地域分布式移動交換中心

2019-11-03 10:14:15

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供稿：網(wǎng)友

地域分布式移動交換中心（唐曉梅、何紅永）摘要文章以機(jī)／網(wǎng)一體化設(shè)計思想和分布式處理技術(shù)為基礎(chǔ)，提出對移動交換中心進(jìn)行地域分布式設(shè)計，并在描述其體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對其特點(diǎn)進(jìn)行討論和分析。關(guān)鍵詞移動通信移動交換中心體系結(jié)構(gòu) 分布式處理技術(shù) 傳統(tǒng)的移動交換設(shè)備都是單機(jī)集中式，無論其容量大小或內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，每個交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就是一臺移動交換單機(jī)設(shè)備，只能在單個固定地點(diǎn)提供交換功能及業(yè)務(wù)接入。為了滿足迅速增加的移動通信需求，人們不斷改進(jìn)單機(jī)交換設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)，以求增加系統(tǒng)容量、提高處理能力、改善性能指標(biāo)，這又使單機(jī)設(shè)備規(guī)模不斷膨脹，對器件及工藝的要求越來越高，軟件的升級改造工作也成為開發(fā)商面臨的一大難題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以其為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，在計算機(jī)及通信領(lǐng)域，“單機(jī)”的概念逐步淡化，規(guī)模龐大的單機(jī)設(shè)備不再主宰世界，對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)／網(wǎng)一體化設(shè)計成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱點(diǎn)。1單機(jī)集中式移動交換中心最初移動通信的主要市場是大城市或人口密度高、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，在制定相關(guān)的體制標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備規(guī)范時，考慮的重點(diǎn)是解決國家間的漫游及多廠商設(shè)備的互通，在此基礎(chǔ)上定義邏輯概念下的網(wǎng)絡(luò)組成實(shí)體。移動交換中心（MSC）負(fù)責(zé)完成所有與其管轄范圍內(nèi)移動臺有關(guān)的交換功能，實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)（如PSTN）互通。基站系統(tǒng)（BSS）負(fù)責(zé)對某個特定地理區(qū)域進(jìn)行無線覆蓋，與移動臺（MS）保持聯(lián)系。一般情況下，單機(jī)集中式MSC安裝在特定的物理地點(diǎn)（如人口密度高及經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)或城市），基站分散安裝在各個業(yè)務(wù)點(diǎn)區(qū)域，大多數(shù)基站與交換設(shè)備之間的距離相當(dāng)遠(yuǎn)，它們之間的通信須作遠(yuǎn)距離傳輸。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，性能和容量需求不斷增加，單機(jī)集中式MSC的設(shè)備結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，規(guī)模越來越大，這不僅給系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)帶來較大困難，也給設(shè)備的網(wǎng)上運(yùn)營帶來不便，主要表現(xiàn)在：（1）由于設(shè)備規(guī)模龐大，維護(hù)和運(yùn)行成本大大增加，配套工程（如局站機(jī)房、空調(diào)、電源等）建設(shè)也要跟上，使建網(wǎng)初期投資較大，投資回報緩慢。當(dāng)實(shí)際容量接近或達(dá)到設(shè)計容量后，只能以增開新局（即在網(wǎng)上新增獨(dú)立交換節(jié)點(diǎn)）的方式擴(kuò)容。（2）由于基站不具備交換功能，所有呼叫必須由設(shè)在特定地點(diǎn)的MSC進(jìn)行集中式交換控制，各交換服務(wù)區(qū)域覆蓋多個基站業(yè)務(wù)區(qū)，各基站業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)的呼叫會產(chǎn)生嚴(yán)重的話務(wù)回程現(xiàn)象，如某業(yè)務(wù)區(qū)的移動用戶呼叫本區(qū)內(nèi)另一移動用戶時，話務(wù)必須從該業(yè)務(wù)點(diǎn)區(qū)域傳到遠(yuǎn)處的MSC／VLR，經(jīng)交換選路又重新回到原業(yè)務(wù)區(qū)。如果移動用戶所在地還未設(shè)立移動交換機(jī)而只有固定交換機(jī)時，移動用戶呼叫本地固定用戶也同樣如此，話務(wù)必須從該業(yè)務(wù)點(diǎn)區(qū)域傳到遠(yuǎn)地的MSC／VLR，接入固定網(wǎng)，然后再轉(zhuǎn)接至被叫所在的固定電話局。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，上述這類本地呼叫占總呼叫量的70％左右。大量話務(wù)回程不僅浪費(fèi)線路資源（有時是長途干線或衛(wèi)星租用線路），增加傳輸費(fèi)用，提高運(yùn)營成本，也影響呼叫處理的實(shí)時性，降低交換網(wǎng)絡(luò)的使用效益。（3）單機(jī)集中式交換系統(tǒng)架構(gòu)對系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性要求很高，一旦中心點(diǎn)的MSC／VLR發(fā)生故障，即使所有基站子系統(tǒng)完好，也可能導(dǎo)致全系統(tǒng)癱瘓。2地域分布式移動交換中心在計算機(jī)通信和公共電話交換網(wǎng)（PSTN）領(lǐng)域，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已廣泛采用模塊化技術(shù)和分布式處理技術(shù)，改善了系統(tǒng)整機(jī)處理性能，提高了系統(tǒng)可靠性。在移動通信領(lǐng)域，移動交換中心的設(shè)計和開發(fā)也采用模塊化技術(shù)和分布式處理技術(shù)，只是這種模塊劃分和分布式處理僅局限于一個機(jī)柜或一個實(shí)體設(shè)備內(nèi)部，從本質(zhì)上看，交換控制仍然是集中模式。分布式移動交換中心有別于其它傳統(tǒng)移動交換機(jī)中心，它在模塊化設(shè)計和分布式處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)模塊化部件和功能的地域性分散或分布。一個分布式移動交換中心實(shí)際上是一個完全內(nèi)部自治的網(wǎng)絡(luò)，它的多個物理實(shí)體按需分布在不同地點(diǎn)，通過多種傳輸介質(zhì)和傳輸手段互連，完成覆蓋區(qū)域內(nèi)移動交換業(yè)務(wù)控制。從全網(wǎng)角度看，它是一個整體，是移動公網(wǎng)的一個節(jié)點(diǎn)。這種設(shè)計思想突破了傳統(tǒng)的集中交換控制模式，充分采用分布技術(shù)，將交換控制功能從集中式／集權(quán)式的結(jié)構(gòu)中剝離，并分布到不同的物理地點(diǎn)，形成地域分布式移動交換系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)／網(wǎng)一體化。地域分布式移動交換中心（DMSC）的基本邏輯結(jié)構(gòu)特征是：（1）從宏觀角度看，DMSC是一個完整的系統(tǒng)，在信令支撐網(wǎng)中可以只占一個信令碼點(diǎn)，完成移動信令處理和交換控制功能；（2）從微觀角度看，DMSC建立在分布式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，充分利用多種傳輸介質(zhì)和傳輸手段，使內(nèi)部物理實(shí)體互連；（3）將移動交換控制功能和拜訪位置寄存器（VLR）功能從集中的交換控制平臺中下移，通過傳輸網(wǎng)分布到不同地域中；（4）由DCM完成DMSC系統(tǒng)與No.7信令網(wǎng)、PSTN、PLMN及ISDN網(wǎng)等的接口功能，實(shí)現(xiàn)互通和漫游；（5）由DCM完成DMSC系統(tǒng)內(nèi)分布式控制和MAN信令消息的預(yù)處理、過濾及轉(zhuǎn)發(fā)功能，GMSC功能也由DCM完成；（6）由DCM完成DMSC系統(tǒng)的集中維護(hù)與管理等功能；（7）DMSC1和DMSC2是可獨(dú)立運(yùn)行的、完整的單機(jī)制移動交換中心，可根據(jù)需要，與基站控制器（BSC）功能合并在一個實(shí)體（DMSC／VLR／BSC2）中，DMSC／VLRI與DMSC／VRL／BSC2可以是執(zhí)行同一標(biāo)準(zhǔn)的異種機(jī)型，通過傳輸介質(zhì)與DCM相連，組成分布式控制系統(tǒng)；（8）分布在不同地域中的DMSC1、DMSC2具備各種標(biāo)準(zhǔn)接口，系統(tǒng)可通過這些接口與外界相連；（9）分布在不同地域的DMSC／VLR1、DMSC／VLR2可接入最近的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，相互間可開設(shè)直達(dá)路由，還可與本地固定電話局相連，完成對本模塊轄區(qū)內(nèi)的呼叫處理。3地域分布式移動交換中心的特點(diǎn) （1）交換控制可通過網(wǎng)絡(luò)分布到不同地點(diǎn)，在本地消化處理大部分話務(wù)，避免了話務(wù)回程現(xiàn)象，既實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)范圍內(nèi)話務(wù)均衡分布，又降低了傳輸干線網(wǎng)的投資，由于交換控制的可分布性，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者可將移動交換中心功能分布在距網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)最近的地方，還可按基站覆蓋范圍和用戶規(guī)模，將交換功能與基站控制功能合而為一，進(jìn)一步降低運(yùn)營開銷。（2）分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交換系統(tǒng)給運(yùn)營者帶來網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的好處。通過模塊化的形式，系統(tǒng)交換控制功能可分布到不同區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)的交換模塊獨(dú)立運(yùn)行，各模塊依賴性很小，對于局部的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整（如擴(kuò)容、小區(qū)裂變等），不必修改整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其影響僅局限于模塊所在的特定范圍內(nèi)，使運(yùn)營者可真正做到彈性地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，逐步平穩(wěn)地調(diào)整和完善網(wǎng)絡(luò)，提高了服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的安全性。（3）在分布概念基礎(chǔ)上的模塊化設(shè)計使系統(tǒng)可將某些潛在的軟硬件故障隔離在有限的業(yè)務(wù)范圍內(nèi)，提高了整個系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時增加新業(yè)務(wù)、新特性、新功能及軟硬件的升級變得更為方便和經(jīng)濟(jì)。集中式移動交換無法很好地滿足不同用戶規(guī)模、不同話務(wù)密度和不同地域特性下的多種應(yīng)用需求，在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、增點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的靈活性和操作性較差。（4）基于分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交換系統(tǒng)組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)靈活，具有很強(qiáng)的適用性，其獨(dú)特的分布式組織架構(gòu)及其對地域分布的支持能力，使其不但適用于業(yè)務(wù)量高、人口稠密的城市地區(qū)，同時也適用于業(yè)務(wù)量低、人口密度低的其它地區(qū)，還適用于綜合多類話務(wù)密度、覆蓋較大的地區(qū)。在高業(yè)務(wù)量地區(qū)，隨著用戶需求的迅速增加，集中式移動交換機(jī)的容量一旦達(dá)到或接近其設(shè)計極限，如何提供更多的信道和實(shí)現(xiàn)無線無縫覆蓋，令眾多運(yùn)營者頗感頭痛。對于低業(yè)務(wù)量地區(qū)，由于地域分布廣闊，總?cè)丝诨鶖?shù)大，且這些地區(qū)不易得到陸地有線通信所提供的服務(wù)，所以更需要得到無線通信的幫助。分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交換系統(tǒng)可提供很好的解決方案，并可為運(yùn)營者爭取更多用戶、創(chuàng)造更多業(yè)務(wù)收入。運(yùn)營者可根據(jù)市場需求和對初期投資的承受力，規(guī)劃和考慮建網(wǎng)問題，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行到一定程度時，通過基于傳輸網(wǎng)絡(luò)上的分布式模塊迭加，實(shí)現(xiàn)容量和處理能力平滑增長，逐步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，從而提高資金周轉(zhuǎn)率和投資回報率，減少相應(yīng)的風(fēng)險。 DMSC是建立在分布式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的數(shù)字移動交換體系結(jié)構(gòu)，它突破了傳統(tǒng)單一的交換控制組織模式，允許業(yè)務(wù)的交換與控制從集中式、集權(quán)式的組織結(jié)構(gòu)中剝離，分布到不同物理地點(diǎn)，以部件（功能）的分散（分布），實(shí)現(xiàn)更合理的話務(wù)流向，最大限度地降低運(yùn)營成本，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。基于DMSC設(shè)想，國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心（NDSC）研制成功了GDC／GS2000大型分布式移動交換系統(tǒng)，并用該系統(tǒng)在陜西延安建立了900MHz GSM試驗(yàn)網(wǎng)，順利完成了信息產(chǎn)業(yè)部組織的有效性和兼容性測試。該系統(tǒng)于今年6月初通過了技術(shù)成果鑒定，鑒定委員會認(rèn)為，該系統(tǒng)開創(chuàng)性地采用了雙級分布式移動交換體系結(jié)構(gòu)，具有更靈活的組網(wǎng)方式，可提高交換系統(tǒng)可靠性和降低運(yùn)營成本。該系統(tǒng)采用多廠商集成協(xié)議（MVip），使其體系結(jié)構(gòu)具有很好的開放性，能方便、及時地接納眾多廠商所提供的新技術(shù)、新成果。該系統(tǒng)擴(kuò)展性較好，經(jīng)濟(jì)容量范圍寬，能適應(yīng)不同人口密度和業(yè)務(wù)密度分布的要求。采用多協(xié)議棧技術(shù)，使系統(tǒng)能同時支持 GSM、CDMA等不同制式的協(xié)議規(guī)范。GDC／GS2000大型分布式移動交換系統(tǒng)研制成功，為新一代核心網(wǎng)絡(luò)交換平臺的架構(gòu)作了極有意義的探索。摘自《電信快報》

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