HSPA+和LTE的到來(lái)

伴隨3G在全球的普遍部署，技術(shù)革新也同步向前。為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)進(jìn)行演進(jìn)以支持更高的帶寬和速率，全球的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們采取了各種各樣的戰(zhàn)略。比如，往后的5年中，運(yùn)營(yíng)商會(huì)選擇提供增強(qiáng)UTRANHSPA+服務(wù)，或者采用更激進(jìn)的方式—直接提供LTE服務(wù)。全球很多運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)部署了HSDPA和HSUPA，提供3M或者以上的下行帶寬。少數(shù)技術(shù)比較先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)宣布提供下行21M的HSPA+服務(wù)。Vodafone和NTTDocomo之類的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)宣布將最早于2010年啟動(dòng)LTE服務(wù)。HSPA+尤其是LTE等高帶寬移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸網(wǎng)和回程網(wǎng)絡(luò)提出的特殊的要求，而不僅僅是傳輸帶寬的簡(jiǎn)單增加。

當(dāng)全球的運(yùn)營(yíng)商正在為如何增加ARPU值而掙扎的時(shí)候，有一個(gè)不可忽視的趨勢(shì)，就是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比重正在不可逆轉(zhuǎn)的急速增加。固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)在10年以前已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)了同樣的過(guò)程，高帶寬的“盡力而為”業(yè)務(wù)主宰了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)資源。“盡力而為”業(yè)務(wù)意味著低ARPU，但是運(yùn)營(yíng)商還是需要在基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行大量的投資以滿足指數(shù)增長(zhǎng)的帶寬需求。多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都采用提供更多更便宜的帶寬，以這種粗放的方法應(yīng)對(duì)“盡力而為”流量的增長(zhǎng)。

本文將探HSPA+和LTE等更高帶寬移動(dòng)業(yè)務(wù)下傳送和回程網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)需求，結(jié)尾處也有一些對(duì)如何增加APRU的建議。

移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

圖 1 UMTS 參考架構(gòu)

HSPA+

UTRAN移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是100%點(diǎn)到點(diǎn)或者“集中星型”。點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是易于進(jìn)行管理和進(jìn)行流量工程。多數(shù)現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，回程采用的是ATM，點(diǎn)到點(diǎn)從邊緣向網(wǎng)絡(luò)中心匯聚。數(shù)據(jù)通過(guò)RNC，SGSN，GGSN傳遞到核心網(wǎng)。所有的流量連接都通過(guò)虛連接進(jìn)行承載，因此通過(guò)對(duì)承載流量的隧道進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的保護(hù)。在3G的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中幾乎沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)流量的顆粒度控制，通常所有數(shù)據(jù)流量都平等處理。因此，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)只能以每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)為顆粒度進(jìn)行帶寬分配，更別說(shuō)對(duì)每個(gè)終端用戶的每種業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬分配。

在向HSPA和HSPA+演進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送架構(gòu)改變非常小。3G網(wǎng)絡(luò)中，SGSN通常是一個(gè)瓶頸。SGSN是一個(gè)信令設(shè)備，但是往往要承擔(dān)建立GTP數(shù)據(jù)承載通道的任務(wù)。有一些直通隧道的解決方案通過(guò)在RNC和GGSN或者NodeB和GGSN之間發(fā)起和終結(jié)隧道，旁路SGSN，滿足HSPA/HSPA+流量增長(zhǎng)的需求。

從底層傳送的角度，除了對(duì)UTRAN到移動(dòng)核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)設(shè)備隧道功能抽象層的一些修訂，網(wǎng)絡(luò)和之前的點(diǎn)到點(diǎn)、“集中星型”架構(gòu)相比差別非常小。通常，以太網(wǎng)接口(并非強(qiáng)制)是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到HSPA和HSPA+時(shí)最大的變化。從傳送網(wǎng)絡(luò)的角度，以太網(wǎng)中使用的VLAN和QinQ等隔離技術(shù)與之前的ATM傳送相比并沒(méi)有架構(gòu)上的變化。一些運(yùn)營(yíng)商采用了多點(diǎn)以太網(wǎng)或者純IPover以太網(wǎng)的方式來(lái)簡(jiǎn)化編址方案。這種方案不需要多條平行的點(diǎn)到點(diǎn)L2電路和每條電路獨(dú)立的IP子網(wǎng)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)IP地址和L2地址的編址。

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是其可管理性、保護(hù)和流量工程。多點(diǎn)無(wú)連接L2以太網(wǎng)雖然簡(jiǎn)化了IP的編址，但是引入了其它層面的復(fù)雜性和問(wèn)題。一些要注意的問(wèn)題如：廣播風(fēng)暴和成環(huán)檢測(cè)、MAC地址擴(kuò)展、OAM連接和點(diǎn)到多點(diǎn)廣播網(wǎng)絡(luò)上的故障診斷。運(yùn)營(yíng)商的以太回程網(wǎng)絡(luò)如果是租用的，那么多點(diǎn)以太網(wǎng)的安全性問(wèn)題也需要著重考慮。

在HSPA+編址中，NodeB可以支持純IP。一些運(yùn)營(yíng)商的方案是建立一個(gè)到邊緣站點(diǎn)的全L3IP路由網(wǎng)絡(luò)。從NodeB到RNC和移動(dòng)核心網(wǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)也是純路由方式。這種方法有優(yōu)勢(shì)也存在問(wèn)題。眾所周知，IP網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以太網(wǎng)，這已經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)本身所證實(shí)。IP網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備很好的彈性和自愈能力，雖然收斂的時(shí)間不可預(yù)期(對(duì)于語(yǔ)音等關(guān)鍵應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不可接受的)。對(duì)于地址空間受限的運(yùn)營(yíng)商，NodeB之類的基礎(chǔ)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以采用私網(wǎng)地址進(jìn)行編址。如果采用純IP方式部署傳送網(wǎng)，則應(yīng)該將IP承載在MPLS之上，以提供所需的快速保護(hù)恢復(fù)。IP私網(wǎng)地址的問(wèn)題，通過(guò)部署RFC2547之類的VPN解決。部署IPoverMPLS技術(shù)的移動(dòng)傳送網(wǎng)最大的問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，尤其是啟動(dòng)了VPN的情況。移動(dòng)傳送節(jié)點(diǎn)的數(shù)量一般會(huì)達(dá)到10,000s甚至100,000s，目前世界上任何地方都沒(méi)有過(guò)部署這么多節(jié)點(diǎn)IP/MPLS或者IPVPN網(wǎng)絡(luò)的先例。OAM向來(lái)被IETF所忽視，因此IP層的連接檢測(cè)、性能檢測(cè)和故障診斷等OAM能力非常薄弱，設(shè)備廠商對(duì)這塊的支持也不夠。IP本身的擴(kuò)展性很好，但是當(dāng)很多的約束條件疊加的時(shí)候(比如網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、OAM、流量工程和性能保障)，IP的擴(kuò)展能力將被顯著削弱。

引入以太網(wǎng)，尤其是各種復(fù)雜的多點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制要求傳送設(shè)備具有足夠的智能彌補(bǔ)這些復(fù)雜性。這些智能設(shè)備通常意味著比單純的以太網(wǎng)傳送設(shè)備更高的價(jià)格。運(yùn)營(yíng)商必須在粗放式通過(guò)廉價(jià)帶寬解決網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和維持對(duì)傳送網(wǎng)的高度管控能力間找到很好平衡。