移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)元分布式部署研究

摘要

移動(dòng)數據業(yè)務(wù)快速發(fā)展，移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò )的投入成本和收入問(wèn)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(dòng)網(wǎng)絡(luò )分布式部署驅動(dòng)力的基礎上，分析了各種移動(dòng)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(zhù)HSDPA，EV-DO以及未來(lái)LTE無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)帶寬已經(jīng)發(fā)生跳躍性的變化，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放、流量和收入等多方面問(wèn)題正在成為移動(dòng)運營(yíng)商當前面臨的最重要挑戰，運營(yíng)商對部署下一代的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò )、對網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)演進(jìn)愿望愈加迫切。驅動(dòng)運營(yíng)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(lái)的可行性、無(wú)線(xiàn)技術(shù)的升級以外，更多是來(lái)自通信產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展和競爭加劇所帶來(lái)的需求和壓力。在這一變革趨勢中，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )扁平化成為網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的熱點(diǎn)問(wèn)題。

2 扁平化成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的必然趨勢

在UMTS特別是HSPA部署后，單用戶(hù)的數據流量和高速接入用戶(hù)數的雙邊增長(cháng)，導致了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的數據流量達到了GSM時(shí)代的十倍甚至百倍以上，海量數據增長(cháng)推動(dòng)運營(yíng)商/設備走向轉型。數據業(yè)務(wù)的增長(cháng)使得商業(yè)利潤點(diǎn)發(fā)生轉換，越來(lái)越多的運營(yíng)商開(kāi)始關(guān)注數據業(yè)務(wù)帶來(lái)對現有網(wǎng)絡(luò )的沖擊，驅動(dòng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò )扁平化的主要需求有以下幾方面。

2.1 低成本精細化運營(yíng)需要

從目前全球移動(dòng)數據業(yè)務(wù)發(fā)展的經(jīng)驗看，數據業(yè)務(wù)流量急劇增長(cháng)時(shí)，雖然整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈規模在擴大，但運營(yíng)商的業(yè)務(wù)收入卻難以成線(xiàn)性增長(cháng)。也就是說(shuō)，如果移動(dòng)數據業(yè)務(wù)流量增加50~100倍的時(shí)候，相應的數據業(yè)務(wù)收入才以10%~20%速度增長(cháng)。這種現象會(huì )造成運營(yíng)商在移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò )的投入上不得不考慮成本和收入的問(wèn)題，最終影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的建設和運營(yíng)。移動(dòng)運營(yíng)商面對解決數據業(yè)務(wù)增量不增收困局，在選擇網(wǎng)絡(luò )建設方案時(shí)，重用現有資源、降低運維成本、縮減網(wǎng)絡(luò )設備、縮短傳輸資源成為現實(shí)考慮。扁平的架構是高帶寬網(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，從而降低運營(yíng)成本OPEX及設備購置成本CAPEX。

2.2 改善用戶(hù)體驗，減少網(wǎng)絡(luò )瓶頸

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)面對不同的需求：面向普通用戶(hù)的大眾網(wǎng)絡(luò )和面向高端的精品網(wǎng)絡(luò )。運營(yíng)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)，以節約昂貴的內網(wǎng)傳輸資源，專(zhuān)注于高值業(yè)務(wù)，從而形成互補的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )：大眾網(wǎng)絡(luò )、精品網(wǎng)絡(luò )，使得移動(dòng)運營(yíng)商能夠細分客戶(hù)群以合理的成本為高值業(yè)務(wù)提供高服務(wù)等級。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)分化應用和精細化運營(yíng)引發(fā)對分組域設備管控能力的需求，要求網(wǎng)絡(luò )設備支持網(wǎng)絡(luò )資源管理能力，能夠實(shí)現業(yè)務(wù)感知和接入控制。在這個(gè)過(guò)程中，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)成為整個(gè)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，對運營(yíng)理解的要求增加。移動(dòng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品本身的競爭力向綜合計費，業(yè)務(wù)管理控制，業(yè)務(wù)配套整合能力延伸。內容計費、DPI等網(wǎng)絡(luò )智能化功能需求消耗了大量的設備性能。集中部署的移動(dòng)網(wǎng)關(guān)性能日漸成為網(wǎng)絡(luò )瓶頸。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )的扁平化，降低傳輸延遲、增強網(wǎng)絡(luò )效率、用戶(hù)業(yè)務(wù)的傳遞更加迅速，用戶(hù)的移動(dòng)應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)層面和運營(yíng)層面的融合不同，網(wǎng)絡(luò )層面融合主要是共享網(wǎng)絡(luò )架構和處理能力，不能直接產(chǎn)生最終用戶(hù)的價(jià)值。網(wǎng)絡(luò )融合兩種主要手段是網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化和能力共享。

由于層次化拓撲結構存在性?xún)r(jià)比不高、組網(wǎng)復雜、運維復雜的缺陷，而扁平化的網(wǎng)絡(luò )通過(guò)網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化允許使用更少的硬件資源，需配置的業(yè)務(wù)節點(diǎn)更少，服務(wù)更容易提供，大大提高了網(wǎng)絡(luò )利用效率及維護支出，以更低的成本提供服務(wù)。

經(jīng)過(guò)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(dòng)網(wǎng)由于考慮對移動(dòng)性的支持，同時(shí)每用戶(hù)帶寬及移動(dòng)數據用戶(hù)數量均處于較低水平，移動(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò )的扁平化適合與固定網(wǎng)絡(luò )融合，一個(gè)共設備、共傳輸、策略統一的融合網(wǎng)絡(luò )能夠降低運營(yíng)成本，實(shí)現能力共享，向用戶(hù)提供個(gè)性化的統一信息解決方案。

2.4 業(yè)務(wù)靈活引入，多業(yè)務(wù)運營(yíng)的需要

傳統網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)大多是以垂直的綜合方式開(kāi)發(fā)。在完全垂直體系下，通過(guò)設備共享和架構共享，實(shí)現部分局點(diǎn)處理能力共享。完全垂直體系要求部分設備具有加載多種業(yè)務(wù)處理的能力，要求業(yè)務(wù)處理符合相同的架構，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(wù)中心服務(wù)節點(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(guò)構建一個(gè)疊加網(wǎng)，管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的計算、存儲資源，將網(wǎng)絡(luò )的復雜性進(jìn)行水平化封裝，業(yè)務(wù)架構不關(guān)注業(yè)務(wù)本身，對業(yè)務(wù)架構無(wú)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)節點(diǎn)的部署范圍擴大，趨向網(wǎng)絡(luò )邊緣。

業(yè)務(wù)的快速發(fā)展要求網(wǎng)絡(luò )基礎設施具有足夠的靈活性和擴展性，網(wǎng)絡(luò )層面的扁平化能夠更好地適應業(yè)務(wù)提供方式和業(yè)務(wù)流量的變化，用戶(hù)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)能夠快速部署基礎設施和業(yè)務(wù)并盡快推向市場(chǎng)。

通過(guò)實(shí)現內容和媒體面網(wǎng)元下移服務(wù)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )分布式部署成為滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )扁平化需求的主要實(shí)現方案之一。

3 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )分布式部署場(chǎng)景

如圖1所示，以EPC架構為分析原型，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(hù)移動(dòng)性管理、提高設備利用率和降低運營(yíng)成本，MME可以和其他的控制面節點(diǎn)合設在一個(gè)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(hù)面網(wǎng)元、應用/內容緩存服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )對等接入點(diǎn)逐層分布部署，構成各種具體的分布式部署模型。

圖1 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )分布化架構

運營(yíng)商之間運營(yíng)成本、服務(wù)質(zhì)量、資費模式等激烈的競爭，有必要綜合考慮網(wǎng)絡(luò )部署方式，促進(jìn)運營(yíng)競爭力的有效提升，聯(lián)系到分布式部署，其方案的優(yōu)劣、驅動(dòng)力成為關(guān)鍵問(wèn)題。