移動網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元分布式部署研究

摘要

移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速發(fā)展，移動寬帶網(wǎng)絡(luò)的投入成本和收入問題，對網(wǎng)絡(luò)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(luò)分布式部署驅(qū)動力的基礎(chǔ)上，分析了各種移動網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(luò)的開放、流量和收入等多方面問題正在成為移動運(yùn)營商當(dāng)前面臨的最重要挑戰(zhàn)，運(yùn)營商對部署下一代的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、對網(wǎng)絡(luò)的未來演進(jìn)愿望愈加迫切。驅(qū)動運(yùn)營商進(jìn)行分組域演進(jìn)的原因有多方面，除了技術(shù)進(jìn)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(wù)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(luò)扁平化成為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的熱點(diǎn)問題。

2 扁平化成為移動網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致了移動網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量達(dá)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(yùn)營商/設(shè)備走向轉(zhuǎn)型。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長使得商業(yè)利潤點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)換，越來越多的運(yùn)營商開始關(guān)注數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶來對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的沖擊，驅(qū)動未來網(wǎng)絡(luò)扁平化的主要需求有以下幾方面。

2.1 低成本精細(xì)化運(yùn)營需要

從目前全球移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的經(jīng)驗看，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量急劇增長時，雖然整個產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模在擴(kuò)大，但運(yùn)營商的業(yè)務(wù)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(wù)流量增加50~100倍的時候，相應(yīng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入才以10%~20%速度增長。這種現(xiàn)象會造成運(yùn)營商在移動寬帶網(wǎng)絡(luò)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(luò)的建設(shè)和運(yùn)營。移動運(yùn)營商面對解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增量不增收困局，在選擇網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案時，重用現(xiàn)有資源、降低運(yùn)維成本、縮減網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、縮短傳輸資源成為現(xiàn)實(shí)考慮。扁平的架構(gòu)是高帶寬網(wǎng)絡(luò)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(yùn)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(luò)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(luò)和面向高端的精品網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營商傾向于將80%的增量不增收的低值互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)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(wù)，從而形成互補(bǔ)的兩個網(wǎng)絡(luò)：大眾網(wǎng)絡(luò)、精品網(wǎng)絡(luò)，使得移動運(yùn)營商能夠細(xì)分客戶群以合理的成本為高值業(yè)務(wù)提供高服務(wù)等級。

移動互聯(lián)網(wǎng)分化應(yīng)用和精細(xì)化運(yùn)營引發(fā)對分組域設(shè)備管控能力的需求，要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)資源管理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)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(luò)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)智能化的支撐點(diǎn)，特性化功能增多，對運(yùn)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(fèi)，業(yè)務(wù)管理控制，業(yè)務(wù)配套整合能力延伸。內(nèi)容計費(fèi)、DPI等網(wǎng)絡(luò)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(luò)瓶頸。同時，網(wǎng)絡(luò)的扁平化，降低傳輸延遲、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)效率、用戶業(yè)務(wù)的傳遞更加迅速，用戶的移動應(yīng)用體驗也將隨之大幅提升。

2.3 網(wǎng)絡(luò)融合的需要

與業(yè)務(wù)層面和運(yùn)營層面的融合不同，網(wǎng)絡(luò)層面融合主要是共享網(wǎng)絡(luò)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(luò)融合兩種主要手段是網(wǎng)絡(luò)簡化和能力共享。

由于層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在性價比不高、組網(wǎng)復(fù)雜、運(yùn)維復(fù)雜的缺陷，而扁平化的網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)簡化允許使用更少的硬件資源，需配置的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)更少，服務(wù)更容易提供，大大提高了網(wǎng)絡(luò)利用效率及維護(hù)支出，以更低的成本提供服務(wù)。

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(jìn)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(luò)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(luò)的扁平化適合與固定網(wǎng)絡(luò)融合，一個共設(shè)備、共傳輸、策略統(tǒng)一的融合網(wǎng)絡(luò)能夠降低運(yùn)營成本，實(shí)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(wù)靈活引入，多業(yè)務(wù)運(yùn)營的需要

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)部分局點(diǎn)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(wù)處理的能力，要求業(yè)務(wù)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(qiáng)管理性、以盈利為目的使得業(yè)務(wù)中心服務(wù)節(jié)點(diǎn)的部署相對集中。

云計算等分布式技術(shù)為業(yè)務(wù)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(luò)的計算、存儲資源，將網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性進(jìn)行水平化封裝，業(yè)務(wù)架構(gòu)不關(guān)注業(yè)務(wù)本身，對業(yè)務(wù)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(diǎn)，使得業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的部署范圍擴(kuò)大，趨向網(wǎng)絡(luò)邊緣。

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

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

3 移動網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(yùn)營成本，MME可以和其他的控制面節(jié)點(diǎn)合設(shè)在一個公共的服務(wù)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(yīng)用/內(nèi)容緩存服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)對等接入點(diǎn)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(luò)分布化架構(gòu)

運(yùn)營商之間運(yùn)營成本、服務(wù)質(zhì)量、資費(fèi)模式等激烈的競爭，有必要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)部署方式，促進(jìn)運(yùn)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。