承載移動互聯(lián)網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡組網(wǎng)模式分析

韋澤訓

0 引言

隨著移動通信技術快速發(fā)展，以3G/3.5G/LTE為基礎的移動通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合漸次推進，移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務成為通信業(yè)務增長的新引擎，并不斷豐富和改變著我們的生活。人們可以在漫步、車載、旅行等行進活動中，使用移動臺進行語音通信、在線聊天、網(wǎng)頁瀏覽、手機網(wǎng)游等。機器到機器（M2M）、人機通信（M2P）、人與人（P2P）的無線數(shù)據(jù)傳輸，這種將來無處不在的泛在網(wǎng)絡通信發(fā)展，將從傳統(tǒng)型網(wǎng)絡向移動型網(wǎng)絡過渡?？梢灶A見，無縫覆蓋的移動互聯(lián)網(wǎng)，將會成為信息社會長期穩(wěn)定依托的主要基礎網(wǎng)絡之一。移動互聯(lián)網(wǎng)具有以下基本特點。

首先，從業(yè)務應用層面看，移動互聯(lián)網(wǎng)繼承了計算機互聯(lián)網(wǎng)的應用，主要業(yè)務仍然是PC互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的內(nèi)容平移[1]，網(wǎng)絡演進發(fā)展的動力是基于業(yè)務需求的潛在驅(qū)動[2]，巨大的數(shù)據(jù)流量將對承載移動互聯(lián)網(wǎng)的傳送網(wǎng)絡模式提出新要求。據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心（CNNIC）2010年中國移動互聯(lián)網(wǎng)與 3G用戶調(diào)查報告顯示，移動互聯(lián)網(wǎng)絡業(yè)務主要包括了網(wǎng)頁瀏覽、在線聊天、信息搜索、手機閱讀、手機網(wǎng)游、音樂下載、社區(qū)網(wǎng)絡、圖片下載、手機電視、郵件收發(fā)、可視電話、手機微博、手機炒股等 15種主要業(yè)務，其中應用手機上網(wǎng)進行網(wǎng)頁瀏覽新聞的達到 90.8%、在線聊天的 47.9%、信息搜索的達到46.9%?？梢?，PC互聯(lián)網(wǎng)中的新聞瀏覽、在線聊天與網(wǎng)游、信息搜索和視頻業(yè)務，仍然是移動互聯(lián)網(wǎng)主要業(yè)務。據(jù)預測，至 2014年全球移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量將在2009年的基礎上增長39倍[3]，這種海量的數(shù)據(jù)信息交互傳送成為移動互聯(lián)網(wǎng)的重要特征。

其次，從用戶規(guī)模發(fā)展看，移動互聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)展呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。截止2010年底，全國移動用戶達到8.59億，其中，3G用戶達到 4705萬戶；全國手機網(wǎng)民數(shù)凈增 0.69億，達到3.03億，占手機用戶的35.27%。隨著智能移動互聯(lián)網(wǎng)終端的種類增多、價格走低，以及用戶對移動互聯(lián)業(yè)務的熟悉，移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)用戶規(guī)模將迅速擴大。

最后，從網(wǎng)絡結構層面看，隨著3G移動通信IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的全面部署，以及未來長期演進（LTE）系統(tǒng)的引入，移動網(wǎng)將逐步IP化，數(shù)據(jù)速率可達到100 Mb/s甚至更高，在未來幾年，移動網(wǎng)下行與回傳業(yè)務數(shù)據(jù)量都將爆發(fā)性增長，據(jù)預測，未來5年，干線網(wǎng)流量將以60%～70%的速率高速增長，容量將是今天的10～15倍[4]。且移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務具有突發(fā)性強，不易預知的特點。

總體來看，移動互聯(lián)網(wǎng)時代的3G/3.5G/LTE網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)業(yè)務為主，數(shù)據(jù)業(yè)務流量大、突發(fā)性強，端到端的數(shù)據(jù)業(yè)務具有高QoS特點，網(wǎng)絡要求較為精確的頻率與時間同步。因此，移動互聯(lián)網(wǎng)需要承載多媒體IP數(shù)據(jù)業(yè)務的柔性傳輸“管道”。

1 移動通信傳輸網(wǎng)典型技術比較

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務流量的爆發(fā)性增長，巨大的數(shù)據(jù)流量將推動網(wǎng)絡基礎設施建設，電信運營商的首要任務之一就是建設可承載可監(jiān)管的精品傳送網(wǎng)絡，成為智能管道的提供者，實現(xiàn)端到端的寬帶傳輸，給客戶以最好的業(yè)務感知與體驗。目前，可承載移動網(wǎng)絡傳送的傳輸技術主要包括同步數(shù)字系列（SDH）、基于 SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）、密集波分復用（DWDM）、光傳送網(wǎng)（OTN）和分組傳送網(wǎng)（PTN）方式，以及骨干節(jié)點采用的 ASON（自動交換光網(wǎng)絡）技術。幾種技術的主要特點比較見表1示。

表1 典型傳輸技術比較

不管哪種傳輸技術都有明確的定位，如MSTP以TDM業(yè)務為主分組業(yè)務為輔，PTN則在分組業(yè)務傳送時具有優(yōu)勢[6]。移動通信2G網(wǎng)絡主要以語音業(yè)務為主，由表1中對比可見SDH/MSTP在2G時代有較好的承載優(yōu)勢。移動互聯(lián)網(wǎng)時期的3G/3.5G/LTE網(wǎng)絡，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)性強的數(shù)據(jù)業(yè)務為主，由表中對比可知，SDH/MSTP技術剛性分配機制和TDM方式，不易滿足這種變化，而PTN方式分組交換和統(tǒng)計時分復用的處理更具優(yōu)勢。但考慮保護運營商投資，在2G/3G共存時代，SDH/MSTP的傳輸方式仍將與PTN傳輸方式共存。

2 承載移動互聯(lián)網(wǎng)的傳輸組網(wǎng)模式

在移動互聯(lián)網(wǎng)絡時代，移動互聯(lián)網(wǎng)的傳輸與網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展。其中，接入網(wǎng)的變革集中在空中無線接口的寬帶化，基站完成了基帶單元（BBU）與射頻單元（RRU）的分離，BBU與RRU之間傳輸相對獨立，可以選用基于公共無線接口規(guī)范（CPRI）接口或SDH/MSTP/PTN標準的任何數(shù)據(jù)傳輸形式，因自成網(wǎng)絡，傳輸技術對其影響較小。移動傳輸?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；隨著用戶在線比提高，數(shù)據(jù)業(yè)務顆粒加大，收斂比降低，城域網(wǎng)網(wǎng)絡結構呈扁平化趨勢，匯聚層與接入層分層不再明顯，使匯聚層淡出[7]。移動傳輸?shù)暮诵木W(wǎng)骨干層需要巨大的傳輸容量和流量轉(zhuǎn)接，過渡階段在DWDM系統(tǒng)中引入基于OTN交叉連接，實現(xiàn)波長級調(diào)度的靜態(tài)光聯(lián)網(wǎng)；逐步基于 OTN引入ASON，完成動態(tài)交換的光網(wǎng)絡?，F(xiàn)分析移動互聯(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

在移動互聯(lián)網(wǎng)初期，3G基站逐漸IP化，但數(shù)量少、密度低，PTN設備可逐步引入滿足3G基站數(shù)據(jù)業(yè)務；且單基站數(shù)據(jù)流量小，業(yè)務顆粒有限，使得無線網(wǎng)絡匯聚層與接入層分層還比較清楚；而2G網(wǎng)絡基站仍然依靠SDH/MSTP環(huán)傳輸。因此，在無線網(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)路的基礎上，再疊加組建 FE/GE/10GE環(huán)，滿足接入層TDM 業(yè)務和 IP業(yè)務的同時接入，以及兩種業(yè)務的分離承載[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)；無論匯聚層還是接入層PTN，可在 SDH/MSTP環(huán)路的基礎上，再疊加組建FE/GE/10GE環(huán)。

2.2 SDH/MSTP/OTN:PTN的獨立組網(wǎng)模式

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)建設的深入，3G/LTE網(wǎng)絡All IP后，其業(yè)務發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)槎说蕉薒SP方式，而原有2G網(wǎng)絡仍然主要為TDM的語音數(shù)據(jù)業(yè)務。因此，可新建PTN分組傳送平面，和SDH/MSTP網(wǎng)長期共存、單獨規(guī)劃、共同維護的組網(wǎng)模式[8]。在無線網(wǎng)絡的匯聚/接入層，可采取2G網(wǎng)絡傳輸承載繼承SDH/MSTP環(huán)網(wǎng)，而3G/LTE網(wǎng)的傳輸承載網(wǎng)絡建設獨立的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)域小話務量或小顆粒業(yè)務經(jīng)接入層再進入?yún)R聚環(huán)收斂；區(qū)域大顆?；虼罅髁繕I(yè)務則匯聚層淡出，直接通過接入層，進入核心網(wǎng)骨干層傳輸。骨干網(wǎng)則以DWDM為基礎的靜態(tài)光交換網(wǎng)絡OTN為主。

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

在移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展高級階段，2G網(wǎng)逐漸淡出，基于3G/3.5G/LTE移動互聯(lián)成為主體網(wǎng)絡[4]。無線網(wǎng)絡匯聚/接入層均采用PTN獨立組網(wǎng)，核心網(wǎng)骨干層基于OTN引入光交換路由節(jié)點設備，使用IP over DWDM/OTN等技術構成動態(tài)自動光交換網(wǎng)絡ASON，實現(xiàn)全IP業(yè)務高質(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的獨立組網(wǎng)模式

圖3 OTN/ASON+PTN的聯(lián)合組網(wǎng)模式

3 結語

隨著中國2008年進行電信重組、2009年頒發(fā)3G牌照、2010年開啟三網(wǎng)融合，通信產(chǎn)業(yè)全面進入移動化、IP化、寬帶化和融合化的全業(yè)務運營時代，移動互聯(lián)網(wǎng)及其傳送網(wǎng)絡向All IP演進。為適應移動業(yè)務發(fā)展和網(wǎng)絡架構的變化，承載3G/LTE移動互聯(lián)網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡組網(wǎng)模式也將逐漸發(fā)展變革，從混合組網(wǎng)、獨立組網(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，是建設移動互聯(lián)網(wǎng)時代傳輸網(wǎng)的最佳選擇。

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