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[周报全文]无线互联网的心脏:迈向未来的分组核心网

2001年08月27日 00:00:00 | 作者:佚名 | 来源:$page.getBroMedia() | 查看本文手机版

摘要:无线互联网的心脏:迈向未来的分组核心网

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第三代移动通信(3G)是当今电信界的最热门话题, 相关的讨论一直十分热烈。其中,无线接入网络占据了大量的篇幅。需要强调的是,新的竞争格局和新的无线数据业务的出现将对网络产生巨大的压力和新的挑战。运营商迫切需要为移动通信网构建一个强大的心脏——面向未来的分组核心网。

核心网的发展方向

随着IP业务的膨胀和宽带技术的发展,三网合一的未来统一网络已成为整个电信网络发展的大趋势。随着3G的脚步声的日益临近,移动互联网的光明前景正在成为现实。作为电信网络的一部分,无线核心网络也将由线路交换网络向分组交换网络演进。新型运营商面临着新的挑战:一方面要尽量降低语音业务的建设和运营成本以对付日益激烈的市场竞争。另一方面要开发移动数据业务以占领市场先机。与固定互联网不同,移动互联网将为用户提供增值业务,为运营商创造赢利,这就要求一个电信级的数据网络。具体到核心网,运营商必须明确:

  • 采用什么技术作为下一代网络的核心技术?
  • 怎样制定适宜的演进策略?
  • 如何保证在一个不断演进的核心网上为运营商产生最大效益?

    第一代与第二代无线网络的核心业务是语音业务,相应的核心网是基于线路交换的网络不适合数据和多媒体业务的要求。2.5G的出现使得移动运营商能够提供无线数据应用。但叠加平行分组网络的方法,两个网络技术不同,业务、运营和网管分立,使运营商不得不同时支持两个网络,运维成本高和网络效率低,仅是权宜之计。

    业界已基本达成了对下一代网络的共识:一个可支撑多种业务(语音、数据、多媒体),支持各种移动接入技术的IP分组核心网。目前的关键是找一条简明、经济、最小风险的核心网平滑演进路线。

    这一思想也充分体现在3G核心网的标准制订过程中。国际标准化组织3GPP首先于2000年3月推出了基于现有网络的第三代移动通信核心网的标准R99,并于2001年进一步完善。其特征是基本继承了GPRS的线路交换和分组交换两个域。只是进一步加强功能,明确了对各种业务的服务质量(QoS)的要求。但另一方面,考虑到一体化网络的发展,特别是IP技术和光通信技术的飞速发展和不断完善,3G标准化组织同时开足马力制订端到端的全IP网络标准。由于在无线接入网实现IP的困难,如报头压缩等,3GPP采取了两步走的方案;将原计划的R00全IP标准分为R4和R5两个版本。今年3月推出的R4版本注重了CS域的分组化和网元的分立化。目的是便于各网元的独立演进和简化网络,提高效率,增强可扩展性。R5的标准制订工作也在加紧进行。但目前只提出了一个未来IP化网络的框架,许多细节尚待明确。而3GPP2在2000年就已经提出了移动IP的概念。其核心是所有用户终端作为IP终端上网,实现真正意义上的永远在线。这有赖于IPv6的广泛应用以提供充足的IP地址。

    运营商的选择

    3G标准明确了一体化核心网的方向。现实中,3G移动运营商面临着更复杂的情况。许多运营商为2G网络的建设已经投入了巨额资金,其投资回报还需要较长的周期,而3G牌照的巨额投入又使移动运营商面临空前的资金压力。解决方法不外是两种:开源和节流。开源是积极开发、推出新的移动数据业务。这里运营商需要一个灵活的多业务网络。但为达到高收益的目的,网络必须满足电信级运营的要求,即保证端到端的服务质量,提供不同的服务等级,实现数据流量计费等。节流则是充分利用技术进步,采用分组交换技术建立一个结构简洁、高效的一体化网络,从而节省投资,降低运维成本。

    无线业务发展的这种渐进性要求运营商选择一个适宜的网络演进策略,既要保证演进方向的正确性,又要兼顾现实,既保证来自语音的收入持续稳定增长,又及时推出数据业务,根据业务发展的情况合理控制网络结构、网络规模和网络演进节奏,并根据需求合理选择具体的技术方案加以实现,以最终达到运营商对持续盈利能力的期望。

    各国的移动运营商们,如英国电信、德国电信、日本DoCoMo和Vodafone等,在权衡了诸多利弊得失之后,几乎无一例外地选择了构建一个统一的、基于分组技术的多业务网络。在传输层选用ATM技术组网。把现有的2G语音业务、GPRS的IP业务和3G的多媒体业务全都放在ATM分组网上传送。运营商的一个主要的考虑是核心网络必须满足新一代无线业务的QoS的要求。当前,IP技术在处理实时性业务时还有困难。而基于ATM的解决方案却相当成熟。配合接入网的无线资源管理(RRM)手段而实现全程的QoS保障。这种方案已有广泛的应用并获得了丰富的经验。图1是一个欧洲3G运营商网络演进的典型实例。

    图中语音网关的引入是一个重要的步骤,这使得移动运营商现在就可以把2G的网络TDM线路逐渐过渡到分组网络。首先帮助运营商节约传输成本和避免由于用户容量急速膨胀而不得不继续扩容传统的TDM网络。另外,基于ATM的语音分组网关具有许多优点,如采用语音压缩、静音检测等技术可以极大地提高对带宽的利用率(+微信关注网络世界),减低了网络设备的复杂性。同时,运营商要求灵活地控制网络结构和规模,分布式的分组网络可随着业务增加而持续增长。随着面向无线数据业务的SGSN和GGSN的引入,同一分组业务平台将支持无线数据业务,这样还有效地保护了投资,并且数据与语音的融合使得这一分组网络得以在网络演进过程中发挥越来越重要的作用,直至逐渐形成3G核心网络的雏形,在3G无线接入网逐渐引入并与2G/2.5G接入网共存时,统一的核心网将充分展示它的作用,为运营商带来竞争优势。总之,运营商需要一个基于已有技术,可随需求和业务而成长的多业务网络平台。例如像AT&T、Vodafone、英国电信和德国电信等著名运营商对于北电提出的基于Passport的多业务的一体化网络概念非常感兴趣。

    当网络演进至3G时,在无线接入网中已逐步部署了3G的基站和RNC,3G核心网则向IP核心网演进。其基本概念是将各种标准和接入手段的信号接入IP网关。对任何标准,此接入的信号也只是如下三类:业务数据、信令、网络管理数据。 将它们分别用IP分组方式,并传输至其目的地:业务数据送至通信对方;信令送至信令处理器;网络管理数据送至网管服务器。

    核心网络的进一步演进和MPLS

    UMTS核心网第一阶段可使运营商向用户提供一些初级的3G服务。运营商可以部署符合3GPP 的无线接入网关(Wireless Access Gateway)。运营商原有的2.5G (GPRS) SGSN可以升级为无线接入网关。MSC 将被升级成为具有3G的能力并支持新的无线接入网关接口。为了使语音能建立在分布的包交换网上,需要在网络中引入更多的分组网元。这些网元包括,UMTS通信服务器(CS)、 通用话音服务器(Universal Audio Server)、PSTN网关。为了支持与2G/2.5G接入网的互联,无线接入网关需升级以支持A和Gb接口。

    与此同时,移动运营商可以在已有的多业务核心网络采用MPLS技术。过渡到MPLS将为核心网络提供前所未有的功能,它能够在网络的速度、路由、流量工程、QoS管理、VPN、可扩展能力方面满足移动高速多媒体业务的要求。

    全IP的概念分为两层:业务层和网络层。未来的业务将统一基于IP,这是无庸置疑的,而在网络层面,全IP的概念并不是简单地用现有IP网络去承载整个业务,而是强调要使用融合了的IP技术去构建核心网。现在业界公认下一代的核心网络将基于MPLS(多协议标记交换)。

    随着3G业务的发展进入成熟期,网络对带宽的需求会飞速膨胀,此时可以考虑向IP/Optical演进。届时已有的多业务平台将无缝地演进至太比特 (Terabit) IP核心网,不仅使运营商能够经济、灵活处理当前的业务流量,而且满足未来更高的流量要求 (从G比特到T比特) 并无须逐级升级、对业务的连续性不产生影响。最后,基于光交换的设备将进入3G核心网,光网络对带宽和交换能力的全面提升将释放出推动整个3G飞速发展的巨大能量。此时光层将使用ASON (Automatically Switched Optical Network) 标准,IP层会使用MPLS标准。两层之间的协调将通过基于策略的网络智能实现。这种网络智能能收集来自各层的信息和业务要求并加以控制,这将使得运营商得以采用开放的标准接口去建造网络。这样,一个基于网络智能的、接口开放的、基于太比特级容量和光交换的核心网络就展现在我们面前。

  • [责任编辑:程永来 cheng_yonglai@cnw.com.cn]