umts 从1999年第一个版本r99开始,就采用了atm的技术平台,ip作为一个强有力的竞争技术却因为qos、安全性等原因而未被采用。但是,作为数据时代的霸主,ip技术终究和umts这个以宽带接入为特色的技术有着不解之缘。
一、umts之初,atm独领风骚
3gpp定义的utran网络结构主要接口是iub、iur和iu(包括iucs和iups),这些接口上的协议栈分为无线网络层和传输网络层。utran的传输网络实际上指在iub/iu/iur上位于无线网络层下的传输资源,分别是数据承载(data bearer)和信令承载(signalling bearer)。3gpp在早期制订r99/r4 utran 规范的时候,曾经为选择ip技术还是atm技术做了深入的探讨和分析,两种技术各有优缺点,atm技术成熟、qos质量保证高,而ip组网灵活、传输效率高,实在让人难以取舍。但因为当时ip传输技术被认为还没有成熟,并且2g系统也大多采用tdm技术,因此3gpp最终推荐了atm技术。其面向连接的特性可以很好地保证业务质量,并可发挥atm的统计复用、qos保证等优势,这样常用的传输配置是:在iub接口上因为传输流量小通常采用ima e1传输,在iu/iur上通常采用atm over stm-1传输。 即便是r4中的iu-ps上的ip,也不是真正的ip传输承载,仅仅是ip over atm,这时真正的传输承载是atm。atm作为3gpp定义的主流二层承载技术,由于其有面向连接及完善的服务质量保证机制、有良好的带宽颗粒度、技术成熟、部署广泛,适合于r4 cs域对话音业务的承载和ps域对多媒体业务的承载。目前在全球部署的大多数umts网络都采用atm作为承载,也是目前较为成熟的解决方案。
atm的特征是面向连接和带宽保障,比较适合传统话音业务和固定带宽的ps业务(如r99的ps业务)的传送。针对突发性的可变速率的各类ip业务,atm平台很难在高效和无阻塞之间取得平衡;atm配置管理的复杂性也使得系统很难实现大容量的扩展,难以在容量和配置灵活性之间取得平衡。基于atm架构的umts平台,在数据业务高速发展今天及将来,在传输容量、传送效率、组网方式等方面都正在暴露其固有的局限性。
二、需求驱动,ip应运而生
基于ip的internet业务的爆炸式增长给传统网络带来了前所未有的变革,使其在业务发展、流量模式、运营方面发生了巨大变化。ip技术在internet上的成功,使其在移动网络的业务和承载上也必将得到全面应用,未来的移动通信从网络到终端均将使用基于ip的协议通信,包括结构ip化、承载与业务ip化的全过程。ip技术在移动网络的应用,首先将改变承载网络的方式。从系统可扩展性、节约网络建设成本等方面考虑,以ip为核心的传输承载将逐渐从核心网向无线接入网渗透,并将最终成为无线接入网传输承载层的主流协议。
总体来说,移动网络全ip化将有助于建立统一的承载网,同时简化移动网络结构,提高网络承载能力,支撑移动宽带业务的快速部署。从业务模式和业务运营的角度看,移动网络全ip化将带来两点变化。首先是通信方式的变化,移动ip化将真正实现话音和数据的业务融合,语音和数据将在一个统一的基于ip技术的平台上进行传送,未来的移动网络将实现全包交换,语音和数据都由ip包来承载,语音将会弱化为数据的一种应用。其次是运营模式的变化,移动ip技术使得为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。这将对传统的电信运营商产生巨大的冲击,单独从简单话音业务中追寻利润的空间会变得越来越小。ip网络具有灵活的自主路由寻址能力,可以方便地实现移动网元之间的备份功能,在网元节点出现故障情况下,业务能够得到恢复保护;采用ip组网方式能够为基站提供fe/ge接口,fe相当于50个e1的带宽,能在很大程度上满足基站的带宽要求;ip组网带来的带宽能力的提升,很好地解决了由hspa技术引发传输成本增加的问题。此外,相对较低的ip设备成本和网络维护人力成本将会进一步降低运营商的capex和opex;相对于atm对多业务,特别是,ip业务较弱的支持能力,基于ip的组网不仅可以解决语音业务的承载,而且可以实现综合业务承载,基于ip的弹性管道很好地适应了数据业务的tcp流量机制,传送效率更高,速度更快。
鉴于ip在高数据业务负荷时有更高的链路利用率,并且有更好的开放性,更低的成本,更能满足用户的通信需求,所以3gpp还是及时地在r5的utran规范里正式推荐ip传输选项。根据3gpp的工作项目 “ip transport in utran” 的最终输出报告rp-020135,包括25.933,共有18个3gpp规范描述了ip传输,主要涉及到iub/iur/iu接口,从而为核心网和无线接入网全网向ip传输演进打下了理论基础。
随着协议的逐渐完善和产业链的成熟, ip技术正在被逐渐引入umts网络,这不仅可以大幅度提高网络数据承载能力,更可以缓解3g运营商当前面临的巨大传输压力,特别是hspa等无线宽带技术的商用对接入网传输带来的挑战。
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