一種基于Femto的GSM網(wǎng)關設計與實現(xiàn)

摘要：GSM網(wǎng)絡用戶眾多，在GSM接入網(wǎng)中引入Femto架構(gòu)，符合移動通信網(wǎng)絡扁平化發(fā)展趨勢。在此研究基于Femto架構(gòu)的GSM網(wǎng)關，作為用戶端數(shù)據(jù)接入核心網(wǎng)的接口，將移動、寬帶和固定業(yè)務融合在一起，在GSM網(wǎng)絡中將發(fā)揮重要的作用。采用IP化承載方式，Abis接口完全IP化，用模塊化設計方法，基于Femto架構(gòu)，在ATCA的平臺上設計實現(xiàn)了具有信令處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、編碼轉(zhuǎn)換及速率適配、路由等4功能的GSM網(wǎng)關，通過該網(wǎng)關已打通電話，語音質(zhì)量達到商用，具有重要的實際應用價值。
關鍵詞：Femto；GSM；網(wǎng)關；Abis接口

0 引言
在3G已經(jīng)大量商用的時代，GSM網(wǎng)絡仍然具有大量的用戶，但隨著無線帶寬的不斷提升，人們獲取信息的模式發(fā)生著根本改變，GSM網(wǎng)絡需與時俱進，迎合現(xiàn)在大量據(jù)業(yè)務和與移動互聯(lián)網(wǎng)融合的需求，增強網(wǎng)絡對用戶的粘性。家庭基站(Femto)概念最早由英國Ubiquisys公司提出，是一種小型低功率蜂窩基站，放置在家庭等室內(nèi)環(huán)境中的無線接入設備，工作于授權(quán)頻段。其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級，覆蓋半徑較小，空中接口符合3GPP／2標準，適用于任何現(xiàn)有的移動終端。Femto將移動、固定、寬帶業(yè)務都融合在一起，用戶通過一個Femto就能實現(xiàn)其所有的通信需求，它能幫助運營商鞏固用戶規(guī)模并發(fā)展家庭用戶，節(jié)省投資。由于Femto采用扁平化架構(gòu)，符合移動網(wǎng)絡演進的趨勢，扁平化架構(gòu)由于減少了節(jié)點數(shù)，也更符合全IP網(wǎng)絡中實時業(yè)務對時延的嚴格要求，因此GSM網(wǎng)絡結(jié)合Femto結(jié)構(gòu)就顯得尤為必要。
網(wǎng)關是用戶終端接入核心網(wǎng)的接口，在網(wǎng)絡中起著重要的作用，如何設計在Femto架構(gòu)下GSM網(wǎng)關就是目前急需解決的關鍵技術，本文在研究扁平化Femto架構(gòu)的基礎上，設計實現(xiàn)了一種GSM網(wǎng)關，其中Femto網(wǎng)關與HNB(Home Node B)之間的接口(Abis口，F(xiàn)emto系統(tǒng)一般稱此接口為Iuh接口，但由于本文設計的是GSM的網(wǎng)關，因此借用了GSM系統(tǒng)中的概念，沿用了Abis接口的概念)采用全IP化的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)和信令都采用IP化的承載方式；A接口數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)的E1的方式接入，網(wǎng)關內(nèi)部融合了路由，信令的處理和速率適配等功能，具有較高的實際應用價值。

1 GSM網(wǎng)關的基本原理
網(wǎng)關就是將兩個使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡段連接在一起的設備。它的作用就是對兩個網(wǎng)絡段中的使用不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進行互相的翻譯轉(zhuǎn)換，設計的GSM網(wǎng)關基本原理如圖1所示。

網(wǎng)關作為用戶設備與核心網(wǎng)互聯(lián)的中介，其中各功能模塊為：
1．1 路由功能
網(wǎng)關在GSM系統(tǒng)中是位于基站子系統(tǒng)BSS(Base Station Subsystem)之中的，它要管理不止一個家庭基站HNB，具體管理多少個HNB，取決于Femto系統(tǒng)的設計容量，在不同的地域會有所不同。正因為一個網(wǎng)關管理多個HNB，因此它必須具有一定的路由功能，這主要體現(xiàn)在下列業(yè)務中，網(wǎng)關必須要知道核心網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)要往哪個HNB發(fā)，才能保證將數(shù)據(jù)發(fā)給正確的HNB。