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构建未来全IP移动网络的四项基本原则

2008/05/27

　　All-IP和网络融合是未来移动网络演进的必然方向，无论是业务本身，还是语音、数据和多媒体的承载方式都将实现全IP。

　　随着IP技术的发展，通信网络逐渐面向全IP网络发展，将形成互操作的、融合的网络结构，这将不仅帮助运营商实现网络平滑演进和高效部署，而且在有效降低运营商CAPEX和OPEX的同时，保护运营商投资，实现快速投资回报，并最终实现各种网络的漫游和业务接入。

　　同时，我们也必须看到目前全球的电信运营收入仍然以基本语音业务为主，尤其是新兴市场运营商的语音业务收入比例达80%以上，无论网络如何演进，这部分用户及其带来的收入是运营商首要考虑的。但基于IMS的语音业务目前还不能提供可承诺的服务质量(QoS)保证，对其他类似的实时业务的提供还有待论证。因此在无线接入网和核心网全IP化的前提下，在未来网络中将出现以语音业务为主的3G CS域和以多媒体业务为主的IMS长期并存的局面。

　　另外，电信级的网络能力保障、网络可靠性、组网灵活性以及网络服务质量将是运营商面临的主要问题。

　　一、All-IP通用电信级平台为网络奠定坚实基础

　　随着全IP网络的发展，特别是以IP协议为基础的业务在不同网络的互通，为网络的融合打下了良好的基础。而下一代网络承载和控制分离，控制和业务分离的思想与以软交换为基础的IMS移动网络的演进思路不谋而合。

　　做为All-IP架构的积极倡导者和领导者，2004年，中兴通讯首先在业界推出了All-IP通用电信级平台，采用符合全IP发展方向的媒体面和控制面分离的系统结构，保证了系统的可靠性和稳定性。系统内部设计两套以太网，一套用于媒体流互联，一套用于内部控制、信令流互联，这种创新设计保证了系统的可靠性，从物理上将媒体面和控制面的流量进行隔离，避免系统媒体突发流量对控制面的冲击。

　　另外一种系统设计思路是在IP通用平台采用媒体面和控制面不分离的设计方式，媒体流和控制流在一个以太网交换平面进行交换。由于电信竞争环境日趋激烈，对系统容量的要求越来越大，系统在一些特殊时间段如节日期间将面临超大突发流量的冲击。采用这种系统架构的设备由于媒体流和控制流会互相影响，将面临服务质量下降，甚至有系统瘫痪的风险。

　　在 2008年元旦通讯系统的话务高峰时，印度海德拉巴的中兴通讯All-IP BSC经受住大用户量的冲击和考验，其中两个BSC在高峰的语音话务量分别为平时话务量的8.8倍和6.8倍。该时段内海德拉巴其他运营商的网络全部瘫痪，只有中兴通讯的设备屹立不倒。

　　中兴通讯All-IP解决方案领先业界三年实现全IP规模商用，截至2008年3月，中兴通讯CDMA产品已成功进入70多个国家，120多个运营商，在全球超过1.35亿线。随着中兴通讯在CDMA2000 All-IP上的领先地位的进一步巩固，中兴通讯已经成为全球CDMA的领导者， Yankee group 2008年的一份咨询报告显示，中兴通讯CDMA综合排名稳居全球第一集团行列（见图1）。

　　 二、全方位容灾备份方案对网络呵护有加

　　由于单系统容量巨大，全IP通信设备对系统稳定性和可靠性要求更高，需要在各个层次做好全方位的备份。

　　为了最大限度地保护网络运行持续稳定，中兴通讯CDMA2000 All-IP解决方案的设计架构充分考虑到系统冗余备份机制，核心备件及设备采用1+1、N+1、M+N等备份方式，核心数据库1+1主备，组网平面采用双网双平面架构来确保网络无单点故障。

　　在网元容灾方面，中兴通讯CDMA2000 All-IP解决方案支持Ap-Flex、MGW负荷分担、MSCe容灾备份、HLRe容灾等多种网元备份方式。这些基于All-IP的容灾解决方案充分利用了IP网络的扁平化特点，避免了TDM方式下类似方案在传输资源上的巨大浪费。

　　三、业界最高效率传输方案节省运营成本

　　对于那些只有传统TDM承载网络、没有现成IP骨干承载网络的运营商，中兴通讯提供IP over E1保证运营商充分享受All-IP带来的优势：在E1承载网络上支持TrFO、RTO，节省声码器资源达30%～40%甚至更高；和TDM相比，IP over E1方案更将E1传输效率提高到难以置信的11倍，节省E1租赁成本。

　　对于那些具有现成的IP骨干承载网络的运营商，中兴通讯提供IP over FE/GE让运营商体验All-IP化带来的变革：支持TrFO和RTO，节省声码器资源达30%~40%甚至更高；网络扁平化，提高网络的可扩展性和灵活性；和TDM相比，节省语音传输带宽可达80%，节省网络建设成本和租赁成本，全面降低TCO；

　　针对偏远地区、岛屿的覆盖，以及传输资源匮乏的运营商，中兴通讯提供卫星链路解决方案以及微波组网方案组成大本地网，解决广覆盖和路由迂回的问题，帮助运营商在有限的卫星链路上接入更多的用户，提升网络盈利能力。

　　四、完善的QoS机制精品网络的保证

　　IMS是端到端的全IP架构，提供端到端的VoIP业务取代传统的移动电话业务。对于VoIP电话，影响其发展的首要因素是需要提供完善的QoS机制来保证其话音质量不差于传统移动电话的话音质量。图2显示了CDMA2000 MMD网络为了满足端到端QoS要求，而设置的多层不同承载服务级别、网元间的端到端QoS保证机制。

　　如图2， CDMA2000 MMD QoS模型是由终端、接入网络和核心网络共同保证。终端和无线接入网之间的空中接口定义相关的QoS服务参数和级别；在无线接入网BSC和PCF之间的A8接口以及PCF和PDSN/AGW之间的A10接口上分配满足用户已被授权的QoS要求的资源；核心网提供在PDSN/AGW和边界路由器（BR）之间的QoS服务。

　　除此之外，为了消除网络抖动、丢帧、报文乱序的影响，VoIP终端还需要完成相应的应用层QoS功能：自适应动态缓冲区、报文重排、报文补偿等。因此，传统的终端已经不能满足要求，需要采用支持SIP/VoIP功能的智能终端。

　　在传统移动电话业务方面，中兴通讯推出支持IP RAN和软交换架构的CDMA2000 LMSD All-IP系统。依据3GPP2标准，CDMA网络向All-IP网络演进分4个阶段，传统移动终端域LMSD为第三阶段。在此阶段核心网引入了软交换架构，实现了呼叫控制和承载的分离，BSC和核心网之间采用IP传输，提高了传输效率并有效降低了运营商的TCO，保护了运营商的投资。另外，和IMS VoIP必须采用支持SIP/VoIP功能的智能终端不同，LMSD系统完全兼容传统TDM移动网络终端，为了和VoIP区别开来，我们将这种方式的Voice over IP称为移动IP Phone。图3显示了CDMA2000 LMSD网络为了满足端到端QoS要求，而设置的多层不同承载服务级别、网元间的端到端QoS保证机制。

　　如图3所示，由于在LMSD域仍然使用传统移动终端，因此这种端到端的QoS机制是由接入网络和核心网络共同保证。无线接入网对IP流量进行分类后再分别提供QoS；在核心网进行拥塞控制和流量调节，同时核心网还提供MGW和NGN之间的QoS服务。

　　除此之外，为了消除网络抖动、丢帧、报文乱序的影响，BSC/MGW还需要完成相应的应用层QoS功能：自适应动态缓冲区、报文重排、网络状态监控（RTCP）、丢帧补偿等。在丢帧补偿上有几种常规技术：报文重传、交织编码、本地补偿、冗余编码。

　　但报文重传不适合语音业务，而交织编码、本地补偿和冗余编码在实现算法上过于复杂，同时这些技术都会引入较大的时延，因此这些常规技术不太适用于电信级设备，为此中兴通讯开发了专利技术SuperVT，可以在复杂度和算法高效上取得良好的平衡效果。SuperVT技术可以有效减少网络丢包对话音质量的影响，在满足通话质量的情况下，对承载网络的指标要求大大降低：最大单向时延<200ms，抖动<80ms，丢包率<5%。

　　五、结束语

　　以IP网络技术为基础的电信网络融合是未来网络的必然趋势。由于IP网络技术最初是为了传输“Best Effort”的Internet业务，要建设一个高性能、高可靠性、具有良好QoS的电信级All-IP网络并非易事。构建未来全IP移动网络应符合四项基本原则：第一，移动设备采用媒体面和控制面分离的系统架构；第二，系统能够提供全方位的容灾备份解决方案；第三，面对多样的传输条件提供丰富的接口进行灵活组网，不断创新提升传输效率、降低运营商TCO；第四，具有完善的QoS机制。

　　中兴通讯CDMA2000 All-IP网络在秉承四年的全?一站式解决方案和长期优质的服务，助力运营商打造精品网络，持续盈利。

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