無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)IP化的現(xiàn)狀和未來(lái)

隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，空口的傳送速率在飛速增長(zhǎng)，下行速率從R99的384kbit/s發(fā)展到LTE的100Mbit/s，基于2Mbit/s的傳輸帶寬已無(wú)法滿足未來(lái)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大帶寬需求。因此，無(wú)論是2G還是3G網(wǎng)絡(luò)，都在朝著更符合未來(lái)無(wú)線業(yè)務(wù)需求的全I(xiàn)P架構(gòu)方向演進(jìn)，而LTE網(wǎng)絡(luò)從標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的初期就采用了全I(xiàn)P的架構(gòu)。

2G/3G/LTE IP化

無(wú)線接入網(wǎng)的新特性

IP化后的2G/3G/LTE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)出了許多新的特點(diǎn)。

1.承載高帶寬的業(yè)務(wù)流量

采用傳統(tǒng)的TDM和ATM技術(shù)難以高效率地處理如此大顆粒的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其面向連接的特性也無(wú)法通過(guò)統(tǒng)計(jì)復(fù)用適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)特性。另外，通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的成本也將隨著帶寬的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)。

2．流量扁平化趨勢(shì)逐步顯現(xiàn)

傳統(tǒng)的2G、3G基站系統(tǒng)中，所有用戶的業(yè)務(wù)流量都需送到基站控制器進(jìn)行統(tǒng)一處理。而LTE網(wǎng)絡(luò)中X2邏輯接口的引入，使得基站之間存在直接的邏輯接口，當(dāng)用戶在eNB之間進(jìn)行切換時(shí)，切換消息及用戶數(shù)據(jù)可以在eNB之間直接進(jìn)行交換，降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)性能，流量轉(zhuǎn)發(fā)趨于扁平化。

3.靈活的負(fù)載分擔(dān)，冗余備份機(jī)制

IP網(wǎng)絡(luò)面向無(wú)連接、動(dòng)態(tài)的路由機(jī)制，使得組網(wǎng)級(jí)保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單、靈活。傳統(tǒng)的2G、3G網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)基站歸屬于一個(gè)基站控制器，當(dāng)基站控制器發(fā)生故障時(shí)，其相關(guān)的基站都會(huì)受到影響。因此，引入靈活的Flex機(jī)制，可以有效地實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)和冗余備份。而LTE系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)也充分考慮了類似的需求。

4.多業(yè)務(wù)IP承載及所需的QoS保障

網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì)，由于各種業(yè)務(wù)對(duì)于承載的需求各不同，例如語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感、視頻對(duì)丟包敏感等等，因此將各種業(yè)務(wù)同時(shí)承載在IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)能根據(jù)需求將各種業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離、區(qū)分，并針對(duì)各種業(yè)務(wù)的特性分別進(jìn)行相應(yīng)的QoS保障。

圖1  2G/3G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

5.簡(jiǎn)化維護(hù)管理難度

2G/3G無(wú)線接入網(wǎng)IP化后，可以將需要維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)類型歸一化，減少維護(hù)人員的技能要求，簡(jiǎn)化了維護(hù)管理難度。

6.節(jié)省傳輸資源成本

在IP方式下，能夠采用壓縮率比較高的編解碼類型、VAD、IP頭壓縮、IP頭復(fù)用等技術(shù)，大幅降低每呼叫的帶寬占用，同時(shí)大幅提高傳輸效率和傳輸資源利用率。IP傳輸建設(shè)或租賃成本比同等帶寬的采用TDM傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本要低很多。

2G/3G/LTE無(wú)線接入網(wǎng)IP化的進(jìn)程

1.2GBSS IP化

2G接口全部采用TDM接口，其IP化主要體現(xiàn)在Abis接口、A接口和Gb接口的IP化（如圖１所示）。Abis接口涉及基站和基站控制器的改造，對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)的改造工作量較大，而目前還以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的GSM系統(tǒng)對(duì)帶寬的需求還不是那么強(qiáng)烈，因此，在IP化的進(jìn)程中筆者建議按需引入，在業(yè)務(wù)量大的地方或熱點(diǎn)地區(qū)先行引入。

對(duì)于A接口的IP化進(jìn)程，優(yōu)先對(duì)新建的BSC進(jìn)行改造，新的BSC就做TC移除，實(shí)現(xiàn)A口IP化。對(duì)已有的BSC要考慮改造代價(jià)，TC可以不移除，可以實(shí)現(xiàn)這種PCMoverIP的改進(jìn)方式，即編解碼方式不變，只把接口IP化。

由于Gb接口IP化的標(biāo)準(zhǔn)已成熟，并且廠家支持情況較好。考慮到PS域業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的迫切需求，在進(jìn)行充分的技術(shù)可行性論證后，可以考慮大規(guī)模引入。

2.3GRANIP化

目前，3G網(wǎng)絡(luò)全部采用ATM承載，包括Iub、Iu-CS和Iu-PS接口，采用點(diǎn)到點(diǎn)的方式處理ATM信元，物理端口以IMAE1為主。這種方式對(duì)于大顆粒的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不具備優(yōu)勢(shì)，一方面需要的物理端口數(shù)量較多，另一方面?zhèn)鬏斝�率較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用。因此，對(duì)于以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的3G網(wǎng)絡(luò)，IP化的要求更加迫切，在3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建設(shè)過(guò)程中起著重要的作用。

與2G的Abis接口、A接口、Gb接口對(duì)應(yīng)的是3G中的Iub接口、Iu-CS接口和Iu-PS接口。在這三類接口中，Iu-PS是基站控制器和PS域核心網(wǎng)元的接口，對(duì)帶寬的需求最大，也是IP化首先需要考慮的接口，廠家的支持情況較好；Iub接口的標(biāo)準(zhǔn)化也已經(jīng)完成，由于3G的基站業(yè)務(wù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2G，因此Iub接口IP化的需求也大于Abis接口的需求；而Iu-CS接口是基站控制器和CS域核心網(wǎng)元的接口，設(shè)計(jì)核心網(wǎng)的改造，改造量相對(duì)較大，目前正在大力推進(jìn)。

3.LTE全I(xiàn)P架構(gòu)

LTE系統(tǒng)采用全I(xiàn)P承載，具有成本低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。eNodeB設(shè)備的用戶面和控制面采用全I(xiàn)P承載，控制信令包和用戶數(shù)據(jù)包均封裝在IP分組內(nèi)傳送。相比于傳統(tǒng)的2G、3G系統(tǒng)，所有用戶的業(yè)務(wù)流量必須送到基站控制器進(jìn)行統(tǒng)一處理，LTE系統(tǒng)中X2邏輯接口的引入，使得移動(dòng)用戶在進(jìn)行切換時(shí)，切換消息及用戶數(shù)據(jù)可以在eNB之間直接進(jìn)行交換，減少轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，流量趨于扁平化。而S1-Flex（MME池）的引入使得eNB可以同時(shí)歸屬到多個(gè)MME，滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分擔(dān)、冗余備份的需求，大大提高網(wǎng)絡(luò)的利用率和可靠性。

全I(xiàn)P的LTE系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)提出了全新的需求。

(1)基于動(dòng)態(tài)通信模式的可自動(dòng)選擇最佳路徑的承載要求，滿足LTE系統(tǒng)X2接口和MME池的多連接需求。

(2)即插即用統(tǒng)計(jì)復(fù)用，可超配的承載要求，滿足LTE系統(tǒng)大帶寬、統(tǒng)計(jì)復(fù)用的需求。

(3)對(duì)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，并實(shí)現(xiàn)靈活的QoS保證的承載要求，滿足LTE系統(tǒng)多業(yè)務(wù)、差分服務(wù)的需求。