承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式分析

韋澤訓(xùn)

0 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展，以3G/3.5G/LTE為基礎(chǔ)的移動(dòng)通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合漸次推進(jìn)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為通信業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的新引擎，并不斷豐富和改變著我們的生活。人們可以在漫步、車(chē)載、旅行等行進(jìn)活動(dòng)中，使用移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行語(yǔ)音通信、在線(xiàn)聊天、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、手機(jī)網(wǎng)游等。機(jī)器到機(jī)器（M2M）、人機(jī)通信（M2P）、人與人（P2P）的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這種將來(lái)無(wú)處不在的泛在網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展，將從傳統(tǒng)型網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)型網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡。可以預(yù)見(jiàn)，無(wú)縫覆蓋的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，將會(huì)成為信息社會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定依托的主要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之一。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)具有以下基本特點(diǎn)。

首先，從業(yè)務(wù)應(yīng)用層面看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)繼承了計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，主要業(yè)務(wù)仍然是PC互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的內(nèi)容平移[1]，網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)發(fā)展的動(dòng)力是基于業(yè)務(wù)需求的潛在驅(qū)動(dòng)[2]，巨大的數(shù)據(jù)流量將對(duì)承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳送網(wǎng)絡(luò)模式提出新要求。據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）2010年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與 3G用戶(hù)調(diào)查報(bào)告顯示，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要包括了網(wǎng)頁(yè)瀏覽、在線(xiàn)聊天、信息搜索、手機(jī)閱讀、手機(jī)網(wǎng)游、音樂(lè)下載、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、圖片下載、手機(jī)電視、郵件收發(fā)、可視電話(huà)、手機(jī)微博、手機(jī)炒股等 15種主要業(yè)務(wù)，其中應(yīng)用手機(jī)上網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽新聞的達(dá)到 90.8%、在線(xiàn)聊天的 47.9%、信息搜索的達(dá)到46.9%。可見(jiàn)，PC互聯(lián)網(wǎng)中的新聞瀏覽、在線(xiàn)聊天與網(wǎng)游、信息搜索和視頻業(yè)務(wù)，仍然是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)主要業(yè)務(wù)。據(jù)預(yù)測(cè)，至 2014年全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量將在2009年的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)39倍[3]，這種海量的數(shù)據(jù)信息交互傳送成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的重要特征。

其次，從用戶(hù)規(guī)模發(fā)展看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)發(fā)展呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截止2010年底，全國(guó)移動(dòng)用戶(hù)達(dá)到8.59億，其中，3G用戶(hù)達(dá)到 4705萬(wàn)戶(hù)；全國(guó)手機(jī)網(wǎng)民數(shù)凈增 0.69億，達(dá)到3.03億，占手機(jī)用戶(hù)的35.27%。隨著智能移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端的種類(lèi)增多、價(jià)格走低，以及用戶(hù)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)業(yè)務(wù)的熟悉，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)用戶(hù)規(guī)模將迅速擴(kuò)大。

最后，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面看，隨著3G移動(dòng)通信IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的全面部署，以及未來(lái)長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）系統(tǒng)的引入，移動(dòng)網(wǎng)將逐步IP化，數(shù)據(jù)速率可達(dá)到100 Mb/s甚至更高，在未來(lái)幾年，移動(dòng)網(wǎng)下行與回傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量都將爆發(fā)性增長(zhǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)5年，干線(xiàn)網(wǎng)流量將以60%～70%的速率高速增長(zhǎng)，容量將是今天的10～15倍[4]。且移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有突發(fā)性強(qiáng)，不易預(yù)知的特點(diǎn)。

總體來(lái)看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的3G/3.5G/LTE網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量大、突發(fā)性強(qiáng)，端到端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有高QoS特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)要求較為精確的頻率與時(shí)間同步。因此，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)需要承載多媒體IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的柔性傳輸“管道”。

1 移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)典型技術(shù)比較

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的爆發(fā)性增長(zhǎng)，巨大的數(shù)據(jù)流量將推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，電信運(yùn)營(yíng)商的首要任務(wù)之一就是建設(shè)可承載可監(jiān)管的精品傳送網(wǎng)絡(luò)，成為智能管道的提供者，實(shí)現(xiàn)端到端的寬帶傳輸，給客戶(hù)以最好的業(yè)務(wù)感知與體驗(yàn)。目前，可承載移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳送的傳輸技術(shù)主要包括同步數(shù)字系列（SDH）、基于 SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）、密集波分復(fù)用（DWDM）、光傳送網(wǎng)（OTN）和分組傳送網(wǎng)（PTN）方式，以及骨干節(jié)點(diǎn)采用的 ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)。幾種技術(shù)的主要特點(diǎn)比較見(jiàn)表1示。

表1 典型傳輸技術(shù)比較

不管哪種傳輸技術(shù)都有明確的定位，如MSTP以TDM業(yè)務(wù)為主分組業(yè)務(wù)為輔，PTN則在分組業(yè)務(wù)傳送時(shí)具有優(yōu)勢(shì)[6]。移動(dòng)通信2G網(wǎng)絡(luò)主要以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，由表1中對(duì)比可見(jiàn)SDH/MSTP在2G時(shí)代有較好的承載優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)期的3G/3.5G/LTE網(wǎng)絡(luò)，基站IP化，TDM方式承載的基站變?yōu)镮P方式承載，以高帶寬、突發(fā)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，由表中對(duì)比可知，SDH/MSTP技術(shù)剛性分配機(jī)制和TDM方式，不易滿(mǎn)足這種變化，而PTN方式分組交換和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的處理更具優(yōu)勢(shì)。但考慮保護(hù)運(yùn)營(yíng)商投資，在2G/3G共存時(shí)代，SDH/MSTP的傳輸方式仍將與PTN傳輸方式共存。

2 承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸組網(wǎng)模式

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展。其中，接入網(wǎng)的變革集中在空中無(wú)線(xiàn)接口的寬帶化，基站完成了基帶單元（BBU）與射頻單元（RRU）的分離，BBU與RRU之間傳輸相對(duì)獨(dú)立，可以選用基于公共無(wú)線(xiàn)接口規(guī)范（CPRI）接口或SDH/MSTP/PTN標(biāo)準(zhǔn)的任何數(shù)據(jù)傳輸形式，因自成網(wǎng)絡(luò)，傳輸技術(shù)對(duì)其影響較小。移動(dòng)傳輸?shù)某怯蚓W(wǎng)層面表現(xiàn)為基站接口 IP化，使傳輸承載 IP化；SDH/MSTP將逐漸淡出，PTN分組化傳輸逐漸占據(jù)主導(dǎo)；隨著用戶(hù)在線(xiàn)比提高，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)顆粒加大，收斂比降低，城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈扁平化趨勢(shì)，匯聚層與接入層分層不再明顯，使匯聚層淡出[7]。移動(dòng)傳輸?shù)暮诵木W(wǎng)骨干層需要巨大的傳輸容量和流量轉(zhuǎn)接，過(guò)渡階段在DWDM系統(tǒng)中引入基于OTN交叉連接，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)級(jí)調(diào)度的靜態(tài)光聯(lián)網(wǎng)；逐步基于 OTN引入ASON，完成動(dòng)態(tài)交換的光網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)分析移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在骨干核心層和匯聚接入層的傳輸組網(wǎng)模式。

2.1 SDH/MSTP/OTN+PTN的混合組網(wǎng)模式

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)初期，3G基站逐漸IP化，但數(shù)量少、密度低，PTN設(shè)備可逐步引入滿(mǎn)足3G基站數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；且單基站數(shù)據(jù)流量小，業(yè)務(wù)顆粒有限，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匯聚層與接入層分層還比較清楚；而2G網(wǎng)絡(luò)基站仍然依靠SDH/MSTP環(huán)傳輸。因此，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的匯聚層/接入層可采取SDH/MSTP+PTN的混合組網(wǎng)模式，如圖1所示，即在MSTP環(huán)路的基礎(chǔ)上，再疊加組建 FE/GE/10GE環(huán)，滿(mǎn)足接入層TDM 業(yè)務(wù)和 IP業(yè)務(wù)的同時(shí)接入，以及兩種業(yè)務(wù)的分離承載[8]；核心網(wǎng)骨干層仍基于SDH/MSTP/DWDM/OTN的組網(wǎng)模式。其中接入層的SDH/MSTP可組建155 Mb/s、622 Mb/s傳輸環(huán)，匯聚層的SDH/MSTP可組建2.5 Gb/s、10 Gb/s傳輸環(huán)；無(wú)論匯聚層還是接入層PTN，可在 SDH/MSTP環(huán)路的基礎(chǔ)上，再疊加組建FE/GE/10GE環(huán)。

2.2 SDH/MSTP/OTN:PTN的獨(dú)立組網(wǎng)模式

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入，3G/LTE網(wǎng)絡(luò)All IP后，其業(yè)務(wù)發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)槎说蕉薒SP方式，而原有2G網(wǎng)絡(luò)仍然主要為T(mén)DM的語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此，可新建PTN分組傳送平面，和SDH/MSTP網(wǎng)長(zhǎng)期共存、單獨(dú)規(guī)劃、共同維護(hù)的組網(wǎng)模式[8]。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的匯聚/接入層，可采取2G網(wǎng)絡(luò)傳輸承載繼承SDH/MSTP環(huán)網(wǎng)，而3G/LTE網(wǎng)的傳輸承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)獨(dú)立的PTN環(huán)網(wǎng)，如圖2所示。其中接入層的SDH/MSTP可組建155 Mb/s、622 Mb/s傳輸環(huán)，匯聚層的SDH/MSTP可組建 2.5 Gb/s、10 Gb/s傳輸環(huán)；匯聚/接入層可組建GE/10GE速率組環(huán)。區(qū)域小話(huà)務(wù)量或小顆粒業(yè)務(wù)經(jīng)接入層再進(jìn)入?yún)R聚環(huán)收斂；區(qū)域大顆粒或大流量業(yè)務(wù)則匯聚層淡出，直接通過(guò)接入層，進(jìn)入核心網(wǎng)骨干層傳輸。骨干網(wǎng)則以DWDM為基礎(chǔ)的靜態(tài)光交換網(wǎng)絡(luò)OTN為主。

2.3 DWDM/OTN/ASON+PTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展高級(jí)階段，2G網(wǎng)逐漸淡出，基于3G/3.5G/LTE移動(dòng)互聯(lián)成為主體網(wǎng)絡(luò)[4]。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匯聚/接入層均采用PTN獨(dú)立組網(wǎng)，核心網(wǎng)骨干層基于OTN引入光交換路由節(jié)點(diǎn)設(shè)備，使用IP over DWDM/OTN等技術(shù)構(gòu)成動(dòng)態(tài)自動(dòng)光交換網(wǎng)絡(luò)ASON，實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P業(yè)務(wù)高質(zhì)量有效承載，這種DWDM/OTN/ASON+PTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式如圖3所示。

圖1 SDH/MSTP+PTN的混合組網(wǎng)模式

圖2 SDH/MSTP:PTN的獨(dú)立組網(wǎng)模式

圖3 OTN/ASON+PTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式

3 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)2008年進(jìn)行電信重組、2009年頒發(fā)3G牌照、2010年開(kāi)啟三網(wǎng)融合，通信產(chǎn)業(yè)全面進(jìn)入移動(dòng)化、IP化、寬帶化和融合化的全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)時(shí)代，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及其傳送網(wǎng)絡(luò)向All IP演進(jìn)。為適應(yīng)移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，承載3G/LTE移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式也將逐漸發(fā)展變革，從混合組網(wǎng)、獨(dú)立組網(wǎng)到聯(lián)合組網(wǎng)模式，在不同的階段和不同的條件下，選擇最適合的組網(wǎng)模式，是建設(shè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳輸網(wǎng)的最佳選擇。

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