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面向移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的3G Teleco 2.0

侯自強 2009/11/30

  隨著中國3個運營商3G網(wǎng)絡首期部署的快速進展,3G業(yè)務市場競爭即將全面展開。競爭的焦點是移動互聯(lián)網(wǎng)。各移動運營商主張面向移動互聯(lián)網(wǎng)執(zhí)行開放政策。但是不同運營商對此的理解和策略是不同的。從傳統(tǒng)的Teleco 1.0過渡到Teleco 2.0是顛覆性的變革,從經(jīng)營理念、運營模式、收費模式到網(wǎng)絡體系結構都要變。多數(shù)運營商并沒有做好準備。

  對運營商而言,在互聯(lián)網(wǎng)沖擊下,目前盡快轉(zhuǎn)向移動互聯(lián)網(wǎng)[1],加速向Teleco2.0過渡,才能前途光明。

1 從IMS到INON/DSN

  目前移動運營商的2G/3G網(wǎng)絡都采用一個基于IP/MPLS的可管理的IP核心網(wǎng),在其上建立IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)平臺提供各種應用業(yè)務。IMS采用會話啟動協(xié)議(SIP),客戶機/服務器結構,實現(xiàn)了與接入無關的能為移動與固定業(yè)務共用的融合的核心網(wǎng),能夠為使用2.5G、3G、無線局域網(wǎng)(WLAN)和各種固定寬帶接入等不同終端的用戶提供各種融合的業(yè)務。支持從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、IP語音(VoIP)、網(wǎng)絡電視(IPTV)到各種多媒體應用。電信運營商希望采用這一個統(tǒng)一的平臺支持從消費型服務業(yè)到生產(chǎn)性和公共服務業(yè)的各種應用。這種結構為運營商搭建“帶圍墻的花園”,主導產(chǎn)業(yè)鏈提供網(wǎng)絡基礎。這傳承了Teleco1.0的模式,但是不能滿足面向移動互聯(lián)網(wǎng)的Teleco 2.0的需求。IMS集中控制封閉的結構可以為企業(yè)大客戶等對服務質(zhì)量(QoS)和安全有特殊需求的客戶提供服務。對于面向開放的移動互聯(lián)網(wǎng)是不合適的。互聯(lián)網(wǎng)開放、自治、無所不在的本性,為大眾娛樂和新媒體提供了廣闊的發(fā)展空間。真正實現(xiàn)了以客戶為中心。網(wǎng)絡的價值規(guī)律取決于其運營模式,即數(shù)字內(nèi)容的產(chǎn)生和分發(fā)交付方法。傳統(tǒng)的廣播網(wǎng)絡,按照Sarnoff定律,網(wǎng)絡的價值正比于聽眾的數(shù)量。而對于互聯(lián)網(wǎng)這種交換式網(wǎng)絡按照Metcalfe定律其網(wǎng)絡價值與其所連接的節(jié)點數(shù)的平方成正比。互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)業(yè)務的發(fā)展進一步增加了創(chuàng)造價值的維度。

  根據(jù)Reed定律,隨著社區(qū)用戶的數(shù)量增加,社區(qū)小組業(yè)務的收益以幾何級數(shù)增加。網(wǎng)絡價值正在從Sarnoff定律轉(zhuǎn)移到Metcalfe定律再到Reed定律所表述的狀態(tài)。只有保持網(wǎng)絡的開放性才能體現(xiàn)出其最大價值。

  近年來基于P2P的網(wǎng)絡電話、內(nèi)容下載和流媒體發(fā)展迅速,P2P成為互聯(lián)網(wǎng)上提供視音頻業(yè)務的主要模式。P2P業(yè)務是以重疊網(wǎng)的方式運營在公共互聯(lián)網(wǎng)上的,IMS采用客戶機/服務器體系架構不能支持P2P業(yè)務。解決P2P的管理問題需要以重疊網(wǎng)的方式建立分布式管理系統(tǒng),這就是智能結點重疊網(wǎng)(INON)。平行于IP多媒體子系統(tǒng),在公共互聯(lián)網(wǎng)上建立INON分布管理平臺,提供支撐環(huán)境[2]。以重疊網(wǎng)的方式建立的分布式管理系統(tǒng)如圖1所示。



  智能節(jié)點重疊網(wǎng)是覆蓋在IP核心網(wǎng)上的傳統(tǒng)的彈性重疊網(wǎng)(RON)技術與分布式哈希表(DHT)技術相結合的新型重疊網(wǎng)技術,包括自動組網(wǎng)、網(wǎng)絡資源管理、路由優(yōu)化等關鍵技術。其基本結構是保持TCP/IP協(xié)議不變,原來的3層變成3-層,在其上建立一個智能結點重疊網(wǎng)做為3+層,在此分布式管理平臺上提供流量監(jiān)控、流量控制、QoS、病毒防止和安全性等服務。智能結點重疊網(wǎng)的另外一個任務是為各種P2P應用提供支撐環(huán)境。它可以為在互聯(lián)網(wǎng)上采用不同協(xié)議和軟件的各種P2P業(yè)務,提供統(tǒng)一的支撐環(huán)境。主要是提供P2P CDN和P2P SIP。智能結點重疊網(wǎng)如圖2所示。



  中國移動看到了面對Teleco 2.0需求,IMS的局限性,開展移動互聯(lián)網(wǎng)計劃WIISE的研究,并且發(fā)布了分布式業(yè)務網(wǎng)絡(DSN)白皮書[3]。平行于在可管理IP網(wǎng)上的IMS,開展在公共移動互聯(lián)網(wǎng)上建立DSN(相當于前述的INON)的研究。發(fā)展DSN重點在于提供分布式管理和支撐環(huán)境,應對未來移動互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡新媒體的需求。這不僅順應了發(fā)展趨勢,更搶占了先機。目前DSN的概念尚在發(fā)展演化中,但保持互聯(lián)網(wǎng)的開放性是非常重要的,DNS應該能夠支持互聯(lián)網(wǎng)上的各種應用,從今天的P2P流媒體,各種Web2.0應用到未來的網(wǎng)絡新媒體、Web3.0語義網(wǎng)等。重點是鼓勵和支持互聯(lián)網(wǎng)上層出不窮的各種新應用而不是自己去發(fā)展一些應用。這樣就能夠形成一個健康的產(chǎn)業(yè)鏈。

  今天一些運營商在3G網(wǎng)絡建設中只想著IMS是不夠的,多花錢還會誤事。

2 核心網(wǎng)的扁平化

  目前中國布設的TD-SCDMA和WCDMA等3G網(wǎng)絡在網(wǎng)絡架構方面仍沿用了3GPP R99的結構,即基站上下行的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡控制器(RNC)、服務通用分組無線業(yè)務支持節(jié)點(SGSN)等網(wǎng)元與業(yè)務平臺相連。這種網(wǎng)絡結構要求每一個網(wǎng)元都對數(shù)據(jù)包進行拆解-封裝-轉(zhuǎn)發(fā)[4]。當空口具有高速分組接入(HSPA)能力時,成百上千小區(qū)所匯集的HSPA數(shù)據(jù)就對各網(wǎng)元尤其是RNC的數(shù)據(jù)處理能力提出了很高要求。以高速數(shù)據(jù)分組接入(HSDPA)最大峰值速率14.4 Mb/s為例,一個1 500個扇區(qū)的HSDPA網(wǎng)絡所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量為21.6 Gb/s。目前業(yè)界RNC的數(shù)據(jù)吞吐量僅達到1 Gb/s。今天各運營商建設的3G網(wǎng)絡與2G共用核心網(wǎng),其帶寬和數(shù)據(jù)處理能力遠遠不能滿足HSPA高數(shù)據(jù)率的需求。當數(shù)據(jù)負荷激增時運營商將面對RNC/SGSN的擴容的巨大壓力。此外在每一個節(jié)點處對數(shù)據(jù)包的重新拆裝會導致在每一節(jié)點都要引入額外的時延。結果會產(chǎn)生較長的網(wǎng)絡時延。對于移動互聯(lián)網(wǎng)應用,這種多層次的網(wǎng)絡結構是沒有必要的。使網(wǎng)絡扁平化不僅可以簡化設備降低成本,還可以減少時延。I-HSPA應運而生。這種架構把基站通過Gi/Gn口直接連接到GGSN節(jié)點(通向互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)業(yè)務的網(wǎng)關)[5]。I-HSPA原理如圖3所示。



  直接鏈路可為用戶數(shù)據(jù)流建立信道,從而繞過了傳統(tǒng)架構中的RNC以及SGSN,節(jié)省了傳輸成本。還可以避免當數(shù)據(jù)負荷激增時運營商對RNC/SGSN的擴容投資。另外,Gi/Gn由城域以太網(wǎng)提供以太網(wǎng)專線,以太網(wǎng)專線的成本要遠遠低于E1/T1專線,建設傳輸網(wǎng)絡所需的建設成本得到大幅降低。同時由于減少了傳輸路徑,數(shù)據(jù)的往返時延也大大減少。往返傳輸時間(RTT)可以減少到25 ms以下。網(wǎng)絡扁平化在LTE/SAE中得到進一步體現(xiàn)。

  但是不論I-HSPA還是SAE仍然保持一個可管理的IP核心網(wǎng)。不論連接基站的接入網(wǎng)還是連接接入網(wǎng)關和MME/UPA的演進的分組核心網(wǎng)EPC都還是移動運營商的可管理的專網(wǎng)。核心網(wǎng)網(wǎng)關通過接入網(wǎng)關的SGi接口連接互聯(lián)網(wǎng)。移動運營商在基于IP/MPLS的可管理的IP核心網(wǎng)EPC上通過IMS平臺提供各種應用業(yè)務。這種結構為運營商搭建“帶圍墻的花園”,主導產(chǎn)業(yè)鏈提供網(wǎng)絡基礎。這傳承了Teleco 1.0的模式,但是仍不能滿足面向移動互聯(lián)網(wǎng)的Teleco 2.0的需求。

  面向移動互聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡體系結構最簡單有效的方法是基站直接接入互聯(lián)網(wǎng),不再保留可管理的IP核心網(wǎng)EPC,將移動性管理等功能放到互聯(lián)網(wǎng)上去做。與這種結構最接近的是WiMAX NRM R1的B結構。在B結構中不使用ASN網(wǎng)關,其功能由互聯(lián)網(wǎng)上的交換機和路由器來實現(xiàn)。可惜WiMAX為了進3G盡量向蜂窩移動通信靠攏,采用了與LTE接近的C結構,保留了ASN網(wǎng)關和可管理的核心網(wǎng)(ASN、CSN),采用IMS提供服務。而這恰恰丟掉了其自身的優(yōu)勢[6]。

3 從門戶加客戶端軟件到云計算

  由于屏幕小、計算能力弱一般手機只能訪問瀏覽幾萬個WAP網(wǎng)站,而近二百萬個互聯(lián)網(wǎng)上的HTTP網(wǎng)站則不能訪問。大大限制了其應用。iPhone等高檔智能手機支持HTTP可以訪問互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站,但由于屏幕小,需采用滑窗方式選擇收看使用不便。門戶加客戶端模式的成功出現(xiàn)改變了這一狀況,這將對移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。門戶網(wǎng)站具有導航與協(xié)議和格式轉(zhuǎn)換能力。下載安裝其客戶端軟件,不僅可以瀏覽WAP網(wǎng)站,還可以登陸訪問瀏覽HTTP網(wǎng)站,以適合手機的格式觀看。不僅可以收看WAP的視頻節(jié)目,還可以收看HTTP視頻共享網(wǎng)站的視頻內(nèi)容。可以支持各種Web2.0應用。基本克服了手機上網(wǎng)的主要問題。UCWEB是中國最成功的門戶網(wǎng)站,2008年其安裝激活的客戶端已經(jīng)達到6 000萬戶。

  這種模式將更多的計算力從手機移到網(wǎng)絡側,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)用戶增多,寬帶視頻業(yè)務增多,對門戶網(wǎng)站的協(xié)議轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換和內(nèi)容存儲能力需求將急劇增加,解決方法是采用云計算平臺。這種云計算平臺將同時提供前述的INON/DSN功能,為移動互聯(lián)網(wǎng)提供支撐環(huán)境。對運營商而言誰能盡快形成這種支撐環(huán)境對發(fā)展移動互聯(lián)網(wǎng)至關重要。

  為了克服一些手機由于生產(chǎn)量小沒有客戶端支持或用戶不會下載安裝客戶端軟件的限制,運營商應該訂制和鼓勵開發(fā)生產(chǎn)低成本高性能手機,在其中預置客戶端軟件,簡化操作提供“一鍵上網(wǎng)”服務。將大大提高競爭力,推進移動互聯(lián)網(wǎng),從而推動3G的發(fā)展。

4 收費模式應包月為主

  在移動互聯(lián)網(wǎng)時代,電信運營商提供基礎傳輸業(yè)務仍然是有利可圖的。到2011年中國移動的移動互聯(lián)網(wǎng)用戶如果達到1億人,每人每月接入費以50元人民幣計,年收入可達600億元人民幣。

  實踐證明,互聯(lián)網(wǎng)用戶能夠接受的主要收費模式是包月。固網(wǎng)寬帶業(yè)務是在提供包月不封頂業(yè)務后才得到快速發(fā)展。移動互聯(lián)網(wǎng)也是一樣,2006年底和黃在英國率先提供包月接入業(yè)務,一年后包月業(yè)務席卷歐美,移動互聯(lián)網(wǎng)流量激增。目前電信運營商對Skype對話音業(yè)務的沖擊已經(jīng)不甚介意,歐美運營商允許數(shù)據(jù)包月用戶使用Skype電話。隨著3G HSPA的部署,容量大幅度提高,帶寬成本降低使得實行包月制成為可能。中國手機上網(wǎng)若能將資費調(diào)整到20元人民幣包月(2 GB流量封頂),或與話音打包必能推動移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。而對于筆記本電腦上網(wǎng)而言,100元人民幣包月不封頂是廣大用戶可以接受的價格。目前中國3大運營商制訂的價格標準仍然偏高,不足以推動移動互聯(lián)網(wǎng)的大發(fā)展。

  移動互聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展趨勢,誰能盡快轉(zhuǎn)向移動互聯(lián)網(wǎng)來發(fā)展網(wǎng)絡和業(yè)務,誰就能在競爭中取勝。可謂是“順勢者昌,搶占先機者為王!”

5 參考文獻

[1] 侯自強. 互聯(lián)網(wǎng)沖擊和電信變革 [C]//2007中國互聯(lián)網(wǎng)大會, 2007年9月24日, 北京.
[2] 侯自強. 面向消費者的NGN [J]. 現(xiàn)代電信科技, 2007,37(7):7-12.
[3] 中國移動分布式業(yè)務網(wǎng)絡(DSN)技術白皮書 [R]. 北京: 中國移動研究院, 2009.
[4] 3GPP TR 23.882 0.10.1. 3GPP System architecture evolution(SAE): Report on technical options and conclusions[S]. 2006.
[5] KYNASLAHTI A. I-HSPA,Nokia/UMTS Forum [R]. 2006.
[6] 侯自強. 寬帶無線接入和移動互聯(lián)網(wǎng)——論寬帶移動通信網(wǎng)絡結構的演進 [J]. 中國通信月刊, 2007(7):3-12.

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