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移动网络网元分布式部署研究

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摘要

移动数据业务快速发展，移动宽带网络的投入成本和收入问题，对网络扁平化趋势下网元分布式部署提出了一定要求，本文在研究移动网络分布式部署驱动力的基础上，分析了各种移动网络分布式部署模型关联成本因素的影响，提出了部署策略。

1 引言

随着HSDPA，EV-DO以及未来LTE无线宽带接入技术的逐步部署，限制业务发展的最主要瓶颈——无线带宽已经发生跳跃性的变化，移动网络的开放、流量和收入等多方面问题正在成为移动运营商当前面临的最重要挑战，运营商对部署下一代的移动宽带网络、对网络的未来演进愿望愈加迫切。驱动运营商进行分组域演进的原因有多方面，除了技术进步带来的可行性、无线技术的升级以外，更多是来自通信产业的业务发展和竞争加剧所带来的需求和压力。在这一变革趋势中，移动网络扁平化成为网络演进的热点问题。

2 扁平化成为移动网络发展的必然趋势

在UMTS特别是HSPA部署后，单用户的数据流量和高速接入用户数的双边增长，导致了移动网络的数据流量达到了GSM时代的十倍甚至百倍以上，海量数据增长推动运营商/设备走向转型。数据业务的增长使得商业利润点发生转换，越来越多的运营商开始关注数据业务带来对现有网络的冲击，驱动未来网络扁平化的主要需求有以下几方面。

2.1 低成本精细化运营需要

从目前全球移动数据业务发展的经验看，数据业务流量急剧增长时，虽然整个产业链规模在扩大，但运营商的业务收入却难以成线性增长。也就是说，如果移动数据业务流量增加50~100倍的时候，相应的数据业务收入才以10%~20%速度增长。这种现象会造成运营商在移动宽带网络的投入上不得不考虑成本和收入的问题，最终影响到整个网络的建设和运营。移动运营商面对解决数据业务增量不增收困局，在选择网络建设方案时，重用现有资源、降低运维成本、缩减网络设备、缩短传输资源成为现实考虑。扁平的架构是高带宽网络的要求，能够提供更高效的传输，网元的功能更加集中，从而降低运营成本OPEX及设备购置成本CAPEX。

2.2 改善用户体验，减少网络瓶颈

移动互联网面对不同的需求：面向普通用户的大众网络和面向高端的精品网络。运营商倾向于将80%的增量不增收的低值互联网业务及早分流到外网，以节约昂贵的内网传输资源，专注于高值业务，从而形成互补的两个网络：大众网络、精品网络，使得移动运营商能够细分客户群以合理的成本为高值业务提供高服务等级。

移动互联网分化应用和精细化运营引发对分组域设备管控能力的需求，要求网络设备支持网络资源管理能力，能够实现业务感知和接入控制。在这个过程中，移动网关成为整个分组网络业务控制点和网络智能化的支撑点，特性化功能增多，对运营理解的要求增加。移动网关产品本身的竞争力向综合计费，业务管理控制，业务配套整合能力延伸。内容计费、DPI等网络智能化功能需求消耗了大量的设备性能。集中部署的移动网关性能日渐成为网络瓶颈。同时，网络的扁平化，降低传输延迟、增强网络效率、用户业务的传递更加迅速，用户的移动应用体验也将随之大幅提升。

2.3 网络融合的需要

与业务层面和运营层面的融合不同，网络层面融合主要是共享网络架构和处理能力，不能直接产生最终用户的价值。网络融合两种主要手段是网络简化和能力共享。

由于层次化拓扑结构存在性价比不高、组网复杂、运维复杂的缺陷，而扁平化的网络通过网络简化允许使用更少的硬件资源，需配置的业务节点更少，服务更容易提供，大大提高了网络利用效率及维护支出，以更低的成本提供服务。

经过多年发展，固定宽带接入网已经完成扁平化的部署进程。2G蜂窝移动网由于考虑对移动性的支持，同时每用户带宽及移动数据用户数量均处于较低水平，移动网关部署在网络的较高位置，与固定宽带接入网存在较大差异。移动网络的扁平化适合与固定网络融合，一个共设备、共传输、策略统一的融合网络能够降低运营成本，实现能力共享，向用户提供个性化的统一信息解决方案。

2.4 业务灵活引入，多业务运营的需要

传统网络业务大多是以垂直的综合方式开发。在完全垂直体系下，通过设备共享和架构共享，实现部分局点处理能力共享。完全垂直体系要求部分设备具有加载多种业务处理的能力，要求业务处理符合相同的架构，要求较高的功能分解度。层次化的组网模型、强管理性、以盈利为目的使得业务中心服务节点的部署相对集中。

云计算等分布式技术为业务提供水平体系的处理能力的共享。通过构建一个叠加网，管理整个网络的计算、存储资源，将网络的复杂性进行水平化封装，业务架构不关注业务本身，对业务架构无一致性要求。分布式技术的去中心化自组织特点，使得业务节点的部署范围扩大，趋向网络边缘。

业务的快速发展要求网络基础设施具有足够的灵活性和扩展性，网络层面的扁平化能够更好地适应业务提供方式和业务流量的变化，用户在网络边缘即可感知到网络提供的丰富业务能力，使得企业能够快速部署基础设施和业务并尽快推向市场。

通过实现内容和媒体面网元下移服务，移动网络分布式部署成为满足网络扁平化需求的主要实现方案之一。

3 移动网络分布式部署场景

如图1所示，以EPC架构为分析原型，我们将IP网络分为核心层、边缘层、汇聚接入层。EPC控制面网元集中部署可以改善用户移动性管理、提高设备利用率和降低运营成本，MME可以和其他的控制面节点合设在一个公共的服务器集群中，在分布式部署中EPC控制面网元集中部署；而EPC用户面网元、应用/内容缓存服务器、网络对等接入点逐层分布部署，构成各种具体的分布式部署模型。