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文/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。因此，随着移动数据业务所占比重的逐渐增加，网络投入与运营收入之间的矛盾已成为运营商所面临的越来越紧迫的问题。

　　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。IP RAN的成熟应用成为驱动传送网分组化的重要因素。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。

　　在传送网领域，近年来涌现了多种传送技术和方案，如MSTP、Metro Ethernet、基于IP的汇聚、以及基于PWE3/CES的多业务分组传送等。运营商在选择时，需要深入理解IP RAN的传送需求，并结合自身的业务发展状况，找到最适合自身网络的IP RAN传送网解决方案。


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（Radio Network Layer）和传输网络层（Transport Network 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。
  
  
  
  　　　　　　　　　图1 IP生成及终结示意图
  
  图1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。而在传输网络层，通过引入传送IP地址，可用来标识各无线业务节点之间的端口连接，如用于Iub或Iu接口的传送IP地址，分别标识NodeB-RNC或RNC-MSC/SGSN的传输链路。
  
  图1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，我们认为对于IP RAN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。尤其是对于贡献了移动运营商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。传统的已广泛应用的传送网技术如SDH/微波/xDSL等，能够很好地满足这一需求，IP RAN传送网也需要继续提供类似于专线质量的连接性，以供给话音业务使用。
  
  基于分组的统计复用：IP RAN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。目前频率同步可通过地面时钟信号分配解决，而时钟同步则需要由GPS提供，需颇为可观的费用支出。在IP RAN传送网的设计中，时钟同步问题的解决具有重要的意义。
  
  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IP RAN，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的后果，细微的成本差异也会被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。
  
  基于以上的分析，我们认为IP RAN传送网应当具备针对话音业务的可靠连接提供能力、针对数据增值业务的统计复用及带宽共享能力，以及针对移动系统的辅助功能如时钟、无线接口优化等，并且这些特性在技术选择中必须考虑成本因素。

IP RAN传送解决方案

• 两类可供选择的方案
  
  IP RAN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，并根据业务的特点提供不同的QoS级别，以实现传输资源的高效运用。
  
  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。数据通信方案能够最大限度地实现动态数据业务对于传输带宽的共享，但其固有的问题是复杂的管理维护、对时延敏感业务有限的支持、以及相对高企的成本。
  
  业界主要的移动运营商对于移动传送解决方案都有自己的选择。如Vodafone认为话音在相当长的时期内仍然是主要的业务和收入来源，数据增值业务则必须以较低的成本提供才具有竞争力，因此统一的传送和管理平台是必要条件。对于传输平台的要求是，既能为传统业务提供可靠的连接，又能为数据增值业务提供强大的统计复用功能，同时各种业务由统一的控制平面来确保可靠的保护及恢复时间。
  
  
• IPTN的技术优势
  
  根据以上对IP RAN的分析和对运营商的调查，我们认为较适合IP RAN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-Service Transport Platform），基于分组传送的微波、以及支持分组交换的PTN（Packet Transport Network）。MSTP已经通过全球范围内大量的成功商用，证实是满足2G/3G过渡期间RAN承载的优秀方案。而随着IP业务所占比重的不断加大，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：
  
  PWE3/CES：PTN采用PWE3/CES技术为各种业务包括TDM/ATM/Ethernet/IP，提供端到端的、专线级别的传输管道。与基于数据通信的方案的区别在于，在PTN中即使数据业务也要通过伪线仿真以确保连接的可靠性，而不是完全交给业务层由动态路由来实现。前面已分析，业务IP 在RAN层并不可见，因此这样做将更加高效。
  
  完善的QoS机制：PTN支持分级的QoS、CoS、Diff-Serv、RFC2697/2698等特性，满足移动网中不同业务的差异化需求，从而能够以最优的方式利用传输资源。
  
  强大的OAM：基于传送的方案可以很好地继承传统传送网的维护习惯，使得维护人员可以轻易地进行操作。除了基于SDH的维护方式外，也支持基于MPLS和Ethernet的丰富的OAM机制，如Y1710/Y1711、以太性能监控等。另外还支持GMPLS/ASON控制平面技术，使得传送网的运行高效且透明，并得到电信级的业务保护和故障恢复。
  
  时钟同步：PTN方案继承SDH优异的时钟传输特性，不仅能够满足频率同步的需求，而且能根据相关协议的成熟情况支持时钟同步，从而可节省对GPS的大量开支。
  
  基于分组的统计复用：MAC层的统计复用能够获得相同的效益，但成本却远低于IP层。因此PTN这一技术在确保多业务特性、网络可扩展性的同时，能够为移动运营商带来费用的节省。
  
  与现存业务和网络兼容：针对移动业务的特殊优化如IP over E1、64k时隙调度等。

　　在当前业务转型及网络转型的背景下，固有的建网模式面临挑战，固有的设备形态划分也已相对模糊。创新的理念将成为价值产生的源泉，也是在技术过剩背景下构筑竞争优势的关键所在。对于IP RAN传送解决方案，必须基于对目标网络的深入分析，仔细甄别，在技术先进性和成本之间进行平衡，寻求最合适的解决方案，才能最终获得商业的成功。