面向3G的移動承載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與演進(jìn)

??? 隨著3G不斷深入發(fā)展并逐步走向成熟，各大運營商越來越關(guān)注未來基于3G的各類業(yè)務(wù)及承載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、演進(jìn)。同時，就運營商本身而言，隨著3G牌照的發(fā)放，傳統(tǒng)的移動或固網(wǎng)運營商很可能以此為契機，逐步轉(zhuǎn)化成為提供多種業(yè)務(wù)、多種接入方式、多種信息服務(wù)模式的全業(yè)務(wù)綜合通信運營商。FMC/IMS等概念也正逐步為市場所接受。這一切都在客觀上對承載網(wǎng)絡(luò)提出了越來越高的要求。
?
??? 因此，如何有效地平衡、改造現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，最大程度地利用現(xiàn)有投資，同時實現(xiàn)面向未來的多業(yè)務(wù)承載和擴(kuò)展能力，成為運營商不得不面對的現(xiàn)實問題。而且，隨著3G的發(fā)展及各類寬帶業(yè)務(wù)的不斷引入，相關(guān)承載網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)將變得越來越重要，由此產(chǎn)生的矛盾也將越來越突出，如：

??? 如何實現(xiàn)對2G、3G甚至固定寬帶接入流量承載的兼容；

??? 如何實現(xiàn)流量的區(qū)分并有效部署相應(yīng)的QoS策略；

??? 如何有效地處理基于包交換的寬帶業(yè)務(wù)帶來的突發(fā)流量；

??? 如何有效地實現(xiàn)各類流量的優(yōu)化，盡可能地利用現(xiàn)有的帶寬及VC（SDH）資源；

??? 如何平衡承載網(wǎng)在3G發(fā)展的不同階段針對不同業(yè)務(wù)的成本效益；

??? 如何實現(xiàn)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)；

??? ……

??? 總之，運營商在3G引入之前或3G引入的初期，就承載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、改造、演進(jìn)等問題做全面、深入的分析、探討甚至實驗，都必將對整個網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展、平滑演進(jìn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。其意義可涉及投資優(yōu)化、業(yè)務(wù)引入、業(yè)務(wù)模型優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)融合、綜合運營等諸多領(lǐng)域。

??? 對承載平臺的基本要求

??? 3G業(yè)務(wù)相對于2G業(yè)務(wù)，無論從內(nèi)容上還是形式上都發(fā)生了根本的變化，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

??? 傳輸帶寬需求大

??? 3G可提供話音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率高達(dá)144Kbit/s～2Mbit/s，終端多種多樣，實現(xiàn)全球無縫連接。目前商用化的WCDMA系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了384Kbit/s的用戶速率，比GPRS提供的用戶速率(30～40Kbit/s)提高了10倍左右。相應(yīng)地，若按照相同比例考慮，則傳送帶寬也要增大10倍左右。從接口方面來看，3G基站到基站控制器之間的接口還能夠提供可選的2Mbit/s、N×2Mbit/s和155Mbit/s，隨著3G技術(shù)的演進(jìn)及R5的引入，100Mbit/s以太網(wǎng)接口會逐漸成為主流；而傳統(tǒng)的2G系統(tǒng)都是2Mbit/s接口。由此可見，3G對于傳送網(wǎng)的帶寬需求相對2G或2.5G系統(tǒng)而言增加很多。

??? 業(yè)務(wù)多樣性

??? 在3G業(yè)務(wù)中，除了傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)外，還有數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，如多媒體流、上網(wǎng)、消息類服務(wù)、定位服務(wù)和基于商務(wù)和個人的特有服務(wù)等等。數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)的突發(fā)性很強，對3G傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了新要求，不但要求高帶寬，而且還要求高的帶寬利用率和強大的多業(yè)務(wù)處理能力。也就是說，在3G傳輸網(wǎng)絡(luò)的承載業(yè)務(wù)中，既要有嚴(yán)格保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的TDM方式，又要有充分利用帶寬和傳輸效率的分組方式，如ATM和FE/GE等。

??? QoS要求不同

??? 從用戶終端角度來看，鏈路連接質(zhì)量通常和鏈路連接中的延遲相關(guān)。因此，鏈路連接延遲是區(qū)分3G業(yè)務(wù)QoS類別的主要屬性，其他的因素還有保證比特速率(帶寬)和傳輸性質(zhì)(均衡/非均衡)。

??? 3G業(yè)務(wù)QoS類別及其定義如下。(1)會話類別。最小固定延遲，無緩沖，均衡傳輸，保證比特速率。(2)流類別。最小可變延遲，允許緩沖，非均衡傳輸，保證比特速率。(3)交互類別。適度可變延遲，允許緩沖，非均衡傳輸，不保證比特速率。(4)背景類別。較大可變延遲，允許緩沖，非均衡傳輸，不保證比特速率。

??? 業(yè)務(wù)屬性的變化對承載網(wǎng)也提出了不同的要求，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

??? 多業(yè)務(wù)支持能力。傳統(tǒng)的2G移動網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)基于電路交換，而WCDMAR99/R4商用化版本目前采用ATM協(xié)議。3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是全I(xiàn)P化，因此在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，電路交換業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)將在網(wǎng)絡(luò)中并存，需要承載網(wǎng)絡(luò)在支持傳統(tǒng)電路交換業(yè)務(wù)的同時，也同樣能夠支持日益增長的分組業(yè)務(wù)。同時能夠滿足語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載要求，具備差異化服務(wù)能力。

??? 良好的擴(kuò)展性。隨著3G技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的開展，可以預(yù)見移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的份額以及移動總業(yè)務(wù)量會有較大的增長，這需要承載網(wǎng)絡(luò)具有在能夠滿足大容量傳輸?shù)幕A(chǔ)上，具有良好的可擴(kuò)展性，尤其是面向基于包交換的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。

??? 業(yè)務(wù)收斂匯聚能力。3G業(yè)務(wù)的帶寬需求主要來源于移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有流量不確定和突發(fā)等特性，因此承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備業(yè)務(wù)的收斂匯聚能力，以保證有效利用傳輸網(wǎng)的帶寬，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。

??? 網(wǎng)絡(luò)可靠性。3G業(yè)務(wù)包括移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)，可靠性要求高于一般的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，因此承載網(wǎng)絡(luò)必須具有電信級的保護(hù)能力，提供較高的可靠性。

??? 可管理性。隨著3G業(yè)務(wù)的開展和網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋，承載網(wǎng)絡(luò)將逐漸演進(jìn)為龐大的多業(yè)務(wù)傳送網(wǎng)絡(luò)，良好的管理能力將有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)的運營維護(hù)成本。

??? 綜上所述，3G的引入必將對整個網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)及承載模型帶來革命性的變化。同時，隨之而來的FMC/IMS等概念的引入將進(jìn)一步促進(jìn)承載網(wǎng)絡(luò)的融合，一個兼容各類不同業(yè)務(wù)、不同用戶、不同接入方式的、面向未來的、融合的全業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)呼之欲出。綜合考慮，一張融合的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)應(yīng)具備以下特征。

??? 向下兼容。承載網(wǎng)需具備向下兼容的能力，可兼容傳統(tǒng)的2G業(yè)務(wù)及各類基于電路交換的窄帶業(yè)務(wù)。

??? 多業(yè)務(wù)承載。對于語音、數(shù)據(jù)、視頻等不同業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載能力及與之相關(guān)的業(yè)務(wù)區(qū)分和QoS保障能力。

??? 充分保護(hù)現(xiàn)有投資。充分利用現(xiàn)有的帶寬、傳輸資源，有效平衡不同發(fā)展階段對于不同業(yè)務(wù)承載的成本效益。

??? 面向未來。具備實現(xiàn)向基于包交換的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)能力（如各類電信級以太網(wǎng)技術(shù)的無縫引入）。

??? 承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

??? 對于3G引入的初期，承載網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題包括三個方面，一是核心網(wǎng)內(nèi)交換和分組網(wǎng)元的互聯(lián)，二是RNC與核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)傳輸，第三是RNC到NodeB之間的ATM業(yè)務(wù)承載。在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，3G承載網(wǎng)主要分為接入層、匯聚層和骨干層傳輸。在3G建網(wǎng)模式中，RNC與核心網(wǎng)設(shè)備通常安裝在中心節(jié)點中，由骨干層承擔(dān)核心網(wǎng)網(wǎng)元間的連接以及RNC與核心網(wǎng)的傳輸，這部分規(guī)劃部署都比較簡單。而NodeB處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，數(shù)量龐大且分散在城鄉(xiāng)各處，與RNC之間的業(yè)務(wù)連接必須通過城域網(wǎng)(接入層和匯聚層)來完成。3G運營商如何把NodeB側(cè)封裝為ATM/IP格式的數(shù)據(jù)，并安全、高效地傳輸至RNC側(cè)成為了承載網(wǎng)優(yōu)化的核心問題。以下便主要討論Node B與RNC之間的承載傳輸方案（Mobile backhauling）。

??? 就業(yè)務(wù)與技術(shù)的發(fā)展而言，承載網(wǎng)的演進(jìn)可分為3個階段：（1）3G引入階段，對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的充分利用（3GForFree）；（2）3G發(fā)展階段，引入性價比更高的基于包交換的承載平面混合組網(wǎng)，實現(xiàn)針對不同業(yè)務(wù)的流量優(yōu)化；（3）3G成熟階段，全網(wǎng)實現(xiàn)基于包交換的多業(yè)務(wù)承載（如圖1所示）。

圖1? 移動承載網(wǎng)發(fā)展的三個階段

??? 由于目前市場正處于3G的引入階段，因此我們著重就如何有效地優(yōu)化流量及接口實現(xiàn)對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的充分利用進(jìn)行討論，并分析相關(guān)方案面向未來（基于包交換網(wǎng)絡(luò)）的演進(jìn)能力。

??? 就需求而言，如前文分析，優(yōu)化后的承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備如下特性。

??? →兼容2G技術(shù)；

??? →多種接口、多種接入方式；

??? →面向2G、3G的流量優(yōu)化，在3G引入的初期尤其要考慮對2G（Abis）及基于ATM的3G流量（R5引入之前）的有效優(yōu)化；

??? →業(yè)務(wù)流量識別，QoS保證；

??? →強大的擴(kuò)展能力及面向基于包交換網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。

??? 就實際部署而言，MSTP豐富了SDH的接口及相應(yīng)承載能力，并且針對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點引入了LCAS和VC技術(shù)，一定程度上實現(xiàn)了對流量的優(yōu)化，因此逐漸成為了傳統(tǒng)傳輸平臺改造的首選技術(shù)。但MSTP的引入需要對傳輸節(jié)點進(jìn)行升級，而且并未真正實現(xiàn)全網(wǎng)流量的有效優(yōu)化，尤其是2G業(yè)務(wù)及基于ATM的3G數(shù)據(jù)流量。同時，由于MSTP是基于傳統(tǒng)SDH的升級，其本身對于以太網(wǎng)和ATM技術(shù)的全面支持仍待進(jìn)一步完善。因此，考慮綜合成本和網(wǎng)絡(luò)升級、改造對現(xiàn)有2G業(yè)務(wù)的影響。以及網(wǎng)絡(luò)對Ethernet、ATM技術(shù)的全面支持和對傳輸資源的充分、有效利用，不改變現(xiàn)有傳輸平臺的體系架構(gòu)，無需升級傳輸節(jié)點，只在網(wǎng)絡(luò)的接入側(cè)與匯聚側(cè)引入多業(yè)務(wù)智能邊緣設(shè)備（如圖2所示），將成為MSTP之外，運營商承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造的另一明智選擇。

圖2　引入多業(yè)務(wù)智能邊緣優(yōu)化3G承載網(wǎng)絡(luò)

??? 接入側(cè)→多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)（MultiservieAccessGateway）的引入

??? 接入側(cè)的多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)（MultiservieAccessGateway）應(yīng)面向目前市場上各類不同的NodeB和BTS設(shè)備提供接入、區(qū)域匯聚（Node B Hub）、流量優(yōu)化、流量區(qū)分和QoS策略部署。

??? 多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)的接口能力

??? Abis(2G)、ATME1、IMAE1、Ethernet FE、STM-1等。

??? 流量匯聚和優(yōu)化及QoS部署

??? （1）面向2G提供Abis流量優(yōu)化，包括對空閑信道、空閑數(shù)據(jù)幀（GPRS,EDGE幀）、空閑TRAU幀及SilenceFrame的壓縮?？晒?jié)省40％～60％的帶寬，有效提高E1傳輸線路的帶寬利用率，增強現(xiàn)有傳輸平臺對3G的支持能力。

??? （２）面向ATM數(shù)據(jù)流量的優(yōu)化，包括流量區(qū)分、ATM統(tǒng)計復(fù)用及QoS策略部署。

??? （３）面向以太網(wǎng)的流量優(yōu)化，包括業(yè)務(wù)感知、流量區(qū)分、靈活的帶寬分配、流量整形和QoS保障。

??? 匯聚側(cè)→多業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點（MultiserviceAggregationNode）的引入

??? 匯聚側(cè)的多業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點（MultiserviceAggregationNode）應(yīng)面向市場上各類不同的RNC、BSC設(shè)備提供各種標(biāo)準(zhǔn)接口，并與多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)配合實現(xiàn)流量的優(yōu)化、區(qū)分及QoS策略的全局部署。從而最大程度提高現(xiàn)有傳輸資源（帶寬及VC資源）的利用效率，有效地保護(hù)現(xiàn)有投資。

??? 多業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點的接口能力

??? Abis(2G)、ATME1、IMAE1、Ethernet FE/GE、STM-1、 STM-4、Channelized STM-1等。

??? 流量匯聚和優(yōu)化及QoS部署

??? 與多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)配合實現(xiàn)流量的優(yōu)化、區(qū)分及QoS策略的全局部署。包括面向2G（Abis）、3G（ATM、Ethernet）技術(shù)的流量區(qū)分、流量優(yōu)化、流量整形、QoS策略部署等等。

??? 網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展及面向基于包交換網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)

??? 考慮到網(wǎng)絡(luò)向基于IP（包交換）的全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)演進(jìn)的趨勢，目前基于傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案應(yīng)可靈活過渡到混合組網(wǎng)模式（如圖3所示），并最終配合電信級以太網(wǎng)技術(shù)的引入在全網(wǎng)實現(xiàn)基于包交換的多業(yè)務(wù)承載。這也要求，在網(wǎng)絡(luò)邊緣引入的多業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)和多業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點具備豐富的以太網(wǎng)功能，并能靈活支持各類電信級以太網(wǎng)技術(shù)的引入。

圖3? 面向基于包交換網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)

??? 總結(jié)

??? 隨著3G、FMC/IMS等概念及相關(guān)技術(shù)逐步被市場所接受，一個融合的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進(jìn)過程中將扮演至關(guān)重要的角色。如何規(guī)劃、部署一張真正的面向未來的承載網(wǎng)絡(luò)，同時有效地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源、保護(hù)投資已經(jīng)成為擺在運營商面前的現(xiàn)實問題。智能多業(yè)務(wù)邊緣的引入，并非簡單地將SDH升級為MSTP，它同時提供了多種流量優(yōu)化手段及業(yè)務(wù)識別和QoS保障能力，使現(xiàn)有的傳輸資源可以得到最有效的利用，在3G引入的前期甚至中期真正實現(xiàn)“3GForFree”。同時，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，還可逐步實現(xiàn)向全I(xiàn)P/Ethernet交換網(wǎng)絡(luò)的有計劃、按步驟的演進(jìn)（首先，通過混合組網(wǎng)模式實現(xiàn)HSPAOffloading，將帶寬收益較低的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至性價比更高的IP/Ethernet平面；繼而隨著3G的發(fā)展及電信級以太網(wǎng)技術(shù)的成熟，逐步實現(xiàn)全網(wǎng)IP/Ethernet承載），從而更加有效地優(yōu)化了綜合投資成本，實現(xiàn)了更高的成本效益。