伴随着3G的发展,尤其是HSPA的普及,用户对于移动宽带接入的需求像火山一样爆发出来,几乎所有部署了HSPA的运营商网络中,用户数据量都以每年500%的速度持续增长,直到今天尚未见到任何放缓的迹象。来自数据业务的收入已经成为运营商保持ARPU稳定,提高总体收入的关键所在。
随着移动数据业务的井喷式发展,移动分组核心网由于承担着对用户的移动性管理、对业务数据的转发、对业务策略的控制等功能,网络规模也迅速地膨胀起来。分组核心网逐渐变为运营商进行基础设施建设的考虑重点之一。
目前的分组核心网由SGSN和GGSN组成,SGSN负责移动性管理、数据转发,GGSN负责数据转发和业务控制。这样的架构是在20世纪末的3GPP R99规范中就确定下来的,当时并没有考虑到我们目前在网络中遇到的种种问题。
我们认为,当前运营商在数据业务方面面临的主要挑战包括:
1, 网络数据量爆发,网络扩容压力较大。这种扩容压力不仅仅体现在分组核心网,也体现在传输资源,更重要的是体现在空口资源;
2, 由于业务收入上升,因此需要对网络的可靠性进行进一步提升;
3, 在分组网络中的业务逐渐繁多,需要对不同种类业务提供分级保障,提供不同的QoS。
同时,随着LTE在未来几年逐渐进入商用,怎样将规模飞速发展的现有分组核心网演进为EPC架构,也是运营商考虑的重点问题之一。
基于以上的需求,爱立信凭借对网络发展趋势的深刻认识,对分组核心网现阶段演进方案提出以下几个步骤:
从软交换结构被引入现网以来,IP化改造一直是热门话题。由于移动话音业务量在前几年的猛增,运营商普遍认为有必要将语音转移到IP进行承载。
事实情况是,欧美主要运营商的移动数据业务量早已远远超过移动语音业务,成为IP承载网的主要带宽占用者。对于国内的几大运营商来说,由于3G启动时间相对较晚,因此数据业务增长不如欧美运营商迅猛。但我们也应该看到,即使是在2G环境下,GPRS数据的年增长量也在100%左右,随着3G的引入,数据增长也将再一次提速。
目前的分组核心网是一个“半IP化”的网络,Gb接口上主要采用的是帧中继承载方式。最大程度地利用现有的IP骨干网络和城域网络,将主要流量利用IP承载,可以大大降低运营商投资,同时,IP化的传输资源是面向未来的投资,将在未来相当长的一段时间内持续发挥作用。
爱立信现网所有GSN都支持以软件升级方式进行IP化改造,无需更换硬件,最大程度降低业务中断时间。
随着数据业务用户日趋增多,相关收入上升,数据业务的可靠性已经成为运营商关心的重要问题。SGSN池组化是提高业务可靠性的利器,通过池组化,当需要对一台SGSN进行维护或出现故障,不会影响当地用户使用数据业务。
同时,SGSN池组化还可以对网络结构起到很好的优化效果。大幅减少SGSN间的路由区更新,将有助于降低SGSN CPU负荷,同时减少由于切换引起的业务干扰,提升用户感受。
完成Gb接口IP化改造后,只需对相应BSC、RNC以及SGSN打开软件功能,即完成了SGSN池组化改造。改造过程快捷方便,对网络影响小。
爱立信在SGSN池组方面有着丰富的实施经验。如AT&T、沃达丰、澳大利亚电信等运营商都在使用爱立信SGSN池组解决方案,在现网取得了良好效果。值得一提的是,在很多运营商的网络中还部署了双接入SGSN池组,网络结构更为优化。
在这一步骤中,主要包括两大技术:3GDT和PCC架构。
1. 部署3GDT
3GDT(3G 直通隧道,3G Direct Tunnel)是指将核心网中的用户面和信令面分离,部分用户数据不再由SGSN进行转发,而是在RNC和GGSN之间建立直接连接的GTP隧道。
这项技术为运营商带来的好处是,当网络中的数据量超量增长、而用户量较为稳定时,运营商无需同时扩容SGSN和GGSN,而只需根据需求扩容GGSN,从而节省大笔投资。
同时需要指出的是,在未来的EPC网络构架中,MME仅对信令进行处理而不再转发数据,这与3GDT的基本思想是一致的。当网络通过平滑演进至EPC架构而用户数据主要通过LTE承载时,运营商网内的SGSN-MME将会面临大量的容量过剩。因此,在3G数据超量增长的情况下,启用3GDT解决方案是保持网络结构良性发展的重要手段。
爱立信是世界上唯一拥有3GDT现网案例的厂商,爱立信提供优化的、可针对特定用户开启的3GDT机制,同时在SGSN提供名为TMO的内部优化机制,保证网络的最优性。
爱立信建议对3GDT解决方案的实施采取“按需部署,合理规划”的方针,当网络中3G数据成为容量瓶颈时进行3GDT的部署,而在部署时要进行合理的规划,力求为流量最高的少量用户开启3GDT。
2. 引入PCC架构
一方面,运营商网络面对骤增的数据量,投资压力增大,而这些骤增的数据量中,又有很大一部分是由于少量所谓“包月滥用者”带来的,这一部分少量用户挤占了大量网络资源;另一方面,分组网络上的实时业务,如流媒体等越来越多,这些业务需要更好的业务保障机制。上述两个方面的问题需要运营商引入更先进的流量控制和QoS控制机制。
3GPP PCC构架为解决上述问题给出了答案。爱立信推出的SAPC和GGSN中丰富的相关软件功能提供了完善的PCC解决方案。
3GPP R8在无线侧引入了速度高达100Mbps、后期可演进到1Gbps的LTE技术,为适应无线侧的速度增长,如何对核心网架构进行进一步演进就成为3GPP组织研究的一个重点课题,这就是我们今天常常谈到的“系统构架演进”,即SAE。而最终重新设计核心网的成果,我们通常称之为“演进的分组核心网”,即EPC。
爱立信作为目前世界排名第一的分组核心网设备供货商,占有总体市场份额的45%以上。在目前世界上仅有的两个EPC商用合同中,爱立信是同时入围这两个合同的唯一厂家。这充分说明了爱立信在产业中的领导地位。
爱立信在进行EPC产品线的战略规划时,有两个出发点:
第一,对于现网客户庞大的存量设备,爱立信会帮助客户将现网设备演进至EPC架构,保证客户既有投资的长期有效性。事实上,爱立信已经向客户承诺,所有现有爱立信分组核心网设备都可以升级至EPC,甚至不用更换硬件,只需软件升级。
值得一提的是,从2007年开始,爱立信推出的新产品都已经从产品构架层面预先考虑了未来向EPC演进的需求,因此,爱立信所承诺的现网升级策略是真正的平滑演进,我们保证现网设备上的每一块板卡都可以在未来LTE/EPC环境中发挥它的最大功效。
第二,固定移动网络融合是未来的发展方向,这一融合不仅仅体现在核心网传输层面,目前也逐渐扩展到城域网传输。爱立信预见到在不远的未来“业务边缘层”也将逐渐实现融合。这一融合不仅将节省运营商的设备投资,更重要的是能够实现全业务运营商的固网、移动网业务逻辑的融合,为运营商迈向真正的全业务宽带铺平道路。
爱立信基于业务边缘层的融合趋势,推出了全新的融合分组网关(CPG)产品,不仅可以提供LTE和传统2G、3G接入,同时还能够提供固定宽带网络接入。这一产品将成为运营商提供全业务无缝运营的利器。

凭借领先、全面的分组核心网解决方案、面向未来的产品设计,以及丰富的全球部署经验,爱立信有信心帮助运营商打造一个高效的移动分组核心网,确保其充分满足移动数据业务高速发展所带来的挑战,并能够平滑地迈向LTE时代。