一種基于Femto的GSM網關設計與實現(xiàn)

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(fā)展趨勢。在此研究基于Femto架構的GSM網關，作為用戶端數(shù)據接入核心網的接口，將移動、寬帶和固定業(yè)務融合在一起，在GSM網絡中將發(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，在ATCA的平臺上設計實現(xiàn)了具有信令處理、數(shù)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(fā)生著根本改變，GSM網絡需與時俱進，迎合現(xiàn)在大量據業(yè)務和與移動互聯(lián)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(huán)境中的無線接入設備，工作于授權頻段。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，符合移動網絡演進的趨勢，扁平化架構由于減少了節(jié)點數(shù)，也更符合全IP網絡中實時業(yè)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(xiàn)了一種GSM網關，其中Femto網關與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化的結構，數(shù)據和信令都采用IP化的承載方式；A接口數(shù)據采用傳統(tǒng)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(xié)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(xié)議的數(shù)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(lián)的中介，其中各功能模塊為：
1．1 路由功能
網關在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，網關必須要知道核心網發(fā)來的數(shù)據要往哪個HNB發(fā)，才能保證將數(shù)據發(fā)給正確的HNB。