE發(fā)展初期采用方案二快速實現業(yè)務部署;對于現網GMSC/GMGW平臺老舊且一定時期內該本地網其他運營商傳

11、統2G/3G語音業(yè)務仍占主導時，考慮采用方案三，同時以此為契機替換獨立關口局老舊平臺。3.2 VoLTE發(fā)展中遠期從圖2可以看出，VoLTE發(fā)展到中期以后，各大運營商IMS網絡發(fā)展基本成熟，IMS與外網尤其是IMS與外網IMS網間話務出現較快增長，此時運營商之間將部署VoLTE直接互通節(jié)點I-SBC。I-SBC可解決跨域IMS通信中存在的拓撲結構暴露、不同IP版本網絡或用戶之間不通等問題。根據3GPP標準規(guī)定，I-SBC網元包含IBCF（Interconnection Border Control Function，互通邊界控制功能）和互通邊界網關功能兩個邏輯網元。其中，IBCF在SIP/SD

12、P協議層能夠提供特定功能（如IPv4與IPv6轉換、拓撲隱藏、控制傳輸平面等）并選擇恰當信令，使IPv4與IPv6間的SIP應用實現互通。TrGW（Transition Gateway，過渡網關）位于媒體路徑中，具有網絡地址/端口轉換、IPv4/IPv6協議轉換、編解碼轉換等功能，用于實現用戶面在網絡邊界的互通。IBCF與TrGW之間通過Ix接口連接，不同運營商之間IMS網絡互通架構和接口示意如圖6所示：根據國內其他運營商的VoLTE進度及SIP互通測試進度，I-SBC可能在兩至三年后開始部署，本網VoLTE與他網VoLTE之間的互通話務將經過I-SBC;對于網內互通話務，部分網間互通話務繼續(xù)

13、經過MGCF/GMSC。VoLTE發(fā)展中期以后，根據I-SBC節(jié)點部署情況，經過I-SBC互通的話務量可能持續(xù)增長，而經過MGCF和GMSC融合節(jié)點的互通話務量可能停止增長，出現下降。4 結束語上述推算過程基于中國移動關口局網絡現狀，并假設總用戶規(guī)?；酒椒€(wěn)。在VoLTE引入初期，建議新建MGCF支持GMSC功能，并通過IP承載網與匯接局實現互通;對于GMSC/GMGW硬件平臺老舊且相當一段時間內傳統語音仍占主導地位的本地網，可以考慮新建MGCF替換老舊GMSC;GMSC/GMGW割接應充分考慮互通談判代價及投資，在條件允許的情況下，同步實施鐵通關口局融合改造。關口局融合過程中由于MGCF和G

14、MSC分屬不同域的設備，融合改造后網管接入方式需要根據本地網分工界面確定;同理，話單上報方式在MGCF和GMSC合設后也應當明確。隨著VoLTE用戶逐步占主導地位，MGCF/GMSC需求開始逐步萎縮，而I-SBC需求則進一步增強，引導IMS網間互通話務經過I-SBC設備有助于減少對MGCF/GMSC SSP能力的擴容。此外，I-SBC設置還應考慮VoLTE SBC及EPC媒體網關節(jié)點設置情況。參考文獻：【1】 3GPP TS 29.165 V13.1.1. Inter-IMS Network to Network Interface. 2015.【2】 3GPP TS 23.228 V11.3

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