3G時(shí)代的IP承載

引言

對(duì)于中國(guó)人來說，姍姍來遲的3G時(shí)代究竟是如何的欣欣向榮，現(xiàn)在我們還只能忐忑不安地憧憬著。但是，在這山雨欲來的時(shí)刻，3G的IP承載網(wǎng)對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說，都已經(jīng)是“風(fēng)滿樓”的狀態(tài)，幾乎觸手可及了。

不管是中國(guó)電信，還是中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)網(wǎng)通，都已經(jīng)未雨綢繆，開始設(shè)計(jì)和部署其IP承載網(wǎng)。這些IP網(wǎng)絡(luò)，將作為3G或者NGN的承載層面，是開展通信業(yè)務(wù)必不可少的一環(huán)，是未來通信業(yè)繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，沒有誰可以掉以輕心。

為此，本文將根據(jù)3G網(wǎng)絡(luò)對(duì)承載的需求，結(jié)合中國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)IP承載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一些現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行探討。

業(yè)務(wù)需求

毋庸置疑，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，是由業(yè)務(wù)需求和市場(chǎng)需求來決定的，而不是技術(shù)的發(fā)展。我們回頭看看互聯(lián)網(wǎng)（IP網(wǎng)絡(luò)）的發(fā)展歷程，這其中市場(chǎng)推動(dòng)的痕跡非常明顯：這一種六七十年代就已經(jīng)誕生的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在九十年代后期才得以迅猛發(fā)展，無非是上世紀(jì)后期，文件共享、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和網(wǎng)頁(yè)瀏覽等多種業(yè)務(wù)需求的共同作用。

同樣，3G系統(tǒng)對(duì)IP承載網(wǎng)絡(luò)的要求，也是由其業(yè)務(wù)需求來決定的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)，移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)收入在整個(gè)移動(dòng)通信行業(yè)里所占的比重在15％左右，從這個(gè)比例看，顯然，目前真正創(chuàng)收的仍是話音業(yè)務(wù)。即使在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的歐洲，在已經(jīng)開通3G業(yè)務(wù)的國(guó)家里，話音業(yè)務(wù)所占比重仍然高達(dá)85％。

因此可以相信，未來5年的3G業(yè)務(wù)應(yīng)該是這樣一種格局：以話音業(yè)務(wù)為主導(dǎo)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅速發(fā)展。不管是3G的無線網(wǎng)絡(luò)，還是IP承載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，都必須考慮這個(gè)因素。

針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，我們有必要來分析一下話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量模型：

話音流量模型區(qū)別于一般互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量模型，話音流基本上是對(duì)稱的，上下行差別很小，而每個(gè)Internet業(yè)務(wù)流上行和下行的流量是不同的。另外，其對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求也不盡相同，不管是話音還是視頻，這些實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)包的時(shí)延和抖動(dòng)非常敏感，對(duì)QOS的要求非常苛刻；而互聯(lián)網(wǎng)HTTP、FTP、電子郵件等業(yè)務(wù)沒有特殊的要求，只要數(shù)據(jù)包在超時(shí)之前到達(dá)就可以。

從安全可靠性的角度考慮，兩者的要求也不同。由于話音通信已經(jīng)成為人們生活工作不可或缺的工具，即使電話流量承載在IP網(wǎng)絡(luò)上，也要同樣保障其原有的可靠性；而互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù)，遠(yuǎn)沒有達(dá)到必不可少的高度。

這些業(yè)務(wù)特點(diǎn)，決定了3G的IP承載網(wǎng)特殊性：一方面要保證傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的可靠安全，畢竟這是業(yè)務(wù)創(chuàng)收的主要來源；另一方面，還要提供多業(yè)務(wù)（如視頻、圖像、數(shù)據(jù)等）的通信載體，這才是未來發(fā)展的方向！兩者都不可偏廢。

網(wǎng)絡(luò)隔離

基于3G業(yè)務(wù)的不同需求，在業(yè)界基本上達(dá)成這樣的原則：3G的IP承載網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)隔離開來，不管是邏輯上還是物理上的隔離。

圖1 網(wǎng)絡(luò)隔離示意圖

目前中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)擁有一個(gè)或更多IP網(wǎng)絡(luò)：比如中國(guó)電信的163、中國(guó)網(wǎng)通的169以及移動(dòng)的CMNET等。其中規(guī)模最大的一般都是開展互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，建設(shè)3G承載網(wǎng)都會(huì)碰到這個(gè)疑問：改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)還是新建一張專用網(wǎng)絡(luò)？

其實(shí)，在業(yè)界從來不缺乏這種類似的爭(zhēng)論，爭(zhēng)論的核心無非是投資成本和管理成本的問題。但是，我們看看最后的結(jié)果，中國(guó)移動(dòng)在CMNET外另建了一個(gè)IP專網(wǎng)，而中國(guó)電信已經(jīng)完成了新CN2的部署。因此，實(shí)踐證明，最節(jié)儉有效的方案是另外建設(shè)一個(gè)物理專用網(wǎng)絡(luò)。

改造現(xiàn)網(wǎng)，無非是在目前的基礎(chǔ)上升級(jí)設(shè)備能力和擴(kuò)大線路容量，然后采用相應(yīng)的VPN技術(shù)邏輯上隔離3G業(yè)務(wù)。從投資費(fèi)用上考慮，原有舊設(shè)備和線路的升級(jí)，舊網(wǎng)絡(luò)的割接，其成本并不低；而且，如果改造后的3G業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)共享一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)有很大問題：由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，其對(duì)帶寬的需求很難預(yù)測(cè)，很可能在短期內(nèi)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，一再擴(kuò)容，最后還是需要新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，造成更大的浪費(fèi)。而3G業(yè)務(wù)目前以話音為主，其流量模型與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)大相徑庭，不太適合共享一種鏈路帶寬。從長(zhǎng)期考慮，新建網(wǎng)絡(luò)將更加節(jié)約投資。

第二，在現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上開通3G承載網(wǎng)，還會(huì)帶來管理成本的劇增。由于VPN技術(shù)的引入，顯然帶來了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)開通難度增加，需要采用各種復(fù)雜的路由策略、VPN、QOS等技術(shù)來隔離和協(xié)調(diào)3G業(yè)務(wù)和其它業(yè)務(wù)，使得3G的MSC、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)等設(shè)備能和現(xiàn)網(wǎng)眾多的Internet服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)和終端在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上安全工作。

第三，物理隔離開互聯(lián)網(wǎng)，可以避免互聯(lián)網(wǎng)帶來安全問題。由于隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模和用戶的日益增加，Internet已經(jīng)演變成了一個(gè)非常開放的、自由的，也非常復(fù)雜的通信方式。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)里缺少合理的管制，到處充滿了沖突，病毒與反病毒、保密與攔截、共享與版權(quán)保護(hù)等。一旦存在網(wǎng)絡(luò)攻擊，網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓，即使是邏輯隔離開來的3G承載網(wǎng)也無法幸免，畢竟它們共同運(yùn)行在一個(gè)物理設(shè)備上。而且，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到如今，安全始終是一個(gè)重要并存在著的問題。

隨著IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本降低，未來的3G承載網(wǎng)應(yīng)該，也完全可以建設(shè)在一個(gè)新的IP網(wǎng)絡(luò)上，目前不適合與互聯(lián)網(wǎng)共存于同一網(wǎng)絡(luò)里。

其實(shí)，在具體的業(yè)務(wù)承載策略里，3G業(yè)務(wù)會(huì)同時(shí)運(yùn)營(yíng)在其IP專用承載網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上：3G系統(tǒng)的信令VPN、CS域業(yè)務(wù)（話音）和PS域里的流媒體等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)均可承載在IP專用承載網(wǎng)上；而網(wǎng)頁(yè)瀏覽、文件共享和網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù)可以通過Gi接口引入互聯(lián)網(wǎng)。這樣，即可以滿足前面提到的3G業(yè)務(wù)需求，又可以充分利用多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，提高了運(yùn)營(yíng)商的投資效益。

網(wǎng)絡(luò)框架及站址路由器

根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的扁平化趨勢(shì)，未來的IP承載網(wǎng)應(yīng)該盡量減少網(wǎng)絡(luò)層次。針對(duì)中國(guó)的實(shí)際情況以及3G節(jié)點(diǎn)部署的特點(diǎn)，一般來說有兩種做法：一、國(guó)家網(wǎng)扁平化到地市；二、省網(wǎng)扁平化到地市所有節(jié)點(diǎn)。這兩種結(jié)構(gòu)對(duì)于準(zhǔn)備大規(guī)模發(fā)展3G業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)商來說，總體上都是符合簡(jiǎn)單高效原則的。

方案一（圖2）：國(guó)家網(wǎng)扁平化到地市，不再設(shè)立省網(wǎng)，國(guó)家骨干網(wǎng)直接接入地市城域網(wǎng)；地市的城域網(wǎng)由3G站址路由器（Site Router）組成，接入3G業(yè)務(wù)。

請(qǐng)參考下圖：

圖2 網(wǎng)絡(luò)框架一

這種將國(guó)家骨干網(wǎng)的邊緣推進(jìn)到城域網(wǎng)邊界的作法，其主要優(yōu)點(diǎn)是方便集中管理、利于跨省業(yè)務(wù)的開通。需要提出的是，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于維護(hù)體系有一個(gè)較高要求，需要全網(wǎng)有一個(gè)集中維護(hù)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)于一個(gè)擁有幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)，開展VPN等多業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)來講，需要較為龐大的維護(hù)、策略優(yōu)化的團(tuán)隊(duì)。因此，這不僅僅是個(gè)技術(shù)問題，還是個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理體制的問題，需要運(yùn)營(yíng)商仔細(xì)斟酌。

而方案二（圖3）：則對(duì)省網(wǎng)進(jìn)行扁平化，部署到每個(gè)地市的3G節(jié)點(diǎn)（Site），省網(wǎng)最主要的設(shè)備是3G站址路由器（Site Router）；而國(guó)家骨干網(wǎng)保持簡(jiǎn)單明了的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只涉及每個(gè)省的一兩個(gè)出口。

這種網(wǎng)絡(luò)也同樣能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)扁平的目的，由省級(jí)部門來管理整個(gè)IP承載網(wǎng)，方便省內(nèi)業(yè)務(wù)的開通；對(duì)目前中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商來說，也不涉及大規(guī)模的管理體制變動(dòng)。因此，這也不失為一個(gè)好的選擇。

圖3 網(wǎng)絡(luò)框架二

在以上的方案設(shè)計(jì)里，有一個(gè)非常關(guān)鍵的地方：那就是3G站址路由器（Site Router）的配置。這個(gè)站址路由器主要是IP承載網(wǎng)與每個(gè)3G Site里核心設(shè)備（MSC、MGW等）之間的橋梁，它在VPN應(yīng)用里承擔(dān)PE的作用，無論是在承載網(wǎng)還是在3G核心網(wǎng)里都占有舉足輕重的作用。

因此，設(shè)備提供商都會(huì)對(duì)其站址路由器進(jìn)行嚴(yán)格篩選，特別是配合3G核心網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行全方位的測(cè)試，確保它能夠不折不扣完成其橋梁的作用。所以，這個(gè)站址路由器是每個(gè)設(shè)備提供商3G Site解決方案里不可或缺的基本設(shè)備。直接采用3G設(shè)備提供商篩選出來的站址路由器，一是確保3G網(wǎng)絡(luò)能夠順利快捷地開通，畢竟時(shí)間就是金錢，這是運(yùn)營(yíng)商面臨的現(xiàn)實(shí)問題；二是降低維護(hù)管理成本，利于開展端到端的3G業(yè)務(wù)。

從理論上看，所有的IP路由器都是遵循IETF、ITU的標(biāo)準(zhǔn)，相互替代應(yīng)該沒有問題。但事實(shí)告訴我們，不同廠家的設(shè)備依然存在不兼容的現(xiàn)象，其實(shí)這也無可厚非，如果所有廠家都用同一個(gè)模子生產(chǎn)產(chǎn)品，整個(gè)世界豈非十分單調(diào)和無趣？同時(shí)，由于站址路由器會(huì)同時(shí)面對(duì)3G核心網(wǎng)里的多種設(shè)備，每種設(shè)備也許都對(duì)其有些特殊的要求，所以選擇這些路由器要求非常嚴(yán)格。IP路由器與某些軟交換設(shè)備不兼容的現(xiàn)象，其實(shí)在很多工程里已經(jīng)是屢見不鮮了。

比較實(shí)際的做法當(dāng)然是配置3G設(shè)備提供商的站址路由器，同時(shí)把些站址路由器和一些匯聚路由器結(jié)合在一起，便可以順利組成一個(gè)簡(jiǎn)潔高效的3G承載網(wǎng)（城域網(wǎng)或省網(wǎng)）。如下圖（圖4）：

圖4 站址路由器組網(wǎng)

這個(gè)城域網(wǎng)或省網(wǎng)，和國(guó)家骨干網(wǎng)結(jié)合起來，就是一個(gè)理想的、扁平化的3G IP承載網(wǎng)。但是在某些設(shè)計(jì)方案里，硬生生地在這些站址路由器（Site Router）前統(tǒng)一增加一批路由器作為3G的PE設(shè)備，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)馬上變得非常復(fù)雜，削弱了網(wǎng)絡(luò)扁平化的作用，同時(shí)還浪費(fèi)投資。

結(jié)束語

關(guān)于3G的IP承載網(wǎng)，以上的這些觀點(diǎn)及想法是在實(shí)際工作中總結(jié)出來的，也許有失偏頗，希望大家能夠共同斟酌。

作者：愛立信（中國(guó)）通信有限公司 IP及寬帶接入業(yè)務(wù)部 郭駿文