新時期基于IP的移動網優化探討

趙 泉

（中國電信股份有限公司武威分公司，甘肅 武威 733000）

進入信息化時代以后，移動網應用質量受到更多關注，但就實際而言，很多地區因基礎建設條件差、IP應用程度不足等因素而使得用戶體驗較差，針對該種情況，很多地區運營商在探索IP移動網優化的具體策略，并在實際工作中取得了初步進展，在分析影響移動網應用因素的基礎上，進行有針對性的調整，效果顯著。

1 IP簡述

IP（Internet Protocol，互聯網協議）是TCP/IP的主要構成部分，IP設計主要是為提升網絡可延展性，實現異構網絡大規模的互聯互通，并起到分隔系統頂層應用、底層技術耦合關系的作用，結合端到端設計機制來講，IP技術可為主機提供不可靠、獨立性、針對性的數據傳輸功能，具備較高適用性。

2 基于IP的移動網優化思路

5G網絡迅速發展，在一定程度上給人們生活、生產活動等帶來了較大的便利，但隨之而來的頻繁擴容、運行成本增加等卻阻礙了移動網的大范圍應用，數據業務阻塞、通話質量差等開始頻繁發生，因此探索新時期基于IP的移動網優化策略已經勢在必行，要做好該項工作，有必要對移動網運行指標加以分析，引入各類先進的傳輸技術、SDN IP網絡優化、移動網全IP化建設等，皆具備較大的可行性，探索提升網絡質量、運行效率的可靠方法，進一步擴大網絡資源利益[1]。此外，需關注移動模型的靈活應用，尤其是其中的流體模型、馬爾科夫模型等，就前者來說，其描述的是宏觀移動行為，關注單位時間內穿越邊界次數：

3 新時期基于IP的移動網優化策略

3.1 靈活利用網絡傳輸技術

（1）IP over ATM技術。將ATM層中的所有IP數據包封裝到ATM信元中，按照信元模式傳輸，在移動網交換機接收到IP數據包后，結合數據包顯示的IP地址處理路由地址，并通過路由系統進行轉發操作，如此可在ATM網絡中搭建VC虛電路，后續IP數據包通過虛電路直通傳輸。IP over ATM技術的優勢在于推進ATM技術、IP在移動網中的融合應用，發揮ATM提供高質量服務、同時支持多類業務的優勢，并適當提升移動網傳輸速率、降低運行成本，增加了移動網的可拓展性、可管理性[2]。

（2）IP over SDH技術。引入PPP點到點協議，通過RFC 1662規范方法在PPP幀整個信息段中分組插入IP信息，封裝IP數據包，再通過HDLC協議對PPP幀定界，得到HDLC幀，后續通過SDH通道層業務適配器將HDLC協議內容映射到SDH通道凈負荷處，得到相對完整的SDH幀結構，并在光纖中直接傳輸，突出IP無面向連接的應用特點。分析IP over SDH應用優勢，主要體現在：進行IP分組時，借助點對點協議映射到SDH幀，省去ATM層，但又仍具備移動網無連結性優勢，網絡體系得以簡化，使基于IP的移動網傳輸效率得到明顯提升，可靈活實現各類技術體系下的網絡互聯與兼容。

（3）IP over WDM技術。該項技術融合了WDM技術、IP優勢，其實際工作原理是：在發送端可復用波長不一的光信號，將復用信號傳輸到光纖中；接收端通過解復用器分開不同波長信號，傳輸到指定終端，以此來實現IP數據包在移動網多波長光路中的同步傳輸[3]。

3.2 移動IP城域網建設

（1）確定建設目標。各個城市移動網發展情況、戰略狀況、經濟發展等有著顯著差異，確定建設目標，對于引領移動IP城域網建設過程起到具體的指導作用。主要包括：搭建開放式、模塊化的IP數據包傳送平臺；綜合化、寬帶化、數字化的接入平臺，具備語言、圖像、數據等各類業務接入能力；具備業務提供能力，滿足商業住宅、行業用戶、集團用戶、工廠生產等各個方面的移動網業務需求；具備較高的運營能力、移動網管理能力等。

（2）業務定位。綜合分析當前IP城域網發展現狀，大多在初期探索階段，在進行業務定位時，要求滿足以下業務標準需求：其一是QoS要求相對較高的視頻業務、互聯業務，比如基于IP的寬帶網站、智能化社區服務、新聞資訊、視頻點播、可視電話、可視會議、數字圖書館、協同設計、遠程教育、VPN、電子商務、語言業務等；QoS要求相對較低的移動網上網業務，如FTP、E-mail等[4]。

（3）移動網系統結構優化。在城域網建設、調整、優化時，要求建成扁平化、路由型移動網，并凸顯管理全面、層次清楚、安全可靠、性能優異等優勢，如圖1所示。關注要點如下。①優化思路。分離城域網區間內二層網絡、三層網絡，構建邏輯層、物理層次相對清晰的二層寬帶接入網、三層路由網絡，遵循“多端口、少設備”布置規范，引入大帶寬鏈路、大容量路由器，減少鏈路數量、節點設備，如此可在移動網結構中形成廣覆蓋、少節點、大容量的特征。②具體優化方法。理清網絡結構：層次分明、結構化布置的移動網，利于化解問題、隔離處理、隱藏相關信息，借助對二層、三層網絡的有效分離，讓IP網絡結構、流量分配愈加合理；網絡自愈：即移動網在出現不正常變化、故障時，最大程度降低對移動網的影響，并保持穩定的IP數據包傳輸，此外在建設城域網時，針對匯聚層以上相關IP設備，可設置雙上連、雙電源、雙引擎，確?；ヂ摼W在出現鏈路故障、變化時不會影響正常使用；網絡安全性、拓展性；進行IP互聯網靈活設計，構建基礎架構，滿足數據業務、網絡用戶遞增需求，保證IP城域網拓展性；在城域網中布設安全清洗系統，確保數據傳輸安全，降低網絡脆弱性，為系列數據傳輸加一層保障[5]。③帶寬估算。包括帶寬用戶計算：地區所需帶寬=城市總用戶數×發展帶寬用戶率×帶寬并發用戶數×每用戶帶寬。

3.3 移動網全IP化

（1）基于IP的傳送體系?；贗P的傳送體系是一種獨立于實際應用的用戶通信數據傳送能力，具備降低移動網運營成本的潛力。它實現了統一傳輸體系，解決了數據和語音傳送難題，并將垂直網絡結構轉變為全分布式結構。接入網的演變趨勢具體內容包括采用分布式路由結構，利用增強IP技術控制服務質量（QoS），并用IP替代第二層ATM。核心網作為移動網業務傳送的骨干，可實現與其他網絡的互連和接入網業務的傳送功能。為滿足移動運營商的投資保護需求，核心網的演變可以分階段進行，先將數據和語音整合到ATM平臺，因為IP在QoS方面有不足之處，特別是對實時業務的要求。同時，在數據業務快速發展的環境下，為提高帶寬應用效率，將非實時、不重要的業務分離出來，布置在MPLS網絡上，確保IP優先完成實時、重要業務。此外，還可以利用MPLS的帶寬管理功能測試IP業務能力，并在技術成熟后逐步轉向ATM。

（2）基于IP的網管和信令體系。傳統TDM系統將業務交接傳送和呼叫處理捆綁在一個節點，導致網絡結構只能通過垂直層次結構進行管理。然而，這種結構本身存在弊端，例如與移動網的基本特征相沖突，難以準確預測話務量的流動性，導致運營商服務區的BTS容量大幅波動，需要頻繁進行割接。此外，在網絡故障發生時，上游的MSC、BSC網元等出現故障會直接中斷下游單元的服務。

為了徹底解決這些問題，在全IP移動網建設中，必須將數據傳送的用戶平面和控制平面分離，確保所有網元在統一綜合骨干網上的用戶平面上可以實現對等通信，而傳統網元則用于專門服務某臺服務器。隨著互聯網結構向全IP網絡發展，需要分析基于SS7的信令系統，并選擇IP設備作為傳輸載體，開發能夠可靠傳送信令信息的協議（如SCTP、SUA、M3UA、M2UA等），以確保信令系統的平滑演進，并在傳統網元之間建立信令網關。

3.4 降低IP帶寬利用率

（1）移動網流量帶寬利用率高的因素主要是基于IP的移動網實現了語音、數據等的融合，除了GI路由器和防火墻外，其他設備幾乎都涉及數據流量和語音傳輸。為了確保高流量利用率，對全網各個IP設備端口進行不間斷的流量監控，并統計流入/流出的峰值利用率是否超過50%。具體的數據情況如表1所示，顯示數據流量在流量帶寬利用率方面起到關鍵作用。

表1 流入/流出峰值利用率統計情況表

（2）S1-U接口是指移動網中的用戶面接口，它連接S-GW和eNodeB，用于傳輸數據報文。分析S1-U接口在移動網中的流量走向，流程如下：eNodeB接口→PTN設備傳輸→路由器（如MR路由器、TUPS CE路由器等）→交換機（如S9312）→P-GW。為了優化S1-U接口，可以進行割接操作，使S1-U流量走向發生變更：eNodeB接口→PTN→MR路由器→P-GW。通過這樣的優化，割接后的MR路由器可以直接與GGSN內部的SI-U接口實現2個10 Gigabit Ethernet（千兆以太網）接口的互聯互通。監測割接后的IUPS CE路由器P-GW在SI-U端口的24小時流量，并將其與未優化前的流量進行對比。結果顯示，優化后的流入/流出峰值利用率明顯下降，這意味著割接后的移動網具有更高的運行經濟性和效率，而且無需額外進行擴容即可實現運行目標。

4 結束語

綜上所述，文章就基于IP的移動網優化進行了簡單的論述與分析，以上提出的諸多優化策略在實際落實中有著較大的可行性，只是在部分細節處需加以完善，比如部分優化策略是在當前5G網絡的基礎上展開研究的，但就移動網發展趨勢而言，6G網絡可能馬上登場，必須在優化策略提出時留出余量，以此來保證其具備較大的優化空間與適用范圍。■