探讨IP承载网络规划设计
时间:2023-09-29 10:37来源: 作者: 点击: 次
毋庸置疑，现代通信的发展，是由业务需求和市场需求来决定的，而不是技术的发展。我们回头看看互联网（）的发展历程，这其中市场推动的痕迹非常明显：这一种六七十年代就已经诞生的技术，在九十年代后期才得以迅猛发展，无非是上世纪后期，文件共享、电子邮件、网络计算和网页浏览等多种业务需求的共同作用。
同样，3G系统对网络的要求，也是由其业务需求来决定的。根据统计，在中国，移动数据通信的业务收入在整个移动通信行业里所占的比重在15％左右，从这个比例看，显然，目前真正创收的仍是话音业务。即使在经济发达的欧洲，在已经开通3G业务的国家里，话音业务所占比重仍然高达85％。
因此可以相信，未来5年的3G业务应该是这样一种格局：以话音业务为主导，数据业务迅速发展。不管是3G的无线网络，还是IP网络的设计，都必须考虑这个因素。
针对这个特点，我们有必要来分析一下话音业务和数据业务的流量模型：
话音流量模型区别于一般互联网数据业务的流量模型，话音流基本上是对称的，上下行差别很小，而每个Internet业务流上行和下行的流量是不同的。另外，其对服务质量的要求也不尽相同，不管是话音还是视频，这些实时性业务对数据包的时延和抖动非常敏感，对QOS的要求非常苛刻；而互联网HTTP、FTP、电子邮件等业务没有特殊的要求，只要数据包在超时之前到达就可以。
从安全可靠性的角度考虑，两者的要求也不同。由于话音通信已经成为人们生活工作不可或缺的工具，即使电话流量在IP网络上，也要同样保障其原有的可靠性；而互联网网页浏览、网络游戏等业务，远没有达到必不可少的高度。
这些业务特点，决定了3G的IP承载网特殊性：一方面要保证传统话音业务的可靠安全，毕竟这是业务创收的主要来源；另一方面，还要提供多业务（如视频、图像、数据等）的通信载体，这才是未来发展的方向！两者都不可偏废。
网络隔离
基于3G业务的不同需求，在业界基本上达成这样的原则：3G的IP承载网与传统互联网络隔离开来，不管是逻辑上还是物理上的隔离。
图1 网络隔离示意图
目前中国的运营商都已经拥有一个或更多IP网络：比如中国电信的163、中国网通的169以及移动的CMNET等。其中规模最大的一般都是开展互联网业务的IP网络。在这种情况下，建设3G承载网都会碰到这个疑问：改造现有网络还是新建一张专用网络？
其实，在业界从来不缺乏这种类似的争论，争论的核心无非是投资成本和管理成本的问题。但是，我们看看最后的结果，中国移动在CMNET外另建了一个IP专网，而中国电信已经完成了新CN2的部署。因此，实践证明，最节俭有效的方案是另外建设一个物理专用网络。
改造现网，无非是在目前的基础上升级设备能力和扩大线路容量，然后采用相应的VPN技术逻辑上隔离3G业务。从投资费用上考虑，原有旧设备和线路的升级，旧网络的割接，其成本并不低；而且，如果改造后的3G业务与互联网业务共享一个物理网络，还会有很大问题：由于互联网业务的爆发式增长，其对带宽的需求很难预测，很可能在短期内造成网络拥塞，一再扩容，最后还是需要新建一个网络，造成更大的浪费。而3G业务目前以话音为主，其流量模型与互联网业务大相径庭，不太适合共享一种链路带宽。从长期考虑，新建网络将更加节约投资。
第二，在现网基础上开通3G承载网，还会带来管理成本的剧增。由于VPN技术的引入，显然带来了网络的复杂性。网络管理和业务开通难度增加，需要采用各种复杂的路由策略、VPN、QOS等技术来隔离和协调3G业务和其它业务，使得3G的MSC、信令网关和媒体网关等设备能和现网众多的Internet服务器、网关和终端在同一个物理网络上安全工作。
第三，物理隔离开互联网，可以避免互联网带来安全问题。由于随着互联网规模和用户的日益增加，Internet已经演变成了一个非常开放的、自由的，也非常复杂的通信方式。在这个网络里缺少合理的管制，到处充满了冲突，病毒与反病毒、保密与拦截、共享与版权保护等。一旦存在网络攻击，网络陷入瘫痪，即使是逻辑隔离开来的3G承载网也无法幸免，毕竟它们共同运行在一个物理设备上。而且，互联网发展到如今，安全始终是一个重要并存在着的问题。
随着IP网络设备的成本降低，未来的3G承载网应该，也完全可以建设在一个新的IP网络上，目前不适合与互联网共存于同一网络里。
其实，在具体的业务承载策略里，3G业务会同时运营在其IP专用承载网和互联网上：3G系统的信令VPN、CS域业务（话音）和PS域里的流媒体等实时性业务均可承载在IP专用承载网上；而网页浏览、文件共享和网络游戏等业务可以通过Gi接口引入互联网。这样，即可以满足前面提到的3G业务需求，又可以充分利用多个物理网络，提高了运营商的投资效益。
网络框架及站址路由器
根据目前网络发展的扁平化趋势，未来的IP承载网应该尽量减少网络层次。针对中国的实际情况以及3G节点部署的特点，一般来说有两种做法：一、国家网扁平化到地市；二、省网扁平化到地市所有节点。这两种结构对于准备大规模发展3G业务的运营商来说，总体上都是符合简单高效原则的。
方案一（图2）：国家网扁平化到地市，不再设立省网，国家骨干网直接接入地市城域网；地市的城域网由3G站址路由器（Site Router）组成，接入3G业务。
请参考下图：
图2 网络框架一
这种将国家骨干网的边缘推进到城域网边界的作法，其主要优点是方便集中管理、利于跨省业务的开通。需要提出的是，这种网络结构对于维护体系有一个较高要求，需要全网有一个集中维护的技术团队，对于一个拥有几百个节点，开展VPN等多业务的网络来讲，需要较为庞大的维护、策略优化的团队。因此，这不仅仅是个技术问题，还是个网络管理体制的问题，需要运营商仔细斟酌。
而方案二（图3）：则对省网进行扁平化，部署到每个地市的3G节点（Site），省网最主要的设备是3G站址路由器（Site Router）；而国家骨干网保持简单明了的网络结构，只涉及每个省的一两个出口。
这种网络也同样能达到网络扁平的目的，由省级部门来管理整个IP承载网，方便省内业务的开通；对目前中国的运营商来说，也不涉及大规模的管理体制变动。因此，这也不失为一个好的选择。
图3 网络框架二
同样，3G系统对网络的要求，也是由其业务需求来决定的。根据统计，在中国，移动数据通信的业务收入在整个移动通信行业里所占的比重在15％左右，从这个比例看，显然，目前真正创收的仍是话音业务。即使在经济发达的欧洲，在已经开通3G业务的国家里，话音业务所占比重仍然高达85％。
因此可以相信，未来5年的3G业务应该是这样一种格局：以话音业务为主导，数据业务迅速发展。不管是3G的无线网络，还是IP网络的设计，都必须考虑这个因素。
针对这个特点，我们有必要来分析一下话音业务和数据业务的流量模型：
话音流量模型区别于一般互联网数据业务的流量模型，话音流基本上是对称的，上下行差别很小，而每个Internet业务流上行和下行的流量是不同的。另外，其对服务质量的要求也不尽相同，不管是话音还是视频，这些实时性业务对数据包的时延和抖动非常敏感，对QOS的要求非常苛刻；而互联网HTTP、FTP、电子邮件等业务没有特殊的要求，只要数据包在超时之前到达就可以。
从安全可靠性的角度考虑，两者的要求也不同。由于话音通信已经成为人们生活工作不可或缺的工具，即使电话流量在IP网络上，也要同样保障其原有的可靠性；而互联网网页浏览、网络游戏等业务，远没有达到必不可少的高度。
这些业务特点，决定了3G的IP承载网特殊性：一方面要保证传统话音业务的可靠安全，毕竟这是业务创收的主要来源；另一方面，还要提供多业务（如视频、图像、数据等）的通信载体，这才是未来发展的方向！两者都不可偏废。
网络隔离
基于3G业务的不同需求，在业界基本上达成这样的原则：3G的IP承载网与传统互联网络隔离开来，不管是逻辑上还是物理上的隔离。
图1 网络隔离示意图
目前中国的运营商都已经拥有一个或更多IP网络：比如中国电信的163、中国网通的169以及移动的CMNET等。其中规模最大的一般都是开展互联网业务的IP网络。在这种情况下，建设3G承载网都会碰到这个疑问：改造现有网络还是新建一张专用网络？
其实，在业界从来不缺乏这种类似的争论，争论的核心无非是投资成本和管理成本的问题。但是，我们看看最后的结果，中国移动在CMNET外另建了一个IP专网，而中国电信已经完成了新CN2的部署。因此，实践证明，最节俭有效的方案是另外建设一个物理专用网络。
改造现网，无非是在目前的基础上升级设备能力和扩大线路容量，然后采用相应的VPN技术逻辑上隔离3G业务。从投资费用上考虑，原有旧设备和线路的升级，旧网络的割接，其成本并不低；而且，如果改造后的3G业务与互联网业务共享一个物理网络，还会有很大问题：由于互联网业务的爆发式增长，其对带宽的需求很难预测，很可能在短期内造成网络拥塞，一再扩容，最后还是需要新建一个网络，造成更大的浪费。而3G业务目前以话音为主，其流量模型与互联网业务大相径庭，不太适合共享一种链路带宽。从长期考虑，新建网络将更加节约投资。
第二，在现网基础上开通3G承载网，还会带来管理成本的剧增。由于VPN技术的引入，显然带来了网络的复杂性。网络管理和业务开通难度增加，需要采用各种复杂的路由策略、VPN、QOS等技术来隔离和协调3G业务和其它业务，使得3G的MSC、信令网关和媒体网关等设备能和现网众多的Internet服务器、网关和终端在同一个物理网络上安全工作。
第三，物理隔离开互联网，可以避免互联网带来安全问题。由于随着互联网规模和用户的日益增加，Internet已经演变成了一个非常开放的、自由的，也非常复杂的通信方式。在这个网络里缺少合理的管制，到处充满了冲突，病毒与反病毒、保密与拦截、共享与版权保护等。一旦存在网络攻击，网络陷入瘫痪，即使是逻辑隔离开来的3G承载网也无法幸免，毕竟它们共同运行在一个物理设备上。而且，互联网发展到如今，安全始终是一个重要并存在着的问题。
随着IP网络设备的成本降低，未来的3G承载网应该，也完全可以建设在一个新的IP网络上，目前不适合与互联网共存于同一网络里。
其实，在具体的业务承载策略里，3G业务会同时运营在其IP专用承载网和互联网上：3G系统的信令VPN、CS域业务（话音）和PS域里的流媒体等实时性业务均可承载在IP专用承载网上；而网页浏览、文件共享和网络游戏等业务可以通过Gi接口引入互联网。这样，即可以满足前面提到的3G业务需求，又可以充分利用多个物理网络，提高了运营商的投资效益。
网络框架及站址路由器
根据目前网络发展的扁平化趋势，未来的IP承载网应该尽量减少网络层次。针对中国的实际情况以及3G节点部署的特点，一般来说有两种做法：一、国家网扁平化到地市；二、省网扁平化到地市所有节点。这两种结构对于准备大规模发展3G业务的运营商来说，总体上都是符合简单高效原则的。
方案一（图2）：国家网扁平化到地市，不再设立省网，国家骨干网直接接入地市城域网；地市的城域网由3G站址路由器（Site Router）组成，接入3G业务。
请参考下图：
图2 网络框架一
这种将国家骨干网的边缘推进到城域网边界的作法，其主要优点是方便集中管理、利于跨省业务的开通。需要提出的是，这种网络结构对于维护体系有一个较高要求，需要全网有一个集中维护的技术团队，对于一个拥有几百个节点，开展VPN等多业务的网络来讲，需要较为庞大的维护、策略优化的团队。因此，这不仅仅是个技术问题，还是个网络管理体制的问题，需要运营商仔细斟酌。
而方案二（图3）：则对省网进行扁平化，部署到每个地市的3G节点（Site），省网最主要的设备是3G站址路由器（Site Router）；而国家骨干网保持简单明了的网络结构，只涉及每个省的一两个出口。
这种网络也同样能达到网络扁平的目的，由省级部门来管理整个IP承载网，方便省内业务的开通；对目前中国的运营商来说，也不涉及大规模的管理体制变动。因此，这也不失为一个好的选择。
图3 网络框架二
