共创灵活、机动的全IP网络 - 全文

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。