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移动通信网络IP化改造

出处:论文网
时间:2017-02-24

移动通信网络IP化改造

  如今,移动通信网络的软交换技术已经逐渐成熟,IP网络技术也在朝着大规模、高水准的商用领域发展,因此移动通信网络的IP化趋势已经势不可挡。相比于传统TDM网络架构,IP化改造后技术在移动通信网络中将拥有更灵活高效的组网模式,可接受业务范围会更加广泛、多样化,而业务控制能力及网络建设成本也会有所改善。

  一、移动通信网络IP技术的应用发展现状

  移动网络IP化的核心就在于将移动语音与信令承载于IP承载网络之上,这其中就包括了移动核心网路承载与控制分离、软交换设备的引入。从所涉及范围角度讲,移动通信网络IP化可以应用于网络的应用层面、承载层面、接入层面、核心网层面和维护管理层面,所以IP化改造应该是一个漫长且复杂的应用建设过程。

  在新时代,移动通信的网络IP化改造是一种必然,因为随着网络技术的发展与演变,如果要保持网络业务的高继承性与稳定性,就必须强化对骨干承载网的建设。所以在2007年,国内移动通信运营商已经基本完成了对IP骨干承载网络的建设部分,并在2009年建设了以IP化软交换技术为主的3G核心网络。此时在3G网络建设的过程中,无线数据业务已经实现了对IP网络的承载。2013年,第四代移动通信标准4G业务正式开启,对网络的IP化改造也已经逐步走向成熟。

  在未来,通信网络的发展与演变也会与IP技术所紧密相关,甚至整个移动通信网络都会向全IP模式发展,对技术的引进与网络架构的实现将逐渐从承载网转为边际网、从互联网逐渐转化为电信网、从TDM逐渐转化为以软交换为主的扁平化网络体系,而数据业务也会朝着全业务应用方向发展。所以说,IP化改造将使得网络技术应用超出互联网领域本身,并逐步渗透到移动通信网络领域的各个层面,逐步成为未来4G网络的主力核心架构与统一公共承载模式,即未来移动通信网络必然成为全IP通信网络[1]。

  二、IP化改造的意义与总体原则分析

  (一)IP化改造的意义

  IP化改造作为新一代移动通信网络发展的必然条件,它所提供的各种业务必然会为未来开放型的网络奠定技术基础,使得整个国家网络系统更加趋于综合、多元化发展。因此,IP化改造后的网络必然支持更多类型的通信业务,例如以宏观范畴为主的公用和专用VPN业务、基于移动业务特性的固定业务、多媒体业务等等。甚至包括许多实时及非实时、单播及组播业务。因此基于这些不断扩增的多媒体业务及数据业务,移动通信行业必然需要扩大自身的数据流量,将来自于不同网络的资源整合优化起来,形成一套以分组式网络技术为主的新网络环境,进而提升运营商为用户提供业务服务支持的能力,同时也节约更多网络运营成本。

  基于需求角度,IP化改造后的移动通信网络不但要能够支持传统通信网络以及分组网络业务之间的相互融通,也要支持诸如传统ATM、SDH和FR业务技术,并在网络结构上实现业务与控制的相互分离以及控制与承载的相互分离,成为能够具有真正独立性、灵活性的网络,所以本文总结了IP化改造的几点现实意义。

  首先,下一代网络将具有极强的可运营性和可管理性,它能够为网络运营商提供一套较为方便和操作型更强的管理模式,例如对于用户、网元设备、网络资源、各项业务的管理等等。

  其次,它会具有承载多业务的能力,将业务竞争范围扩大,并希望在网络中提供对更多业务的承载能力,从而降低基础网络建设所带来的高指标开销及运维成本。

  再次,IP改造后的移动通信网络会为城市提供更高稳定性、高可用性的网络,从而保证网络业务的运营可靠性。届时,网络延时、延时抖动、丢包等状况也都会变成既可控又可预测的。

  最后,从网络运营安全保障角度来看,改造后的移动通信网络将能够提供从端到端的安全性服务,并能够具备一定的恶意攻击防御能力。而网络设备的抗攻击、用户业务保护与非法用户业务盗用防范也会变得更加专业化、高效化,所以IP化改造后的网络将更加安全,这也是它改造的现实意义所在。

  (二)IP化改造的总体性原则

  1.网络稳定性原则

  虽然要进行大规模的网络IP化改造,但其前提也一定要以不影响现有网络运行环境为基础条件,对所进行的IP化改造设备实施较为严格的升级改造方案并考虑与其对应的风险,并设计与其对应的规避方案,最终目的即保证网络的长期稳定性。

  2.业务继承性原则

  IP化在改造过程中也必须考虑对现网中某些业务的继承性,绝对不能以降低网络质量和降低现网业务用户体验为代价,要在改造之前就考虑好对承载业务、电信业务、智能业务以及增值业务等等业务项目的考察,保证它们在IP化改造后的业务继承效能。

  3.分类实施原则

  由于IP化改造涉及对移动语音网的改造,所以为了确保全程全网实施,应该按照地区级别进行分类分区域性的网络化改造实施工作,尤其是重视对无线网络A接口、Gb、lu-Cs等接口的改造工作,并按照实际需求来进行分区域改造。

  4.善用IP承载网原则

  要遵循“近入IP、远出IP”的基本原则,充分利用IP承载网功能,将话务业务就近入IP网络之内,并在远端落地晚出IP网络,实现下一代网络组织的扁平化发展趋势[2]。   三、移动通信网络IP化改造的范围及流程

  (一)移动通信网络IP化改造的范围

  我国移动通信网络IP化改造的最终目标就是实现网络的全IP化,所以它所涉及的改造范围包括了基于Mc、Nb、Nc等接口的CS域,基于Gi、Gp、Gn等接口的PS域,以及lur、Gb、lu-cs、Abis的无线接口,另外还包括了基于MAP/CAP的信令网。(图1)

  (二)改造流程

  依照我国移动通信未来网络IP化改造的基本理念来看,IP化的改造流程基本可以分为三个步骤。

  步骤1:实现全网范围的移动语音网IP化,将具有Nb、Nc接口的设备改造为带有MSC、TMSC所能达到的功能的设备。

  步骤2:根据地区需求来实施对IP化改造的无线接入。需要根据需求来引入诸如Pool容灾技术来改造lu-Cs、Gb等端口,并同样将设备改造为涉及MSC、BSC、RNC端口的设备类型。

  步骤3:根据发展成果来对网络IP化改造实施各项业务要求及信令,确保无线网络的全面IP化。例如结合标准协议来建设IP网络,并致力于对端口及业务平台接口的改造。另外在移动语音网方面也要实现IP化改造。

  四、IP化改造后的注意问题及网络安全防范建议

  (一)IP化改造后的注意问题

  IP化改造后,由于软交换系统会引入大量数据及IT设备,并通过主系统及相关技术来完成对网络的基本架构和TDM制式转换,因此在网络IP化的改造建设过程中可能会涉及在组网规划、设备维护、网络优化、技术支撑以及网络问题安全方面的变革挑战,甚至在生产及管理环节都会遇到问题。因此在如此状况下,移动通信网络在IP化改造后需要注意以下几个问题。

  1.故障定位复杂且解决过程漫长

  IP化改造后的网络组网将趋于复杂化,所以一旦出现问题也将很难进行故障定位,问题解决时间也相对漫长。比如某省在网络维护过程中就遇到过通信不畅、信号中断等问题。但在网络人员对相关硬件、系统参数进行排查后却没有发现问题,所以为了快速恢复用户业务,就不得不重装系统,才使得业务恢复正常。但从设备维护成本角度看,这种故障排查及处理方式是有欠妥当的,不值得借鉴。因此故障定位难且难于维护是IP化改造后所必须要解决的问题。

  2.不可预见因素多

  由于采用了分离式架构,所以软交换网络系统在承载疏通IP相关信息时就很容易出现意外,比如某省在道路施工过程中就造成了路面塌方,使得地下光缆被压断。类似于这样的不可预见影响因素还有许多,他们都直接影响了移动通信网络的正常运营。

  3.网络故障级联性大

  上文提到,IP化改造后网络将趋于技术与结构上的复杂化,因此它的故障级联性也会相应增大。这也是因为IP化网络是一级关联一级的结构,所以只要任何一级出现故障,那么就会使得整个网络陷入瘫痪状态,形成连锁效应。比如某省移动网络的SGSN的MFS网元出现负荷过高,启动自我保护机制,并且不断向上一级网元发送错误信息包,又引起了上一级网元的拥塞,造成更大范围的网络故障。故如何防止故障范围影响的扩大也是保证网络质量的一个关键点。

  (二)IP网络安全防范建议

  1.强化集中维护体系

  IP化网络改造以后,集约、精确、高效管理将成为全IP网络化管理的必然需求。基于设备数量不断增加、设备容量与网络规模变大的考虑,应该采用现代化技术提升管理体系的运维水平,以“集中控制、维护、管理、少局所、大容量、少人力、精管理”为改革思路,强化集中维护体系。比如说在网络运维作业中处理好企业信息化OA系统中所存在的关联性关系,将数据统计、发布与信息交流作为办公流程自动化与知识管理自动化的结合点,做好电子信息流的定制工作,确保网络资源的集中化管理质量。

  2.做好质量评估

  以交换设备运行质量为标准,建立良好的设备评估机制,将设备管理、维护与监控一体化,并实现标准流程模式。本文认为,基于软交换网络运行模式,应该实现IP化改造后网络的4个标准化,即故障处理标准化、实时监控标准化、日常维护标准化和质量评估标准化。

  3.实现三网联动机制

  按照IP化改造后核心网络的网络架构演进趋势,再基于上层业务需要与下层承载层QOS保证来确保各专业之间传统交换网络与耦合度、传输网络之间的紧密关系。由于IP承载网在专业传输特点上的差异性,并没有建立基于共同语言的沟通关系,所以应该基于先进网络管理手段建立三网联动机制,确保网络的高质量。其联动内容就应该包含了以承载网、割接、调整、故障处理和测试为主的信息共享机制;以承载网定期网络性能、链路符合等通报模式和提高AR-CE、CR-AR各个链路峰值带宽利用率为主的工程实施策略;还有以承接网网络资源表格统计与资源共享、系统和端口关联建立关系更新技术、故障快速定位排查处理为主的资源关联模式。保证对新网络系统的深度维护机制与精细化管理[3]。

  总结

  IP化改造后的移动通信网络必然会以软交换技术为核心技术,并吸取百家之长,形成全方位的分层、开放体系架构网络,为未来全业务、全IP网络运营模式的实现而不断改进。本文对IP技术进行了简单论述,证明了移动网络技术演进是一个非常复杂且漫长的系统工程,更是一个动态的管理过程。

移动通信网络IP化改造

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