面向移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的3G Teleco 2.0
侯自強(qiáng) 2009/11/30
隨著中國3個(gè)運(yùn)營商3G網(wǎng)絡(luò)首期部署的快速進(jìn)展，3G業(yè)務(wù)市場競爭即將全面展開。競爭的焦點(diǎn)是移動互聯(lián)網(wǎng)。各移動運(yùn)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(yùn)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(yùn)營模式、收費(fèi)模式到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都要變。多數(shù)運(yùn)營商并沒有做好準(zhǔn)備。
對運(yùn)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(yùn)營商的2G/3G網(wǎng)絡(luò)都采用一個(gè)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(yīng)用業(yè)務(wù)。IMS采用會話啟動協(xié)議(SIP)，客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了與接入無關(guān)的能為移動與固定業(yè)務(wù)共用的融合的核心網(wǎng)，能夠?yàn)槭褂?.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(wù)。支持從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、IP語音(VoIP)、網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)到各種多媒體應(yīng)用。電信運(yùn)營商希望采用這一個(gè)統(tǒng)一的平臺支持從消費(fèi)型服務(wù)業(yè)到生產(chǎn)性和公共服務(wù)業(yè)的各種應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)為運(yùn)營商搭建“帶圍墻的花園”，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。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(jié)構(gòu)可以為企業(yè)大客戶等對服務(wù)質(zhì)量(QoS)和安全有特殊需求的客戶提供服務(wù)。對于面向開放的移動互聯(lián)網(wǎng)是不合適的�；ヂ�(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(shí)現(xiàn)了以客戶為中心。網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值規(guī)律取決于其運(yùn)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(luò)，按照Sarnoff定律，網(wǎng)絡(luò)的價(jià)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(luò)按照Metcalfe定律其網(wǎng)絡(luò)價(jià)值與其所連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方成正比�；ヂ�(lián)網(wǎng)社區(qū)業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)一步增加了創(chuàng)造價(jià)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(wù)的收益以幾何級數(shù)增加。網(wǎng)絡(luò)價(jià)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(luò)的開放性才能體現(xiàn)出其最大價(jià)值。
近年來基于P2P的網(wǎng)絡(luò)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(wù)的主要模式。P2P業(yè)務(wù)是以重疊網(wǎng)的方式運(yùn)營在公共互聯(lián)網(wǎng)上的，IMS采用客戶機(jī)/服務(wù)器體系架構(gòu)不能支持P2P業(yè)務(wù)。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(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shù)與分布式哈希表(DHT)技術(shù)相結(jié)合的新型重疊網(wǎng)技術(shù)，包括自動組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)資源管理、路由優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。其基本結(jié)構(gòu)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(gè)智能結(jié)點(diǎn)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(wù)。智能結(jié)點(diǎn)重疊網(wǎng)的另外一個(gè)任務(wù)是為各種P2P應(yīng)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(wù)，提供統(tǒng)一的支撐環(huán)境。主要是提供P2P CDN和P2P SIP。智能結(jié)點(diǎn)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(jì)劃WIISE的研究，并且發(fā)布了分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(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(dāng)于前述的INON)的研究。發(fā)展DSN重點(diǎn)在于提供分布式管理和支撐環(huán)境，應(yīng)對未來移動互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)新媒體的需求。這不僅順應(yīng)了發(fā)展趨勢，更搶占了先機(jī)。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(yīng)該能夠支持互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用，從今天的P2P流媒體，各種Web2.0應(yīng)用到未來的網(wǎng)絡(luò)新媒體、Web3.0語義網(wǎng)等。重點(diǎn)是鼓勵(lì)和支持互聯(lián)網(wǎng)上層出不窮的各種新應(yīng)用而不是自己去發(fā)展一些應(yīng)用。這樣就能夠形成一個(gè)健康的產(chǎn)業(yè)鏈。
今天一些運(yùn)營商在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(shè)的TD-SCDMA和WCDMA等3G網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面仍沿用了3GPP R99的結(jié)構(gòu)，即基站上下行的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)、服務(wù)通用分組無線業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)等網(wǎng)元與業(yè)務(wù)平臺相連。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求每一個(gè)網(wǎng)元都對數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆解-封裝-轉(zhuǎn)發(fā)[4]。當(dāng)空口具有高速分組接入(HSPA)能力時(shí)，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(gè)1 500個(gè)扇區(qū)的HSDPA網(wǎng)絡(luò)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(dá)到1 Gb/s。今天各運(yùn)營商建設(shè)的3G網(wǎng)絡(luò)與2G共用核心網(wǎng)，其帶寬和數(shù)據(jù)處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足HSPA高數(shù)據(jù)率的需求。當(dāng)數(shù)據(jù)負(fù)荷激增時(shí)運(yùn)營商將面對RNC/SGSN的擴(kuò)容的巨大壓力。此外在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)處對數(shù)據(jù)包的重新拆裝會導(dǎo)致在每一節(jié)點(diǎn)都要引入額外的時(shí)延。結(jié)果會產(chǎn)生較長的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。對于移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，這種多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是沒有必要的。使網(wǎng)絡(luò)扁平化不僅可以簡化設(shè)備降低成本，還可以減少時(shí)延。I-HSPA應(yīng)運(yùn)而生。這種架構(gòu)把基站通過Gi/Gn口直接連接到GGSN節(jié)點(diǎn)(通向互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)關(guān))[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(gòu)中的RNC以及SGSN，節(jié)省了傳輸成本。還可以避免當(dāng)數(shù)據(jù)負(fù)荷激增時(shí)運(yùn)營商對RNC/SGSN的擴(kuò)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于E1/T1專線，建設(shè)傳輸網(wǎng)絡(luò)所需的建設(shè)成本得到大幅降低。同時(shí)由于減少了傳輸路徑，數(shù)據(jù)的往返時(shí)延也大大減少。往返傳輸時(shí)間(RTT)可以減少到25 ms以下。網(wǎng)絡(luò)扁平化在LTE/SAE中得到進(jìn)一步體現(xiàn)。
但是不論I-HSPA還是SAE仍然保持一個(gè)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(guān)和MME/UPA的演進(jìn)的分組核心網(wǎng)EPC都還是移動運(yùn)營商的可管理的專網(wǎng)。核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過接入網(wǎng)關(guān)的SGi接口連接互聯(lián)網(wǎng)。移動運(yùn)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(yīng)用業(yè)務(wù)。這種結(jié)構(gòu)為運(yùn)營商搭建“帶圍墻的花園”，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。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(luò)體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)最接近的是WiMAX
NRM R1的B結(jié)構(gòu)。在B結(jié)構(gòu)中不使用ASN網(wǎng)關(guān)，其功能由互聯(lián)網(wǎng)上的交換機(jī)和路由器來實(shí)現(xiàn)。可惜WiMAX為了進(jìn)3G盡量向蜂窩移動通信靠攏，采用了與LTE接近的C結(jié)構(gòu)，保留了ASN網(wǎng)關(guān)和可管理的核心網(wǎng)(ASN、CSN)，采用IMS提供服務(wù)。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(jì)算
由于屏幕小、計(jì)算能力弱一般手機(jī)只能訪問瀏覽幾萬個(gè)WAP網(wǎng)站，而近二百萬個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的HTTP網(wǎng)站則不能訪問。大大限制了其應(yīng)用。iPhone等高檔智能手機(jī)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(dǎo)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(jī)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�？梢灾С指鞣NWeb2.0應(yīng)用�；究朔耸謾C(jī)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(dá)到6
000萬戶。
這種模式將更多的計(jì)算力從手機(jī)移到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)用戶增多，寬帶視頻業(yè)務(wù)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(jì)算平臺。這種云計(jì)算平臺將同時(shí)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(yùn)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(guān)重要。
為了克服一些手機(jī)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(yùn)營商應(yīng)該訂制和鼓勵(lì)開發(fā)生產(chǎn)低成本高性能手機(jī)，在其中預(yù)置客戶端軟件，簡化操作提供“一鍵上網(wǎng)”服務(wù)。將大大提高競爭力，推進(jìn)移動互聯(lián)網(wǎng)，從而推動3G的發(fā)展。
4 收費(fèi)模式應(yīng)包月為主
在移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電信運(yùn)營商提供基礎(chǔ)傳輸業(yè)務(wù)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(dá)到１億人，每人每月接入費(fèi)以50元人民幣計(jì)，年收入可達(dá)600億元人民幣。
實(shí)踐證明，互聯(lián)網(wǎng)用戶能夠接受的主要收費(fèi)模式是包月。固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)是在提供包月不封頂業(yè)務(wù)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(wù)，一年后包月業(yè)務(wù)席卷歐美，移動互聯(lián)網(wǎng)流量激增。目前電信運(yùn)營商對Skype對話音業(yè)務(wù)的沖擊已經(jīng)不甚介意，歐美運(yùn)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(shí)行包月制成為可能。中國手機(jī)上網(wǎng)若能將資費(fèi)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(jià)格。目前中國3大運(yùn)營商制訂的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)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(luò)和業(yè)務(wù)，誰就能在競爭中取勝�？芍^是“順勢者昌，搶占先機(jī)者為王！”
5 參考文獻(xiàn)
[1] 侯自強(qiáng). 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(qiáng). 面向消費(fèi)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(wù)網(wǎng)絡(luò)(DSN)技術(shù)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(qiáng). 寬帶無線接入和移動互聯(lián)網(wǎng)——論寬帶移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演進(jìn) [J]. 中國通信月刊, 2007(7):3-12.
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