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云化與開放:面向未來的分組核心網

天翼科貿科技o2017-10-25 10:25:49o行業資訊o
  MBB的發展經歷了幾個明顯的階段。過去十年,流量和信令的爆發性增長,對網絡的容量和可靠性提出了新需求;現階段,LTE在全球范圍內興起,運營商的業務重心朝融合的多媒體業務轉移,分組核心網需要具備較高的多媒體業務處理能力;未來十年,隨著MBB應用由電信行業向企業、家庭等垂直市場延伸,新的業務對網絡資源有定制化的訴求,從而推動分組核心網向基于云平臺和開放的網絡架構演進。

超寬帶與高可靠

  2006年HSPA網絡的大規模部署,給移動數據業務的發展注入強勁動力。這一時期運營商推出的數據卡業務以及“不限流量”的資費包,推動了數據流量的快速增長。根據華為mLAB(華為移動寬帶創新實驗室)的統計,這個階段幾乎所有運營商的流量年增長都超過100%,有的甚至超過了700%。到了2008年,隨著智能手機的迅速普及,數據業務流量和信令量呈爆發性增長,給核心網帶來較大影響。這種情況無疑還將延續多年。因此,核心網絡需要不斷提升信令處理能力及優化信令,提高數據轉發能力。這些促使分組核心網絡向大容量、高性能的方向發展。

  首先,容量大是基礎。經過不斷的技術創新,華為SGSN已能支持2300萬用戶同時附著,GGSN的單柜吞吐量也達到900Gbps,滿足當前網絡建設的需求。同時,華為分組核心網后續將向云平臺架構方向發展,實現無級擴容,進一步滿足未來增長的需求。

  除了提高網元本身的容量,分組核心網還需要有抵御信令風暴的能力。這一能力體現在兩方面:自我防御與周邊保護。一方面,網元需要有專門的處理機制來保護自己。如若不然,網元在接受超過其設計能力1倍以上的信令沖擊后就會過載而宕機。但在現實情況下,網元(如SGSN/MME)往往會面對超過其設計能力10倍甚至以上的信令沖擊。為此,華為信令風暴解決方案設計的保護機制能夠保證網元在承受當前網絡最大處理能力64倍的信令沖擊時依然運行正常。

  另一方面,網絡中各個節點性能千差萬別,分組核心網需要特定的解決方案來保護周邊的網元,比如HLR、Radius Server、MSC等等,提高整個網絡的抵御能力。分組核心網網元通過檢測鄰近節點的信令處理能力和狀態,動態調整發送至鄰近網元的信令門限,防止信令超過對端能力而導致對端網元過載宕機,從而保證整網的可靠性。

多業務處理

  MBB時代,電信行業的發展環境也在不斷改變,一方面,智能終端可以通過電信網絡訪問互聯網上的多媒體業務(即OTT業務)。另一方面,創新型的OTT服務提供商還逐漸涉足運營商傳統的業務領域,蠶食了大量利潤。運營商由此意識到只提供高速數據連接業務是不夠的,缺乏豐富的多媒體業務的網絡管道化危機凸顯。
保障語音業務

  OTT提供的語音業務基于IP承載(VoIP),在LTE時代,運營商的語音業務也將基于IP承載。而傳統IP網絡的可靠性指標低于電信網絡,加之IMS、EPC網絡引入的新網元數量超過15個,這些都會對網絡的可靠性與穩定性有所影響。為了保持競爭優勢,運營商的LTE語音業務需要提供更可靠穩定的網絡,給用戶帶來更好的體驗。華為創新的LTE語音解決方案可以根據CSFB與VoLTE的兩張語音網絡的實時狀態,動態調整當前用戶使用的實際語音業務網絡,保障LTE的語音網絡達到電信級網絡99.999%的可靠性要求。

  另外,LTE采用的主流語音業務解決方案是CSFB,影響用戶體驗的因素在于接續時延。由于在LTE網絡中,CSFB重用傳統CS網絡來提供語音服務,這會引起用戶在LTE與UMTS/GSM網絡之間頻繁切換,由此影響接續時延與接通成功率。據華為統計,在LTE主叫和LTE被叫同時回落到傳統語音網絡的情況下,實際接續時延通常達到10秒以上,超長的接續時延大大影響了用戶的感知。通過持續的創新,華為Flash CSFB解決方案能將接續時延優化到傳統CS網絡的水平,確保用戶有良好的業務體驗。

多業務引擎

  分組核心網作為CT網絡和IT網絡的中間節點,向下匯聚未來240億連接的海量數據,向上承載互聯網上豐富多彩的OTT業務。這種承上啟下的特殊位置,使其能同時獲取用戶、業務以及網絡的相關信息,并利用MBB網絡的特征對多媒體業務進行有針對性的處理。

  從業務訴求上來說,當前互聯網上流量以網頁瀏覽為主,但視頻業務所占的比重越來越大。根據mLAB預測,到2016年互聯網上視頻流量將占總流量的60%以上。因此,對視頻等業務進行針對性處理,可以提升網絡資源利用率與用戶體驗。

  為此,華為提供多業務引擎(Multi-Service Engine)解決方案,對網頁瀏覽及視頻業務進行優化和加速。以視頻業務的優化與加速為例,分組核心網主要有三種核心技術:智能碼率適配、智能緩存與智能緩沖。智能碼率適配技術可以識別出不同終端的屏幕大小、分辨率等屬性,并動態調整下行碼率,從而保證最佳的用戶體驗。智能緩存技術能將經常被用戶訪問的熱點視頻緩存到本地,從而大大提高用戶訪問熱點視頻的速度。智能緩沖技術可以自動感知用戶的播放進度,根據進度推送視頻內容,從而最大限度節約無線網絡資源。

云化與開放

  如前文所述,MBB分組核心網面臨的主要問題是智能終端及OTT業務的出現,導致網絡話務模型不斷變化,網絡資源必須按需分配,而傳統的核心網資源分配模式相對固定,不能按需提供,難以快速響應新業務的發展變化。運營商需要更靈活、更開放的網絡來應對復雜多變的業務需求。這促使未來的分組核心網將向云化的方向發展。

核心網云化

  基于云化的網絡架構是動態資源分配的終極形式,也是MBB分組核心網演進的方向。其主要理念是將網絡分成三層:設備層、虛擬層和應用層。底層的設備層將網絡能力原子化、模塊化、同構化與標準化;中間的虛擬層管理設備層,將底層設施模塊有序化,并根據業務需要調用底層資源;上層的應用層通過軟件來將邏輯網元(如MME、SGSN、GGSN、S-GW、P-GW、RNC等)虛擬化。

  通過將核心網云化,運營商將在如下三個方面獲益:

  其一,網絡彈性擴容。由于設備層與應用層解耦,應用層的單網元節點容量可以彈性增加或減少,理論上可以擴容至無窮大。同時,設備層單板的增減也不會影響應用層。此外,設備層與應用層分離也簡化了運維。

  其二,網絡可靠性增強。通過虛擬機實時遷移、服務節點故障自動恢復、災難恢復等手段獲得集群的高可用性和容災能力,達到比設備級備份更高的可靠性。并且由于單網元節點容量擴大,降低了無線側flex技術所增加的成本。

  其三,更容易實現網絡能力的共享與開放。硬件設備集中化后,可以更好地將網絡能力虛擬化,并開放給虛擬運營商。
網絡能力的開放與定制

  MBB時代,除了與OTT服務提供商競爭發展,運營商也可以與其相互合作與借鑒,以開放的心態迎接挑戰,并實現共贏。

  目前MBB市場有四類玩家,分別是以SIM卡為用戶關鍵資產的電信運營商、以Email地址為關鍵資產的互聯網運營商、以終端操作系統及其配套的應用市場為關鍵資產的智能終端供應商,以及IT服務提供商。MBB上的應用和業務完全由一類玩家來開發與提供并不現實,而且這四類玩家各自的關鍵能力也不同,只有發揮各自的優勢,相互開放與合作,才能推動整個生態鏈的共同發展。

  對電信運營商來說,其關鍵資產是網絡能力。網絡能力主要包括網絡負載、網絡速度、用戶的位置、用戶屬性、業務類型等。電信運營商可以將這些定制成不同的API,開放給產業鏈中的其他玩家,打造新的商業模式。

  另外,隨著IT和CT的深度融合,未來的移動寬帶連接中,除了移動用戶外,M2M的連接也將占很大的比重。通過開放網絡能力,電信運營商可以進一步延伸管道價值至企業、家庭等垂直市場,拓展新的藍海。

  MBB發展的不同階段,業務特征的變化對分組核心網提出了不同的訴求。華為SingleEPC解決方案順應MBB分組核心網的發展趨勢,提供大容量、高可靠的解決方案,其中的多業務引擎解決方案,可優化視頻、網頁等多媒體業務,提高網絡資源的利用率,為運營商MBB精細化運營打下核心基石。
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