構(gòu)建未來全IP移動網(wǎng)絡(luò)的四項基本原則
2008/05/27
All-IP和網(wǎng)絡(luò)融合是未來移動網(wǎng)絡(luò)演進的必然方向，無論是業(yè)務(wù)本身，還是語音、數(shù)據(jù)和多媒體的承載方式都將實現(xiàn)全IP。
隨著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(jié)構(gòu)，這將不僅幫助運營商實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑演進和高效部署，而且在有效降低運營商CAPEX和OPEX的同時，保護運營商投資，實現(xiàn)快速投資回報，并最終實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的漫游和業(yè)務(wù)接入。
同時，我們也必須看到目前全球的電信運營收入仍然以基本語音業(yè)務(wù)為主，尤其是新興市場運營商的語音業(yè)務(wù)收入比例達80%以上，無論網(wǎng)絡(luò)如何演進，這部分用戶及其帶來的收入是運營商首要考慮的。但基于IMS的語音業(yè)務(wù)目前還不能提供可承諾的服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證，對其他類似的實時業(yè)務(wù)的提供還有待論證。因此在無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)全IP化的前提下，在未來網(wǎng)絡(luò)中將出現(xiàn)以語音業(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)量將是運營商面臨的主要問題。
一、All-IP通用電信級平臺 為網(wǎng)絡(luò)奠定堅實基礎(chǔ)
隨著全IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)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(chǔ)。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(chǔ)的IMS移動網(wǎng)絡(luò)的演進思路不謀而合。
做為All-IP架構(gòu)的積極倡導(dǎo)者和領(lǐng)導(dǎo)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(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計兩套以太網(wǎng)，一套用于媒體流互聯(lián)，一套用于內(nèi)部控制、信令流互聯(lián)，這種創(chuàng)新設(shè)計保證了系統(tǒng)的可靠性，從物理上將媒體面和控制面的流量進行隔離，避免系統(tǒng)媒體突發(fā)流量對控制面的沖擊。
另外一種系統(tǒng)設(shè)計思路是在IP通用平臺采用媒體面和控制面不分離的設(shè)計方式，媒體流和控制流在一個以太網(wǎng)交換平面進行交換。由于電信競爭環(huán)境日趨激烈，對系統(tǒng)容量的要求越來越大，系統(tǒng)在一些特殊時間段如節(jié)日期間將面臨超大突發(fā)流量的沖擊。采用這種系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)備由于媒體流和控制流會互相影響，將面臨服務(wù)質(zhì)量下降，甚至有系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險。
在 2008年元旦通訊系統(tǒng)的話務(wù)高峰時，印度海德拉巴的中興通訊All-IP BSC經(jīng)受住大用戶量的沖擊和考驗，其中兩個BSC在高峰的語音話務(wù)量分別為平時話務(wù)量的8.8倍和6.8倍。該時段內(nèi)海德拉巴其他運營商的網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓，只有中興通訊的設(shè)備屹立不倒。
中興通訊All-IP解決方案領(lǐng)先業(yè)界三年實現(xiàn)全IP規(guī)模商用，截至2008年3月，中興通訊CDMA產(chǎn)品已成功進入70多個國家，120多個運營商，在全球超過1.35億線。隨著中興通訊在CDMA2000
All-IP上的領(lǐng)先地位的進一步鞏固，中興通訊已經(jīng)成為全球CDMA的領(lǐng)導(dǎo)者， Yankee group 2008年的一份咨詢報告顯示，中興通訊CDMA綜合排名穩(wěn)居全球第一集團行列（見圖1）。
二、全方位容災(zāi)備份方案對網(wǎng)絡(luò)呵護有加
由于單系統(tǒng)容量巨大，全IP通信設(shè)備對系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性要求更高，需要在各個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(xù)穩(wěn)定，中興通訊CDMA2000 All-IP解決方案的設(shè)計架構(gòu)充分考慮到系統(tǒng)冗余備份機制，核心備件及設(shè)備采用1+1、N+1、M+N等備份方式，核心數(shù)據(jù)庫1+1主備，組網(wǎng)平面采用雙網(wǎng)雙平面架構(gòu)來確保網(wǎng)絡(luò)無單點故障。
在網(wǎng)元容災(zāi)方面，中興通訊CDMA2000 All-IP解決方案支持Ap-Flex、MGW負荷分擔(dān)、MSCe容災(zāi)備份、HLRe容災(zāi)等多種網(wǎng)元備份方式。這些基于All-IP的容災(zāi)解決方案充分利用了IP網(wǎng)絡(luò)的扁平化特點，避免了TDM方式下類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(jié)省運營成本
對于那些只有傳統(tǒng)TDM承載網(wǎng)絡(luò)、沒有現(xiàn)成IP骨干承載網(wǎng)絡(luò)的運營商，中興通訊提供IP over E1保證運營商充分享受All-IP帶來的優(yōu)勢：在E1承載網(wǎng)絡(luò)上支持TrFO、RTO，節(jié)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(jié)省E1租賃成本。
對于那些具有現(xiàn)成的IP骨干承載網(wǎng)絡(luò)的運營商，中興通訊提供IP over FE/GE讓運營商體驗All-IP化帶來的變革：支持TrFO和RTO，節(jié)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(jié)省語音傳輸帶寬可達80%，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和租賃成本，全面降低TCO；
針對偏遠地區(qū)、島嶼的覆蓋，以及傳輸資源匱乏的運營商，中興通訊提供衛(wèi)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題，幫助運營商在有限的衛(wèi)星鏈路上接入更多的用戶，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(gòu)，提供端到端的VoIP業(yè)務(wù)取代傳統(tǒng)的移動電話業(yè)務(wù)。對于VoIP電話，影響其發(fā)展的首要因素是需要提供完善的QoS機制來保證其話音質(zhì)量不差于傳統(tǒng)移動電話的話音質(zhì)量。圖2顯示了CDMA2000
MMD網(wǎng)絡(luò)為了滿足端到端QoS要求，而設(shè)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。終端和無線接入網(wǎng)之間的空中接口定義相關(guān)的QoS服務(wù)參數(shù)和級別；在無線接入網(wǎng)BSC和PCF之間的A8接口以及PCF和PDSN/AGW之間的A10接口上分配滿足用戶已被授權(quán)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、丟幀、報文亂序的影響，VoIP終端還需要完成相應(yīng)的應(yīng)用層QoS功能：自適應(yīng)動態(tài)緩沖區(qū)、報文重排、報文補償?shù)�。因此，傳統(tǒng)的終端已經(jīng)不能滿足要求，需要采用支持SIP/VoIP功能的智能終端。
在傳統(tǒng)移動電話業(yè)務(wù)方面，中興通訊推出支持IP RAN和軟交換架構(gòu)的CDMA2000 LMSD All-IP系統(tǒng)。依據(jù)3GPP2標(biāo)準(zhǔn)，CDMA網(wǎng)絡(luò)向All-IP網(wǎng)絡(luò)演進分4個階段，傳統(tǒng)移動終端域LMSD為第三階段。在此階段核心網(wǎng)引入了軟交換架構(gòu)，實現(xiàn)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商的TCO，保護了運營商的投資。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(tǒng)完全兼容傳統(tǒng)TDM移動網(wǎng)絡(luò)終端，為了和VoIP區(qū)別開來，我們將這種方式的Voice
over IP稱為移動IP Phone。圖3顯示了CDMA2000 LMSD網(wǎng)絡(luò)為了滿足端到端QoS要求，而設(shè)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(tǒng)移動終端，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。無線接入網(wǎng)對IP流量進行分類后再分別提供QoS；在核心網(wǎng)進行擁塞控制和流量調(diào)節(jié)，同時核心網(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、丟幀、報文亂序的影響，BSC/MGW還需要完成相應(yīng)的應(yīng)用層QoS功能：自適應(yīng)動態(tài)緩沖區(qū)、報文重排、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控（RTCP）、丟幀補償?shù)�。在丟幀補償上有幾種常規(guī)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音業(yè)務(wù)，而交織編碼、本地補償和冗余編碼在實現(xiàn)算法上過于復(fù)雜，同時這些技術(shù)都會引入較大的時延，因此這些常規(guī)技術(shù)不太適用于電信級設(shè)備，為此中興通訊開發(fā)了專利技術(shù)SuperVT，可以在復(fù)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)丟包對話音質(zhì)量的影響，在滿足通話質(zhì)量的情況下，對承載網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)要求大大降低：最大單向時延<200ms，抖動<80ms，丟包率<5%。
五、結(jié)束語
以IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的電信網(wǎng)絡(luò)融合是未來網(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(shè)一個高性能、高可靠性、具有良好QoS的電信級All-IP網(wǎng)絡(luò)并非易事。構(gòu)建未來全IP移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)符合四項基本原則：第一，移動設(shè)備采用媒體面和控制面分離的系統(tǒng)架構(gòu)；第二，系統(tǒng)能夠提供全方位的容災(zāi)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行靈活組網(wǎng)，不斷創(chuàng)新提升傳輸效率、降低運營商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期優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，助力運營商打造精品網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)盈利。
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