作 者:华为技术有限公司 戴利彬
为应对移动宽带业务的增长以及竞争所带来的压力,移动运营商纷纷寻求建设面向IP的传送网。但是,具体到传送技术和方案的选择,需要考虑哪些因素?
构建IP传送网迫在眉睫
随着无线技术的快速发展,全球范围内移动宽带业务的应用也步入了崭新的阶段。快速空中接口技术如EV-DO、HSDPA/HSUPA的部署,带来了巨大的带宽需求,由此将引发在无线接入层扩建更多的线缆或微波连接,以适应业务的不断发展,并因而产生大量的额外资本支出。但与此同时,与话音相比,在现行资费体系下,这些消耗大量带宽的数据流量所带来的收入却处于极低的水平,与高额的网络建设及维护成本不相适应。
当前移动网络中已建成的RAN传送网,主要是基于TDM/SDH技术而构建的。SDH的高可靠性、高稳定性、易于管理维护等特点,是移动传送网络至关重要的优势。然而,对于移动数据的传送,SDH传送网存在带宽利用率低下、扩展困难、配置不够灵活等弊端,移动运营商因此纷纷寻求建设面向IP的传送网,以应对业务发展和竞争的压力。
IP RAN的传送需求
■IP生成及终结
根据3GPP的定义,移动接入网分为无线网络层(RadioNetworkLayer)和传输网络层(TransportNetwork Layer),分别实现应用层协议处理及L1/L2承载。相应地,移动接入网的IP化也分为两个层面:业务IP化和传送网络IP化。两者之间具有一定的差异,不能将业务IP化等同于传送网络的IP化。为了适应越来越多的基于分组的业务类型,在传送网络中引入强大的IP路由能力以及完善的动态特性,似乎是一个有吸引力的观点。但是如果深入分析无线接入网的协议架构,将会发现问题并非如此简单。
下图清晰地显示,在网络中可以存在两种类型的IP地址:业务IP地址和传送IP地址。在无线网络逻辑子层中,业务IP地址在用户终端上产生,用于标识具体的服务及用户,由业务IP地址标识的分组在Iub接口上被NodeB及RNC切割为块码流,因此该IP地址对于Iub接口上的中间设备不可见,而在Iu接口上恢复可见,并最终在移动核心网的处理节点如MSC/SGSN上得到终结。
图 IP生成及终结示意图
该图也显示,在无线接入网(RAN)中,只有传送IP可见。传送IP与业务无关,仅用于传送之目的。而从业务传送的角度,无线接入层由于其业务流向清晰(从基站到基站控制器),因此强大的路由功能并不是必备的特性,反而会增加协议处理的复杂度,并带来额外的费用负担。这种情况与无线核心网(CN)不同,后者由于业务IP可见,并且业务拓扑呈网状,因此基于路由器和波长管道相结合的传送方案是较为合适的选择。
■基本的传送需求
通过深入的分析得知,对于IPRAN的传送,基本的需求包括以下四个方面。
可靠的端到端连接:无线网络架构的演进,在相当长的一段时期内不会改变RAN的连接拓扑。尤其是对于为移动运营商贡献了绝大部分收入的实时话音业务,承载网应当提供高度可靠的连接性。这种可靠性要求包括了两层含义—带宽保证和路由确定性,因此这就要求对于话音业务不宜过度使用带宽共享以及实时重路由等可能带来不确定后果的机制。
基于分组的统计复用:IPRAN区别于传统接入网的主要特点是存在大量基于分组的增值业务。分组业务具有突发、动态、高峰均比等特点,因此通过统计复用,可以有效地降低带宽的占用,提升传输资源利用率。在应用层面这类业务的本质与固定宽带业务没有差异,但受到RAN层业务封装机制的限制,因此在统计复用的方法上具有一定的特殊性,基于MAC层或IP层的业务汇聚技术都可以使用,如何选择则要兼顾效率与成本的平衡。
满足同步定时要求的时钟质量:无线网络对于时钟同步的需求有两个级别—频率同步和时钟同步。基于FDD模式的无线系统如WCDMA需要各节点之间保持频率同步即可,而基于TDD模式的无线系统,包括cdma2000/TD-SCDMA以及WiMAX的相应版本,则需要更为严格的时钟同步,以确保小区切换能够顺利完成。
低成本:较低的总体费用成本(TCO)是运营商在网络建设中必须要关注的一个方面。尤其是对于IPRAN,作为节点分布最密集、覆盖最广泛、场景最复杂的接入网,任何技术的选择都将带来巨大后果,细微的成本差异也会因庞大的接入节点数量而放大。除了设备本身之外,网络运营管理维护的方便性、与现存网络兼容性、设备替换及演进过程中的投资保护等都是必须要考虑的因素。
IP RAN传送解决方案
■两类可供选择的方案
IPRAN的传送,当前涌现的多种方案基本可归入两大类。一类方案是基于传送的设计理念,提供端到端的端口连接,主要采用静态配置。同时,为了适应数据业务的要求需要不同程度地支持基于分组的物理接口、标签交换、统计复用等特性。另一类是基于数据通信的设计理念,将移动数据业务最大程度地交给传送网进行自动路由及传送,对于话音业务则采用隧道技术,如电路仿真、LSP等,以提供较高等级的传送质量。
■PTN的技术优势
根据以上对IPRAN的分析和对运营商的调查,我们认为较适合IPRAN传送的是上述第一类方案,即基于传送的解决方案。以华为公司的移动传送解决方案为例,其包括在SDH上集成数据特性的MSTP(Multi-ServiceTransport Platform),基于分组传送的微波以及支持分组交换的PTN(Packet Transport Network)。PTN将成为IP RAN传送的另一个具备领先优势的解决方案,其主要特性包括以下几方面。