移動網(wǎng)絡網(wǎng)元分布式部署研究

摘要

移動數(shù)據(jù)業(yè)務快速發(fā)展，移動寬帶網(wǎng)絡的投入成本和收入問題，對網(wǎng)絡扁平化趨勢下網(wǎng)元分布式部署提出了一定要求，本文在研究移動網(wǎng)絡分布式部署驅(qū)動力的基礎(chǔ)上，分析了各種移動網(wǎng)絡分布式部署模型關(guān)聯(lián)成本因素的影響，提出了部署策略。

1 引言

隨著HSDPA，EV-DO以及未來LTE無線寬帶接入技術(shù)的逐步部署，限制業(yè)務發(fā)展的最主要瓶頸——無線帶寬已經(jīng)發(fā)生跳躍性的變化，移動網(wǎng)絡的開放、流量和收入等多方面問題正在成為移動運營商當前面臨的最重要挑戰(zhàn)，運營商對部署下一代的移動寬帶網(wǎng)絡、對網(wǎng)絡的未來演進愿望愈加迫切。驅(qū)動運營商進行分組域演進的原因有多方面，除了技術(shù)進步帶來的可行性、無線技術(shù)的升級以外，更多是來自通信產(chǎn)業(yè)的業(yè)務發(fā)展和競爭加劇所帶來的需求和壓力。在這一變革趨勢中，移動網(wǎng)絡扁平化成為網(wǎng)絡演進的熱點問題。

2 扁平化成為移動網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢

在UMTS特別是HSPA部署后，單用戶的數(shù)據(jù)流量和高速接入用戶數(shù)的雙邊增長，導致了移動網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流量達到了GSM時代的十倍甚至百倍以上，海量數(shù)據(jù)增長推動運營商/設(shè)備走向轉(zhuǎn)型。數(shù)據(jù)業(yè)務的增長使得商業(yè)利潤點發(fā)生轉(zhuǎn)換，越來越多的運營商開始關(guān)注數(shù)據(jù)業(yè)務帶來對現(xiàn)有網(wǎng)絡的沖擊，驅(qū)動未來網(wǎng)絡扁平化的主要需求有以下幾方面。

2.1 低成本精細化運營需要

從目前全球移動數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展的經(jīng)驗看，數(shù)據(jù)業(yè)務流量急劇增長時，雖然整個產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模在擴大，但運營商的業(yè)務收入?yún)s難以成線性增長。也就是說，如果移動數(shù)據(jù)業(yè)務流量增加50~100倍的時候，相應的數(shù)據(jù)業(yè)務收入才以10%~20%速度增長。這種現(xiàn)象會造成運營商在移動寬帶網(wǎng)絡的投入上不得不考慮成本和收入的問題，最終影響到整個網(wǎng)絡的建設(shè)和運營。移動運營商面對解決數(shù)據(jù)業(yè)務增量不增收困局，在選擇網(wǎng)絡建設(shè)方案時，重用現(xiàn)有資源、降低運維成本、縮減網(wǎng)絡設(shè)備、縮短傳輸資源成為現(xiàn)實考慮。扁平的架構(gòu)是高帶寬網(wǎng)絡的要求，能夠提供更高效的傳輸，網(wǎng)元的功能更加集中，從而降低運營成本OPEX及設(shè)備購置成本CAPEX。

2.2 改善用戶體驗，減少網(wǎng)絡瓶頸

移動互聯(lián)網(wǎng)面對不同的需求：面向普通用戶的大眾網(wǎng)絡和面向高端的精品網(wǎng)絡。運營商傾向于將80%的增量不增收的低值互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務及早分流到外網(wǎng)，以節(jié)約昂貴的內(nèi)網(wǎng)傳輸資源，專注于高值業(yè)務，從而形成互補的兩個網(wǎng)絡：大眾網(wǎng)絡、精品網(wǎng)絡，使得移動運營商能夠細分客戶群以合理的成本為高值業(yè)務提供高服務等級。

移動互聯(lián)網(wǎng)分化應用和精細化運營引發(fā)對分組域設(shè)備管控能力的需求，要求網(wǎng)絡設(shè)備支持網(wǎng)絡資源管理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務感知和接入控制。在這個過程中，移動網(wǎng)關(guān)成為整個分組網(wǎng)絡業(yè)務控制點和網(wǎng)絡智能化的支撐點，特性化功能增多，對運營理解的要求增加。移動網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品本身的競爭力向綜合計費，業(yè)務管理控制，業(yè)務配套整合能力延伸。內(nèi)容計費、DPI等網(wǎng)絡智能化功能需求消耗了大量的設(shè)備性能。集中部署的移動網(wǎng)關(guān)性能日漸成為網(wǎng)絡瓶頸。同時，網(wǎng)絡的扁平化，降低傳輸延遲、增強網(wǎng)絡效率、用戶業(yè)務的傳遞更加迅速，用戶的移動應用體驗也將隨之大幅提升。

2.3 網(wǎng)絡融合的需要

與業(yè)務層面和運營層面的融合不同，網(wǎng)絡層面融合主要是共享網(wǎng)絡架構(gòu)和處理能力，不能直接產(chǎn)生最終用戶的價值。網(wǎng)絡融合兩種主要手段是網(wǎng)絡簡化和能力共享。

由于層次化拓撲結(jié)構(gòu)存在性價比不高、組網(wǎng)復雜、運維復雜的缺陷，而扁平化的網(wǎng)絡通過網(wǎng)絡簡化允許使用更少的硬件資源，需配置的業(yè)務節(jié)點更少，服務更容易提供，大大提高了網(wǎng)絡利用效率及維護支出，以更低的成本提供服務。

經(jīng)過多年發(fā)展，固定寬帶接入網(wǎng)已經(jīng)完成扁平化的部署進程。2G蜂窩移動網(wǎng)由于考慮對移動性的支持，同時每用戶帶寬及移動數(shù)據(jù)用戶數(shù)量均處于較低水平，移動網(wǎng)關(guān)部署在網(wǎng)絡的較高位置，與固定寬帶接入網(wǎng)存在較大差異。移動網(wǎng)絡的扁平化適合與固定網(wǎng)絡融合，一個共設(shè)備、共傳輸、策略統(tǒng)一的融合網(wǎng)絡能夠降低運營成本，實現(xiàn)能力共享，向用戶提供個性化的統(tǒng)一信息解決方案。

2.4 業(yè)務靈活引入，多業(yè)務運營的需要

傳統(tǒng)網(wǎng)絡業(yè)務大多是以垂直的綜合方式開發(fā)。在完全垂直體系下，通過設(shè)備共享和架構(gòu)共享，實現(xiàn)部分局點處理能力共享。完全垂直體系要求部分設(shè)備具有加載多種業(yè)務處理的能力，要求業(yè)務處理符合相同的架構(gòu)，要求較高的功能分解度。層次化的組網(wǎng)模型、強管理性、以盈利為目的使得業(yè)務中心服務節(jié)點的部署相對集中。

云計算等分布式技術(shù)為業(yè)務提供水平體系的處理能力的共享。通過構(gòu)建一個疊加網(wǎng)，管理整個網(wǎng)絡的計算、存儲資源，將網(wǎng)絡的復雜性進行水平化封裝，業(yè)務架構(gòu)不關(guān)注業(yè)務本身，對業(yè)務架構(gòu)無一致性要求。分布式技術(shù)的去中心化自組織特點，使得業(yè)務節(jié)點的部署范圍擴大，趨向網(wǎng)絡邊緣。

業(yè)務的快速發(fā)展要求網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施具有足夠的靈活性和擴展性，網(wǎng)絡層面的扁平化能夠更好地適應業(yè)務提供方式和業(yè)務流量的變化，用戶在網(wǎng)絡邊緣即可感知到網(wǎng)絡提供的豐富業(yè)務能力，使得企業(yè)能夠快速部署基礎(chǔ)設(shè)施和業(yè)務并盡快推向市場。

通過實現(xiàn)內(nèi)容和媒體面網(wǎng)元下移服務，移動網(wǎng)絡分布式部署成為滿足網(wǎng)絡扁平化需求的主要實現(xiàn)方案之一。

3 移動網(wǎng)絡分布式部署場景

如圖1所示，以EPC架構(gòu)為分析原型，我們將IP網(wǎng)絡分為核心層、邊緣層、匯聚接入層。EPC控制面網(wǎng)元集中部署可以改善用戶移動性管理、提高設(shè)備利用率和降低運營成本，MME可以和其他的控制面節(jié)點合設(shè)在一個公共的服務器集群中，在分布式部署中EPC控制面網(wǎng)元集中部署；而EPC用戶面網(wǎng)元、應用/內(nèi)容緩存服務器、網(wǎng)絡對等接入點逐層分布部署，構(gòu)成各種具體的分布式部署模型。

圖1 移動網(wǎng)絡分布化架構(gòu)

運營商之間運營成本、服務質(zhì)量、資費模式等激烈的競爭，有必要綜合考慮網(wǎng)絡部署方式，促進運營競爭力的有效提升，聯(lián)系到分布式部署，其方案的優(yōu)劣、驅(qū)動力成為關(guān)鍵問題。