一種基于Femto的GSM網關設計與實現

摘要：GSM網絡用戶眾多，在GSM接入網中引入Femto架構，符合移動通信網絡扁平化發展趨勢。在此研究基于Femto架構的GSM網關，作為用戶端數據接入核心網的接口，將移動、寬帶和固定業務融合在一起，在GSM網絡中將發揮重要的作用。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，在ATCA的平臺上設計實現了具有信令處理、數據轉換、編碼轉換及速率適配、路由等4功能的GSM網關，通過該網關已打通電話，語音質量達到商用，具有重要的實際應用價值。
關鍵詞：Femto；GSM；網關；Abis接口

0 引言
在3G已經大量商用的時代，GSM網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生著根本改變，GSM網絡需與時俱進，迎合現在大量據業務和與移動互聯網融合的需求，增強網絡對用戶的粘性。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，放置在家庭等室內環境中的無線接入設備，工作于授權頻段。其發射功率較小，一般為毫瓦級，覆蓋半徑較小，空中接口符合3GPP／2標準，適用于任何現有的移動終端。Femto將移動、固定、寬帶業務都融合在一起，用戶通過一個Femto就能實現其所有的通信需求，它能幫助運營商鞏固用戶規模并發展家庭用戶，節省投資。由于Femto采用扁平化架構，符合移動網絡演進的趨勢，扁平化架構由于減少了節點數，也更符合全IP網絡中實時業務對時延的嚴格要求，因此GSM網絡結合Femto結構就顯得尤為必要。
網關是用戶終端接入核心網的接口，在網絡中起著重要的作用，如何設計在Femto架構下GSM網關就是目前急需解決的關鍵技術，本文在研究扁平化Femto架構的基礎上，設計實現了一種GSM網關，其中Femto網關與HNB(Home Node B)之間的接口(Abis口，Femto系統一般稱此接口為Iuh接口，但由于本文設計的是GSM的網關，因此借用了GSM系統中的概念，沿用了Abis接口的概念)采用全IP化的結構，數據和信令都采用IP化的承載方式；A接口數據采用傳統的E1的方式接入，網關內部融合了路由，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網關的基本原理
網關就是將兩個使用不同協議的網絡段連接在一起的設備。它的作用就是對兩個網絡段中的使用不同傳輸協議的數據進行互相的翻譯轉換，設計的GSM網關基本原理如圖1所示。

網關作為用戶設備與核心網互聯的中介，其中各功能模塊為：
1．1 路由功能
網關在GSM系統中是位于基站子系統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系統的設計容量，在不同的地域會有所不同。正因為一個網關管理多個HNB，因此它必須具有一定的路由功能，這主要體現在下列業務中，網關必須要知道核心網發來的數據要往哪個HNB發，才能保證將數據發給正確的HNB。