構建未來(lái)全IP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的四項基本原則
2008/05/27
All-IP和網(wǎng)絡(luò )融合是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的必然方向，無(wú)論是業(yè)務(wù)本身，還是語(yǔ)音、數據和多媒體的承載方式都將實(shí)現全IP。
隨著(zhù)IP技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò )逐漸面向全IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，將形成互操作的、融合的網(wǎng)絡(luò )結構，這將不僅幫助運營(yíng)商實(shí)現網(wǎng)絡(luò )平滑演進(jìn)和高效部署，而且在有效降低運營(yíng)商CAPEX和OPEX的同時(shí)，保護運營(yíng)商投資，實(shí)現快速投資回報，并最終實(shí)現各種網(wǎng)絡(luò )的漫游和業(yè)務(wù)接入。
同時(shí)，我們也必須看到目前全球的電信運營(yíng)收入仍然以基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，尤其是新興市場(chǎng)運營(yíng)商的語(yǔ)音業(yè)務(wù)收入比例達80%以上，無(wú)論網(wǎng)絡(luò )如何演進(jìn)，這部分用戶(hù)及其帶來(lái)的收入是運營(yíng)商首要考慮的。但基于IMS的語(yǔ)音業(yè)務(wù)目前還不能提供可承諾的服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證，對其他類(lèi)似的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的提供還有待論證。因此在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和核心網(wǎng)全IP化的前提下，在未來(lái)網(wǎng)絡(luò )中將出現以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的3G
CS域和以多媒體業(yè)務(wù)為主的IMS長(cháng)期并存的局面。
另外，電信級的網(wǎng)絡(luò )能力保障、網(wǎng)絡(luò )可靠性、組網(wǎng)靈活性以及網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量將是運營(yíng)商面臨的主要問(wèn)題。
一、All-IP通用電信級平臺 為網(wǎng)絡(luò )奠定堅實(shí)基礎
隨著(zhù)全IP網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，特別是以IP協(xié)議為基礎的業(yè)務(wù)在不同網(wǎng)絡(luò )的互通，為網(wǎng)絡(luò )的融合打下了良好的基礎。而下一代網(wǎng)絡(luò )承載和控制分離，控制和業(yè)務(wù)分離的思想與以軟交換為基礎的IMS移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)思路不謀而合。
做為All-IP架構的積極倡導者和領(lǐng)導者，2004年，中興通訊首先在業(yè)界推出了All-IP通用電信級平臺，采用符合全IP發(fā)展方向的媒體面和控制面分離的系統結構，保證了系統的可靠性和穩定性。系統內部設計兩套以太網(wǎng)，一套用于媒體流互聯(lián)，一套用于內部控制、信令流互聯(lián)，這種創(chuàng )新設計保證了系統的可靠性，從物理上將媒體面和控制面的流量進(jìn)行隔離，避免系統媒體突發(fā)流量對控制面的沖擊。
另外一種系統設計思路是在IP通用平臺采用媒體面和控制面不分離的設計方式，媒體流和控制流在一個(gè)以太網(wǎng)交換平面進(jìn)行交換。由于電信競爭環(huán)境日趨激烈，對系統容量的要求越來(lái)越大，系統在一些特殊時(shí)間段如節日期間將面臨超大突發(fā)流量的沖擊。采用這種系統架構的設備由于媒體流和控制流會(huì )互相影響，將面臨服務(wù)質(zhì)量下降，甚至有系統癱瘓的風(fēng)險。
在 2008年元旦通訊系統的話(huà)務(wù)高峰時(shí)，印度海德拉巴的中興通訊All-IP BSC經(jīng)受住大用戶(hù)量的沖擊和考驗，其中兩個(gè)BSC在高峰的語(yǔ)音話(huà)務(wù)量分別為平時(shí)話(huà)務(wù)量的8.8倍和6.8倍。該時(shí)段內海德拉巴其他運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )全部癱瘓，只有中興通訊的設備屹立不倒。
中興通訊All-IP解決方案領(lǐng)先業(yè)界三年實(shí)現全IP規模商用，截至2008年3月，中興通訊CDMA產(chǎn)品已成功進(jìn)入70多個(gè)國家，120多個(gè)運營(yíng)商，在全球超過(guò)1.35億線(xiàn)。隨著(zhù)中興通訊在CDMA2000
All-IP上的領(lǐng)先地位的進(jìn)一步鞏固，中興通訊已經(jīng)成為全球CDMA的領(lǐng)導者， Yankee group 2008年的一份咨詢(xún)報告顯示，中興通訊CDMA綜合排名穩居全球第一集團行列（見(jiàn)圖1）。
二、全方位容災備份方案對網(wǎng)絡(luò )呵護有加
由于單系統容量巨大，全IP通信設備對系統穩定性和可靠性要求更高，需要在各個(gè)層次做好全方位的備份。
為了最大限度地保護網(wǎng)絡(luò )運行持續穩定，中興通訊CDMA2000 All-IP解決方案的設計架構充分考慮到系統冗余備份機制，核心備件及設備采用1+1、N+1、M+N等備份方式，核心數據庫1+1主備，組網(wǎng)平面采用雙網(wǎng)雙平面架構來(lái)確保網(wǎng)絡(luò )無(wú)單點(diǎn)故障。
在網(wǎng)元容災方面，中興通訊CDMA2000 All-IP解決方案支持Ap-Flex、MGW負荷分擔、MSCe容災備份、HLRe容災等多種網(wǎng)元備份方式。這些基于A(yíng)ll-IP的容災解決方案充分利用了IP網(wǎng)絡(luò )的扁平化特點(diǎn)，避免了TDM方式下類(lèi)似方案在傳輸資源上的巨大浪費。
三、業(yè)界最高效率傳輸方案節省運營(yíng)成本
對于那些只有傳統TDM承載網(wǎng)絡(luò )、沒(méi)有現成IP骨干承載網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)商，中興通訊提供IP over E1保證運營(yíng)商充分享受All-IP帶來(lái)的優(yōu)勢：在E1承載網(wǎng)絡(luò )上支持TrFO、RTO，節省聲碼器資源達30%～40%甚至更高；和TDM相比，IP
over E1方案更將E1傳輸效率提高到難以置信的11倍，節省E1租賃成本。
對于那些具有現成的IP骨干承載網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)商，中興通訊提供IP over FE/GE讓運營(yíng)商體驗All-IP化帶來(lái)的變革：支持TrFO和RTO，節省聲碼器資源達30%~40%甚至更高；網(wǎng)絡(luò )扁平化，提高網(wǎng)絡(luò )的可擴展性和靈活性；和TDM相比，節省語(yǔ)音傳輸帶寬可達80%，節省網(wǎng)絡(luò )建設成本和租賃成本，全面降低TCO；
針對偏遠地區、島嶼的覆蓋，以及傳輸資源匱乏的運營(yíng)商，中興通訊提供衛星鏈路解決方案以及微波組網(wǎng)方案組成大本地網(wǎng)，解決廣覆蓋和路由迂回的問(wèn)題，幫助運營(yíng)商在有限的衛星鏈路上接入更多的用戶(hù)，提升網(wǎng)絡(luò )盈利能力。
四、完善的QoS機制精品網(wǎng)絡(luò )的保證
IMS是端到端的全IP架構，提供端到端的VoIP業(yè)務(wù)取代傳統的移動(dòng)電話(huà)業(yè)務(wù)。對于VoIP電話(huà)，影響其發(fā)展的首要因素是需要提供完善的QoS機制來(lái)保證其話(huà)音質(zhì)量不差于傳統移動(dòng)電話(huà)的話(huà)音質(zhì)量。圖2顯示了CDMA2000
MMD網(wǎng)絡(luò )為了滿(mǎn)足端到端QoS要求，而設置的多層不同承載服務(wù)級別、網(wǎng)元間的端到端QoS保證機制。
如圖2， CDMA2000 MMD QoS模型是由終端、接入網(wǎng)絡(luò )和核心網(wǎng)絡(luò )共同保證。終端和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)之間的空中接口定義相關(guān)的QoS服務(wù)參數和級別；在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)BSC和PCF之間的A8接口以及PCF和PDSN/AGW之間的A10接口上分配滿(mǎn)足用戶(hù)已被授權的QoS要求的資源；核心網(wǎng)提供在PDSN/AGW和邊界路由器（BR）之間的QoS服務(wù)。
除此之外，為了消除網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)、丟幀、報文亂序的影響，VoIP終端還需要完成相應的應用層QoS功能：自適應動(dòng)態(tài)緩沖區、報文重排、報文補償等。因此，傳統的終端已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，需要采用支持SIP/VoIP功能的智能終端。
在傳統移動(dòng)電話(huà)業(yè)務(wù)方面，中興通訊推出支持IP RAN和軟交換架構的CDMA2000 LMSD All-IP系統。依據3GPP2標準，CDMA網(wǎng)絡(luò )向All-IP網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)分4個(gè)階段，傳統移動(dòng)終端域LMSD為第三階段。在此階段核心網(wǎng)引入了軟交換架構，實(shí)現了呼叫控制和承載的分離，BSC和核心網(wǎng)之間采用IP傳輸，提高了傳輸效率并有效降低了運營(yíng)商的TCO，保護了運營(yíng)商的投資。另外，和IMS
VoIP必須采用支持SIP/VoIP功能的智能終端不同，LMSD系統完全兼容傳統TDM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )終端，為了和VoIP區別開(kāi)來(lái)，我們將這種方式的Voice
over IP稱(chēng)為移動(dòng)IP Phone。圖3顯示了CDMA2000 LMSD網(wǎng)絡(luò )為了滿(mǎn)足端到端QoS要求，而設置的多層不同承載服務(wù)級別、網(wǎng)元間的端到端QoS保證機制。
如圖3所示，由于在LMSD域仍然使用傳統移動(dòng)終端，因此這種端到端的QoS機制是由接入網(wǎng)絡(luò )和核心網(wǎng)絡(luò )共同保證。無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)對IP流量進(jìn)行分類(lèi)后再分別提供QoS；在核心網(wǎng)進(jìn)行擁塞控制和流量調節，同時(shí)核心網(wǎng)還提供MGW和NGN之間的QoS服務(wù)。
除此之外，為了消除網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)、丟幀、報文亂序的影響，BSC/MGW還需要完成相應的應用層QoS功能：自適應動(dòng)態(tài)緩沖區、報文重排、網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監控（RTCP）、丟幀補償等。在丟幀補償上有幾種常規技術(shù)：報文重傳、交織編碼、本地補償、冗余編碼。
但報文重傳不適合語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而交織編碼、本地補償和冗余編碼在實(shí)現算法上過(guò)于復雜，同時(shí)這些技術(shù)都會(huì )引入較大的時(shí)延，因此這些常規技術(shù)不太適用于電信級設備，為此中興通訊開(kāi)發(fā)了專(zhuān)利技術(shù)SuperVT，可以在復雜度和算法高效上取得良好的平衡效果。SuperVT技術(shù)可以有效減少網(wǎng)絡(luò )丟包對話(huà)音質(zhì)量的影響，在滿(mǎn)足通話(huà)質(zhì)量的情況下，對承載網(wǎng)絡(luò )的指標要求大大降低：最大單向時(shí)延<200ms，抖動(dòng)<80ms，丟包率<5%。
五、結束語(yǔ)
以IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為基礎的電信網(wǎng)絡(luò )融合是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的必然趨勢。由于IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)最初是為了傳輸“Best Effort”的Internet業(yè)務(wù)，要建設一個(gè)高性能、高可靠性、具有良好QoS的電信級All-IP網(wǎng)絡(luò )并非易事。構建未來(lái)全IP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )應符合四項基本原則：第一，移動(dòng)設備采用媒體面和控制面分離的系統架構；第二，系統能夠提供全方位的容災備份解決方案；第三，面對多樣的傳輸條件提供豐富的接口進(jìn)行靈活組網(wǎng)，不斷創(chuàng )新提升傳輸效率、降低運營(yíng)商TCO；第四，具有完善的QoS機制。
中興通訊CDMA2000 All-IP網(wǎng)絡(luò )在秉承四年的全?一站式解決方案和長(cháng)期優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，助力運營(yíng)商打造精品網(wǎng)絡(luò )，持續盈利。
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