4G时代移动通信核心网分层组网技术的研究

4G时代移动通信核心网分层组网技术的研究

高铁冬

黑龙江省鹤岗电信分公司，黑龙江 鹤岗 154100

摘 要：随着社会经济飞速发展，4G移动通信技术的发展已经趋于成熟，除了部分偏远地区较为落后之外，人们已经完全进入了4G移动通信时代，营业厅中承载的用户数量越来越多，用户种类也逐渐趋于多样化。在4G时代的发展背景下，移动通信核心网亟需引入先进的分层组网技术，将众多层次进行相应的划分，达到分而治之的目的。

关键词：4G时代；移动通信核心技术；分层组网技术

移动通信发展到目前已经经历过多个时代，自从发展到4G移动通信技术以后，人们的日常生活发生了翻天覆地的变化，随着使用用户越来越多，承载的业务种类也趋于多样化。4G移动通信亟需引入更先进的核心技术，采取分层组网技术对其进行管理，确保互联网正常运行，降低管理和运营成本。

4G时代移动通信核心网承载业务现状

4G时代移动通信核心网承载的业务虽然有很多，但其中最主要的业务是负责用户终端设备与网络的连接和通信情况，按照逻辑上的分组可将其划分为分组域和电路域，其主要的组成部分有MSC/VLR（移动业务交换中心/访问用户位置寄存器）、服务支持节点、网关支持节点、网关移动交换中心、操作维护中心、归属位置寄存器HLR等。其中，MSC/VLR属于电路域的业务流程，主要负责电路域中的呼叫控制、加密、鉴定权利以及移动性管理等功能；服务支持节点能够实现路由移动性管理、会话管理与转发管理，完成每个分层当中分组数据的接收与发送；网关支持节点能够完成移动内网与外部数据网之间的信息路由与分装，实现路由中各个设备中的信息交互；网关移动交换中心属于固定网与移动网之间的关口局，能够完成移动用户呼入路由业务，承担各个网之间连续、路由分析和网间结算功能；操作维护中心能对通信设备的故障、性能、配置、安全和计费进行集中管理，实现综合业务集中通信；归属位置寄存器HLR能够给用户提供签约信息存放空间，增强鉴定权利的功能，为用户提供新业务支持^[1]。

二、4G时代移动通信核心网分层组网技术建设

核心网分层组网技术是以市场作为主导方向，其目标为在用户使用过程中能够获得经济效益，并为用户提供相应的业务服务。分层组网技术中的每一个层次都是独立存在的，各有各的主要负责业务功能，每一层都能够通过标准的协议接口完成通信之间的传输，在多样的业务中实现网络业务的高效融合。移动通信核心网分层组网技术可以实现对各个网络结构的合理分配，最大限度地提升互联网的安全防御能力，不容易被外网所攻破；在分层组网技术中，充分利用MSC、VLR等技术，有利于准确分析网络性能的需求，根据网络性能的需求进行相应的改造、优化，有利于4G移动数据的业务传输。4G时代移动通信核心网分层组网技术建设可以分为四个层面，主要内容如下：

（一）接入层

接入层主要负责用户消息的转换和传输，确保用户在使用4G移动通信技术时能够通过智能设备，如笔记本、智能手机、无线网卡等设备，接入到4G移动通信网络中。

传输层

传输层是媒体流和网络信令的业务承载通道，这一承载通道包括两个承载方式：ATM承载方式和IP承载方式。

控制层

控制层在分层组网技术建设中占据着较为重要的一部分，负责了移动通信核心网当中大部分的功能。在控制层能够完成呼叫控制、开放、连接管理等功能。

应用层

应用层能够完成用户的操作，是用户操作与4G移动通信的具体衔接，能够为用户建立一个呼叫服务^[2]。

三、移动通信核心网分层技术原理

（一）移动软交换技术原理及功能

移动软交换技术一般具有四个功能平面：即交换平面、接入平面、控制平面及业务平面。其具体的结构为：交换平面是核心分组网，接入平面为信令关网、中继媒体关网、接入媒体关网、集成接入设备和各类智能终端；控制平面为两个软交换设备；业务平面有应用服务器、业务控制点、AAA服务器和策略服务器。系统利用分层技术将移动通信的业务与呼叫控制分离，且系统的媒体传送和接入功能也进行分离。

在系统的结构当中，各个平面会对应各种功能的实现，且平面对应功能的实现都是由相应的部件设备完成的。其工作流程为：业务平面将系统底层的资源提供给用户，满足用户对各种业务的需求与系统操作的需要，该平面功能的实现是以业务控制点、网关服务器等部件为主；交换平面的主要功能就是负责将用户的各种数据信号通过正确的通道传送到目的地址去，实现该功能的设备主要是IP路由器；接入平面属于分层技术中最外层的平面层，这一平面能够将用户的各种终端软件与核心网络相连接，确保用户能够使用核心网络，用户的数据信息通过接入平面到核心网中，最后达到目的地；控制平面属于移动通信中的关键层，这一平面层控制着整个网络的建立与释放，并且负责媒体网关的接入，该层实现功能的主要设备是软交换设备。

信令网的组网技术分析

随着移动通信的客户规模越来越大，业务种类也变得越来越多样化，要求移动通信网络的数据交互的力度也越来越大，系统的接入平面负荷越来越重，从而会形成各种各样的网络问题，因此，必须要对接入平面相应设备进行适当的提升。在接入平面的使用设备中，使用频率最高的是信令网。传统的信令网采用的链路是TDM链路，随着使用的业务量逐渐增大，传送的信令消息就会出现一个瓶颈，加上该链路的升级面临着巨大的压力，因此信令网的改进采用了IP信令网技术^[3]。

集成虚拟核心网架构

集成虚拟核心网架构的基本要求就是4G架构，因而不会发生任何的变化，4G构架的设计需要以虚拟化的平台为基础，进一步对其进行优化。在虚拟化的平台中，网元之间的数据为共享状态，这种情况能够有效减少网元之间的接口与信令的交互，促进通信效率的提升。另外，通过虚拟化平台进行核心网网元的功能要更加容易一点，同时，集成虚拟核心网结构还能缩减网元间的接口，简化其流程，不仅能够提升系统的便捷度，还能在一定程度上减少时延。

4G网络的需求随着不断地发展展现出一种多样化的特征，可以很好地满足广大用户的需求，目前对于4G移动通信技术不仅需要满足大量的连接，还需要支持高速运行和用户使用信息网络的可靠性。然而，目前的4G网络并非具备全部的性能指标，部分的场景仍未满足实时性的特点，因此，为了进一步优化与改善网络性能，必须要对网络执行更高的要求。通过应用网络虚拟化技术，能够建立一个全兴的移动核心网架构，只要在编排器中将各种版本与各种功能的虚拟网核心网元的软件以及用户对网络的不同需求重新设置，就能够根据用户的实际需求，对核心网元的资源与链路进行合理分配。例如：运营商在选择物联网的终端服务时，可以选择车联网，然后将物联网所具备的特征作为主要依据进行有针对性的优化^[4]。

结束语：

总而言之，随着通信网络的不断发展，移动通信已经逐渐渗入人们的日常生活当中，成为人们生活中不可或缺的组成部分之一。采用分层技术取得的网络质量突破的研究逐渐趋于成熟阶段，软交换是分层技术中的重要手段，应用该技术能够获得更好的效果。

参考文献：

[1]马为贞,董雪娥,邓彩利.移动核心网的发展历程和演进趋势[J].电子技术与软件工程,2019(24):21-22.

[2]石丽梅,朱又敏,郑颖,谭艳春.基于移动通信技术的5G时代核心网架构研究[J].无线互联科技,2019,16(12):7-8.

[3]刘博士.面向未来的移动通信核心网架构探讨[J].中国新通信,2018,20(20):6.

[4]许莎佳.5G移动网络通信技术的核心网架构分析[J].信息通信,2018(10):224-225.