移動承載走向SingleBackhaul

面對移動IP承載這項新技術，運營商要保障移動業(yè)務這個現(xiàn)金流和運營的核心，就必須在技術選擇時非常慎重。SingleBackhaul致力于解決移動IP承載面對的挑戰(zhàn)，其核心特性是電信級和端到端�！�

運營商要保障移動業(yè)務這個現(xiàn)金流和運營的核心，就必須慎重選擇移動IP承載技術。

移動承載IP化的三個問題

移動業(yè)務的IP化和寬帶化發(fā)展趨勢，推動著移動承載網(wǎng)絡向IP化演進。全球運營商在移動承載的IP化進程中，普遍遇到了成本、網(wǎng)絡質(zhì)量和平滑演進的挑戰(zhàn)。

如何降低每比特帶寬成本

隨著移動寬帶技術和業(yè)務的大發(fā)展，移動業(yè)務的商業(yè)模式逐步從以語音為主，向以數(shù)據(jù)為主轉變。然而，與固網(wǎng)寬帶（FBB）類似，移動運營商平均每比特收益也出現(xiàn)了下滑，在部分國家移動寬帶（MBB）的ARPU已經(jīng)接近FBB，比如Telefonica的MBB和FBB的ARPU都是30歐元/月。但是MBB端到端建設成本卻是FBB的數(shù)十倍，因此，降低MBB網(wǎng)絡端到端成本，是運營商獲得商業(yè)成功的關鍵。

為了實現(xiàn)降低移動網(wǎng)絡成本的訴求，移動網(wǎng)絡架構需要向LTE/SAE演進。與傳統(tǒng)2G/3G技術相比，LTE/SAE架構的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在IP化和扁平化。

IP化使基站和核心網(wǎng)設備采用IP/Eth接口，替代傳統(tǒng)TDM/ATM接口，由于共享了IP成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，從而大大降低接口成本。

扁平化使無線基站到業(yè)務出口的處理過程得到簡化，在LTE/SAE架構下，由于RNC的功能集成到了基站中，無線側簡化為一個接入點，可降低網(wǎng)絡建設成本；核心網(wǎng)GGSN功能簡化并下移成為SGW，與LTE基站直接連接，由于簡化了業(yè)務處理流程，降低了端到端的網(wǎng)絡維護成本。

基于IP化和扁平化的LTE/SAE架構，承載網(wǎng)的成本降低主要體現(xiàn)在兩個方面：一是通過合理的技術組合，實現(xiàn)網(wǎng)絡建設成本CAPEX的降低；二是通過軟件能力簡化網(wǎng)絡維護，降低OPEX。 
如何兼顧高質(zhì)量和靈活性

對于移動業(yè)務的承載，傳統(tǒng)2G/3G的業(yè)務模型是基站到RNC的點到點連接關系，在承載技術上以有連接的TDM技術為主。隨著LTE時代的到來，基站承載的業(yè)務模型也發(fā)生了變化，要求承載網(wǎng)絡兼顧高質(zhì)量和靈活性。

具體而言，基站和SGW/MME的S1接口是點到點連接模型，約占95%以上的基站流量。基站和基站之間的X2接口的連接模型是單個基站到多個基站，用于終端切換（Handover），約占3%－5%的基站流量�；�站和SGW/MME之間的S1 Flex接口，用于SGW/MME容災備份和實現(xiàn)負載均衡，連接模型是基站到多個SGW/MME。

IP承載網(wǎng)絡在支撐LTE接口傳輸上，可選的主流技術有L2和L3方案。其中，L2方案又包含傳統(tǒng)電信以太方案和基于靜態(tài)L2的PTN方案。PTN方案在網(wǎng)絡端到端質(zhì)量和可管可維方面優(yōu)勢明顯，更適合于移動承載網(wǎng)絡建設。以電信級路由器為代表的動態(tài)L3方案在移動核心層廣泛部署，目前在接入層的應用場景也在試點中。

此外，LTE業(yè)務的傳輸質(zhì)量要求不低于2G/3G，同時由于帶寬的提升，端到端傳輸延時和同步的要求也更嚴格，并且要求網(wǎng)絡具備IEEE 1588v2包同步能力。

為了兼顧網(wǎng)絡質(zhì)量、成本和靈活性的這些需求，承載網(wǎng)絡就要將PTN和路由器的技術優(yōu)勢組合，形成完整的解決方案。
如何平滑地從2G/3G向LTE演進

對于移動運營商而言，80%以上的2G/3G基站將來會用于LTE。因此，除了末端小型化、低功耗、設備與基站共機柜之外，IP承載網(wǎng)絡也需要具備從2G/3G向LTE承載的平滑演進能力。

這種能力體現(xiàn)在以下三個方面。其一是末端接入設備具備同時支持TDM/ATM/IP基站的回傳能力，需要有多業(yè)務PWE3仿真和IEEE 1588v2分組時鐘同步能力。其二是LTE業(yè)務部署方案能夠繼承現(xiàn)網(wǎng)2G/3G業(yè)務的承載，以避免在演進過程中出現(xiàn)全網(wǎng)方案調(diào)整，造成現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務中斷和網(wǎng)絡穩(wěn)定性降低。其三是從2G/3G承載的SDH技術，演進到3G/LTE承載的IP傳輸技術，網(wǎng)絡運維體驗也要具有繼承性，減少對維護人員產(chǎn)生太大的轉型壓力。

SingleBackhaul破解難題

面對移動IP承載這項新技術，運營商要保障移動業(yè)務這個現(xiàn)金流和運營的核心，就必須在技術選擇時非常慎重。SingleBackhaul致力于解決移動IP承載面對的挑戰(zhàn)，其核心特性是電信級和端到端。運營商在構筑面向LTE的SingleBackhaul移動承載網(wǎng)絡時，需要根據(jù)業(yè)務和現(xiàn)網(wǎng)的特點，選擇合適的網(wǎng)絡架構；根據(jù)自身的實際需求，選擇L2靜態(tài)和L3動態(tài)技術的組合方案，同時滿足高質(zhì)量、易維護和靈活性。

業(yè)務影響SingleBackhaul的技術選擇

一張網(wǎng)絡承載所有業(yè)務是運營商普遍的愿望，但是在實際部署中，由于網(wǎng)絡背景不同、業(yè)務發(fā)展節(jié)奏不同，SingleBackhaul的技術選擇以下面兩種模式為主。

一種是移動業(yè)務和固定業(yè)務分別承載：所有移動業(yè)務和部分專線獨立建設一張承載網(wǎng)，所有固網(wǎng)寬帶業(yè)務承載在另外的網(wǎng)絡上。移動承載技術以PTN和多業(yè)務路由器為主，為實現(xiàn)2G/3G/LTE的統(tǒng)一承載，PTN和多業(yè)務路由器的核心技術是支持TDM/ATM/IP的統(tǒng)一承載的PWE3/MPLS-TP和同步等。這種建設模式的好處是，當移動和固定業(yè)務發(fā)展節(jié)奏不一致時，相互之間網(wǎng)絡擴容調(diào)整的制約少。采用這種建設模式的運營商有Vodafone（部分子網(wǎng)）和中國移動。

另一種是傳統(tǒng)業(yè)務和新業(yè)務分別承載：傳統(tǒng)移動和固定TDM/ATM業(yè)務采用SDH承載，新的移動和固定IP業(yè)務承載在另外的網(wǎng)絡上。這種建設模式的主要承載技術是路由器，主要承載IP基站、IPTV等綜合業(yè)務，因此業(yè)務的核心技術是IP/MPLS、組播、同步等，其優(yōu)點是網(wǎng)絡技術比較一致，運維和管理簡單。西班牙電信和中國電信的部分省份采用了這種建設思路。 
以電信級和端到端為核心

移動網(wǎng)絡的特點是接入節(jié)點多、傳輸質(zhì)量要求高、運維環(huán)境復雜，所以移動承載網(wǎng)絡必須具備電信級、端到端的組網(wǎng)能力。

電信級：全程全網(wǎng)可管可控，業(yè)務中斷和性能劣化可以及時發(fā)現(xiàn)和定位，基站業(yè)務始終暢通無阻；具備嚴格的帶寬保障和靈活的QoS能力，在網(wǎng)絡擁塞情況下，高等級業(yè)務也可以可靠傳輸；50ms端到端保護能力，網(wǎng)絡異常故障不會造成業(yè)務中斷。

端到端：協(xié)議對等——從接入到核心層設備，只有容量、性能差異，在網(wǎng)絡協(xié)議上是一致的，從而保障了各種規(guī)模的網(wǎng)絡的組網(wǎng)方案歸一化，簡化網(wǎng)絡設計復雜度；維護統(tǒng)一——“端到端”統(tǒng)一管理，告警、性能保持一致，從而保障用戶以較低的學習成本就可以具備較高的運維能力，降低運維綜合成本。
SingleBackhaul承載LTE的方案

LTE實現(xiàn)了扁平化的網(wǎng)絡架構，基站和核心網(wǎng)直接互連。在這種情況下，承載網(wǎng)的端到端組網(wǎng)有靜態(tài)L2和動態(tài)L3方式。以PTN為代表的端到端靜態(tài)L2組網(wǎng)采用網(wǎng)管統(tǒng)一管理，其優(yōu)點是成本比較低、故障定位簡單，其缺點是支持X2、S1 Flex接口比較困難。以路由器為代表的端到端動態(tài)L3組網(wǎng)，基于統(tǒng)一的命令行方式配置、管理和維護，其優(yōu)點是可以支持所有接口，其缺點是成本較高，對維護人員的技能要求也高。

因此，LTE的承載在客觀上需要靜態(tài)L2和動態(tài)L3組合，形成完整的解決方案。但是靜態(tài)L2和動態(tài)L3在管理、維護和協(xié)議上差異很大，難以實現(xiàn)對等組網(wǎng)。目前有兩種典型的解決思路，如圖1所示。

L3動態(tài) Over L2靜態(tài)的方案：L2靜態(tài)網(wǎng)絡類似SDH，只提供連接管道；對于需要L3動態(tài)處理的接口，透明傳輸?shù)絃3動態(tài)設備中，如X2和S1 Flex接口；對于不需要L3動態(tài)處理的接口，如S1-U 和S1-MME，直接端到端L2連接到核心網(wǎng)。這種方案保持了L2靜態(tài)設備之間對等組網(wǎng)具備的端到端的運維、管理優(yōu)勢，L3動態(tài)與L2靜態(tài)是疊加（Overlay）的組網(wǎng)模式，維護界面清晰。當主業(yè)務發(fā)生故障時，只需要L2靜態(tài)網(wǎng)絡定位解決，速度快；當X2等新功能接口出現(xiàn)故障時，雖然需要協(xié)調(diào)L2靜態(tài)和L3動態(tài)網(wǎng)絡協(xié)同定位解決，但是這些接口僅影響切換等業(yè)務體驗，不會造成業(yè)務中斷，對網(wǎng)路KPI的影響可控。

L2靜態(tài)＋L3動態(tài)的方案：接入采用靜態(tài)L2，匯聚和核心采用動態(tài)L3。由于靜態(tài)L2和動態(tài)L3在運維管理和協(xié)議上存在很大差異，對等組網(wǎng)的技術風險較大；同時所有接口均需要經(jīng)過兩段風格差異很大的配置過程，配置和管理工作量和復雜度增加了至少一倍。在發(fā)生業(yè)務中斷時，網(wǎng)管必須協(xié)調(diào)兩層網(wǎng)絡協(xié)同定位問題，維護效率較低，對于網(wǎng)絡KPI會產(chǎn)生較大影響。

兩種方案相比較，L3動態(tài) Over L2靜態(tài)方案中的L3定位，實際上是輔助實現(xiàn)核心網(wǎng)功能，協(xié)助核心網(wǎng)設備支持X2交換和Pool功能；L2靜態(tài)＋L3動態(tài)方案中的L3定位則實現(xiàn)的是承載網(wǎng)功能，必須解決好與L2靜態(tài)網(wǎng)絡端到端組網(wǎng)帶來的管理和運維挑戰(zhàn)。

圖1 兩種靜態(tài)L2和動態(tài)L3組合方案