承载移动互联网的传输网络组网模式分析
2013-07-30韦泽训
韦泽训
摘 要 为更好的满足移动互联网业务传输承载和网络架构变化，通过分析移动互联网的业务特点和发展趋势，并比较承载移动通信系统的几种典型传输技术，提出了承载移动互联网的三种传输组网模式，并对其系统组成和网络结构进行分析与讨论，得出在不同条件下，选择最适合承载移动互联网的传输组网模式。
关键词 移动互联网 传输组网模式 PTN
1 移动互联网的发展趋势
随着移动通信技术快速发展，以3G/3.5G/LTE为基础的移动通信网与互联网融合渐次推进，移动互联网数据业务成为通信业务增长的新引擎，并不断丰富和改变着我们的生活。人们可以在漫步、车载、旅行等行进活动中，使用移动台进行语音通信、在线聊天、网页浏览、手机网游等。M2M（机器到机器）、M2P（人机通信）、P2P（人与人）的无线数据传输，这种将来无处不在的泛在网络通信发展，将从传统型网络向移动型网络过渡。可以预见，无缝覆盖的移动互联网，将会成为信息社会长期稳定依托的主要基础网络之一。移动互联网具有以下几个基本特点。
首先，从业务应用层面看，移动互联网继承了计算机互联网的应用，主要业务仍然是PC互联网业务的内容平移[1]，巨大的数据流量将对承载移动互联网的传送网络模式提出新要求。据CNNIC（中国互联网络信息中心）2010年中国移动互联网与3G用户调查报告显示[2]，移动互联网络业务主要包括了网页浏览、在线聊天、信息搜索、手机阅读、手机网游、音乐下载、社区网络、图片下载、手机电视、邮件收发、可视电话、手机微博、手机炒股等15种主要业务，其中应用手机上网进行网页浏览新闻的达到90.8%、在线聊天的47.9%、信息搜索的达到46.9%。可见，PC互联网中的新闻浏览、在线聊天与网游、信息搜索和视频业务，仍然是移动互联网主要业务。据预测，至2014年全球移动互联网数据流量将在2009年的基础上增长39倍[3]，这种海量的数据信息交互传送成为移动互联网的重要特征。
其次，从用户规模发展看，移动互联网用户发展呈现快速增长态势。截止2010年底，全国移动用户达到8.59亿，其中，3G用户达到4705万户；全国手机网民数净增0.69亿，达到3.03亿，占手机用户的35.27%。随着智能移动互联网终端的种类增多、价格走低，以及用户对移动互联业务的熟悉，移动互联网数据用户规模将迅速扩大。
第三，从网络结构层面看，随着3G移动通信IMS（IP多媒体子系统）的全面部署，以及未来LTE（长期演进）系统的引入，移动网将逐步IP化，数据速率可达到100Mbit/s甚至更高，在未来几年，移动网下行与回传业务数据量都将爆发性增长，据预测，未来5年，干线网流量将以60～70%的速率高速增长，容量将是今天的10～15倍[4]。且移动互联网数据业务具有突发性强，不易预知的特点。
总体来看，移动互联网时代的3G/3.5G/LTE网络以数据业务为主，数据业务流量大、突发性强，端到端的数据业务具有高QoS特点，网络要求较为精确的频率与时间同步。因此，移动互联网需要承载多媒体IP数据业务的柔性传输“管道”。
2 移动通信传输网典型技术比较
在移动互联网时代，随着数据业务流量的爆发性增长，巨大的数据流量将推动网络基础设施建设，电信运营商的首要任务之一就是建设可承载可监管的精品传送网络，成为智能管道的提供者，实现端到端的宽带传输，给客户以最好的业务感知与体验。目前，可承载移动网络传送的传输技术主要包括SDH（同步数字系列）、MSTP（基于SDH的多业务传送平台）、DWDM（密集波分复用）、OTN（光传送网）和PTN（分组传送网）方式，以及骨干节点采用的ASON（自动交换光网络）技术。几种技术的主要特点比较见表1。
移动通信2G网络主要以语音业务为主，由表中对比可见SDH/MSTP在2G时代有较好的承载优势。移动互联网时期的3G/3.5G/LTE网络，基站IP化，TDM方式承载的基站变为IP方式承载，以高带宽、突发性强的数据业务为主，由表中对比可知，SDH/MSTP技术刚性分配机制和TDM方式，不易满足这种变化，而PTN方式分组交换和统计时分复用的处理更具优势。但考虑保护运营商投资，在2G/3G共存时代，SDH/MSTP的传输方式仍将与PTN传输方式共存。
3 承载移动互联网的传输组网模式
在移动互联网络时代，移动互联网的传输与网络技术不断发展。其中，接入网的变革集中在空中无线接口的宽带化，基站完成了BBU（基带单元）与RRU（射频单元）的分离，BBU与RRU之间传输相对独立，可以选用基于CPRI（公共无线接口规范）接口或SDH/MSTP/PTN标准的任何数据传输形式，因自成网络，传输技术对其影响较小。移动传输的城域网层面表现为基站接口IP化，使传输承载IP化；SDH/MSTP将逐渐淡出，PTN分组化传输逐渐占据主导；随着用户在线比提高，数据业务颗粒加大，收敛比降低，城域网网络结构呈扁平化趋势，汇聚层与接入层分层不再明显，使汇聚层淡出[5]。移动传输的核心网骨干层需要巨大的传输容量和流量转接，过渡阶段在DWDM系统中引入基于OTN交叉连接，实现波长级调度的静态光联网；逐步基于OTN引入ASON，完成动态交换的光网络。下面分析移动互联网在骨干核心层和汇聚接入层的传输组网模式。
3.1 SDH/MSTP/OTN+PTN的混合组网模式
在移动互联网初期，3G基站逐渐IP化，但数量少、密度低，PTN设备可逐步引入满足3G基站数据业务；且单基站数据流量小，业务颗粒有限，使得无线网络汇聚层与接入层分层还比较清楚；而2G网络基站仍然依靠SDH/MSTP环传输。因此，在无线网的汇聚层/接入层可采取SDH/MSTP+PTN的混合组网模式，如图1所示，即在MSTP环路的基础上，再叠加组建FE/GE/10GE（Gigabit Ethernet千兆以太网）环，满足接入层TDM 业务和IP业务的同时接入，以及两种业务的分离承载[6]；核心网骨干层仍基于SDH/MSTP/DWDM/OTN的组网模式。其中接入层的SDH/MSTP可组建155Mbit/s、622Mbit/s传输环，汇聚层的SDH/MSTP可组建2.5Gbit/s、10Gbit/s传输环；无论汇聚层还是接入层PTN，可在SDH/MSTP环路的基础上，再叠加组建FE/GE/10GE环。
3.2 SDH/MSTP/OTN：PTN的独立组网模式
随着移动互联网建设的深入，3G/LTE网络All IP后，其业务发展转变为端到端LSP方式，而原有2G网络仍然主要为TDM的语音数据业务。因此，可新建PTN分组传送平面，和SDH/MSTP网长期共存、单独规划、共同维护的组网模式[6]。在无线网络的汇聚/接入层，可采取2G网络传输承载继承SDH/MSTP环网，而3G/LTE网的传输承载网络建设独立的PTN环网，如图2所示。其中接入层的SDH/MSTP可组建155Mbit/s、622Mbit/s传输环，汇聚层的SDH/MSTP可组建2.5Gbit/s、10Gbit/s传输环；汇聚/接入层可组建GE/10GE速率组环。区域小话务量或小颗粒业务经接入层再进入汇聚环收敛；区域大颗粒或大流量业务则汇聚层淡出，直接通过接入层，进入核心网骨干层传输。骨干网则以DWDM为基础的静态光交换网络OTN为主。
3.3 DWDM/OTN/ASON+PTN的联合组网模式
在移动互联网发展的高级阶段，2G网络逐渐淡出，基于3G/3.5G/LTE的移动互联网成为主体网络[4]。无线网络的汇聚/接入层均采用PTN独立组网，核心网骨干层则基于OTN引入光交换路由节点设备，使用IP over DWDM/OTN等技术构成动态的自动光交换网络ASON，实现全IP业务高质量有效承载，这种DWDM/OTN/ASON+PTN的联合组网模式如图3所示。
4 结束语
随着我国2008年进行电信重组、2009年颁发3G牌照、2010年开启三网融合，通信产业全面进入移动化、IP化、宽带化和融合化的全业务运营时代，移动互联网及其传送网络向All IP演进。为适应移动业务发展和网络架构的变化，承载3G/LTE移动互联网的传输网络组网模式也将逐渐发展变革，从混合组网、独立组网到联合组网模式，在不同的阶段和不同的条件下，选择最适合的组网模式，是建设移动互联网时代传输网的最佳选择。
参 考 文 献
[1] 李安民.从电信运营商角度审视移动互联网的本质趋势和对策[J].电信科学，2011，27（1）：7-10.
[2] 中国互联网络信息中心（CNNIC）.2010年中国移动互联网与3G用户调查报告[R].
[3] 张
[4] 韦乐平.电信网发展的战略趋势与挑战[J].电信科学，2011，27（1）：1-6.
[5] 韦乐平.光网络的发展趋势与挑战[J].电信科学，2011，27（2）：1-6.
[6] 王晓义.基于PTN的城域传输网建设策略探讨[J].电信技术，2009，6：13-16.
