在移動(dòng)傳輸核心網(wǎng)絡(luò)引入ASON技術(shù)的分析

一、前言

隨著以太網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)通信在現(xiàn)代通信中所占的比重越來越大。從2002年起，光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)日益引起人們的重視并取得了飛速發(fā)展，目前，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正朝著傳輸與交換融為一體的智能光網(wǎng)絡(luò)（ASON）的方向演進(jìn)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)核心層（2G/3G）在移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)中具有越來越重要的作用。

二、2G傳輸網(wǎng)絡(luò)核心層分析

2G傳輸網(wǎng)絡(luò)核心層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1　核心層業(yè)務(wù)分析

2G傳輸網(wǎng)絡(luò)由接入層（BTS Access）和核心層（Core Schedule）構(gòu)成。接入層提供從基站到BSC的業(yè)務(wù)傳輸。核心層包括城域核心層和城市間長途骨干層，城域核心層承載BSC匯聚到MSC以及城域內(nèi)MSC之間的業(yè)務(wù)，長途骨干層用于城市間MSC之間業(yè)務(wù)。

圖1　　2G傳輸網(wǎng)絡(luò)核心層結(jié)構(gòu)

核心層中主要是TDM的語音業(yè)務(wù)，另有少量GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，核心層節(jié)點(diǎn)之間，主要是各MSC之間，存在著大量的業(yè)務(wù)，約占全網(wǎng)業(yè)務(wù)量的60％~70％，如圖2所示。

圖2　　2G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分布

在移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，用戶和業(yè)務(wù)的發(fā)展存在動(dòng)態(tài)性和突發(fā)性的特點(diǎn)，必須及時(shí)地、不斷地提高系統(tǒng)容量，以保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，吸引更多用戶。對于傳輸網(wǎng)絡(luò)來說，要求其對新增業(yè)務(wù)能夠快速響應(yīng)，然而，在當(dāng)前靜態(tài)的SDH網(wǎng)絡(luò)情況下，開通業(yè)務(wù)可能需要先分析網(wǎng)絡(luò)歷史配置數(shù)據(jù)，分析時(shí)隙資源，然后進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的業(yè)務(wù)配置。

移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)數(shù)量眾多（成千上萬條），這類工作可能會更為繁瑣和耗時(shí)，業(yè)務(wù)開通時(shí)間也許需要幾周甚至更長的時(shí)間，不僅耗費(fèi)了大量人力成本，而且延遲開通可能會帶來相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)利益損失。

2.2　網(wǎng)絡(luò)維護(hù)分析

隨著移動(dòng)傳輸核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，需要在業(yè)務(wù)管理、升級、擴(kuò)容等方面持續(xù)投入維護(hù)成本。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)屬于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)都采用靜態(tài)配置，缺乏靈活性，對于業(yè)務(wù)復(fù)雜的移動(dòng)核心傳輸網(wǎng)絡(luò)，往往帶來很大的維護(hù)工作量。如擴(kuò)容時(shí)需要仔細(xì)分析原來環(huán)環(huán)相扣的結(jié)構(gòu)，可能涉及改變環(huán)拓?fù)渖踔列枰�調(diào)整大量業(yè)務(wù)。而在靜態(tài)網(wǎng)中改變環(huán)拓?fù)浜驼{(diào)整業(yè)務(wù)往往非常繁瑣，并且?guī)�來了風(fēng)險(xiǎn)。如果在傳輸維護(hù)方面投入較大的工作量，必然會影響對主營業(yè)務(wù)的投入。

2.3　網(wǎng)絡(luò)安全性分析

MSC節(jié)點(diǎn)之間，尤其是TMSC之間，存在大量的業(yè)務(wù)，需要非常高的安全保證。環(huán)形的傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)只能保護(hù)單點(diǎn)斷纖，而核心節(jié)點(diǎn)之間的鏈路較長，光纖多點(diǎn)中斷的機(jī)率增加，一旦中斷，必然對通話造成很大影響。在當(dāng)前移動(dòng)用戶市場激烈競爭的情況下，可能帶來用戶滿意度的降低甚至造成用戶的離網(wǎng)， 所以需要盡可能地保障傳輸核心層的安全性。

三、ASON引入2G傳輸核心網(wǎng)絡(luò)帶來的好處

3.1　對業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)　

ASON作為一種動(dòng)態(tài)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)快速的業(yè)務(wù)響應(yīng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)的快速自動(dòng)建立。選擇源宿節(jié)點(diǎn)后確認(rèn)帶寬信息和限制條件，1~2 s內(nèi)即可自動(dòng)建立業(yè)務(wù)，這就可以適應(yīng)移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，對大量新業(yè)務(wù)配置開通提供便利。

3.2　提高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的便利性

ASON的動(dòng)態(tài)功能還體現(xiàn)在可以靈活調(diào)整業(yè)務(wù)的路徑，這在很大程度上帶來了維護(hù)的便利。例如在網(wǎng)絡(luò)升級、改造優(yōu)化或擴(kuò)容過程中，可能需要調(diào)整核心層大量業(yè)務(wù)的路徑，使用ASON可以很輕易地將整條業(yè)務(wù)調(diào)整到需要的路徑（調(diào)整過程中業(yè)務(wù)不會中斷，僅有小于1 ms的B3誤碼），這在靜態(tài)傳輸網(wǎng)絡(luò)中是很難做到的。如圖3所示，A-H的業(yè)務(wù)可以根據(jù)需要調(diào)整至任何路徑。

圖3　　ASON的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)路徑調(diào)整功能

3.3　ASON規(guī)劃帶來全網(wǎng)的優(yōu)化配置

由于傳統(tǒng)光傳輸網(wǎng)采用的都是固定的光鏈路連接模式，對帶寬的指配基本上是靜態(tài)的，而ASON則不然，其特點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)和全網(wǎng)的整體優(yōu)化。這一“靜”一“動(dòng)”，就導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的本質(zhì)差異。

傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是基于單條業(yè)務(wù)點(diǎn)到點(diǎn)的思想來組織全網(wǎng)通路的，因此規(guī)劃結(jié)果從全網(wǎng)來看往往不是最優(yōu)的，尤其是對于像移動(dòng)核心傳輸網(wǎng)這樣存在成千上萬條業(yè)務(wù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，非優(yōu)化的結(jié)果往往浪費(fèi)了大量的傳輸資源。

ASON的規(guī)劃方法是以現(xiàn)代優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，是基于網(wǎng)絡(luò)全局和流量工程來進(jìn)行規(guī)劃，其結(jié)果可較好地趨于全網(wǎng)最優(yōu)。在滿足業(yè)務(wù)需求的情況下，使用盡量少的資源，從而減少運(yùn)營商的投資成本。

3.4　網(wǎng)絡(luò)安全性的提高

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)保護(hù)，只能保護(hù)單點(diǎn)斷纖，ASON可運(yùn)用于環(huán)結(jié)構(gòu)，但如果使用Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，則可以充分發(fā)揮ASON抗多點(diǎn)失效的能力，在網(wǎng)絡(luò)多條鏈路失效的情況下保護(hù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)“有路即通”，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。如圖4所示，即使存在3處斷纖（A-B，A-C，C-D），對于A-C的業(yè)務(wù)仍然可以不中斷。

圖4　　ASON 的抗多點(diǎn)失效功能

Mesh網(wǎng)絡(luò)在安全性提高的同時(shí)也降低了維護(hù)成本，因?yàn)橛辛丝苟帱c(diǎn)失效的保護(hù)，就沒有必要像傳統(tǒng)SDH環(huán)網(wǎng)那樣，在光纖中斷后，必須立即派人到現(xiàn)場進(jìn)行勘察并修復(fù)光纖，而是可以容忍更長的修理時(shí)間，可在條件具備時(shí)，如備件到貨后，在人力和時(shí)間都比較充分的情況下再進(jìn)行恢復(fù)，減少維護(hù)成本的投入。

四、3G傳輸網(wǎng)核心層分析

由于建設(shè)的繼承性，3G傳輸網(wǎng)絡(luò)是疊加在2G傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)相對2G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要變化有：

a） 業(yè)務(wù)類型的多樣化。在原有2G網(wǎng)絡(luò)TDM語音業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，3G網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)將以ATM承載，同時(shí)將存在大量的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GE/FE、承載視頻、網(wǎng)頁、文件下載等業(yè)務(wù)），核心傳輸網(wǎng)絡(luò)將存在TDM/ATM/IP等多種業(yè)務(wù)類型。

b） 業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和突發(fā)性更明顯。3G用戶的業(yè)務(wù)上下載帶寬遠(yuǎn)超過2G移動(dòng)語音的16 kbit/s，對每個(gè)3G無線用戶來說，可支配的帶寬從語音的12.2 kbit/s到HSDPA可提供的峰值14.4 Mbit/s，不僅可以打電話，而且可以隨時(shí)體驗(yàn)視頻通話、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)電視、網(wǎng)絡(luò)下載等高速無線業(yè)務(wù)。隨著3G業(yè)務(wù)的大范圍開展，業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和突發(fā)性更強(qiáng)，對核心傳輸網(wǎng)絡(luò)對新增業(yè)務(wù)的響應(yīng)提出了更高的要求，同時(shí)，帶寬分配和管理以及網(wǎng)絡(luò)資源的均衡難度也相應(yīng)增加。

c） 核心節(jié)點(diǎn)數(shù)目的減少。隨著設(shè)備容量增加和對維護(hù)要求的提高，核心交換節(jié)點(diǎn)向少數(shù)點(diǎn)收縮是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。3G網(wǎng)絡(luò)中的核心節(jié)點(diǎn)從2G中的MSC變?yōu)镸GW/SGSN/MSC Server，從BSC變?yōu)镽NC，3G中RNC站點(diǎn)數(shù)目將少于2G中的BSC（如圖5所示），RNC將收縮到與MSC Server、MGW、SGSN共機(jī)房，核心節(jié)點(diǎn)數(shù)目大大減少，有時(shí)一個(gè)城市往往只有1~2個(gè)核心節(jié)點(diǎn)。收縮的核心節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵②呌诤唵危?城域核心層被弱化或者消失，但核心節(jié)點(diǎn)將承載更多的業(yè)務(wù)，核心節(jié)點(diǎn)之間的直達(dá)業(yè)務(wù)增加，距離也相應(yīng)增加，對傳輸安全性也提出了更高的要求。

圖5　　3G網(wǎng)絡(luò)核心站點(diǎn)數(shù)目減少和業(yè)務(wù)類型變化

d） 網(wǎng)絡(luò)資源占用的增加。隨著3G用戶的發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比重將越來越大。對于這些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，QoS要求各有不同，如果和話音業(yè)務(wù)一樣都采取傳統(tǒng)SDH預(yù)留100％的保護(hù)帶寬，則會消耗大量的核心網(wǎng)絡(luò)資源。

五、ASON帶給3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的好處

ASON在2G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的作用在3G網(wǎng)絡(luò)中同樣得到體現(xiàn)。

a） ASON的自動(dòng)業(yè)務(wù)建立特性在3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢將體現(xiàn)得更明顯，用戶可以靈活快速地建立多種類型和帶寬的業(yè)務(wù)，為業(yè)務(wù)的響應(yīng)帶來極大的便利，滿足3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性和突發(fā)性要求；同時(shí)，流量工程特性也可以很好地均衡大量復(fù)雜業(yè)務(wù)的資源分配。

b） ASON的靈活擴(kuò)展性和業(yè)務(wù)調(diào)度能力使3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)更加便利，同時(shí)也可以很好地配合3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)在2G核心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的疊加擴(kuò)容。

c） 強(qiáng)大的ASON規(guī)劃能力將合理地配置3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)中的多類型業(yè)務(wù)，達(dá)到資源的優(yōu)化合理利用。

ASON能夠在以下方面適應(yīng)3G核心傳輸網(wǎng)的發(fā)展。

a） 滿足3G業(yè)務(wù)發(fā)展變化的Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3G網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)站點(diǎn)收縮和數(shù)目的減少，可以比2G網(wǎng)絡(luò)更容易實(shí)現(xiàn)度數(shù)高的Mesh拓?fù)洌瑥亩�進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，保障各大核心節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)正常進(jìn)行。

b） ASON的SLA適應(yīng)3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不同QoS特性。3G核心傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)有流類（如實(shí)時(shí)視頻）、會話類（如語音）、背景類（如文件下載）等多種類型，其QoS要求各有不同。

ASON可根據(jù)安全性和實(shí)時(shí)性要求提供不同的業(yè)務(wù)等級，這也是運(yùn)營商響應(yīng)業(yè)務(wù)多樣化、個(gè)性化需求的有力保證，有利于提高用戶的滿意度和企業(yè)競爭力，增加ARPU值。

c） 網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的提高。3G網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（FE/GE）有很大一部分是實(shí)時(shí)性要求一般的業(yè)務(wù)（如文件下載等背景類）。對于這些業(yè)務(wù)不需要預(yù)留100％的保護(hù)帶寬，可以利用Mesh網(wǎng)共享的保護(hù)帶寬，有效地提高帶寬利用率。在傳統(tǒng)環(huán)保護(hù)方式下，帶寬利用率為50％；在Mesh網(wǎng)絡(luò)共享保護(hù)方式下，帶寬利用率可提高到60%～70%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同環(huán)網(wǎng)相比，Mesh網(wǎng)絡(luò)利用率可以提高10％~30％。高效的網(wǎng)絡(luò)利用率可以節(jié)省大量的核心網(wǎng)絡(luò)資源，減少投資成本。

六、結(jié)束語

ASON是現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向，它把傳輸技術(shù)與交換技術(shù)融為一體，實(shí)現(xiàn)了傳送技術(shù)的重大突破。目前，ASON技術(shù)已經(jīng)基本成熟，規(guī)模技術(shù)正逐步展開。隨著通信技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，ASON技術(shù)必將在3G中占有越來越重要的地位并將得到更加廣泛的應(yīng)用。

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