電信研究院：移動核心網發(fā)展趨勢
訊石光通訊網
2008/8/13 9:28:32
通信行業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，融合與轉型已經走上快車道，原本作為基礎和單一角色的電信產業(yè)鏈，呈現出不斷低值微利的價值走向，日趨形成運營商、內容服務商、用戶多角色共同參與的復合生態(tài)環(huán)境。在新的環(huán)境下，運營商如何構建競爭優(yōu)勢？
移動通信行業(yè)正在發(fā)生深刻的變革，面對寬帶和互聯網加速向移動通信滲透，通信產業(yè)、IT產業(yè)、軟件產業(yè)乃至跨產業(yè)間的大融合趨勢，移動運營商正在由傳統的業(yè)務提供商向信息服務商轉變，以運營商為中心向以客戶為中心轉變，通過個性化的語音、數據和多媒體業(yè)務提供，推出創(chuàng)新的商業(yè)模式，鞏固其在產業(yè)鏈中的主導地位。
行業(yè)的變革，為移動運營商帶來了新的機遇：用戶寬帶數據通信、多媒體通信需求日益增長，將會成為ARPU的主要構成部分,帶來運營商營收的快速增長；ICT技術的進步，使電信互聯網融合成為可能，將為運營商開辟全新的業(yè)務領域。
因此，移動運營商對核心網絡提出了面向未來的更高要求。具備靈活開放的網絡架構、低成本建網和海量業(yè)務提供能力以及快速業(yè)務部署能力，成為移動核心網的關鍵能力。要構建這樣的能力，移動核心網應具備全IP、融合、寬帶、容災、綠色等關鍵特征。
為迎接移動與互聯網融合的新時代來臨，傳統的移動核心網正加速向全IP的網絡遷移。全IP意味著移動運營商的網絡結構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值業(yè)務，簡單而高效地運營。
電路域：全IP的軟交換
從2007年開始，全球主流運營商紛紛啟動IP化戰(zhàn)略，對軟交換系統的IP能力、資源共享和容災能力、綠色環(huán)保、演進等方面提出了更高的要求，TDM式的軟交換已經不能滿足業(yè)務發(fā)展的要求，全IP的軟交換得到了廣泛應用。目前，GSM/WCDMA陣營的主流運營商Vodafone、Orange、KPN、T-Mobile、Telefonica等紛紛采用全IP軟交換開展網絡改造；從CDMA陣營看，發(fā)展最快的印度運營商Reliance、TATA，印尼的Telkom、美國的LEAP等全面采用全IP軟交換提供語音服務。以Vodafone為例，在向全IP網絡轉型過程中，呈現出幾個主要問題，一是全網的TDM老交換設備數量多、容量小、位置分散、維護成本高；二是2G、3G電路交換網絡是獨立建設的網絡，網絡結構和維護復雜；三是網絡容災能力不足。以Vodafone羅馬尼亞子網為例，全網有16臺TDM2G交換機、兩臺3G交換機。面對此網絡現狀，Vodafone采用全IP的軟交換進行改造，僅用6臺IP軟交換機就完成了全網18臺獨立的2G、3G交換機的收編，并采用兩個3＋1的雙歸屬形成異地容災核心網，網絡架構得到極大簡化，可靠性得到提升。全IP軟交換具備以下優(yōu)勢：
電信級IP能力：在全IP網絡下，對IP網絡的QoS、可靠性、故障檢測和故障恢復能力、靈活組網能力都要求達到電信級，比如IP主備路由故障檢測和倒換時間小于30毫秒；
資源共享和容災能力：支持MSC Server組成資源池(MSCPOOL)，池區(qū)資源共享，負荷均衡，可以節(jié)省30%的網絡容量，同時支持異地實時容災備份；統一平臺能力：
支持在GSM/WCDMA/CDMA等不同制式下共平臺；綠色環(huán)保能力：通過提升系統集成度、CPU自動降頻和采用低功耗器件(比如多核CPU，Flash硬盤等)減少50%耗電，減少單位用戶能耗和溫室氣體排放；
平滑演進能力：支持向未來4G和統一的核心控制層IMS平滑演進，保護投資。
用戶數據：邁向未來的高可靠、融合的用戶數據中心
全球越來越多的運營商逐步意識到集中管理用戶業(yè)務數據的重要性，以用戶為中心的業(yè)務數據融合逐漸成為業(yè)界趨勢。建設以用戶為中心的網絡，快速推出新的有吸引力的業(yè)務，使用戶能夠得到一致的業(yè)務體驗，是提高用戶ARPU和忠誠度的關鍵措施。但當前，由于用戶業(yè)務數據分散在網絡諸多不同的功能實體中，各個功能實體又都有自己的用戶業(yè)務數據管理方式，從而形成了一個個“信息孤島”，使得整個運營商的網絡變得非常復雜。同時，這些各自孤立的信息很難被運營商利用起來為用戶開拓增值服務，業(yè)務創(chuàng)新困難，這也使得運營商在多種網絡下難以給用戶提供一致的業(yè)務體驗。全球TOP10的北歐運營商Telenor在巴基斯坦子網，僅僅采用了3臺新的分布式HLR就為4000萬用戶提供服務，其中一臺HLR用戶容量高達2000萬，用戶數據集中管理，極大地簡化了現網網絡，減少了60%的OPEX，用戶數據訪問開放和共享為業(yè)務融合奠定基礎，并實現了無縫地理容災。另外，由于在3臺大容量HLR之間采用了全IP互聯，網間長途信令傳輸也節(jié)省了70%。這種HLR之所以迅速風靡全球，是由于它具備以下特征和價值：
支持業(yè)務數據分離架構：這種HLR打破了傳統HLR業(yè)務和數據緊耦合的架構，將業(yè)務處理部分獨立出來成為前端(FE)，數據部分獨立出來統一管理形成后端(BE)，可以收編現網傳統HLR，平滑演進到HSS，并平滑演進到融合的數據中心(USC)，支撐運營商業(yè)務融合戰(zhàn)略；同時，數據集中管理后，新業(yè)務可以實現快速部署，增強網絡競爭力。
采用電信級ATCA平臺：徹底摒棄了傳統HLR的小型機/服務器平臺，所有單板都支持熱插拔，分布式電源設計為每個槽位獨立供電，確保了設備的高可靠性。
采用全分布式設計模式：從傳統HLR的主備用模式改變?yōu)樨摵扇植际?，單個單板故障后，負荷可以平均分配到其他正常單板，通過設備內的N＋K配置和異地部署，可靠性達到6個9；千萬級的超大容量為集中部署和管理提供保障。
同時，這種HLR能夠繼承現有HLR、HSS、AAA、MNP、EIR、GUP等網絡功能實體的功能，可將融合網絡中用戶的各種業(yè)務數據(包括移動通信網絡、固定話音網絡、寬帶網絡以及多媒體網絡中各種功能實體所需要的用戶業(yè)務數據)融合在一起，進行統一管理，并提供開放的數據接口。這樣能夠簡化網絡、縮短新業(yè)務發(fā)布時間、促進業(yè)務創(chuàng)新，為運營商提供有競爭力的融合業(yè)務奠定基礎。
分組域：面向4G的統一分組核心網
隨著無線寬帶技術的發(fā)展，移動寬帶業(yè)務呈現爆發(fā)性的增長。比如德國電信T-Mobile的無線寬帶數據流量，一年內增長了近10倍，現網傳統分組網絡設備容量和性能不足，網絡升級、擴容成本高昂，并無法演進到即將到來的4GLTE/SAE，這對未來網絡的競爭力和吸引力造成很大的影響。因此，T-Mobile大刀闊斧進行改造，在其歐洲核心5國(德國、英國、奧地利、荷蘭和捷克)采用了高達30G吞吐量的智能分組核心設備為其2000萬用戶提供服務，并確保向4G網絡的逐步平滑演進；同時利用分組核心網的智能化能力，通過部署內容計費實現對分組內容的管理和監(jiān)控，使分組網絡真正成為可控制、可管理和可盈利的未來網絡。
面向4G的分組核心網具備以下優(yōu)勢：
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?，支持深度內容解析和靈活的QoS控制；
支持平滑向4G演進：保護投資，未來4G可重用。
網絡容災：安全第一與資源共享
地震等嚴重自然災害的發(fā)生，將移動網絡安全性和可靠性提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度。移動網絡的安全應該是一個整體的解決方案，涵蓋接入網、核心網、業(yè)務網和承載網多個層面，而其中核心網是重中之重，抗擁塞、優(yōu)先接入、異地容災、快速恢復能力都是基本的要求。另外，出于對容災成本的考慮，應在容災能力和部署成本方面尋找一個平衡點，即在確保網絡容災能力的前提下，兼顧網絡的資源共享，節(jié)省容災成本。MSCPOOL技術由于同時具備強大的容災能力和資源共享節(jié)省成本兩個特征，而逐步得到業(yè)界的廣泛認可。在軟交換架構下，MSCPOOL技術將多個MSCServer組成一個資源池。
軟交換部署之前的網絡節(jié)點，它們的資源相互獨立，不能實現共享，效率提升只能通過提升單節(jié)點集成度，降低功耗等實現軟交換；部署之后的軟交換節(jié)點，實現了地理上的集中，同時帶來了維護上的集中并實現了本地話務本地交換，節(jié)省了OPEX和CAPEX。IP化之后，MSCPool成為可能，通過將若干個MSC聚集成資源池，分擔話務，實現了邏輯上的集中和容量的聚合。在Pool內沒有HLR位置更新和MSC間切換，節(jié)省容量可達10%，再通過容量聚合效應“削峰平谷”，減小單點配置裕量，節(jié)省容量約20%，整體上提升網絡效能達30%，MSCPool第一次在網絡層面實現了效率提升。而MSCPool的整體規(guī)劃、集中維護方式，避免了過去逐點規(guī)劃逐點配置的復雜耗時，為運營商節(jié)省大量OPEX。它具備以下優(yōu)勢：
完備的容災能力：當其中一個或者多個MSCServer因為各種原因退出服務后，池區(qū)中其余的MSCServer能實時接管其業(yè)務，為池區(qū)內的所有用戶繼續(xù)提供業(yè)務。考慮到容災效果，池區(qū)內的MSCServer可以異地部署。
負荷均衡能力：實現MSC池區(qū)覆蓋的不同區(qū)域的負荷分擔，平均分配到不同的MSCServer上去，避免規(guī)律性的人員流動帶來的負荷不均衡；在部分MSCServer退出服務后，剩余的MSC也能平均分擔其話務，避免浪涌效應造成網絡整體癱瘓。
簡化移動性管理：對于接入網來說，整個池區(qū)相當于一個MSC，因此，可以大大減少用戶在池區(qū)移動帶來的局間位置更新和切換，從而減少信令負荷，提升服務質量。
綠色環(huán)保：節(jié)能減排與綠色核心網
保護環(huán)境，減少能源消耗，共建人類美好家園成為全球共識，是和諧社會的必然要求。中國政府是節(jié)能減排戰(zhàn)略的積極推動者，國內各電信運營商和設備供應商也積極配合和響應。核心網也不例外，其節(jié)能減排工作，可以從以下幾個維度來開展：
提升設備集成度，減少設備占地面積和機房投資。
從機柜、機框、單板各個層面減輕設備重量，降低機房對于承重的要求。
采用自動變頻技術，在話務高峰時段，處理器運行在最高頻率下，確保設備處理能力；在話務非高峰時段，處理器自動降頻運行，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，已經被逐步廣泛采用；另外，傳統的SAS硬盤被Flash硬盤替代，能將功耗降低90%以上。
未來演進：IMS+SAE+LTE是移動網的演進方向
在核心網絡的發(fā)展上，WCDMA和CDMA2000的電路域核心網都不約而同地選擇了軟交換架構，并向未來共同的統一核心控制層IMS逐步演進；在無線接入網絡發(fā)展上，4G時代WCDMA陣營和CDMA陣營將統一走向LTE。
綜上所述，核心網已經進入“全IP”時代，逐步向IP、融合、寬帶、智能、容災和綠色環(huán)保方向發(fā)展。全IP軟交換、新的HLR、面向4G的分組核心網逐步成為主流運營商建設高品質核心網的首選。移動網絡在未來發(fā)展和演進上殊途同歸，4G時代WCDMA和CDMA2000兩大陣營將走向共同的IMS＋SAE＋LTE架構。
新聞來源：中國信息產業(yè)網-人民郵電報
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