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通信核心網(wǎng)技術(shù)論文
移動通信核心網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅猛，國內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)從2G、3G到目前正在建設(shè)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)，為整個通信服務(wù)提供了越來越快的速度，越來越低的成本及客戶體驗。
核心網(wǎng)，原稱交換，是從人工通信時代傳承下來的名字，應(yīng)用至模擬通信時代、數(shù)字通信2G時代、3G時代大量應(yīng)用的電路交換。同時其他核心技術(shù)逐漸發(fā)展強大，如分組技術(shù)等，蠶食著移動通信的電路交換市場，到了LTE時代，IP技術(shù)和融合技術(shù)應(yīng)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為：CircuitSwitch，簡稱為CS。從通信線路資源占用的劃分上，“交換”是按照空分和時分模式動態(tài)地分配傳輸資源，在通話過程中保持資源的獨占，在通話完成釋放相關(guān)資源。
以電路時序進行接續(xù)的交換方式是電路交換模式，從通信運營商發(fā)展開始，語音電話的實現(xiàn)就是從空時分電路交換方式開始的，使用固定電話呼叫對方前，取下電話話機進行號碼盤撥號，撥號后，電話機獲取全部電話號碼發(fā)送給交換機側(cè)，而交換側(cè)從獲得的號碼在本身數(shù)據(jù)庫中進行查找，得到通話的方向，并為雙方建立一條預(yù)獨占的時序作為電路連接，等整段話路都建立起來后，雙方正式占用，并開始通話。
通話完成，其中一方掛機，交換機則立刻把雙方的所占線路斷開，為新的通話釋放資源。因此，我們可以良好體驗電路交換所帶來的良好話音。
CS電路交換方式的主要特點是：①電路交換所占用的最小單位是時隙，每個用戶所使用的均為64K時隙電路;②面向有連接的物理電路，體現(xiàn)了實時的電路獨占性;③同步時分復(fù)用：以TDM時分復(fù)用為機制，通過空分與時分的交換方式進行連接。
CS電路交換的優(yōu)點：通信數(shù)據(jù)鏈路獨占，傳輸可靠且穩(wěn)定，數(shù)據(jù)不容易丟失，且保持原序列，缺點：電路利用率較低，長期占用造成浪費，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(shè)備容量受到硬件限制、擴容的空間非常有限造成節(jié)點數(shù)量較多、設(shè)備越來越老化、網(wǎng)絡(luò)維護的成本高，有些設(shè)備廠家因其技術(shù)落后不再提供設(shè)備維保等，在IP技術(shù)普及的今天，全球運營商逐漸啟動和普及了核心網(wǎng)的IP化戰(zhàn)略。
長期演進系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)逐漸普及之后，IP分組技術(shù)對移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐及IP承載網(wǎng)絡(luò)的演進起到了重要的推動作用，分組域?qū)⒋罅?yīng)用于IP承載控制的功能和IP數(shù)據(jù)傳送功能，而電路域的份額將逐漸降低。
IP化與融合技術(shù)使移動通信網(wǎng)絡(luò)演進成為了EPS：EvolvedPacketSystem。核心網(wǎng)側(cè)的則為EPC，EPS系統(tǒng)包括無線接入網(wǎng)E-UTRAN和核心網(wǎng)EPC，而核心網(wǎng)的演進為：SAE：SystemArchitectureEvolution網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)演進。
長期演進系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的EPS系統(tǒng)是目前4G移動通信網(wǎng)絡(luò)演進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：
①核心網(wǎng)全網(wǎng)絡(luò)IP分組化，到最后電路域只是作為話音網(wǎng)絡(luò)的備份存在。
�、诰W(wǎng)絡(luò)層次扁平化，減少了用戶面的節(jié)點數(shù)量，演進后取消了3G網(wǎng)絡(luò)中的RNC網(wǎng)元，核心網(wǎng)節(jié)點在本局模式下最少可減少到只有一個。
③服務(wù)質(zhì)量機制QoS進一步得到了完善，能夠支持端到端的QoS質(zhì)量保證，在PCC結(jié)構(gòu)中加強了計費系統(tǒng)管理和QoS質(zhì)量控制管理;
④支持各類接入技術(shù)，如與3GPP系統(tǒng)的互通，同時也能支持非3GPP網(wǎng)絡(luò)的接入，支持用戶在各種3GPP網(wǎng)絡(luò)和非3GPP網(wǎng)絡(luò)之間自由漫游和切換。
�、軮P分組可以實現(xiàn)各類實時的業(yè)務(wù)，如話音等，通過對實時業(yè)務(wù)的更好支持，極大的降低業(yè)務(wù)連接的時延，在IP網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)最大速度的分組交換，實現(xiàn)實時業(yè)務(wù)，如語音呼叫等。
長期演進網(wǎng)絡(luò)的EPC網(wǎng)絡(luò)發(fā)展優(yōu)勢，一是為了提高設(shè)備性能，提供更快速的用戶數(shù)據(jù)速率，時延得到有效降低，系統(tǒng)容量和覆蓋率提高，直接減少了運營商的運營成本;二是基于IP分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了移動性及靈活配置，可接入多種無線網(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)中無需進行各層的解封裝，數(shù)據(jù)損失率降低。
為了實現(xiàn)全網(wǎng)IP化網(wǎng)絡(luò)改造，對現(xiàn)有運營商的移動網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)部分需要進行改造，從2G/3G/4G的核心融合，逐步過渡到全IP化，EPC的最終架構(gòu)是取消了電路域，所有業(yè)務(wù)將在網(wǎng)絡(luò)中中通過各類無連接的方式無損的實現(xiàn)，最終實現(xiàn)支持E-UTRAN無線網(wǎng)的全IP的一個核心網(wǎng)。
3 IP分組化及核心網(wǎng)融合下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
當(dāng)移動通信網(wǎng)絡(luò)全部演進到IP化并實現(xiàn)融合通信的EPS架構(gòu)之后，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)即可完成三代移動通信無線接入，實現(xiàn)最大的兼容網(wǎng)絡(luò)，在提供多樣服務(wù)的同時，建網(wǎng)的成本將更加低廉，網(wǎng)絡(luò)更加簡單，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，而無線則簡化為只有eNodeB單一結(jié)構(gòu)。
MME：LTE接入下的控制層面網(wǎng)元，負(fù)責(zé)移動臺移動性管理等功能;SGSN：GPRS網(wǎng)絡(luò)的控制面網(wǎng)元，對PS域進行用戶移動性管理及會話管理;S-GW：EPC網(wǎng)絡(luò)媒體層接入服務(wù)網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)類似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，實現(xiàn)類似GGSN的功能;
HSS：EPC網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)庫管理網(wǎng)元，提供鑒權(quán)和簽約等功能，實現(xiàn)HLR類似功能;PCRF：策略控制服務(wù)器;AF：業(yè)務(wù)策略的提供點服務(wù)器;eNodeB：增強型無線基站，負(fù)責(zé)無線側(cè)接入和無線資源的管理，集成了原2G/3G基站和部分基站控制器的功能。
4 結(jié)語
通信技術(shù)發(fā)展迅速，為整個通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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，提高了性價比，運營方與消費方獲得了網(wǎng)絡(luò)使用的雙贏。
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