移动软交换和移动分组域承载网技术分析
软件定义分组传送网(SPTN)关键技术及应用研究
软件定义分组传送网(SPTN)关键技术及应用研究
程伟强;王磊;王敏学
【期刊名称】《电信网技术》
【年(卷),期】2015(0)7
【摘要】软件定义的分组传送网(Software Defined Packet Transport Network,SPTN)将软件定义网络(Software Defined Network,SDN)与分组传送网络(Packet Transport Network,PTN)进行融合创新,为PTN网络提供智能化控制平面技术,能实现网络资源的灵活调度.本文将从中国移动现网情况出发,介绍SPTN 引入需求,深入讨论SPTN架构及引入策略、层次化控制器架构、功能和性能、标准化北向接口及南向接口等SPTN关键技术,并介绍SPTN应用场景功能及未来发展规划.
【总页数】7页(P8-14)
【作者】程伟强;王磊;王敏学
【作者单位】中国移动通信有限公司研究院;中国移动通信有限公司研究院;中国移动通信有限公司研究院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.SPTN关键技术研究与应用 [J], 王敏学;程伟强;张婷婷
2.软件定义分组传送网关键技术分析 [J], 姚光韬;王霖;熊倩;陈金
3.软件定义边界SDP:概念、技术及应用研究综述 [J], 潘吴斌;任国强
4.软件定义网络匿名通信关键技术研究 [J], 魏占祯;孟莘蕊;李兆斌
5.中科院软件所“恶意软件深度分析与检测关键技术及应用”项目获北京市科学技术奖 [J],
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IP RAN技术发展前景浅析
业务在语音 、视频、互联网访问 、 游戏 、定位等方面的应用需求。为满
足移动网络发展 目标 ， Ｉ Ｐ 承载网的组 网要求 如下 ： １ 、 Ｉ Ｐ 承载网具备承载移动通信 网分组域和电路域等业务的能力 ， 其
通信运营商从 ２ ０ ０ ９ 年开始试点部署 Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ ，并于 ２ ０ １ １ 年后进行 了 规模试商用， Ｉ Ｐ Ｒ ＡＮ大规模组 网的能力在现网得到了验证。 ２ ０ １ ２ 年在中 国电信广东分公司统一 的安排组织下 ，为进一步加大本地分组传送 网络 的建设力度 ， 决定建设 Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ网络用于承载基站传输业务 ； 建设后的 Ｉ Ｆ
数据配置和维护工作量 ， 实现到 Ｌ Ｔ Ｅ的平滑演进 ；随着路 由能力向网络 边缘推进 ， Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ技术将能有效地减少重复投资 。下面以中国电信运营 商为例讨论一下 Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ技术建网的一些实际方法 。
（ 一 ）移动 Ｉ Ｐ 承 载 网建设原 则
随着 ３ Ｇ无线数据流量增长和 ４ Ｇ牌照的发放 ，传统的 Ｍ Ｓ Ｔ Ｐ网络由
在核心汇聚层用 Ｌ ３ Ｖ Ｐ Ｎ 、在接人层是采用 Ｌ ２ Ｖ Ｐ Ｎ 。 这个技术偏 向路 由 器属于 ２ ／ ３ 层的设备 ，在核心层 主流用 Ｉ Ｓ Ｉ Ｓ 协议 ，接人层用 Ｏ Ｓ Ｐ Ｆ 协议。 现阶段 Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ承载业务组织形式主要是 Ｐ Ｗ＋ Ｌ ３ Ｖ Ｐ Ｎ方案 ： 从接人设备 Ａ 到汇 聚设备 Ｂ 采用 Ｌ ２ Ｖ Ｐ Ｉ ￣ Ｐ Ｗ 方式承载 ； 从汇聚设备 Ｂ到业务落地设备 采用 １ ３ Ｖ Ｐ Ｎ方式 ，汇聚设备 Ｂ 作为Ｌ ２ ／ Ｌ ３ 转接节点。 另外 ，１ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ技术能够创建不 同的隧道应用场景。Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ技术可建 立 动态隧道和静态隧道 ，当没有 限制条件时 ， 那 么建立 的就是松散模式 的动态隧道 ；当在 Ｉ Ｐ Ｒ Ａ Ｎ网管加入限制条件时 ， 所创建的隧道就是相对
对通信工程中软交换技术的应用之我见
１ 软 交换 概 述
软 交换 的基 本 含 义 就 是 将 呼 叫控 制 功 能从 媒 体 网 关 （ 输 传
以 及呼叫与 承载分离。 这两个分离使 业务真正独立ｆ网 有利 络，
于 灵 活 有 效地 实现 业 务 的提 供 ， 而 这 是 传 统 程 控 交 换 机 所 做 不 到 的 软 交 换 除 了能 够 降 低 网 络初 始成 本 和 运 营 成 本 ，ｔ 统 嘲 ｉ： 传
，
，
ห้องสมุดไป่ตู้
放 分布 、 简化 、 扁平的 网络架构 ， 以说其 最终 目的与 Ｎ Ｎ 的 可 Ｇ
、
理念是一致的
。
（） 体 网关 接 入 功 能 。该 功 能 可 以认 为 是 一 种 适 配 功 能 。 １媒 它 可 以连 接 各 种 媒 体 网关 。 （） 叫控 制 功 能 。这 是 软 交换 的重 要 功 能 之 一 。 ２呼
。
层） 中分离 出来， 通过软件 实现基本呼 叫控制功 能， 从而实现 呼 叫传输与呼叫控制的分离 ， 为控制、 交换和软件可编程功 能建立 分 离的平面 。软交换作为新、 旧网络融合 的关键设备 ， 必须具有
以 下功 能 ：
络符合 网络演进 趋势 获 得 新 业 务 和 新 应 用 的 机 会 ， 代 ＰＴ 替 ＳＮ 交换机 使 网络 具 有 多 种 接 入 能 力 以外 ， 最 终 目的 是 要 实 现 开 其
（） 向网络的演进和融合 。 ３面
重 要 组 成 部 分 。在 配 备 工 程 档 案 管 理 人 员 时 ， 须 在 思想 上 、 必 人 生观、 业观 、 事 职业 道 德 上 严 格 把 关 。 同时 加 强 现 有 档 案 管 理 人 员 的职 业 道 德 教育 。 当做 好 充 分 的宣 传 工 作 ， 应 不仅 向相 关 的 档 案 人 员 作 宣传 ， 同时 也 要 向各 部 门领 导 作 宣 传 ， 他 们 逐 步 加 深 使 档 案 意 识 ，进 一步 认 识 到 档 案 工 作 在 通 信 工 程 建 设 中所 起 的 关
软交换技术原理全解
语音编码种类
• G.711:64Kb/s（无压缩） • G.729a:8Kb/s • G.723.1:5.3kbit/s或6.3kbit/s（可跟据网络情况自动调整速
率）
语音编码技术（2）
语音静荷大小：一个语音分组所包含语段信息 的时间长度，单位一般为ms。
软交换机的功能分工
软交换机其功能可以分为电话呼叫服务器、SIP 服务 器等
• 电话呼叫服务器：通过媒体网关控制协议实现对所属中继网 关和接入网关的控制，实现基于分组承载网络的 PSTN/ISDN 业务特性。部分设备制造商将这类服务器再细 分为汇接（长途）层面的呼叫服务器、端局层面的呼叫服务 器和移动呼叫服务器。
• 通过API开放业务，由Application Server或第三方业务平台 放业务逻辑， Softswitch负责业务具体的实施；
• Softswitch充当SSP,通过 INAP 和智能网中已有的 SCP 通信， 重用目前已经存在的智能业务；
• 直接在 Softswitch 本机上提供增值业务（如800号、移机不 改号）
1. 软交换设备技术要求 2. 媒体网关设备技术要求 3. 信令网关设备技术要求
媒体网关(Media Gateway）功能与协议
PSTN交换局
模拟用户
V5.2用户 PBX用户 ISDN用户 ADSL用户 无线用户
软交换设备
协议处理功能
分
接
资源控制和管理功能
组
入
网
功 能
维护和管理功能
接 入 功
语音压缩功能
PSTN端局
中继网关 接入网关
“A”主用 “B” 备用
软交换
BICC协议的基本能力集
▪ 与ISUP相同 – 呼叫控制
‐语音/3.1kHz音频 ‐成组地址信令 ‐导通指示 ‐信号音和通知音 ‐自动重复试呼 ‐与CAP的交互
Nc IP
GMSC Server
Mc
Nb IP
Mc MGW/SG
NbUP RTP UDP IP
H.248 SCTP IP
BSSAP SCCP MTP3 MTP2 MTP1
MGW/SG
A接口信令
控制平面 RANAP SCCP MTP3B GERAN SSCF-NNI SSCOP AAL5 ATM 用户平面IuCS接口信令
话音承载：TDM 信令承载：TDM ＋IP
演进过程中的软交换接口
▪ 2G Voice over TDM阶段 2G软交换接口
▪ 2G VOIP阶段 2G软交换接口
▪ 3G R4阶段 R4软交换接口
2G Voice over TDM阶段 2G软交 换接口
ISUP MTP3 MTP2 MTP1
ISUP M3UA SCTP IP
T D M MG
IP
IP 分组网 ATM
ATM
MG
核心变化
▪
▪
传统网络业务控制对象和业务应用单元被封闭在业务交换网内,同时用户接口和网 络接口的不同使用户的业务能力受限;
将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能 划分各自独立发展。部件间的协议接口基于相应的标准,有利于实现各种异构网的 互通。
BSSAP SCCP M3UA A接口信令 SCTP IP
MSC Server
TDM
GMSC Server
Mc
TDM
Mc MGW/SG
承载网络的演进分析
承载网络的演进分析作者：宋美芳来源：《中国新通信》 2020年第18期宋美芳河南省信息咨询设计研究有限公司随着5G时代的到来，快速发展的云网业务、垂直行业的创新应用等等都对承载网络提出了新的要求，现有承载网络的架构及业务开通模式对于创新业务支撑不足的问题将更加凸显。
承载网络应适应和引领技术发展趋势，应用新技术简化网络。
一、传统承载网现状及存在问题传统的承载网络主要是指传统城域网、DC内部网络和IPRAN网络等，目前互联网城域网是互联网业务的承载网络，主要承载业务有家庭宽带、互联网专线等。
互联网城域网一般由BNG/SR和CR组成，均为较大型的路由器设备，通常采用星形结构，BNG/SR设备直接连接CR设备。
IP RAN是承载移动网基站回传流量的网络，也用于承载大客户数据专线接入业务。
通常采用接入层、汇聚层、核心层三层架构。
现有CE网络主要作为核心网等专业的业务网元间业务承载、流量疏通以及与外部网络互通。
它们各自发展，仍然是烟囱式建网，接入方式复杂。
1.1从技术及业务实现层面看：1）每种网络设备所需技术要求不同、IP、MPLS、PW、VxLAN、二/三层VPN等。
2）城域层面网络数量及层次偏多，多个“接入+汇聚+核心”三层架构的城域网络再叠加上IP骨干网络，必将导致业务转发效率偏低，同时随着业务量的大增，流量转发成本急剧增加，并且存在网络拥塞、时延不确定的问题。
3）多张网络、多层次的网络无法灵活适应业务的高速增长，加之运营商网络建设的长流程，业务端到端打通实现困难，必然造成网络扩展的不灵活。
4）随着5G时代的到来，快速发展的云网业务、垂直行业的创新应用等等都对承载网络提出了新的要求，现有城域网络的架构及业务开通模式对于创新业务支撑不足的问题将更加凸显。
1.2从管理及维护层面看：1）不同的专业的建设及管理会导致各网络设备技术要求不一，包括硬件形态多样化、网络协议多样化，与网络发展趋势违背。
2）局址一致性问题会带来过多的绕转，大量的背靠背端口浪费，对跨网络的业务，连接成本明显增加。
SPN承载网关键技术及组网策略探讨
SPN承载网关键技术及组网策略探讨发布时间：2021-12-04T11:10:04.004Z 来源：《中国科技信息》2021年11月上31期作者：袁建王鹤[导读] 随着信息技术的不断提升，我国经济水平也随之提高，作为人们信息互通的桥梁，承载网成为如今各类信息搭建和传递的基础，但想要信息互通变得更为发达，承载网的技术提升以及组网架构就变得异常重要。
中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司袁建王鹤黑龙江哈尔滨 150080摘要：随着信息技术的不断提升，我国经济水平也随之提高，作为人们信息互通的桥梁，承载网成为如今各类信息搭建和传递的基础，但想要信息互通变得更为发达，承载网的技术提升以及组网架构就变得异常重要。
在5G时代背景下，SPN作为当下网络的核心技术，后期的发展及优化策略就成为当下需要解决的首要问题。
关键词：SPN承载网；关键技术；组网策略引言：SPN承载网技术在我国2016年左右，包括关键技术，从中国移动和中兴通讯的互联等方面对此项技术的可行性进行验证，并对新的提案提出了新的标准和要求，之后再进入现网验证，最后才投入到商用。
从简单的商业合作模式推动整个承载网的发展，具有重要作用。
以下将对5G时代下SPN承载网要求、关键技术以及组网策略展开具体论述。
一、5G时代下SPN承载网要求5G时代与3G、4G时代完全不同，对通信技术标准的不同要求，势必让新时代下的网络承载功能发生变化，因此在不同的承载网络中，中国移动并没有选择IP RAN网络或者OTN网络作为支撑方式，而是选择更具有发展潜力的SPN承载网络，这就意味着在信息通信技术的快速发展下，SPN承载网也因为具备以下三大特性而成为备选对象。
首先，SPN承载网原本就具有针对大带宽和灵活转发的相应需求，在引入L3进行灵活调度并有效结合DWDM光层的同时，可以保障网络的有效融合，甚至可以达到1-3层的转发能力；再者，对于超低延时功能和垂直行业进行分组隔离的工作需求，SPN承载网络能够进行有效的支撑，不仅可以完成软硬性的隔离切片，还能对TDM进行融合，并对分组交换需求作出支持；最后，SPN承载网引入了SDN的架构模式，不仅完成了对信息的转发，同时也对其控制和分离做出了努力，SPN承载网还可以进行集中控制，从而实现全局控制和调度。
浅谈承载网的架构
浅谈承载网的架构作者：程华意来源：《移动通信》2011年第21期【摘要】文章首先分析移动网络IP化以及由此引发的对承载技术的挑战，继而重点探讨几种主流承载技术的特点，由此提出现阶段承载网的架构组网——SDH／MSTP、PTN和OTN 混合组网的模式；最后提出新的未来承载网发展方向。
【关键词】承载网SDH PTN1引言移动承载网的重要性毋庸置疑。
电信业重组以后，中国移动的业务类型从以语音业务为主向3G业务和全业务发展，随着4G时代的来臨，移动承载网又被施与更多的创新压力。
4G时代将迎来新业务的爆发性增长，移动宽带、云计算、物联网等都将成为承载网发展的宝贵机遇，运营商需要构建一个能承载多种新旧业务、易于扩展、安全可靠、综合业务统一承载、低成本的承载网。
随着通信网络业务和数据宽带业务的迅猛发展，AllIP成为运营商确定的网络和业务转型方向，移动承载网的IP化趋势已经非常明显。
一方面，随着无线网络从2G网络向3G、LTE 演进，基站所提供的业务类型也从原有的TDM业务向FE业务、三层IP业务发展，而且不同阶段对应的业务类型对承载网技术的要求也是不同的。
2G基站以TDM接口为主，3G基站同时兼容TDM接口和FE接口，而LTE则是全IP化基站及基站之间的X2接口。
另一方面，以软交换、IPTV为代表的新一代IP多媒体业务正推动着承载网向下一代的高可靠、有QoS保证、可运营、可管理的融合多业务IP网络演进。
这两方面都推动着移动承载网从TDM向IP 化演进。
2几种承载网技术传统的移动承载网以较大规模光纤SDH传输网为主体。
为承载TDM业务而设计制定的SDH技术，以可靠性高、可控性强、扩展性好以及完善的网络体制，在传统传输承载网中占据主导地位。
SDH系统被认为是目前应用最稳定、最广泛的传输系统。
以SDH技术为基础发展的MSTP(多业务传送平台)技术是适应数据业务接入的需求，在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成。
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Based on IP
9
UTRAN based on ATM Cisco Confidential
3GPP R4 网络参考模型
User Equipment Radio Access Network Core Network
64 Kbps
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144 Kbps
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384 Kbps
1 Mbps
2 Mbps
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3G发展概述
IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称
第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提 出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，工作的频 段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年 正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）
第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体 业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网 络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行 任何种类通信的通信系统
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移动软交换和移动分组域 承载网技术分析
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Cisco Confidential
1
议题
移动通信网络的演进及网络整体架构介绍
3G UMTS系统及业务对IP承载网络的要求
3G IP承载网需要考虑的关键技术 移动通讯网络向全IP融合的路线图
1xEV
1xTreme DV Up to 5 Mbps cdma2000
HDR DO
Up to 2.4 Mbps
3xRTT
Up to 5 Mbps
TDMA
T1A/IS-136
IS-136+ Up to 64 Kbps
IS-136 HS Outdoor Up to 384 Kps
IS-136 HS Indoor
3G
WCDMA/UMTS
Up to 2 Mbps (Local) Up to 384 Kbps (Wide)
GSM Ckt Swt Data (2.4-9.6 Kbps)
cdmaOne T1A/IS-95
Ckt Swt Data (14.4 Kbps)
cdma2000 cdma2000 1xRTT DV Up to 144 Kps cdma2000
Cisco Confidential
Wireless Generations
First Generation
Analog wireless 1G
AMPS - Advanced Mobile Phone Service 北美 TACS - Total Access Communications System 英国 中国 NMT - Nordic Mobile Telephone 北欧
MSC/ VLR
Core Network
SCF
Co-operating Networks
Based on 2G TDM Core
Um
SIM
G E BTS BSS IuCS RNS
Node B
ME
MS
Abis
BSC
A MSC/ VLR
D
GMSC
C
ISDN PSTN PSPDN CSPDN PDN: - Intranet - Extranet - Internet - X.25
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2
议题
移动通信网络的演进及网络整体架构介绍
3G UMTS系统及业务对IP承载网络的要求
3G IP承载网需要考虑的关键技术 移动通讯网络向全IP融合的路线图
Traffic
MSC Circuit Switch1
IN Services ITP Voice (Legacy Features)
Multimedia
Unified Communications
Data + Packet Voice RNC/ BSC
IP Core
IP RAN
GGSN/ PDSN
Core RAN
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SCP Apps & Services *
HLR *
* those elements are the same but are duplicated for readability of the figure
Cisco Confidential
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第三代移动通信标准化格局
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8
3GPP R99网络参考模型
User Equipment Radio Access Network
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HSS *
* those elements are the same but are duplicated for readability of the figure
SIM-ME i/f
BSS
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Uu
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Gs
RNC Iur IuPS Gb
Cu
or
Node B
Iub
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Gd Gc
ISDN PSTN PSPDN CSPDN PDN: - Intranet - Extranet - Internet
ME
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SGSN
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UTRAN
SGSN Iur
SCF
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UTRAN based on ATM Cisco Confidential
Based on IP
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IMS
5
Mobile Wireless Evolution
2G
2.5 or 2G Enhancements
GPRS Up to 171 Kbps EDGE Up to 384 Kps
Voice
Second Generation – 2G and 2.5G
Digital wireless 2G
GSM - Global System for Mobile Communications 欧 900 1800 1900 CDMA (ANSI-95) - Code Division Multiple Access 美 亚太 800 1900 TDMA (ANSI-136) - Time Division Multiple Access 北美
BSC
Packet Voice
VPN Data Voice 2G 2G/2.5G 3G
Mobility Manager
Full IP’s Architecture
Peer-to-peer architecture
Value Chain
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SIM-ME i/f
F
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Gr
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Node B
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GnLeabharlann GGSN GpAUC
Gs
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Gd Gc Gi
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UTRAN
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移动通信网络的演进及系统结构
TDM
Circuit Packet