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构建未来全IP移动网络的四项基本原则

作者: 发布时间:2008-06-03 08:58:34 来源:育路计算机考试
All-IP和网络融合是未来移动网络演进的必然方向,无论是业务本身,还是语音、数据和多媒体的承载方式都将实现全IP。

  随着IP技术的发展,通信网络逐渐面向全IP网络发展,将形成互操作的、融合的网络结构,这将不仅帮助运营商实现网络平滑演进和高效部署,而且在有效降低运营商CAPEX和OPEX的同时,保护运营商投资,实现快速投资回报,并最终实现各种网络的漫游和业务接入。

  同时,我们也必须看到目前全球的电信运营收入仍然以基本语音业务为主,尤其是新兴市场运营商的语音业务收入比例达80%以上,无论网络如何演进,这部分用户及其带来的收入是运营商首要考虑的。但基于IMS的语音业务目前还不能提供可承诺的服务质量(QoS)保证,对其他类似的实时业务的提供还有待论证。因此在无线接入网和核心网全IP化的前提下,在未来网络中将出现以语音业务为主的3G CS域和以多媒体业务为主的IMS长期并存的局面。

  另外,电信级的网络能力保障、网络可靠性、组网灵活性以及网络服务质量将是运营商面临的主要问题。

  一、All-IP通用电信级平台 为网络奠定坚实基础

  随着全IP网络的发展,特别是以IP协议为基础的业务在不同网络的互通,为网络的融合打下了良好的基础。而下一代网络承载和控制分离,控制和业务分离的思想与以软交换为基础的IMS移动网络的演进思路不谋而合。

  做为All-IP架构的积极倡导者和领导者,2004年,中兴通讯首先在业界推出了All-IP通用电信级平台,采用符合全IP发展方向的媒体面和控制面分离的系统结构,保证了系统的可靠性和稳定性。系统内部设计两套以太网,一套用于媒体流互联,一套用于内部控制、信令流互联,这种创新设计保证了系统的可靠性,从物理上将媒体面和控制面的流量进行隔离,避免系统媒体突发流量对控制面的冲击。

  另外一种系统设计思路是在IP通用平台采用媒体面和控制面不分离的设计方式,媒体流和控制流在一个以太网交换平面进行交换。由于电信竞争环境日趋激烈,对系统容量的要求越来越大,系统在一些特殊时间段如节日期间将面临超大突发流量的冲击。采用这种系统架构的设备由于媒体流和控制流会互相影响,将面临服务质量下降,甚至有系统瘫痪的风险。

  在 2008年元旦通讯系统的话务高峰时,印度海德拉巴的中兴通讯All-IP BSC经受住大用户量的冲击和考验,其中两个BSC在高峰的语音话务量分别为平时话务量的8.8倍和6.8倍。该时段内海德拉巴其他运营商的网络全部瘫痪,只有中兴通讯的设备屹立不倒。

  中兴通讯All-IP解决方案领先业界三年实现全IP规模商用,截至2008年3月,中兴通讯CDMA产品已成功进入70多个国家,120多个运营商,在全球超过1.35亿线。随着中兴通讯在CDMA2000 All-IP上的领先地位的进一步巩固,中兴通讯已经成为全球CDMA的领导者, Yankee group 2008年的一份咨询报告显示,中兴通讯CDMA综合排名稳居全球第一集团行列(见图1)。

构建未来全IP移动网络的四项基本原则

 二、全方位容灾备份方案对网络呵护有加

  由于单系统容量巨大,全IP通信设备对系统稳定性和可靠性要求更高,需要在各个层次做好全方位的备份。

  为了最大限度地保护网络运行持续稳定,中兴通讯CDMA2000 All-IP解决方案的设计架构充分考虑到系统冗余备份机制,核心备件及设备采用1+1、N+1、M+N等备份方式,核心数据库1+1主备,组网平面采用双网双平面架构来确保网络无单点故障。

  在网元容灾方面,中兴通讯CDMA2000 All-IP解决方案支持Ap-Flex、MGW负荷分担、MSCe容灾备份、HLRe容灾等多种网元备份方式。这些基于All-IP的容灾解决方案充分利用了IP网络的扁平化特点,避免了TDM方式下类似方案在传输资源上的巨大浪费。

  三、业界最高效率传输方案节省运营成本

  对于那些只有传统TDM承载网络、没有现成IP骨干承载网络的运营商,中兴通讯提供IP over E1保证运营商充分享受All-IP带来的优势:在E1承载网络上支持TrFO、RTO,节省声码器资源达30%~40%甚至更高;和TDM相比,IP over E1方案更将E1传输效率提高到难以置信的11倍,节省E1租赁成本。

  对于那些具有现成的IP骨干承载网络的运营商,中兴通讯提供IP over FE/GE让运营商体验All-IP化带来的变革:支持TrFO和RTO,节省声码器资源达30%~40%甚至更高;网络扁平化,提高网络的可扩展性和灵活性;和TDM相比,节省语音传输带宽可达80%,节省网络建设成本和租赁成本,全面降低TCO;

  针对偏远地区、岛屿的覆盖,以及传输资源匮乏的运营商,中兴通讯提供卫星链路解决方案以及微波组网方案组成大本地网,解决广覆盖和路由迂回的问题,帮助运营商在有限的卫星链路上接入更多的用户,提升网络盈利能力。

  四、完善的QoS机制精品网络的保证

  IMS是端到端的全IP架构,提供端到端的VoIP业务取代传统的移动电话业务。对于VoIP电话,影响其发展的首要因素是需要提供完善的QoS机制来保证其话音质量不差于传统移动电话的话音质量。图2显示了CDMA2000 MMD网络为了满足端到端QoS要求,而设置的多层不同承载服务级别、网元间的端到端QoS保证机制。

  如图2, CDMA2000 MMD QoS模型是由终端、接入网络和核心网络共同保证。终端和无线接入网之间的空中接口定义相关的QoS服务参数和级别;在无线接入网BSC和PCF之间的A8接口以及PCF和PDSN/AGW之间的A10接口上分配满足用户已被授权的QoS要求的资源;核心网提供在PDSN/AGW和边界路由器(BR)之间的QoS服务。

构建未来全IP移动网络的四项基本原则

  除此之外,为了消除网络抖动、丢帧、报文乱序的影响,VoIP终端还需要完成相应的应用层QoS功能:自适应动态缓冲区、报文重排、报文补偿等。因此,传统的终端已经不能满足要求,需要采用支持SIP/VoIP功能的智能终端。

在传统移动电话业务方面,中兴通讯推出支持IP RAN和软交换架构的CDMA2000 LMSD All-IP系统。依据3GPP2标准,CDMA网络向All-IP网络演进分4个阶段,传统移动终端域LMSD为第三阶段。在此阶段核心网引入了软交换架构,实现了呼叫控制和承载的分离,BSC和核心网之间采用IP传输,提高了传输效率并有效降低了运营商的TCO,保护了运营商的投资。另外,和IMS VoIP必须采用支持SIP/VoIP功能的智能终端不同,LMSD系统完全兼容传统TDM移动网络终端,为了和VoIP区别开来,我们将这种方式的Voice over IP称为移动IP Phone。图3显示了CDMA2000 LMSD网络为了满足端到端QoS要求,而设置的多层不同承载服务级别、网元间的端到端QoS保证机制。

构建未来全IP移动网络的四项基本原则

  如图3所示,由于在LMSD域仍然使用传统移动终端,因此这种端到端的QoS机制是由接入网络和核心网络共同保证。无线接入网对IP流量进行分类后再分别提供QoS;在核心网进行拥塞控制和流量调节,同时核心网还提供MGW和NGN之间的QoS服务。

  除此之外,为了消除网络抖动、丢帧、报文乱序的影响,BSC/MGW还需要完成相应的应用层QoS功能:自适应动态缓冲区、报文重排、网络状态监控(RTCP)、丢帧补偿等。在丢帧补偿上有几种常规技术:报文重传、交织编码、本地补偿、冗余编码。

  但报文重传不适合语音业务,而交织编码、本地补偿和冗余编码在实现算法上过于复杂,同时这些技术都会引入较大的时延,因此这些常规技术不太适用于电信级设备,为此中兴通讯开发了专利技术SuperVT,可以在复杂度和算法高效上取得良好的平衡效果。SuperVT技术可以有效减少网络丢包对话音质量的影响,在满足通话质量的情况下,对承载网络的指标要求大大降低:最大单向时延<200ms,抖动<80ms,丢包率<5%。

  五、结束语

  以IP网络技术为基础的电信网络融合是未来网络的必然趋势。由于IP网络技术最初是为了传输“Best Effort”的Internet业务,要建设一个高性能、高可靠性、具有良好QoS的电信级All-IP网络并非易事。构建未来全IP移动网络应符合四项基本原则:第一,移动设备采用媒体面和控制面分离的系统架构;第二,系统能够提供全方位的容灾备份解决方案;第三,面对多样的传输条件提供丰富的接口进行灵活组网,不断创新提升传输效率、降低运营商TCO;第四,具有完善的QoS机制。

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