電信研究院：移動(dòng)核心網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)
訊石光通訊網(wǎng)
2008/8/13 9:28:32
通信行業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，融合與轉(zhuǎn)型已經(jīng)走上快車(chē)道，原本作為基礎(chǔ)和單一角色的電信產(chǎn)業(yè)鏈，呈現(xiàn)出不斷低值微利的價(jià)值走向，日趨形成運(yùn)營(yíng)商、內(nèi)容服務(wù)商、用戶多角色共同參與的復(fù)合生態(tài)環(huán)境。在新的環(huán)境下，運(yùn)營(yíng)商如何構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？
移動(dòng)通信行業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，面對(duì)寬帶和互聯(lián)網(wǎng)加速向移動(dòng)通信滲透，通信產(chǎn)業(yè)、IT產(chǎn)業(yè)、軟件產(chǎn)業(yè)乃至跨產(chǎn)業(yè)間的大融合趨勢(shì)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正在由傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)提供商向信息服務(wù)商轉(zhuǎn)變，以運(yùn)營(yíng)商為中心向以客戶為中心轉(zhuǎn)變，通過(guò)個(gè)性化的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)提供，推出創(chuàng)新的商業(yè)模式，鞏固其在產(chǎn)業(yè)鏈中的主導(dǎo)地位。
行業(yè)的變革，為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了新的機(jī)遇：用戶寬帶數(shù)據(jù)通信、多媒體通信需求日益增長(zhǎng)，將會(huì)成為ARPU的主要構(gòu)成部分,帶來(lái)運(yùn)營(yíng)商營(yíng)收的快速增長(zhǎng)；ICT技術(shù)的進(jìn)步，使電信互聯(lián)網(wǎng)融合成為可能，將為運(yùn)營(yíng)商開(kāi)辟全新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
因此，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)提出了面向未來(lái)的更高要求。具備靈活開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、低成本建網(wǎng)和海量業(yè)務(wù)提供能力以及快速業(yè)務(wù)部署能力，成為移動(dòng)核心網(wǎng)的關(guān)鍵能力。要構(gòu)建這樣的能力，移動(dòng)核心網(wǎng)應(yīng)具備全I(xiàn)P、融合、寬帶、容災(zāi)、綠色等關(guān)鍵特征。
為迎接移動(dòng)與互聯(lián)網(wǎng)融合的新時(shí)代來(lái)臨，傳統(tǒng)的移動(dòng)核心網(wǎng)正加速向全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)遷移。全I(xiàn)P意味著移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以用戶為中心的扁平化，以顯著降低的成本大量快速地部署新價(jià)值業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)單而高效地運(yùn)營(yíng)。
電路域：全I(xiàn)P的軟交換
從2007年開(kāi)始，全球主流運(yùn)營(yíng)商紛紛啟動(dòng)IP化戰(zhàn)略，對(duì)軟交換系統(tǒng)的IP能力、資源共享和容災(zāi)能力、綠色環(huán)保、演進(jìn)等方面提出了更高的要求，TDM式的軟交換已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的要求，全I(xiàn)P的軟交換得到了廣泛應(yīng)用。目前，GSM/WCDMA陣營(yíng)的主流運(yùn)營(yíng)商Vodafone、Orange、KPN、T-Mobile、Telefonica等紛紛采用全I(xiàn)P軟交換開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)改造；從CDMA陣營(yíng)看，發(fā)展最快的印度運(yùn)營(yíng)商Reliance、TATA，印尼的Telkom、美國(guó)的LEAP等全面采用全I(xiàn)P軟交換提供語(yǔ)音服務(wù)。以Vodafone為例，在向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，呈現(xiàn)出幾個(gè)主要問(wèn)題，一是全網(wǎng)的TDM老交換設(shè)備數(shù)量多、容量小、位置分散、維護(hù)成本高；二是2G、3G電路交換網(wǎng)絡(luò)是獨(dú)立建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和維護(hù)復(fù)雜；三是網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)能力不足。以Vodafone羅馬尼亞子網(wǎng)為例，全網(wǎng)有16臺(tái)TDM2G交換機(jī)、兩臺(tái)3G交換機(jī)。面對(duì)此網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，Vodafone采用全I(xiàn)P的軟交換進(jìn)行改造，僅用6臺(tái)IP軟交換機(jī)就完成了全網(wǎng)18臺(tái)獨(dú)立的2G、3G交換機(jī)的收編，并采用兩個(gè)3＋1的雙歸屬形成異地容災(zāi)核心網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)得到極大簡(jiǎn)化，可靠性得到提升。全I(xiàn)P軟交換具備以下優(yōu)勢(shì)：
電信級(jí)IP能力：在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)下，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的QoS、可靠性、故障檢測(cè)和故障恢復(fù)能力、靈活組網(wǎng)能力都要求達(dá)到電信級(jí)，比如IP主備路由故障檢測(cè)和倒換時(shí)間小于30毫秒；
資源共享和容災(zāi)能力：支持MSC Server組成資源池(MSCPOOL)，池區(qū)資源共享，負(fù)荷均衡，可以節(jié)省30%的網(wǎng)絡(luò)容量，同時(shí)支持異地實(shí)時(shí)容災(zāi)備份；統(tǒng)一平臺(tái)能力：
支持在GSM/WCDMA/CDMA等不同制式下共平臺(tái)；綠色環(huán)保能力：通過(guò)提升系統(tǒng)集成度、CPU自動(dòng)降頻和采用低功耗器件(比如多核CPU，F(xiàn)lash硬盤(pán)等)減少50%耗電，減少單位用戶能耗和溫室氣體排放；
平滑演進(jìn)能力：支持向未來(lái)4G和統(tǒng)一的核心控制層IMS平滑演進(jìn)，保護(hù)投資。
用戶數(shù)據(jù)：邁向未來(lái)的高可靠、融合的用戶數(shù)據(jù)中心
全球越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商逐步意識(shí)到集中管理用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的重要性，以用戶為中心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合逐漸成為業(yè)界趨勢(shì)。建設(shè)以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)，快速推出新的有吸引力的業(yè)務(wù)，使用戶能夠得到一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，是提高用戶ARPU和忠誠(chéng)度的關(guān)鍵措施。但當(dāng)前，由于用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散在網(wǎng)絡(luò)諸多不同的功能實(shí)體中，各個(gè)功能實(shí)體又都有自己的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理方式，從而形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”，使得整個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)變得非常復(fù)雜。同時(shí)，這些各自孤立的信息很難被運(yùn)營(yíng)商利用起來(lái)為用戶開(kāi)拓增值服務(wù)，業(yè)務(wù)創(chuàng)新困難，這也使得運(yùn)營(yíng)商在多種網(wǎng)絡(luò)下難以給用戶提供一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。全球TOP10的北歐運(yùn)營(yíng)商Telenor在巴基斯坦子網(wǎng)，僅僅采用了3臺(tái)新的分布式HLR就為4000萬(wàn)用戶提供服務(wù)，其中一臺(tái)HLR用戶容量高達(dá)2000萬(wàn)，用戶數(shù)據(jù)集中管理，極大地簡(jiǎn)化了現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，減少了60%的OPEX，用戶數(shù)據(jù)訪問(wèn)開(kāi)放和共享為業(yè)務(wù)融合奠定基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫地理容災(zāi)。另外，由于在3臺(tái)大容量HLR之間采用了全I(xiàn)P互聯(lián)，網(wǎng)間長(zhǎng)途信令傳輸也節(jié)省了70%。這種HLR之所以迅速風(fēng)靡全球，是由于它具備以下特征和價(jià)值：
支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離架構(gòu)：這種HLR打破了傳統(tǒng)HLR業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)緊耦合的架構(gòu)，將業(yè)務(wù)處理部分獨(dú)立出來(lái)成為前端(FE)，數(shù)據(jù)部分獨(dú)立出來(lái)統(tǒng)一管理形成后端(BE)，可以收編現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)HLR，平滑演進(jìn)到HSS，并平滑演進(jìn)到融合的數(shù)據(jù)中心(USC)，支撐運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)融合戰(zhàn)略；同時(shí)，數(shù)據(jù)集中管理后，新業(yè)務(wù)可以實(shí)現(xiàn)快速部署，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)力。
采用電信級(jí)ATCA平臺(tái)：徹底摒棄了傳統(tǒng)HLR的小型機(jī)/服務(wù)器平臺(tái)，所有單板都支持熱插拔，分布式電源設(shè)計(jì)為每個(gè)槽位獨(dú)立供電，確保了設(shè)備的高可靠性。
采用全分布式設(shè)計(jì)模式：從傳統(tǒng)HLR的主備用模式改變?yōu)樨?fù)荷全分布式，單個(gè)單板故障后，負(fù)荷可以平均分配到其他正常單板，通過(guò)設(shè)備內(nèi)的N＋K配置和異地部署，可靠性達(dá)到6個(gè)9；千萬(wàn)級(jí)的超大容量為集中部署和管理提供保障。
同時(shí)，這種HLR能夠繼承現(xiàn)有HLR、HSS、AAA、MNP、EIR、GUP等網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體的功能，可將融合網(wǎng)絡(luò)中用戶的各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、固定話音網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)以及多媒體網(wǎng)絡(luò)中各種功能實(shí)體所需要的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù))融合在一起，進(jìn)行統(tǒng)一管理，并提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口。這樣能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)、縮短新業(yè)務(wù)發(fā)布時(shí)間、促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，為運(yùn)營(yíng)商提供有競(jìng)爭(zhēng)力的融合業(yè)務(wù)奠定基礎(chǔ)。
分組域：面向4G的統(tǒng)一分組核心網(wǎng)
隨著無(wú)線寬帶技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆發(fā)性的增長(zhǎng)。比如德國(guó)電信T-Mobile的無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)流量，一年內(nèi)增長(zhǎng)了近10倍，現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備容量和性能不足，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)容成本高昂，并無(wú)法演進(jìn)到即將到來(lái)的4GLTE/SAE，這對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)力和吸引力造成很大的影響。因此，T-Mobile大刀闊斧進(jìn)行改造，在其歐洲核心5國(guó)(德國(guó)、英國(guó)、奧地利、荷蘭和捷克)采用了高達(dá)30G吞吐量的智能分組核心設(shè)備為其2000萬(wàn)用戶提供服務(wù)，并確保向4G網(wǎng)絡(luò)的逐步平滑演進(jìn)；同時(shí)利用分組核心網(wǎng)的智能化能力，通過(guò)部署內(nèi)容計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)分組內(nèi)容的管理和監(jiān)控，使分組網(wǎng)絡(luò)真正成為可控制、可管理和可盈利的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)。
面向4G的分組核心網(wǎng)具備以下優(yōu)勢(shì)：
支持寬帶化：支持寬帶爆發(fā)，高吞吐量和高處理能力；
支持智能化：從啞管道變?yōu)橹悄芄艿溃С稚疃葍?nèi)容解析和靈活的QoS控制；
支持平滑向4G演進(jìn)：保護(hù)投資，未來(lái)4G可重用。
網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)：安全第一與資源共享
地震等嚴(yán)重自然災(zāi)害的發(fā)生，將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的安全應(yīng)該是一個(gè)整體的解決方案，涵蓋接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和承載網(wǎng)多個(gè)層面，而其中核心網(wǎng)是重中之重，抗擁塞、優(yōu)先接入、異地容災(zāi)、快速恢復(fù)能力都是基本的要求。另外，出于對(duì)容災(zāi)成本的考慮，應(yīng)在容災(zāi)能力和部署成本方面尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，即在確保網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)能力的前提下，兼顧網(wǎng)絡(luò)的資源共享，節(jié)省容災(zāi)成本。MSCPOOL技術(shù)由于同時(shí)具備強(qiáng)大的容災(zāi)能力和資源共享節(jié)省成本兩個(gè)特征，而逐步得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。在軟交換架構(gòu)下，MSCPOOL技術(shù)將多個(gè)MSCServer組成一個(gè)資源池。
軟交換部署之前的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它們的資源相互獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)共享，效率提升只能通過(guò)提升單節(jié)點(diǎn)集成度，降低功耗等實(shí)現(xiàn)軟交換；部署之后的軟交換節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了地理上的集中，同時(shí)帶來(lái)了維護(hù)上的集中并實(shí)現(xiàn)了本地話務(wù)本地交換，節(jié)省了OPEX和CAPEX。IP化之后，MSCPool成為可能，通過(guò)將若干個(gè)MSC聚集成資源池，分擔(dān)話務(wù)，實(shí)現(xiàn)了邏輯上的集中和容量的聚合。在Pool內(nèi)沒(méi)有HLR位置更新和MSC間切換，節(jié)省容量可達(dá)10%，再通過(guò)容量聚合效應(yīng)“削峰平谷”，減小單點(diǎn)配置裕量，節(jié)省容量約20%，整體上提升網(wǎng)絡(luò)效能達(dá)30%，MSCPool第一次在網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)了效率提升。而MSCPool的整體規(guī)劃、集中維護(hù)方式，避免了過(guò)去逐點(diǎn)規(guī)劃逐點(diǎn)配置的復(fù)雜耗時(shí)，為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省大量OPEX。它具備以下優(yōu)勢(shì)：
完備的容災(zāi)能力：當(dāng)其中一個(gè)或者多個(gè)MSCServer因?yàn)楦鞣N原因退出服務(wù)后，池區(qū)中其余的MSCServer能實(shí)時(shí)接管其業(yè)務(wù)，為池區(qū)內(nèi)的所有用戶繼續(xù)提供業(yè)務(wù)?？紤]到容災(zāi)效果，池區(qū)內(nèi)的MSCServer可以異地部署。
負(fù)荷均衡能力：實(shí)現(xiàn)MSC池區(qū)覆蓋的不同區(qū)域的負(fù)荷分擔(dān)，平均分配到不同的MSCServer上去，避免規(guī)律性的人員流動(dòng)帶來(lái)的負(fù)荷不均衡；在部分MSCServer退出服務(wù)后，剩余的MSC也能平均分擔(dān)其話務(wù)，避免浪涌效應(yīng)造成網(wǎng)絡(luò)整體癱瘓。
簡(jiǎn)化移動(dòng)性管理：對(duì)于接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)，整個(gè)池區(qū)相當(dāng)于一個(gè)MSC，因此，可以大大減少用戶在池區(qū)移動(dòng)帶來(lái)的局間位置更新和切換，從而減少信令負(fù)荷，提升服務(wù)質(zhì)量。
綠色環(huán)保：節(jié)能減排與綠色核心網(wǎng)
保護(hù)環(huán)境，減少能源消耗，共建人類(lèi)美好家園成為全球共識(shí)，是和諧社會(huì)的必然要求。中國(guó)政府是節(jié)能減排戰(zhàn)略的積極推動(dòng)者，國(guó)內(nèi)各電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商也積極配合和響應(yīng)。核心網(wǎng)也不例外，其節(jié)能減排工作，可以從以下幾個(gè)維度來(lái)開(kāi)展：
提升設(shè)備集成度，減少設(shè)備占地面積和機(jī)房投資。
從機(jī)柜、機(jī)框、單板各個(gè)層面減輕設(shè)備重量，降低機(jī)房對(duì)于承重的要求。
采用自動(dòng)變頻技術(shù)，在話務(wù)高峰時(shí)段，處理器運(yùn)行在最高頻率下，確保設(shè)備處理能力；在話務(wù)非高峰時(shí)段，處理器自動(dòng)降頻運(yùn)行，降低能耗。
大量采用低功耗器件。多核CPU具備處理能力成倍提升，但功耗基本不變或略有提升的能力，已經(jīng)被逐步廣泛采用；另外，傳統(tǒng)的SAS硬盤(pán)被Flash硬盤(pán)替代，能將功耗降低90%以上。
未來(lái)演進(jìn)：IMS+SAE+LTE是移動(dòng)網(wǎng)的演進(jìn)方向
在核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展上，WCDMA和CDMA2000的電路域核心網(wǎng)都不約而同地選擇了軟交換架構(gòu)，并向未來(lái)共同的統(tǒng)一核心控制層IMS逐步演進(jìn)；在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上，4G時(shí)代WCDMA陣營(yíng)和CDMA陣營(yíng)將統(tǒng)一走向LTE。
綜上所述，核心網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入“全I(xiàn)P”時(shí)代，逐步向IP、融合、寬帶、智能、容災(zāi)和綠色環(huán)保方向發(fā)展。全I(xiàn)P軟交換、新的HLR、面向4G的分組核心網(wǎng)逐步成為主流運(yùn)營(yíng)商建設(shè)高品質(zhì)核心網(wǎng)的首選。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)發(fā)展和演進(jìn)上殊途同歸，4G時(shí)代WCDMA和CDMA2000兩大陣營(yíng)將走向共同的IMS＋SAE＋LTE架構(gòu)。
新聞來(lái)源：中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)-人民郵電報(bào)
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