- 1、GSM核心网现状
目前国内运营的GSM网络包括中国移动的GSM/GPRS网络及中国联通的GSM网络，其中中国移动的GSM网络为世界上容量最大、用户最多的移动通信网络，网络容量和用户数均已经超过3亿户。中国联通的GSM网络容量也已经超过1亿，用户数接近1亿。从建设和使用年限来看，中国移动的GSM网络已经超过15年，中国联通GSM网络也已经超过10年。
就核心网层面来看，中国移动GSM／GPRS核心网包括电路域和分组域2个部分，中国联通GSM网络由于各种原因目前部分省的网络未能提供分组域业务。从电路域来看，两者的网络都几乎是一样的。基本以直辖市／地级市为单位进行本地网的设置以及网络的规划与建设。如图1所示。
图1 本地网GSM核心网结构图
无论中国移动GSM网络还是中国联通的GSM网络，其覆盖面积都非常大，由于受自然条件、人口、经济发展水平差异导致的通信需求和通信消费的差别也非常大，不同地区网络规模差异非常大，同时由于现有GSM核心网能力的限制，不同地区的网络各自有突出的问题，主要包括以下几个方面。
（1）设备容量小、处理能力低。现有GSM核心网交换机设备容量小，处理能力低，数量多，不符合“大容量，少局所”的发展趋势。特别对于比较发达的东部沿海地区，随着用户数的不断增长，每年均需要进行比较繁重的新建局和扩容局的工作，除了新增网元的安装调测外，还包括繁重的电路割接、局数据加载及网络调整的工作。造成了巨大的工程建设压力，也给网络稳定带来了一定的隐患。
（2）业务提供能力差，升级费用高。为了在全网提供各种新业务，除了在SCP上加载上述业务外，数量庞大的GSMMSC交换机成了业务快速推广的瓶颈。由于MSC数量多，为了实现对新业务的触发，几乎必须升级现网所有的MSC，升级费用高，升级周期长，大大地延误了业务推出的时机，影响了网络的盈利能力。部分相对落后的省市用户数量少，但需升级的MSC数量不少（以地市为单位设置MSC），考虑到业务收益与成本的关系，往往错过了升级的机会，使用户无法享受更加丰富多样的增值业务，比如部分省的GSM网络由于MSC软件升级费用高，至今仍未提供彩铃等有效提升ARPU值的业务。
（3）设备利用率不均匀，话务无法动态调整。由于现有MSC之间缺乏有效的资源共享机制和技术，MSC之间无法实现动态的负荷均衡，对于拥有若干个GSMMSC的本地网来说，在部分MSC负荷过大的情况下，只有采取新建MSC的方式或者将某个／某几个BSC割接至其他负荷较轻的MSC的方式来实现负荷的均衡。前者则造成建设投资大，设备整体利用率不高，后者则造成频繁的网络调整和巨大的割接工作量。
从网络扩容规划的角度看，MSC之间缺乏资源共享机制给规划造成了更大的难度，由于外部竞争环境都比较激烈，各本地网用户发展要进行准确预测是比较困难的，而本地网MSC的扩容规划是根据本地网的用户和业务发展进行的，可能造成的结果就是部分本地网MSC设备（或者同一本地网的部分MSC）利用率非常低，部分本地网频繁扩容（或者同一本地网的部分MSC频繁扩容）。
（4）本地网维护力量薄弱，故障恢复时间长，影响了服务质量。根据现有维护体制，GSM设备及网络维护主要依靠各本地网的维护力量。作为现有GSMMSC，除了日常硬件维护外，维护的主要内容仍然是数据维护以及网络的维护，GSMMSC分布广，数量多，维护难度大，特别对于欠发达地区本地网维护力量薄弱，维护经验不足，容易出现由于维护经验薄弱而造成故障恢复时间长，网络无法正常运行的情况。另外，GSMMSC作为计费点，计费点数量多，计费传送网络的故障也容易造成原始话单的丢失，影响了计费处理的及时性。
（5）缺乏容灾方案。不少省市和地区有较多的返乡人流，每当节假日设备会面临话务冲击的考验，现有GSM网络端局均没有容灾方案，即当设备故障时，没有相应的网络级容灾备份方案。
2、优化方案
上述所有问题都是现有GSM网络运营商所面对的问题，从现有基于传统MSC技术的能力来看，解决上述问题是比较困难的，惟有采用新技术来解决上述问题。基于软交换的GSM核心网优化就是一个较完善的方案，基于软交换的GSM核心网基本结构如图2所示。
图2 基于软交换的GSM网络结构图
软交换技术是近几年崛起的一种全新的网络技术，通过控制与承载的分离的体系结构，它将原来相互独立的网内各节点变成一种有机的整体，从而可以实现核心网内资源的共享和动态调配，加上其具有大容量、双归属等特性，能解决现有GSM网络存在的问题。
为了更好地阐述上述方案，本文以一个欠发达省的省网改造为例来说明该优化方案。
该省现有GSM核心网结构如图3所示。
图3 某省GSM网结构图
针对该省网存在的上述问题，本文建议采用移动软交换技术对现有GSM网络进行优化，其基本步骤包括：
第一步：在省会城市建设1～2台集中设置的MSC，该MSC的MSCServer和MGW部分均放置在同一机房，将省会城市原MSC下的1～2个BSC割接到新建MSC下。
第二步：逐步将省会城市现网MSC下所带BSC逐步割接到新建MSC上，新建MSC继承原有MSC的全部物理接口：A接口、中继电路、No.7信令链路。同时考虑后续发展，对新建MSC进行适当扩容。
第一、二步完成后该省核心网网络如图4所示。
图4 优化第一阶段结构图
第三步：等条件成熟，在非省会城市其他本地网设置1～2个MGW，通过IP网络跟省会城市MSCServer相连，形成全省分布式组网。新建各MGW应用于各地的交换机扩容，部分存在2个MGW的本地网可在2个MGW之间采用局内的负荷均衡技术，提高A接口的安全性，动态调配2个MGW之间的负荷。
第四步：随着话务量的增长，同时考虑网络安全性，可以考虑在其他较大的1个本地网建设1～2个MSCServer，将全省各地MGW按照地理位置划分，各MSCServer按照双归属方式进行备份，以加强网络安全性。
第五步：逐步使用各地MGW对现网窄带交换机进行替换，全省形成基于软交换的分布式组网。
最后的目标网络如图5如示。
图5 优化目标网结构图
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