移动核心网的变迁
移动核心网的变迁
移动通信系统主要由核心网(CN)，无线接入网(RAN)及移动台(UE)三部分组成。核心网的功能是负责信息在系统内部的交换、路由、用户数据管理、安全等，以及与其他通信系统的信息交换传输。随着移动通信系统的不断发展，移动核心网也一直处在演变之中。总体上来说，移动核心网也经历了三个发展阶段。
在第一代移动通信系统中，移动核心网通过移动交换中心(MSC)与公众电话交换网(即PSTN)相连，此外，移动交换中心还负责基站(BS)之间的通信。在通话过程中，移动台与所属基站建立联系，再通过基站连接至移动交换中心，并最终接入到公共电话网。实际上，这一阶段的移动核心网同传统的有线电话交换网相比，最主要的差别在于移动核心网引入了对移动台的位置进行记录管理的功能实体，提供用户在移动状态下的电话通信。因此，第一代移动核心网可以看作传统的有线电话交换网的在移动无线环境下的一种延伸。
第二代移动通信系统出现后，其核心网的主体结构仍然延续了第一代移动通信系统的核心网结构。在第二代移动核心网里，移动交换中心仍然是整个网络的核心组件，其工作原理和第一代移动核心网的移动交换中心十分相似。但是，与第一代移动核心网不同的是，第二代移动核心网引入了支持可开放点对点的短信息业务的短信息业务中心，这使得第二代移动通信系统既可以提供类似数字寻呼的业务，也可以提供广播式公共信息业务。
20世纪后期随着互联网的兴起，数据业务得到了越来越广泛的应用，第二代移动核心网进一步引入了通用分组无线服务技术(GPRS)，这种技术突破了早期的第二代移动核心网只能提供电路交换的思维方式，它只需要在原有的移动核心网内增加相应的功能实体并对已有的基站系统进行部分改造就能在核心网内实现分组交换。具体来说，GPRS技术引入了两种新的核心网功能实体，即GGSN和SGSN。
3G移动核心网变化显著
3G核心网与之前的移动核心网相比，发生了显著的变化。从标准制定进程来看，如表1所示，WCDMA、TD-SCDMA对应的核心网的演进共经历了五个阶段，可以看出：早期的3G核心网包括电路交换域(CS域)和分组交换域(PS域)。CS域为用户提供“电路型业务”或相关信令连接路由，其基本结构及功能与2G核心网的电路交换部分类似，但是通过引入软交换技术，3G核心网的CS域实现了网络承载IP化；PS域为用户提供“分组型数据业务”，这个域实际上是以GPRS为基础发展而来。但随着3G核心网的演进，CS域逐步停止发展，PS域转变为以IMS为核心的交换域。PS域除了承担原有的分组数据业务以外，还需要为IMS提供承载。
另一种3G系统CDMA2000的核心网演进也引入了下一代网络的概念。如表2所示，3GPP2CDMA2000核心网标准分四阶段演进，同样可以看出其全IP化的演进趋势，并且同样向IMS演进的方向。
继3G之后，目前针对新一代移动通信系统的研究工作也已经展开。3GPP长期演进(LTE)项目就是其中的一个重要分支，而与其相关的针对新一代移动核心网的研究工作则被称为系统架构演进(LTE-SAE)。LTE-SAE采用全新的扁平式架构，移动性管理实体，服务网关是其核心组成部分，这两个实体实现了网络控制同用户数据控制的分离。
全IP、融合及智能
随着移动通信与互联网的不断融合，传统的以电路交换为主的移动核心网正加速向全IP网络转变，这意味着移动核心网的结构将逐渐扁平化，从而显著降低网络成本，实现简单高效的网络运营维护，并促进新业务的大量快速部署。因此，未来移动核心网的主要特征可归纳为：全IP、融合及智能。
首先，移动核心网的演进体现出网络趋向全IP化的特征。从现有3G系统的电路域来看，移动软交换正逐步替代原有基于时分复用的电路交换方式，这意味着IP协议将在3G核心网的电路域得到更加广泛的应用。在新一代的LTE-SAE结构中，网络内的所有功能实体之间通信则已完全实现了IP化。因此，可以判断，IP协议将逐渐取代基于时分复用的电路交换方式成为移动核心网的主流交换协议。
其次，移动核心网的发展不断表现出融合的特点，这种融合既包括网络内部的融合也包括不同网络之间的融合。2G核心网首先出现了电路交换域同分组交换域的融合，这标志着两种采用了不同交换方式的系统开始出现在同一个核心网内。随后在3G系统中，基于软交换方式的电路域也同基于IMS的分组域处于同一个核心网内。但是需要指出的是，在2G及3G系统中，电路域和分组域是相互独立运行的，其各个功能实体之间没有密切的联系，因此这种网络内部的融合是松散且相对独立的。而LTE-SAE定义的核心网则不再对电路域和分组域进行区分，2G及3G核心网内原有的功能实体在LTE-SAE中得到了高度融合，所以LTE-SAE核心网的结构相对于原有的移动核心网得到了相当的简化。网络内部各功能实体的融合带来了用户数据的高度融合，这就便于对用户业务数据实现集中管理，完成以用户为中心的业务数据的融合，从而快速推出新的业务。在不同网络的融合方面，3G心网首先实现了对采用不同接入技术(如WLAN，xDSL)的网络的融合，在3G系统的后期核心网中，这些采用了不同接入技术的网络实际上已变成了整个3G系统的一个无线接入子系统。在LTE-SAE核心网中，不同网络间的融合得到了进一步强化，与3G系统不同的是，LTE-SAE核心网已经把采用了不同接入技术的网络统一地看做了整个系统的无线接入网络，从而实现了接入方式的高度融合，这就使得用户可以利用不同的终端通过LTE-SAE核心网接收业务。因此，可以看到，未来的移动核心网的结构将更为简单扁平，整个移动网络将成为一个异构泛在的通信系统。
再则，随着向全IP化融合网络的不断演变，移动核心网开始呈现出智能化的特征。移动核心网的全IP化要求核心网必须具备电信级IP能力，这意味着网络在IPQoS保障，可靠性及组网灵活性方面需要达到电信级要求。另一方面，移动核心网在网络融合方面的发展使得其必须面对网络资源和用户需求的多样性及不确定性。因此，为了应对上述两种变化带来的问题，移动核心网在网络管理及控制方面就必须引入更多的智能化功能。比如移动核心网需要对网络内产生的故障进行快速检测及修复；能够根据用户的业务需求对网络内的资源进行灵活共享，并实现负荷均衡；能够自适应地控制网络设备的功耗等等。
综上所述，移动核心网已经进入新的阶段，全IP、融合及智能正逐步成为其主要特征。目前的移动核心网络在未来发展和演进上将殊途同归，最终形成一个异构的以用户业务数据为中心的融合网络。
