3G的回传电路与核心网的建设-加速IP化扁平化

    目前我国三个电信运营商的3G网络建设如火如荼，已经建设了近30万个基站，到2011年底将建设约50万个基站。目前核心网是在原2G网的基础上扩建的，仍然采用原有的结构。而回传电路仍然采用数字专线E1等电路。而其容量远不能满足全负荷数据业务的需求。如目前CDMA EVDO的单基站的容量可达27Mb/s, 而目前一般的回传电路仅为4个E1即8Mb/s。而核心网的带宽和RNC的容量更是远远不能满足数据业务全负荷运营的需求。

    3G商业运营开展以来，实践表明核心业务是移动互联网。而话音业务，由于工作频率高覆盖差，经常需要切换到2G工作，实际上还不如2G。因此在核心网体系结构设计中，我们应该以分组数据业务为主而不是以话音业务为主,不能再保留以话音业务为主的2G原有形态。移动互联网业务的特点是：视频等新业务的开展导致流量大增，而收入并非同步增长而只是缓慢增长，如图１所示。

　　　图１：互联网业务收入不与流量同比增长

   当流量超过一定值其成本超过收入时将出现亏损，不能健康持续发展。必须降低带宽成本，才能适应移动互联网的需求。目前3G HSPA的带宽成本较2G已经有了大幅度下降，可以满足移动互联网的业务需求，而核心网和回传电路如果仍然采用原有的方案，在成本上将无法满足移动互联网流量快速增长的需求。图2给出移动通信系统OPEX和CAPEX的组成情况。核心网和传输网络的成本约占35%，必须大幅度降低这部分的带宽成本才能适应移动互联网业务的需求。解决方案就是提前启动IP化扁平化进程，不要等到LTE再进行。

        图2、 移动通信系统成本分析

   首先讨论分组核心网的成本。目前的3G核心网沿袭2G核心网的结构，基站通过SGSN连接分组核心网再经过GGSN连接互联网。数据在分组核心网中经过拆包再重组打包。这样即增加成本又增加时延。一些厂商发展了I-HSPA系统，不再保留分组核心网，跳过SGSN直接连接互联网。如图3所示。

                   图3、I-HUPA

   这样做不仅可以大幅度降低成本还可以减少时延，而且便于以后向LTE和4G过渡。开始3GPP并没有将I-HSPA列入演进日程，现在已经将这种扁平化目标列入HSPA演进日程。推出采用直接隧道的体系结构的方案。在HSPA+ R7中用户平面增加Node B通过RNC经直接隧道连接GGSN的通道。在Flat HSPA+R7中，取消RNC , Node B经直接隧道连接GGSN。如图4所示。而LTE SAE的核心网已经采用了这种扁平化的结构。

                      图4  HSPA 扁平化的演进

   其中HSPA R7已经在2008年推出，Flat HSPA R7将在2009/2010年推出，我们在核心网的建设中应该尽早采用Flat HSPA R7以降低核心网的建网成本，这样可以降低核心网成本40%。

     减少回传电路成本是降低成本的另外一个重要途径。现有E1/TDM回传电路适用于话音业务，成本太高不能满足移动互联网高带宽的需求。采用运营商级以太网提供回传电路可以大幅度降低成本图5给出采用E1和城域以太网作为回传电路的成本比较。运营商在城域光网上直接架构城域以太网提供回传电路可以大幅度降低CAPEX 和 OPEX, 配合以采用扁平化的核心网体系结构可以大幅度降低3G网络的建设和运营成本。这样才能在收入缓慢平稳增长的情况下，满足流量急剧增长的需求。

            图5、 E1/TDM 和运营商级以太网作为回传电路的成本比较

   图6给出目前爱立信提供的三种回传电路方案。

         图6、三种回传电路方案

    当单站容量小于6Mb/s时采用ATM/E1、容量10Mb/s以上时采用E1加ADSL/IP方案、容量在20Mb/s以上时采用城域以太网方案。我国部署的3G网络全部采用HSPA,全负荷时容量在20Mb/s以上，应该全力发展城域以太网提供回传电路。

   目前我国3G网络建设已经完成了急速扩张实现主要城市覆盖的阶段。接入进一步巩固，完善和提高的阶段。改善覆盖、提高容量、降低成本的问题成为关注的焦点。我国已经进入2G和3G网络并存的时期，2G提供全国大面积覆盖，以话音业务为主，同时承担农村信息化消除数字鸿沟的责任。而3G将主要提供城市移动互联网业务，在其上将通过数字娱乐、新媒体、现代服务业和物联网业务。按照此目标核心网的建设应该采用Flat HSPA R7，而传输连接应该由城域以太网来提供。某种程度上说，建设3G核心网加速IP化扁平化势在必行，以现有宽带固网为基础，比拓宽现有移动核心网更方便，成本更低。