无线接入网络IP化的现状和未来

随着无线技术的发展，空口的传送速率在飞速增长，下行速率从R99的384kbit/s发展到LTE的100Mbit/s，基于2Mbit/s的传输带宽已无法满足未来无线数据业务的大带宽需求。因此，无论是2G还是3G网络，都在朝着更符合未来无线业务需求的全IP架构方向演进，而LTE网络从标准设计的初期就采用了全IP的架构。

2G/3G/LTE IP化

无线接入网的新特性

IP化后的2G/3G/LTE无线接入网络体现出了许多新的特点。

1.承载高带宽的业务流量

采用传统的TDM和ATM技术难以高效率地处理如此大颗粒的数据业务，其面向连接的特性也无法通过统计复用适应数据业务的突发特性。另外，通过SDH网络承载数据业务的成本也将随着带宽的增加呈指数增长。

2．流量扁平化趋势逐步显现

传统的2G、3G基站系统中，所有用户的业务流量都需送到基站控制器进行统一处理。而LTE网络中X2逻辑接口的引入，使得基站之间存在直接的逻辑接口，当用户在eNB之间进行切换时，切换消息及用户数据可以在eNB之间直接进行交换，降低转发时延，提高网络性能，流量转发趋于扁平化。

3.灵活的负载分担，冗余备份机制

IP网络面向无连接、动态的路由机制，使得组网级保护机制实现更加简单、灵活。传统的2G、3G网络中，每个基站归属于一个基站控制器，当基站控制器发生故障时，其相关的基站都会受到影响。因此，引入灵活的Flex机制，可以有效地实现负载分担和冗余备份。而LTE系统在设计时也充分考虑了类似的需求。

4.多业务IP承载及所需的QoS保障

网络中的语音、视频、数据等多种业务将呈现出多元化的趋势，由于各种业务对于承载的需求各不同，例如语音业务对时延敏感、视频对丢包敏感等等，因此将各种业务同时承载在IP网络时，应能根据需求将各种业务进行隔离、区分，并针对各种业务的特性分别进行相应的QoS保障。

图1  2G/3G无线接入网络架构示意图

5.简化维护管理难度

2G/3G无线接入网IP化后，可以将需要维护的网络类型归一化，减少维护人员的技能要求，简化了维护管理难度。

6.节省传输资源成本

在IP方式下，能够采用压缩率比较高的编解码类型、VAD、IP头压缩、IP头复用等技术，大幅降低每呼叫的带宽占用，同时大幅提高传输效率和传输资源利用率。IP传输建设或租赁成本比同等带宽的采用TDM传输网络的成本要低很多。

2G/3G/LTE无线接入网IP化的进程

1.2GBSS IP化

2G接口全部采用TDM接口，其IP化主要体现在Abis接口、A接口和Gb接口的IP化（如图１所示）。Abis接口涉及基站和基站控制器的改造，对于现网的改造工作量较大，而目前还以语音业务为主的GSM系统对带宽的需求还不是那么强烈，因此，在IP化的进程中笔者建议按需引入，在业务量大的地方或热点地区先行引入。

对于A接口的IP化进程，优先对新建的BSC进行改造，新的BSC就做TC移除，实现A口IP化。对已有的BSC要考虑改造代价，TC可以不移除，可以实现这种PCMoverIP的改进方式，即编解码方式不变，只把接口IP化。

由于Gb接口IP化的标准已成熟，并且厂家支持情况较好。考虑到PS域业务对带宽的迫切需求，在进行充分的技术可行性论证后，可以考虑大规模引入。

2.3GRANIP化

目前，3G网络全部采用ATM承载，包括Iub、Iu-CS和Iu-PS接口，采用点到点的方式处理ATM信元，物理端口以IMAE1为主。这种方式对于大颗粒的数据业务不具备优势，一方面需要的物理端口数量较多，另一方面传输效率较低，无法实现统计复用。因此，对于以数据业务为主的3G网络，IP化的要求更加迫切，在3G网络的发展建设过程中起着重要的作用。

与2G的Abis接口、A接口、Gb接口对应的是3G中的Iub接口、Iu-CS接口和Iu-PS接口。在这三类接口中，Iu-PS是基站控制器和PS域核心网元的接口，对带宽的需求最大，也是IP化首先需要考虑的接口，厂家的支持情况较好；Iub接口的标准化也已经完成，由于3G的基站业务量远远大于2G，因此Iub接口IP化的需求也大于Abis接口的需求；而Iu-CS接口是基站控制器和CS域核心网元的接口，设计核心网的改造，改造量相对较大，目前正在大力推进。

3.LTE全IP架构

LTE系统采用全IP承载，具有成本低、实现简单、操作维护方便等优点。eNodeB设备的用户面和控制面采用全IP承载，控制信令包和用户数据包均封装在IP分组内传送。相比于传统的2G、3G系统，所有用户的业务流量必须送到基站控制器进行统一处理，LTE系统中X2逻辑接口的引入，使得移动用户在进行切换时，切换消息及用户数据可以在eNB之间直接进行交换，减少转发时延，流量趋于扁平化。而S1-Flex（MME池）的引入使得eNB可以同时归属到多个MME，满足无线网络负载分担、冗余备份的需求，大大提高网络的利用率和可靠性。

全IP的LTE系统特点对承载网络提出了全新的需求。

(1)基于动态通信模式的可自动选择最佳路径的承载要求，满足LTE系统X2接口和MME池的多连接需求。

(2)即插即用统计复用，可超配的承载要求，满足LTE系统大带宽、统计复用的需求。

(3)对不同业务进行区分，并实现灵活的QoS保证的承载要求，满足LTE系统多业务、差分服务的需求。