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

摘要:面向移動互聯(lián)網(wǎng),電信運營商的運營模式必須向Teleco2.0演進。IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)將主要用于為企業(yè)大客戶服務(wù),而面向消費大眾的娛樂化網(wǎng)絡(luò)新媒體業(yè)務(wù)將基于智能結(jié)點重疊網(wǎng)/分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(INON/DSN)。核心網(wǎng)將向扁平化演進,從I-HSPA 到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進(SAE),甚至進一步直接用互聯(lián)網(wǎng)做核心網(wǎng)?？蛻舳思娱T戶模式配合云計算可以使廉價手機訪問基于超文本傳輸協(xié)議(HTTP)的互聯(lián)網(wǎng)。包月是用戶唯一能夠接受模式,廉價合理的價格將促進移動互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展。

關(guān)鍵詞:第3代移動通信;智能結(jié)點重疊網(wǎng);分布式業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò);包月

Abstract: Mobile Internet will be the killer application of 3G. For the mobile Internet, the business model of telecom operators has to evolve to Teleco2.0. IP Multimedia Subsystem (IMS) will be used mainly for VIP and enterprise customers. Mass-oriented entertainment and new media services will be based on the Intelligent Node Overlay Node (INON)/Distribution Service Network (DSN). The core network will be flat, with an evolution route from Internet High Speed Packet Access (I-HSPA) to System Architecture Evolution (SAE), and even the Internet can be used as the core network. The low-cost mobile phone can be accessed to HTTP Internet by using “client end software + portal” model with cloud computing. Flat rate will be the only fee model to be accepted by customers, and cheap and reasonable prices will contribute to the development of mobile Internet.

Key words: 3G; INON; DSN; flat rate

隨著中國3個運營商3G網(wǎng)絡(luò)首期部署的快速進展,3G業(yè)務(wù)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(luò)體系結(jié)構(gòu)都要變。多數(shù)運營商并沒有做好準(zhǔn)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(luò)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(yīng)用業(yè)務(wù)。IMS采用會話啟動協(xié)議(SIP),客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu),實現(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(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。電信運營商希望采用這一個統(tǒng)一的平臺支持從消費型服務(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。真正實現(xiàn)了以客戶為中心。網(wǎng)絡(luò)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(luò),按照Sarnoff定律,網(wǎng)絡(luò)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(luò)按照Metcalfe定律其網(wǎng)絡(luò)價值與其所連接的節(jié)點數(shù)的平方成正比?；ヂ?lián)網(wǎng)社區(qū)業(yè)務(wù)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(wù)的收益以幾何級數(shù)增加。網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(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)的方式運營在公共互聯(lián)網(wǎng)上的,IMS采用客戶機/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(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,在其上建立一個智能結(jié)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(wù)。智能結(jié)點重疊網(wǎng)的另外一個任務(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(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。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。重點是鼓勵和支持互聯(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健康的產(chǎn)業(yè)鏈。

今天一些運營商在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(SGSN)等網(wǎng)元與業(yè)務(wù)平臺相連。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求每一個網(wǎng)元都對數(shù)據(jù)包進行拆解-封裝-轉(zhuǎn)發(fā)[4]。當(dāng)空口具有高速分組接入(HSPA)能力時,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(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)吞吐量僅達到1 Gb/s。今天各運營商建設(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(dǎo)致在每一節(jié)點都要引入額外的時延。結(jié)果會產(chǎn)生較長的網(wǎng)絡(luò)時延。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,還可以減少時延。I-HSPA應(yīng)運而生。這種架構(gòu)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(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(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(luò)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(guān)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(guān)通過接入網(wǎng)關(guān)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(yīng)用業(yè)務(wù)。這種結(jié)構(gòu)為運營商搭建“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)上的交換機和路由器來實現(xiàn)?？上iMAX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(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(yīng)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(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(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(guān)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(yīng)該訂制和鼓勵開發(fā)生產(chǎn)低成本高性能手機,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,推進移動互聯(lián)網(wǎng),從而推動3G的發(fā)展。

4 收費模式應(yīng)包月為主

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代,電信運營商提供基礎(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(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。目前電信運營商對Skype對話音業(yè)務(wù)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(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,搶占先機者為王!”

5 參考文獻

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收稿日期:2009-05-05

作者簡介

侯自強,中國科學(xué)院聲學(xué)研究所DSP工程中心研究員,信息產(chǎn)業(yè)部通信科技委委員。中國網(wǎng)通集團(香港)有限公司獨立董事。曾任中國科學(xué)院秘書長、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所所長。