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孫毓明：泰樂(lè)公司首席系統(tǒng)架構(gòu)師
毛擁華：泰樂(lè)公司中國(guó)區(qū)技術(shù)銷(xiāo)售經(jīng)理
1. HSPA+ 和 LTE的到來(lái)
伴隨3G在全球的普遍部署，技術(shù)革新也同步向前。為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)進(jìn)行演進(jìn)以支持更高的帶寬和速率，全球的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們采取了各種各樣的戰(zhàn)略。 比如，往后的5年中，運(yùn)營(yíng)商會(huì)選擇提供增強(qiáng) UTRAN HSPA+ 服務(wù)，或者采用更激進(jìn)的方式—直接提供LTE服務(wù)。全球很多運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)部署了HSDPA和HSUPA，提供3M或者以上的下行帶寬。少數(shù)技術(shù)比較先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)宣布提供下行21M的HSPA+服務(wù)。
Vodafone和NTT Docomo之類(lèi)的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)宣布將最早于2010年啟動(dòng)LTE服務(wù)。HSPA+尤其是LTE等高帶寬移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸網(wǎng)和回程網(wǎng)絡(luò)提出的特殊的要求，而不僅僅是傳輸帶寬的簡(jiǎn)單增加。
當(dāng)全球的運(yùn)營(yíng)商正在為如何增加ARPU值而掙扎的時(shí)候，有一個(gè)不可忽視的趨勢(shì)，就是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比重正在不可逆轉(zhuǎn)的急速增加。固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)在10年以前已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)了同樣的過(guò)程，高帶寬的“盡力而為”業(yè)務(wù)主宰了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)資源。 “盡力而為”業(yè)務(wù)意味著低ARPU，但是運(yùn)營(yíng)商還是需要在基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行大量的投資以滿足指數(shù)增長(zhǎng)的帶寬需求。多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都采用提供更多更便宜的帶寬，以這種粗放的方法應(yīng)對(duì)“盡力而為”流量的增長(zhǎng)。
本文將探HSPA+和LTE等更高帶寬移動(dòng)業(yè)務(wù)下傳送和回程網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)需求，結(jié)尾處也有一些對(duì)如何增加APRU的建議。
2. 移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
2.1 HSPA+
UTRAN 移動(dòng)傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是100% 點(diǎn)到點(diǎn)或者“集中星型”。 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就是易于進(jìn)行管理和進(jìn)行流量工程。多數(shù)現(xiàn)有的 3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，回程采用的是ATM，點(diǎn)到點(diǎn)從邊緣向網(wǎng)絡(luò)中心匯聚。數(shù)據(jù)通過(guò)RNC，SGSN，GGSN傳遞到核心網(wǎng)。所有的流量連接都通過(guò)虛連接進(jìn)行承載，因此通過(guò)對(duì)承載流量的隧道進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的保護(hù)。在3G的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中幾乎沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)流量的顆粒度控制，通常所有數(shù)據(jù)流量都平等處理。因此，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)只能以每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)為顆粒度進(jìn)行帶寬分配，更別說(shuō)對(duì)每個(gè)終端用戶的每種業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬分配。
在向HSPA和HSPA+演進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送架構(gòu)改變非常小。3G網(wǎng)絡(luò)中，SGSN通常是一個(gè)瓶頸。SGSN是一個(gè)信令設(shè)備，但是往往要承擔(dān)建立GTP數(shù)據(jù)承載通道的任務(wù)。有一些直通隧道的解決方案通過(guò)在RNC和GGSN或者NodeB和GGSN之間發(fā)起和終結(jié)隧道，旁路SGSN，滿足HSPA/HSPA+流量增長(zhǎng)的需求。
從底層傳送的角度，除了對(duì)UTRAN到移動(dòng)核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)設(shè)備隧道功能抽象層的一些修訂，網(wǎng)絡(luò)和之前的點(diǎn)到點(diǎn)、“集中星型”架構(gòu)相比差別非常小。通常，以太網(wǎng)接口（并非強(qiáng)制）是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到HSPA和HSPA+時(shí)最大的變化。從傳送網(wǎng)絡(luò)的角度，以太網(wǎng)中使用的VLAN和QinQ等隔離技術(shù)與之前的ATM傳送相比并沒(méi)有架構(gòu)上的變化。一些運(yùn)營(yíng)商采用了多點(diǎn)以太網(wǎng)或者純IP over以太網(wǎng)的方式來(lái)簡(jiǎn)化編址方案。這種方案不需要多條平行的點(diǎn)到點(diǎn)L2電路和每條電路獨(dú)立的IP子網(wǎng)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)IP地址和L2地址的編址。
點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是其可管理性、保護(hù)和流量工程。多點(diǎn)無(wú)連接L2以太網(wǎng)雖然簡(jiǎn)化了IP的編址，但是引入了其它層面的復(fù)雜性和問(wèn)題。一些要注意的問(wèn)題如：廣播風(fēng)暴和成環(huán)檢測(cè)、MAC地址擴(kuò)展、OAM連接和點(diǎn)到多點(diǎn)廣播網(wǎng)絡(luò)上的故障診斷。運(yùn)營(yíng)商的以太回程網(wǎng)絡(luò)如果是租用的，那么多點(diǎn)以太網(wǎng)的安全性問(wèn)題也需要著重考慮。
在HSPA+編址中，NodeB可以支持純IP。一些運(yùn)營(yíng)商的方案是建立一個(gè)到邊緣站點(diǎn)的全L3 IP路由網(wǎng)絡(luò)。從NodeB到RNC和移動(dòng)核心網(wǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)也是純路由方式。這種方法有優(yōu)勢(shì)也存在問(wèn)題。眾所周知，IP網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以太網(wǎng)，這已經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)本身所證實(shí)。IP網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備很好的彈性和自愈能力，雖然收斂的時(shí)間不可預(yù)期（對(duì)于語(yǔ)音等關(guān)鍵應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不可接受的）。對(duì)于地址空間受限的運(yùn)營(yíng)商，NodeB之類(lèi)的基礎(chǔ)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以采用私網(wǎng)地址進(jìn)行編址。如果采用純IP方式部署傳送網(wǎng)，則應(yīng)該將IP承載在MPLS之上，以提供所需的快速保護(hù)恢復(fù)。IP私網(wǎng)地址的問(wèn)題，通過(guò)部署RFC2547之類(lèi)的VPN解決。 部署IP over MPLS技術(shù)的移動(dòng)傳送網(wǎng)最大的問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，尤其是啟動(dòng)了VPN的情況。移動(dòng)傳送節(jié)點(diǎn)的數(shù)量一般會(huì)達(dá)到10,000s甚至 100,000s，目前世界上任何地方都沒(méi)有過(guò)部署這么多節(jié)點(diǎn)IP/MPLS或者IP VPN網(wǎng)絡(luò)的先例。OAM向來(lái)被IETF所忽視，因此IP層的連接檢測(cè)、性能檢測(cè)和故障診斷等OAM能力非常薄弱，設(shè)備廠商對(duì)這塊的支持也不夠。IP本身的擴(kuò)展性很好，但是當(dāng)很多的約束條件疊加的時(shí)候（比如網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、OAM、流量工程和性能保障），IP的擴(kuò)展能力將被顯著削弱。
引入以太網(wǎng)，尤其是各種復(fù)雜的多點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制要求傳送設(shè)備具有足夠的智能彌補(bǔ)這些復(fù)雜性。這些智能設(shè)備通常意味著比單純的以太網(wǎng)傳送設(shè)備更高的價(jià)格。運(yùn)營(yíng)商必須在粗放式通過(guò)廉價(jià)帶寬解決網(wǎng)絡(luò)容量增長(zhǎng)和維持對(duì)傳送網(wǎng)的高度管控能力間找到很好平衡。
2.2 LTE
圖 2 LTE 參考架構(gòu)
LTE引入的扁平化的傳送架構(gòu)，以匹配網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化和容量的增長(zhǎng)。LTE也將信令功能從數(shù)據(jù)通道中獨(dú)立出來(lái)，這樣兩種功能的擴(kuò)展性將可以彼此獨(dú)立。LTE中所有的流量都是IP格式，語(yǔ)音成為數(shù)據(jù)應(yīng)用的另一種形式。RNC的功能被集成到eNodeB，移動(dòng)終端通過(guò)eNodeB X2邏輯接口的“硬切換”實(shí)現(xiàn)切換。
從傳輸網(wǎng)的角度，我認(rèn)為應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查其是否具有在全I(xiàn)P環(huán)境中處理QoS和用戶移動(dòng)終端的帶寬預(yù)留。語(yǔ)音流量等高優(yōu)先應(yīng)用必須獲得區(qū)別于普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理，此外其它的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也不是平等的，數(shù)據(jù)顆粒度需要細(xì)化到不同的應(yīng)用。eNodeB可以將語(yǔ)音應(yīng)用通過(guò)專(zhuān)用的L2 以太網(wǎng)VLAN進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)傳送層的服務(wù)質(zhì)量保證。但是eNodeB一般不具備進(jìn)一步將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以每移動(dòng)終端每應(yīng)用的顆粒度進(jìn)行細(xì)分。在LTE中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般會(huì)很輕易的占到總流量的90%以上，從ARPU值和投入的角度，運(yùn)營(yíng)商最感興趣的是如何通過(guò)對(duì)應(yīng)用的區(qū)分化服務(wù)，最大化帶寬的投入收益。移送傳送網(wǎng)或者回程網(wǎng)絡(luò)往往是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，因此，傳送網(wǎng)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)差分化過(guò)程中起重要作用。傳送網(wǎng)對(duì)流量的細(xì)化差分能力將對(duì)LTE環(huán)境中的關(guān)鍵應(yīng)用產(chǎn)生重大的影響。eNodeB和SGW之間通過(guò)GTP承載用戶的應(yīng)用或者PDP context。理想的傳送網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備對(duì)GTP內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類(lèi)，并且區(qū)分處理的能力。
在LTE回程網(wǎng)絡(luò)中使用純以太網(wǎng)（VLAN，QinQ或者802.1ah）或者IP路由（透明IP路由或者基于VPN的路由）還有很多的爭(zhēng)論。X2邏輯接口的出現(xiàn)，引入了eNodeB之間any-to-any的通信需求。面向無(wú)連接的以太網(wǎng)或者IP是滿足這種需求的最佳技術(shù)選擇。我個(gè)人認(rèn)為，最佳LTE回程網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵不在于純以太網(wǎng)或者IP的技術(shù)選擇，而在于如何為eNodB之間的通信提供更好的保證，并且實(shí)現(xiàn)可控、可管、可擴(kuò)展。 例如，X2接口和S1接口帶寬保證和保護(hù)方面的需求是否一致？ 如果一致，那么eNodeB之間就需要流量工程和快速重路由保護(hù)隧道，網(wǎng)絡(luò)中的隧道將呈N2。LTE回程網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃過(guò)程中，類(lèi)似的問(wèn)題需要深思熟慮。
前面提到，LTE中信令部分已經(jīng)獨(dú)立于用戶數(shù)據(jù)平面，這種獨(dú)立給網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新預(yù)留了更多的空間，更多的策略網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)分布式、集中式或者混合的模式引入網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)的效率。
3. 解決帶寬增加和ARPU值問(wèn)題
固網(wǎng)中一直存在的一個(gè)挑戰(zhàn)就是帶寬投入無(wú)法提升ARPU值，獲得相應(yīng)的回報(bào)。固網(wǎng)在很多發(fā)達(dá)國(guó)家被看做是一種公共基礎(chǔ)設(shè)置，一旦一種服務(wù)被定位為“公共設(shè)施”時(shí)，將很難增加ARPU值。 如果沒(méi)有業(yè)務(wù)和應(yīng)用的革新，移動(dòng)寬帶將走向固網(wǎng)的老路—帶寬的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于每用戶的收益增加。 以日本為例，7M HSDPA服務(wù)采用包月，資費(fèi)參考固網(wǎng)寬帶的平均水平。 這種自助餐式的帶寬服務(wù)模式只能鼓勵(lì)更廉價(jià)的移動(dòng)服務(wù)，而不利于差分化服務(wù)和應(yīng)用的推廣。服務(wù)差分只有在網(wǎng)絡(luò)中存在瓶頸的時(shí)候才有意義。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比固網(wǎng)存在更多的瓶頸。這些瓶頸的存在為引入價(jià)值區(qū)分提供了機(jī)會(huì)，因此也為增加ARPU值提供了機(jī)會(huì)。
移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也為可以引入軟件商店的概念，終端用戶可以通過(guò)移動(dòng)終端從運(yùn)營(yíng)商開(kāi)辦的軟件/應(yīng)用商店直接購(gòu)買(mǎi)軟件。 運(yùn)營(yíng)商通過(guò)銷(xiāo)售軟件/應(yīng)用可以獲得一部分的收益，但是，軟件商店的重點(diǎn)應(yīng)該放在“在線”軟件/應(yīng)用。“在線”軟件可以在每次用戶使用的時(shí)候?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商提供訂購(gòu)或者上網(wǎng)費(fèi)用，移動(dòng)游戲就是一個(gè)很好的例子。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該對(duì)像IPhone之類(lèi)智能手機(jī)上的軟件/應(yīng)用修改，通過(guò)對(duì)軟件通信協(xié)議的修改，使其可以適應(yīng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的高時(shí)延空中接口，成為“在線”軟件。通過(guò)差分化游戲應(yīng)用流的帶寬保證策略，運(yùn)營(yíng)商可以基于每用戶會(huì)話進(jìn)行計(jì)費(fèi)。
關(guān)于如何增加移動(dòng)ARPU，獲取大量帶寬投入的收益還有很多話題沒(méi)有探討，但是，可以肯定的是，關(guān)于如何通過(guò)創(chuàng)新真正增加移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的ARPU值還有很廣闊的空間。
（編輯：于占濤）
