移动网络ip化演进策略探讨

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1、移动网络移动网络 IP 化演进策略探讨化演进策略探讨 黄 韬 中国联合通信有限公司 北京 100032 1 引言 在多业务融合和高速数据业务需求的驱动下，移动网络将向全 IP 化演进已经成为业界 的共识。ITU、3GPP、3GPP2 等标准组织相继提出了基于全 IP 技术的网络架构，IP 技术 正逐渐渗透到移动网络的各个层面。 移动网 IP 化对于网络发展的意义十分重大，它能够有效提升网络性能，提高业务支持 能力，改善用户体验，降低运营商 CAPEX 和 OPEX，并保障移动网的长期演进，最终实 现完全扁平化的移动网络架构。除上述技术优势外，移动网的 IP 化还有利于一系列相关技 术的应用，如

2、便于在 MSC/SGSN 引入 Pool 技术，大幅度提升网络可靠性并提高设备利用 率，节约投资。另外，还可以引入 TrFO 等技术，减少编解码次数，提升语音质量，改善 用户体验。 目前，软交换设备在全球范围内大规模部署，IMS 逐步成为运营商关注的热点，基于 IP 技术的承载网已经开始在核心网层面部署，下一步，无线接入网的 IP 化也将成为移动网 络向全 IP 化演进的关键。 2 移动网 IP 化的策略与步骤 在如此复杂的移动网络上推行 IP 化，是一项非常有挑战性的工程。一般地，移动网络 的全 IP 化可以分为核心网和接入网两大部分。考虑到目前运营商网络的实际情况，移动网 络 IP 化建议

3、采用先核心网后接入网的总体思路。具体来讲，核心网的 IP 化可采用先语音 后信令的策略，即首先实现 Nc、Mc、Nb 等接口的 IP 化，然后实现信令网 C、Gr 等接口 的 IP 化。接入网的 IP 化主要包括基站设备及相关接口的 IP 化，建议采用先 3G 后 2G 的 顺序，即首先实现 Iu-CS、Iu-PS、Iub、Iur 接口的 IP 化，然后适时开展 Gb 接口的 IP 化， 最后根据情况考虑 A 接口与 Abis 接口的 IP 化，如图 1 所示。2.1 核心网的 IP 化 在核心网方面，电路域的发展趋势是全 IP 化，在具体实施过程中应先实现语音业务的 IP 化，然后适时逐步进

4、行信令网的 IP 化。分组域的发展趋势是向 EPS 系统演进，即非会 话类数据业务直接由分组域提供，会话类数据业务及多媒体业务由 IMS 域提供。长远来看， 基于 IP 的 IMS 技术由于可以实现与接入方式无关的统一控制并提供丰富的下一代多媒体 业务，促进网络的融合，将成为融合网络的统一控制核心。 现阶段核心网正在进行的是电路域的 IP 化，即电路域交换机的 IP 化（包括 TDM 交换 机和软交换机） ，具体又可分为汇接局的 IP 化和端局的 IP 化。随着端局 IP 化的全面完成， 汇接局也将随之退出历史舞台，电路域核心网将实现端局到端局直接互通并最终实现控制 与交换相分离，即交换平面由

5、路由器和 MGW 负责，控制平面由 MSC 服务器和 MGW 代 替原有 MSC，充分发挥交换与控制相分离所带来的“集中管理、分布组网”的优势。 作为核心网的神经，信令网也逐步在向全 IP 化演进，其演进过程可以分成信令承载的 IP 化和信令本身的 IP 化两个阶段。在软交换时代，将主要通过信令网承载 IP 化改造来实 现；而在 IMS 时代，现有信令将向 SIP 信令转变，最终实现信令的全 IP 化。IP 信令网是 一个对安全性要求极高的信令网络，然而 IP 网络属于开放型网络，因此需要考虑恶意攻击、 恶意访问等异常情况。鉴于信令在电信网中的重要地位以及 IP 网承载信令的方式受 IP 网

6、络特性的制约，QoS、时延、丢包率等对传输信令的影响尚不明确，建议对信令网的 IP 化 采取慎重态度，在建设之前要进行全面的测试与论证。 2.2 接入网的 IP 化 作为未来全业务运营网络的重要组成部分，接入网也在向全 IP 化演进。与核心网相比， 接入网的 IP 化面临着更复杂的问题。一方面，由于接入网改造的复杂性，改造时应兼顾业 务和网络发展的长期需求，如 HSPA、LTE 等高速数据宽带业务的需求；另一方面，由于 接入网在建网总体投资中占大部分份额，其更新改造必须更多地考虑成本因素。 具体来讲，可首先考虑接入网到核心网接口的 IP 化，对 3G 系统主要是指 RNC 到 MGW 的 Iu

7、-CS 接口和 RNC 到 SGSN 的 Iu-PS 接口，对 2G 系统则主要包括 BSC 到 MGW 的 A 接口和 PCU 到 SGSN 的 Gb 接口。从目前的标准进展与设备发展情况来看，3G 系统 IP 化的问题不大。考虑到 GPRS 数据业务的大量增长，Gb 接口的 IP 化显得较为迫切，因 此，建议现阶段运营商重点考虑 Gb 接口 IP 化的问题，以满足数据业务增长的需求。对于 A 接口的 IP 化目前正在标准化过程中，预计 2008 年年底将会完成 A over IP 标准化工 作，建议运营商根据实际需求及设备支持情况适时考虑 A 接口 IP 化的实施。其次，需考 虑接入网内部

8、接口的 IP 化，主要是 3G 系统中 RNC 与 Node B 之间的 Iub 接口及 2G 系统 中 BSC 与 BTS 之间的 Abis 接口。未来由于 HSPA 技术的引入，Iub/Iur 接口的 IP 化已成 为趋势，目前很多产品都已支持该功能。对于 Abis 接口的 IP 化，则需要对 BTS 和 BSC 进 行软硬件升级，鉴于目前移动基站的数量巨大，建议运营商充分考虑现有的资源情况，逐 步推进接入网内部接口的全 IP 化。 3 对承载网的需求及解决方案 承载网的 IP 化是整个电信网络向全 IP 架构转型的基础，未来承载网将能够获知并控 制业务系统对网络资源的占用情况，并作为统一

9、的控制平台以支撑多业务网络的融合。同 时，未来承载网的整体网络层次将更加清晰：骨干层负责数据的高速转发；汇聚层负责对 业务进行有效的分类和汇聚，屏蔽接入层变化对骨干层的影响；接入层则负责提供各类业 务的综合接入。 3.1 核心网 IP 化对承载网的需求与方案 核心网的 IP 化对承载网提出了 QoS、可靠性、安全性等方面的要求，目前要求时延小 于 150 ms，延时抖动小于 10 ms，丢包率小于 0.1%。同时，核心网移动承载网络的部署还必须充分考虑网络发展的需求，尤其是要考虑未来与软交换等网络的融合和引入 IMS 对承 载网的影响和需求，以适应融合业务开展的需求。 2G/3G 核心网 IP

10、 化对应于承载网的骨干层，以提供长途业务的高效、灵活承载。目前 核心网的骨干传输网有以下两种建设方案，如图 2 所示。 IP over SDH/ASON over WDM，适用于 2.5 Gbit/s 以下颗粒的传输，其中路由器负责存 储转发，SDH 负责调度与保护，WDM 提供线路带宽，同时解决长途专线小颗粒业务的调 度需求。大容量的光核心调度设备叠加智能控制平面 ASON，还可以进一步提升网络的安 全性和灵活性。 IP over OTN，适用于 2.5/10 Gbit/s 以上大颗粒业务的传输，IP 业务直接承载在具备 交换和管理能力的 OTN 上是未来最理想的承载方式之一，网络层次清晰、

11、架构简单。 考虑到各传输核心节点之间业务呈无规则分布，近期可以在骨干网引入 Mesh 组网模 式的 ASON 来实现优化，从而更加适应未来移动网络的业务调度需求。远期可考虑在骨干 层引入 OTN，通过完善光层的保护，减轻 IP 层保护的压力，使 IP 层更关注业务的承载， 同时保证大颗粒业务的传输更高效，最终实现 2.5 Gbit/s 以下颗粒的业务采用 IP over SDH/ASON over WDM 传输， 2.5/10 Gbit/s 以上大颗粒业务由 IP over OTN 传输的混合机 制。 3.2 接入网 IP 化对承载网的需求与方案 2G/3G 不同阶段对无线接入的承载能力要求各

12、不相同。在 2G 阶段，主要以语音业务 为主，同时辅以少量的数据业务，接入网多采用 E1 接口，带宽需求为 24 Mbit/s。在 3G 发展初期，以发展数据业务为主，但受空中接口限制一般对网络带宽需求不大，且 2G/3G 大多共站址，需要考虑统一承载。在 3G 成熟期，无线接入网将走向 IP 化、宽带化，基站 接入带宽迅速提升，S111 型单基站的平均带宽需求为 810 Mbit/s，S222 型单基站的平均 带宽需求为 2030 Mbit/s，此时承载方案需重点关注数据业务的承载效率与成本。 接入承载网络主要完成基站(BTS/Node B)与基站控制器(BSC/RNC)之间的业务接入和 传

13、输。由于基站通常很分散，由基站到基站控制器间的传输常常需要经过接入与汇聚两层 网络。目前，无线接入网的主流承载网技术有 SDH、MSTP、微波、GPON、PTN 等，其对比分析见表 1。 MSTP 是指基于 SDH 平台同时实现 TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理与 传输，提供统一网管的多业务节点。MSTP 具有可靠性高、稳定性强、易于管理维护、成 本低等特点。 微波可作为 MSTP 的补充。在部分郊县或者光缆资源缺乏情况下，可采用微波设备进 行基站业务的接入，在 SDH 无法成环的地方，亦可采用微波设备与 SDH 混合组环。 GPON 是同步系统，具备线路时钟传输能力，可作为微蜂窝基站

14、的补充接入手段，提供无 保护的低成本接入。 PTN 采用分组架构，是电信级以太网和 MSTP 传输技术的融合，可为移动业务 IP 化 和宽带化发展提供统一的承载与高精度时钟，但是从现阶段的业务需求与产品成熟度考虑， PTN 的规模商用还比较早。根据国外运营商经验，只有当全网的 IP 包流量超过整个网络承 载业务流量的 70%时，采用分组传送技术才能在整网总体拥有成本上体现出较大的优势。 在 3G 发展初期，MSTP 是无线接入网最佳、最成熟的承载方案，可以很好地满足 2G/3G 无线接入网的承载要求，目前国内各大运营商的 MSTP 网络基本覆盖完善，只需进 行补点扩容即可满足新建基站承载的需要

15、。微波与 GPON 技术则建议作为 MSTP 传输网灵 活的补充接入手段。在 3G 成熟期，伴随 HSPA 业务的开展，IP 业务所占比重不断加大， 可考虑逐步引入 PTN 技术，实现综合业务承载，提高数据业务的承载效率，降低承载成本。4 移动网 IP 化需注意的问题 移动网的全面 IP 化将带来多方面的变化和影响，一方面网络的 IP 化可以在一定程度 上节约传输资源，降低建网成本；另一方面，网络的 IP 化在 QoS、安全性、可靠性、运维 与网管等方面也给运营商带来了一定的挑战。（1）QoS IP 网络拥有强大的数据传输能力，但其具有“尽力而为”的特征，如何根据网络的实 际情况，制定相应的

16、QoS 保证机制，是网络 IP 化过程中需要重点考虑的问题。一方面， 可采用专用、轻载、有质量保证的 IP 承载网来保障业务层的 QoS。另一方面，应支持区分 服务、排队调度、拥塞管理、流量控制等技术手段来保证 QoS，当检测到 IP 链路质量不好 时，应保证重要客户的消息优先传递，实现差异化服务。 （2）安全性与可靠性 运营商要彻底全面地推进网络的 IP 化，必须重视网络的安全性与可靠性。在安全性方 面，由于 IP 网络是开放型网络，存在受到各种攻击的可能性，因此，可以通过 VLAN、VPN 等方式隔离相关数据，以确保传输的安全性。在可靠性方面，对于 IP 承载网，可采用双平面等冗余结构设计，配合故障检测，保证传输的可靠性；对于核心网设备，还 可考虑配置冗余的 IP 端口以及引入 Pool 的方案，保障数据传递的可靠性。另外，在解决 网络安全性与可靠性的同时，还必须注意平衡系统资源占用情况以及成本等方面的因素， 保证移动网络 IP 化的顺利实施。 （3）网络的运维与管理 传统的网络运维与管理模式是以网络为中心，通