移動網絡網元分布式部署研究

摘要

移動數據業(yè)務快速發(fā)展，移動寬帶網絡的投入成本和收入問題，對網絡扁平化趨勢下網元分布式部署提出了一定要求，本文在研究移動網絡分布式部署驅動力的基礎上，分析了各種移動網絡分布式部署模型關聯成本因素的影響，提出了部署策略。

1 引言

隨著HSDPA，EV-DO以及未來LTE無線寬帶接入技術的逐步部署，限制業(yè)務發(fā)展的最主要瓶頸——無線帶寬已經發(fā)生跳躍性的變化，移動網絡的開放、流量和收入等多方面問題正在成為移動運營商當前面臨的最重要挑戰(zhàn)，運營商對部署下一代的移動寬帶網絡、對網絡的未來演進愿望愈加迫切。驅動運營商進行分組域演進的原因有多方面，除了技術進步帶來的可行性、無線技術的升級以外，更多是來自通信產業(yè)的業(yè)務發(fā)展和競爭加劇所帶來的需求和壓力。在這一變革趨勢中，移動網絡扁平化成為網絡演進的熱點問題。

2 扁平化成為移動網絡發(fā)展的必然趨勢

在UMTS特別是HSPA部署后，單用戶的數據流量和高速接入用戶數的雙邊增長，導致了移動網絡的數據流量達到了GSM時代的十倍甚至百倍以上，海量數據增長推動運營商/設備走向轉型。數據業(yè)務的增長使得商業(yè)利潤點發(fā)生轉換，越來越多的運營商開始關注數據業(yè)務帶來對現有網絡的沖擊，驅動未來網絡扁平化的主要需求有以下幾方面。

2.1 低成本精細化運營需要

從目前全球移動數據業(yè)務發(fā)展的經驗看，數據業(yè)務流量急劇增長時，雖然整個產業(yè)鏈規(guī)模在擴大，但運營商的業(yè)務收入卻難以成線性增長。也就是說，如果移動數據業(yè)務流量增加50~100倍的時候，相應的數據業(yè)務收入才以10%~20%速度增長。這種現象會造成運營商在移動寬帶網絡的投入上不得不考慮成本和收入的問題，最終影響到整個網絡的建設和運營。移動運營商面對解決數據業(yè)務增量不增收困局，在選擇網絡建設方案時，重用現有資源、降低運維成本、縮減網絡設備、縮短傳輸資源成為現實考慮。扁平的架構是高帶寬網絡的要求，能夠提供更高效的傳輸，網元的功能更加集中，從而降低運營成本OPEX及設備購置成本CAPEX。

2.2 改善用戶體驗，減少網絡瓶頸

移動互聯網面對不同的需求：面向普通用戶的大眾網絡和面向高端的精品網絡。運營商傾向于將80%的增量不增收的低值互聯網業(yè)務及早分流到外網，以節(jié)約昂貴的內網傳輸資源，專注于高值業(yè)務，從而形成互補的兩個網絡：大眾網絡、精品網絡，使得移動運營商能夠細分客戶群以合理的成本為高值業(yè)務提供高服務等級。

移動互聯網分化應用和精細化運營引發(fā)對分組域設備管控能力的需求，要求網絡設備支持網絡資源管理能力，能夠實現業(yè)務感知和接入控制。在這個過程中，移動網關成為整個分組網絡業(yè)務控制點和網絡智能化的支撐點，特性化功能增多，對運營理解的要求增加。移動網關產品本身的競爭力向綜合計費，業(yè)務管理控制，業(yè)務配套整合能力延伸。內容計費、DPI等網絡智能化功能需求消耗了大量的設備性能。集中部署的移動網關性能日漸成為網絡瓶頸。同時，網絡的扁平化，降低傳輸延遲、增強網絡效率、用戶業(yè)務的傳遞更加迅速，用戶的移動應用體驗也將隨之大幅提升。

2.3 網絡融合的需要

與業(yè)務層面和運營層面的融合不同，網絡層面融合主要是共享網絡架構和處理能力，不能直接產生最終用戶的價值。網絡融合兩種主要手段是網絡簡化和能力共享。

由于層次化拓撲結構存在性價比不高、組網復雜、運維復雜的缺陷，而扁平化的網絡通過網絡簡化允許使用更少的硬件資源，需配置的業(yè)務節(jié)點更少，服務更容易提供，大大提高了網絡利用效率及維護支出，以更低的成本提供服務。

經過多年發(fā)展，固定寬帶接入網已經完成扁平化的部署進程。2G蜂窩移動網由于考慮對移動性的支持，同時每用戶帶寬及移動數據用戶數量均處于較低水平，移動網關部署在網絡的較高位置，與固定寬帶接入網存在較大差異。移動網絡的扁平化適合與固定網絡融合，一個共設備、共傳輸、策略統(tǒng)一的融合網絡能夠降低運營成本，實現能力共享，向用戶提供個性化的統(tǒng)一信息解決方案。

2.4 業(yè)務靈活引入，多業(yè)務運營的需要

傳統(tǒng)網絡業(yè)務大多是以垂直的綜合方式開發(fā)。在完全垂直體系下，通過設備共享和架構共享，實現部分局點處理能力共享。完全垂直體系要求部分設備具有加載多種業(yè)務處理的能力，要求業(yè)務處理符合相同的架構，要求較高的功能分解度。層次化的組網模型、強管理性、以盈利為目的使得業(yè)務中心服務節(jié)點的部署相對集中。

云計算等分布式技術為業(yè)務提供水平體系的處理能力的共享。通過構建一個疊加網，管理整個網絡的計算、存儲資源，將網絡的復雜性進行水平化封裝，業(yè)務架構不關注業(yè)務本身，對業(yè)務架構無一致性要求。分布式技術的去中心化自組織特點，使得業(yè)務節(jié)點的部署范圍擴大，趨向網絡邊緣。

業(yè)務的快速發(fā)展要求網絡基礎設施具有足夠的靈活性和擴展性，網絡層面的扁平化能夠更好地適應業(yè)務提供方式和業(yè)務流量的變化，用戶在網絡邊緣即可感知到網絡提供的豐富業(yè)務能力，使得企業(yè)能夠快速部署基礎設施和業(yè)務并盡快推向市場。

通過實現內容和媒體面網元下移服務，移動網絡分布式部署成為滿足網絡扁平化需求的主要實現方案之一。

3 移動網絡分布式部署場景

如圖1所示，以EPC架構為分析原型，我們將IP網絡分為核心層、邊緣層、匯聚接入層。EPC控制面網元集中部署可以改善用戶移動性管理、提高設備利用率和降低運營成本，MME可以和其他的控制面節(jié)點合設在一個公共的服務器集群中，在分布式部署中EPC控制面網元集中部署；而EPC用戶面網元、應用/內容緩存服務器、網絡對等接入點逐層分布部署，構成各種具體的分布式部署模型。

圖1 移動網絡分布化架構

運營商之間運營成本、服務質量、資費模式等激烈的競爭，有必要綜合考慮網絡部署方式，促進運營競爭力的有效提升，聯系到分布式部署，其方案的優(yōu)劣、驅動力成為關鍵問題。