电信运营商网络IP化演进分析

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图 1 IP 技术已经渗透到网络的各个层面
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MSTT April, 2008
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图 2 移动 IP 化网络结构示意
可 以 看 到 , IP 化 为 运 营 商 节 省 大 量 的 建 设 和 运 营 成 本 , 所 以 从 企 业 运 营 的 角 度 看 网 络 IP 化 也 是运营 商的必然选 择。如 2004 年中国 移动选择 采 用 软 交 换 建 设 新 的 长 途 网 络 而 不 是 在 原 有 TDM 长途网络的基础上进行扩容, 在一定程度上也是 因 为 扩 容 TDM 网 络 比 新 建 长 途 软 交 换 投 资 大 很 多。
Abs tract: In recent years, the telecommunication and the Internet compete and convergence each other increasingly in regard to the services and networks. With the evolution of IP technology, telecommunication operators are facing fierce im- pact from the Internet and are forced to reduce costs and enhance efficiency . Such factors pro- mote the evolution of telecommunication networks from traditional TDM networks to IP - based net- works, thus the operators’network structure are optimized and new technologies are introduced. For the operators, network operation and mainte- nance system and the IP carrying network are is- sues to pay attention to for further evolution to IP- based networks. In short, on the way to IP - based network there are still many issues to be studied in- depth. Key Words : IP - based, Evolution, telecommuni- cation operators,Convergence
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电信运营商网络 IP 化演进分析
王洪岭 信息产业部电信研究院规划设计研究所高级工程师
Hale Waihona Puke 摘要: 近年来, 电信和互联网在业务和网络上 不断融合竞争。IP 技 术 不 断 深 入 发 展 , 电 信 运 营商受到互联网的冲击, 不断压缩成本提高效 率。这些因素全面促进了电信运营商网络由传 统的 TDM 向 IP 的演进。这种网络演进优化了 运营商的网络结构, 推动了新技术在网络中的 应用。对运营商来说, 网络进一步向 IP 化演进 还需要关注运维体制和承载网建设等问题。总 之, IP 化是网 络 演 进 的 目 标 , 在 演 进 的 过 程 中 还有许多问题需要进一步的深入研究。 关键词: IP 化, 演进, 运营商, 融合
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注: SS: 软交换; LS: 本地交换; TG: 中继网关; AG: 接入网关; IAD:智能接入设
图 3 固定 IP 化网络结构
改善网络结构。
2.2 促进了新技术应用 网络 IP 化演进过程中, 除了 IP 相关的技术在 电信网上得到广泛应用外, 也为其他一些技术的应 用奠定了基础。网络容灾技术在网络 IP 化后得到了 广泛的关注和应用。在 TDM 的网络上, 如果要实现 网元的容灾只有通过设置备份网元的方式, 即使设 置了备份网元, 由于 TDM 电路的组织复杂, 在实际 发生灾害的时候也很难保证在短时间内将传输电路 割接到位, 所以很难实现真正的容灾。在网络 IP 化 下, 目前有多种容灾技术。IP 网元依靠其自身的大 容量的特点在长途层面提供 1+1 的容灾保护, 在省 内和本地层面, 软交换( SS) 或移动交换服务器( MSC SERVER) 网络可以提供 N+1 的容灾备份。由于采用 IP 承载, 在发生灾害的时候根本不需要割接传输电 路 , 只 需 要 承 载 设 备 重 新 注 册 到 备 用 的 SS 或 者 MSC SERVER 上即可。目前已经试验的移动交换池 ( MSC POOL) 技术, 不但解决了网络容灾问题, 还可 以克服目前网络的潮汐效应, 提高设备的利用率。网
IPv6 和 地 址 技 术 为 终 端 接 入 和 终 端 的 移 动 性 提供了保障。目前尚没有完全解决的 IP QoS 技术也
有了一定的进展。总之, IP 技术的发展为网络的 IP 化提供了最基本的技术保障( 图 1) 。
1.3 运营商成本控制 电信运营商一方面在业务上寻找突破口以减少 互联网分流语音业务对其收入的冲击, 在网络的建 设上也寻找新的技术设备, 以降低网络建设和维护 成本( 表 1) 。据统计, 采用基于 IP 的软交换设备建 设网络能够有效地节省网络建设投入, 目前阶段 IP 化的软交换设备成为运营商进行核心网建设的首 选。
表 1 不同地区 IP 化节省的运营成本比率( %)
欧洲 美洲 亚太 中东 非洲
传输
60
69
77
80
80
耗电
96
40
38
40
40
占地
96
40
40
47
47
运维
53
50
35
20
20
注: AS: 应用服务器; PTT: 对讲功能; PTV: 手机电视; MRS: 媒体资源服务器; Messaging: 消息业务服务器; Presense: 呈现业务服务器; Group: 群组业务服务器; CSCF: 会话控制功能; S- CSCF: 服务 CSCF; I- CSCF: 查询 CSCF; P- CSCF: 代理 CSCF; MRFC: 媒体资源功能控 制器; MRFP:多媒体资源处理器; BGCF: 边界网关控制功能; MGCF: 媒体网关控制功能; PDF: 策略决策功能; RACF: 资源 接 入 控 制 功 能; GGSN: GPRS 支撑节点 网 关 ; SBC: 边 界 会 话 控 制 器 ; SGW: 信 令 网 关 ; TMG:中 继 媒 体 网 关 ; CCF: 计 费 采 集 功 能 ; OCS: 在 线 计 费 系 统; EMS: 网管系统; HSS: 归属用户服务器; ENUM: 电话号码映射; DNS: 域名系统
1.2 IP 及相关技术发展推动了网络 IP 化 在未来以 IMS 为核心的电信网络架构中, IP 技术已经
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渗透到网络的各个层面。未来移动和固定共同的目 标网络— ——IMS 架构的下一代网络中将只有 SIP 和 Diameter 两种基于 IP 的信令。
1 运营商网络 IP 化演进的驱动力
1.1 电信和互联网的融合竞争 从 20 世纪 90 年代末开始, 传统电信业与互联网服务 业开始了不断的融合渗透和竞争, 这种融合和竞争推动了 传统电信网络向 IP 化演进。 在业务方面, 互联网推出了基于 IP 的语音和即时通信 业务, 对传统电信语音业务构成了严重威胁。2006 年全球 基于互联网的 VoIP 业务用户数已达到 5 100 万, 增长率接 近 120% ; 2006 年 Skype 占全球长 途呼叫比 例 达 到 4.4% 。 最新统计表明, 使用 Skype 技术呼叫的分钟数已经占到美 国 VoIP 分钟数的 46.2%。互联网上即时消息业务已经非常 普遍, 并形成了类似传统电信运营商的大的服务提供商, 如 在 北 美 有 MSN Messenger、AOL Instant Messenger、ICQ 和 Yahoo Messenger, 在国内有腾讯 QQ 等。 对于传统的电信运营商来说, 由于语音业务收入的减 少, 他们急于开拓新的业务, 寻找新的收入增长点。但是, 传 统的电信网络由于采用相对封闭的网络架构, 业务开发周 期长、费用高, 并且受到传统网路能力的限制, 新业务能否 成功 也存在很 多的未知数 。于是, 基于 IP、控 制 和 承 载 分 离、业务和网络分离架构的下一代网络成为电信运营商的 必然选择。为了逐步向下一代网络演进, 电信运营商在新建 网络或现网升级改造的时候大多选择基于 IP 的网络设备, 使传统电信网络逐步向 IP 化演进。
在 WDM 没 有 应 用 前 , IP 最 开 始 只 能 叠 加 在 SDH 上进行传送, 因为只有这样才能使 IP 有保护地 进行传送。但是, 适应语音业务带宽的 SDH 传送所 能提供的带宽与 IP 业务的带宽需求相比往往太小。 在 WDM 出现后, 大颗粒 IP 传输的带宽问题基本得 到了解决, 但是 WDM 在波长的管理调度和监控方 面远没有 SDH 完善, 所以长距离跨越多个子网进行 IP over WDM 传输也面临一定的问题。基于以上原 因 诞 生 了 光 传 送 网( OTN) 和 分 组 传 送 网( PTN) 技 术, 他们将可以提供 GE/10GE 的大颗粒 IP 直接在 光网络上承载, 并提供灵活组网能力, 灵活的端到端 调度能力, 丰富高效的保护以及波长 / 子波长交叉 和汇聚能力。