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移动IP城域网的发展趋势(转)

已有 1363 次阅读  2010-09-08 17:40   标签城域网  趋势  发展 

 

摘要 ALL IP是移动网络发展的方向,移动IP城域网是移动网络ALL IP发展的重要承载网络。介绍了移动IP城域网的定位、业务发展思路,提出了移动IP城域网的架构,分析IP城域网的主要技术模式,给出了选择建议。

  未来的竞争是全业务的竞争,全业务运营的基础是融合的网络,融合的网络能够为客户提供无差别的通信服务和体验,同时降低投资成本,提升企业竞争力。IP的灵活性和开放性使其成为未来融合网络的基础。业务IP化、终端IP化与IP承载技术相辅相成,共同推动运营商向ALL IP网络演进。

  3GPP IMS定义了未来融合网络移动、固定接入的统一呼叫控制,IMS业务和接入方式无关,这个接入网络可以是固定的网络,也可以是移动的网络,是一个长期的FMC架构。基于ALL IP的FMC网络架构示意见图1。

图1 基于ALL IP的FMC网络架构示意

  在这个网络架构中,统一的IP城域网是非常重要的基础网络,也是运营商未来竞争的重要平台,未来全业务时代的网络竞争实际上是IP城域网的竞争。国内主流运营商也纷纷启动了IP城域网的建设或改造,相比固网运营商,移动IP城域网的建设虽然起步晚,但是没有历史包袱,可以选择更高的起点和更先进的技术,建设更先进的、面向融合的IP城域网。

1、业务发展思路

  从固网运营商IP城域网的业务定位来看,主要是ADSL宽带接入用户,而对于移动运营商,移动IP城域网主要定位在移动用户的接入,保证移动网络的IP化和扁平化发展。但是全业务运营是主流的发展方向,IP城域网的发展方向是综合业务接入和承载,为全业务运营服务。移动IP城域网业务的总体发展需要考虑到以下几方面。

  1.1 保证移动网络IP化发展

  移动网分为核心网(CN)和接入网(RAN/BSS),ALL IP发展是未来的重点。2G/3G的统筹发展是移动运营商关注的重要问题,移动运营商在考虑现有2G网络发展的同时关注未来3G网络建设的需求,对于IP承载网的建设也同样如此。从全球各运营商发展的实际情况来看,移动网IP化发展思路一般是基于移动网的架构从上而下进行的。

  第一步进行CN的IP化,PS域直接定义在IP上,GPRS的Gn和Gi接口直接通过IP网络承载;对于CS域,由于原有GSM核心网是层次化结构,一般分为汇接局和端局,因此其IP化的进程包括汇接局的IP化和端局IP化,随着端局IP化的全面完成,汇接局也将退出历史舞台,核心网将实现端局到端局直接IP互通。

  第二步是RAN到CN接口的IP化,2G中是BSC到MGW的A接口和PCU到SGSN的Gb接口,3G中的名称不一样,是RNC到MGW的Iu-Cs接口和RNC到SGSN的Iu-Ps接口。

  第三步是RAN内部接口的IP化,主要是指BSC到BTS的Abis接口或者RNC到NodeB的IuB接口,由于这些接口覆盖范围最广,因此是IP化最重要的内容。

  目前,运营商IP网络的主流架构也是采用层次化架构,主要分为IP骨干网和IP城域网。IP骨干网定位于业务的长途传送,一般采用双骨干网的模式,其中一个骨干网定位于互联网业务(IP互联骨干网,如电信的163等);另外一个骨干网主要配合电信业务的IP化发展(如NGN业务的承载等),称之为IP承载骨干网。IP城域网是综合业务接入网,定位于业务的接入和本地传送,向上接入到两个IP骨干网。

  由于移动网元的物理位置与IP网络具有相关性,因此移动网的IP承载与IP网络有一定的对应关系。核心网的主要接口(如Nb/Nc/Mc等)可以归于IP骨干网承载,而RAN业务(Abis/A等)归于IP城域网承载(如图2所示),这样能够有效利用现网的光纤资源,同时保证网络的可扩展性和持续演进。

图2 移动网络IP承载示意

  A/Gb接口。A接口属于本地业务,Gb接口由于SGSN集中设置,目前是长途业务,初期可以通过IP专网承载,但是随着SGSN下移本地网,Gb接口也将通过IP城域网承载。Abis接口是BSC和BTS之间的接口,覆盖范围更广,是未来移动IP城域网最重要的业务之一。

  因此,移动IP城域网的建设是保证主营移动网络IP化的基础网络,意义重大。

  1.2 积极拓展多业务

  IP网络的最大特点是灵活性和多业务支撑能力,为用户提供更加丰富多彩的业务,降低网络投资和维护成本。因此可以在移动IP城域网积极发展业务,提升网络价值,增加收益。

  结合政策和移动自身的情况,可以重点考虑发展移动互联网接入(如WiMAX)、大客户和村通等业务。由于这些业务面临更加激烈的竞争,因此差异化显得非常重要,提升网络质量和更好的服务是保证业务发展的重要因素。

  1.3 向全业务IP承载网演进

  未来的竞争是全业务的竞争,全业务运营的基础是融合的网络,而移动IP城域网是这个融合网络的重要组成部分。

  业务IP化发展是主要趋势,所以未来IP城域网是所有业务的综合承载平台,能够有效降低网络的资本性支出(CAPEX)和运营成本(OPEX),同时为用户提供更方便的业务。随着业务的演进,对网络的要求也越来越高,IP网络能够基于业务需求提供所需的服务,保证业务的开展和竞争力。

2、架构探讨

  2.1 移动IP城域网的现状

  经过几年的发展,中国移动建设了覆盖全国的IP网络,在骨干网方面,有IP承载网和IP互联网,为保证骨干网业务充分落地,在很多地市建设了IP城域网,保证用户接入。相比国内其他主流运营商,中国移动目前在城域范围内ALL IP网络方面还稍显滞后,主要有几个方面的问题:

  ●网络层次架构不够清晰,IP城域网依附于省网,全省一个AS域,网络过大限制了进一步发展,也不利于网络的稳定;

  ●IP城域网内部网络层次较多,存在很多L3交换机,有电信老城域网存在的一些问题;

  ●IP城域网还是以交换型组网为主,BAS网络位置较高,L2网络较大,网络的可靠性不高。

  因此,移动IP城域网与业务发展要求存在一些差距,特别是移动网络RAN的IP化承载,为了保证业务的顺利发展,打造有竞争力的网络平台,移动IP城域网需借鉴固网运营商IP城域网的发展思路,进一步完善和发展。

  2.2 固定运营商IP城域网的发展思路

  随着宽带用户的迅速发展,国内固网运营商实现早期交换型城域网向路由型城域网的改造,并且在2007年启动IP网络精细化工程。主要体现在以下几个方面:

  ●“宽带提速”:明确每个宽带用户的带宽都要达到2 Mbit/s以上,95%距POP点2.5 km之内的城镇用户的带宽要达到4 Mbit/s,观看高清电视节目时带宽要达到8 Mbit/s以上;对大客户承诺可以提供10/100/1 000 M任意速率接入。

  ●对各种业务进行“精耕细作”:精细化运营理念,为不同业务、不同用户提供差异化服务和精细化控制。

  ●开拓新的业务领域:除了继续发展宽带、语音、互联网,也在积极开展视频监控、视频会议、IPTV、VOD、代建代维、大客户等,开始进军移动业务。

  为了配合业务的发展,近几年来,固定运营商加大了IP城域网的建设力度,不断优化和完善IP城域网:

  ●城域网的路由型改造:随着用户数目的急速发展,原有交换型城域网难以支撑更大的网络,逐步完成交换机向路由器的过渡。

  ●独立自治域系统建设:原有全省设置自治域系统的方式限制了IP城域网的进一步发展,逐步开始IP互联骨干网的扁平化和IP城域网独立自治域系统建设,为IP城域网的发展预留足够的发展空间。

  ●端局化发展:原有集中BAS方式难以满足宽带用户的快速发展,BAS逐步向网络边缘演进。

  ●扁平化:多级网络结构复杂、维护管理成本高,扁平化的网络有利于提升网络的质量,降低维护成本,逐步形成二层+业务控制+三层的网络架构。

  ●接入网电信级改造:随着业务的丰富和客户需求的提高,对接入网提出了更高的要求,接入网电信级改造提升了网络的质量。

  2.3 移动IP城域网架构探讨

  2.3.1 独立自治域发展

  IP城域网独立自治域是发展的主流趋势,能够更好地适应未来ALL IP的竞争,保持IP城域网的可持续发展,因此结合中国移动自身IP网络和业务的特点,建议朝独立自治域系统发展。

  移动IP城域网独立自治域建设可以选择采用两个模式,省设置多个独立的城域网(或者按照本地网设置);省设置统一的城域网,如图3所示。

图3 城域网独立自治域发展思路

  IP城域网独立自治域发展与CMnet的扁平化紧密相关,IP城域网将从目前的CMnet省网分离,而现有的CMnet省网与骨干网合并,成为CMnet骨干网,这就是CMnet的扁平化。CMnet的扁平化有利于全网资源的统一调度,减少维护成本。

  2.3.2 扁平化、层次化架构

  CMnet扁平化后,与IP专网形成并列的两个长途骨干网,两个骨干网负责业务的长途传送,CMnet骨干网定位于互联网类型业务,IP专网定位于高价值业务,IP专网部分AR兼顾部分CS域本地业务传送;移动IP城域网定位于业务接入和本地传送,是综合业务承载网。

  移动IP城域网借鉴电信IP城域网的建设思路,充分考虑移动业务的特性和移动网络IP化进程,采用层次化、扁平化的网络架构,如图4所示。

图4 移动IP城域网架构

  移动IP城域网采用层次化架构,分为核心层、汇聚层(业务控制点)和接入层,核心层负责业务的汇聚和分离,向上接入到两个IP骨干网;汇聚层完成业务的控制,目前只针对固定接入的个人用户,无线用户继续通过无线网元完成用户控制,无线网元接入到汇聚层的PE路由器;接入层完成业务和用户的接入。

  移动IP城域网尽量保证扁平化架构,应避免同类节点多级级联而导致网络过于复杂,增加维护成本。

  移动IP城域网的核心层采用跨域接入到两个IP骨干网,实现业务的综合接入,并且基于业务类型分流到不同的IP骨干网。

2.3 发展思路

  移动IP城域网的建设可以基于现状和业务发展要求分层进行,结合移动网络IP化步骤和业务发展需求,总体可以分为几个阶段:

  (1)核心层和汇聚层建设,核心层的建设结合CMnet骨干网的扁平化,汇聚层PE路由器的建设主要考虑移动网络A/Gb等接口的IP化改造。现有的PE路由器与为移动网元建设的PE路由器可以分离设置,如图5所示。

图5 CMnet扁平化与城域网独立自治域建设

  (2)接入层的建设,在Abis接口IP化的前期,继续保持以太网交换机或者MSTP方式,但是要避免投资过大;随着Abis接口的IP化发展,逐步建设基于分组的电信级接入网,原有网络不再扩容,业务逐步迁移到新的电信级接入网上面,如图6所示。

图6 接入层建设思路

  (3)随着业务和应用的融合,业务控制点逐步融合到统一的业务控制网关,接入网统一到电信级IP接入网上面。

  采用分阶段逐步发展的思路不仅能够充分保证业务的发展要求,同时能够有效实现投资保护,实现网络的平滑演进。

3、技术模式分析

  IP承载网经历了从交换型向路由型的过渡,在业务控制点以上基本明确,路由型是主流模式,业务控制点以下存在路由型和交换型之争。下面基于移动IP城域网的层次结构进行分析。

  3.1 核心层

  核心层以上的产品和技术比较成熟,核心路由器的位置无可替代,核心路由器已经从第一代发展到基于NP的第五代,第五代路由器能够提供较高的性能和业务扩展能力。

  核心层路由器节点的主要任务是实现流量的分离,采用跨域方式与两个IP骨干网互通,目前主要的互通方式有三种:

  ●Option A:IP城域网ASBR与IP专网ASBR路由器采用vrf to vrf,实现RFC 2547 bis Option A方式的VPN跨域。采用方案一方式可以做到在城域网出口灵活地进行QoS/安全策略设置,缺点是采用背对背的方式,网络的扩展性有限,冗余性不够。

  ●Option B:IP城域网与IP骨干网的ASBR之间建立Back-to-Back PE-ASBR Option B & set nex-thop self。其优点是骨干网能够实施灵活的路由控制策略,故障收敛速度快,缺点是对ASBR设备容量要求较高,投资成本高。

  ●Option C:IP城域网VPN业务的RR和IP骨干网VPN RR建立multi-hop MeBGP的会话,实现RFC 2547bis Option C方式的VPN跨域。其优点是互通的流量通过城域网出口ASBR路由器和骨干网ASBR路由器;不需要增加额外的PE设备和互联线路及端口;可利用现有双上联结构实现网络的冗余;网络结构简单,节省投资,可扩展性好。缺点是配置比较复杂,城域网PE设备的loopback地址和IP专网的loopback地址需要在彼此的IGP协议和LDP协议中进行通告,骨干网AS对VPN route policy的控制力度弱,收敛速度较慢。

  结合中国移动现网业务的特点,建议对于移动话音和移动数据业务通过业务系统转接,不在IP层面采用跨域方式互通,未来随着移动数据业务的发展,逐步过渡到IP跨域互通方式。对于其他业务,如大客户VPN业务采用的方式,如图7所示。

图7 跨域方式分析

  省内VPN业务城域网核心路由器直接建立Option C跨域,由省公司维护,骨干接入只提供通道。跨省VPN业务通过城域网核心路由器与骨干接入节点建立Option B跨域,由集团公司统一维护。这样符合现有的维护体制,同时有利于业务的快速开展和故障定位。

  3.2 业务控制点

  在IP城域网中,汇聚层业务控制点的位置非常重要,需要完成用户的认证和业务控制,与业务层面存在较大的关系,因此业务控制点的建设基于网络融合演进进行建设,结合移动业务的特点,基本可以分为两个发展步骤:

  第一步:目前移动、固定业务是分离的,因此业务控制点采用分开建设的方式,完成各自的业务控制、认证等,个人用户通过BRAS进行业务控制,大客户接入到PE路由器,而无线用户通过GGSN(接入到PE路由器进入IP网络)实现用户控制,如图8所示。

图8 业务控制点分离业务控制点分离

  第二步:随着标准的发展,网络必然走向融合,融合的网络需要统一的业务控制点,完成移动/固定接入用户的接入控制,这个阶段BRAS/PE和CGSN融合到统一的多业务控制网关(MSCG),如图9所示。

图9 业务控制点融合

  在移动IP城域网的建设过程中,业务控制点模型采用逐步发展思路:现阶段继续利用现网设备开展业务,获取收益,实现投资保护;新增业务控制点考虑业务的部分融合,如个人用户和大客户的融合;考虑新增业务控制点的平滑演进能力,过渡到目标阶段,如图10所示。

图10 业务控制点演进思路

  3.3 电信级接入网

  在移动IP城域网的架构中,接入层非常重要,与固定运营商接入ADSL等个人用户不同,由于移动IP城域网定位于IP RAN承载,对网络的可靠性、安全和QoS支持能力要求非常高,目前BSS/RAN的承载主要基于SDH,能够提供较高的承载质量,但是面临带宽和投资保护等方面的问题,由于未来移动网络的方向是ALL IP,这两种组网模式难以满足移动未来的发展要求。基于分组的电信级接入网(MSP)是发展方向,MSP基于分组技术融合和SDH的技术特点,能够继承SDH的业务,如图11所示。

图11 接入网演进到电信级接入网

  基于分组的MSP接入网是移动IP城域网下一步发展的重要部分,不仅可以提供传统TDM承载和时钟传递,更重要的是MSP完全基于分组平台,符合未来网络的发展方向。

  目前基于分组的电信级以太网技术发展迅速,EoMPLS/PBT等技术纷纷出现和应用,不断推动接入网的发展,以适应多业务的要求。

4、结语

  未来中国移动通信用户将继续快速发展,移动用户普及率将接近发达国家的水平,随着用户需求的提升,竞争也十分激烈,高质量的网络是参与竞争的重要力量。同时多业务的运营和竞争也对IP网络提出了很高要求。移动IP城域网在中国移动ALL IP网络架构的重要平台,关系到核心业务的发展和未来全业务的运营,先进的架构和质量是建设过程中需要考虑的最重要问题。

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