移动网络论文范文

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第1篇

移动互联网和物联网是未来移动通信发展的两大主要驱动力，刻画出欣欣向荣的移动通信产业生态图景。移动互联网已经颠覆了传统移动通信业务模式和用户使用体验方式，并将深刻地影响着人们工作生活的方方面面。面向2020年及未来，移动互联网信息服务交互方式进一步升级，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。物联网扩展了移动通信的服务范围，从人与人通信延伸到物与物、人与物的互联，使移动通信技术渗透至更加广阔的行业和领域。面向2020年及未来，移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等将会推动物联网应用爆发式增长，数以千亿的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”，为移动通信带来无限生机。在现有基于专用硬件的网络系统架构和组网模式下，网络体系架构僵硬、功能平面划分不合理、网络升级维护复杂，基于这一体系继续演进来应对未来业务需求挑战是非常困难的。随着IT界网络虚拟化技术思想的逐渐发展与成熟，电信网络也在尝试引入这两种技术，酝酿对网元形态、组网方式和网络架构的全面变革。而网络功能虚拟化（NFV）则是电信网引入虚拟化技术的整体方案。

2网络功能虚拟化（NFV）技术简介

2.1NFV基本概念

软件功能虚拟化（NFV）改变网元功能形态，将原本封闭设备中的网络功能释放出来，统一承载在虚拟化平台之上，意在打破电信设备“黑盒子”模式。移动网络的任何一个位置都按需部署（卸载）虚拟化的网络资源，即插即用，提高网络灵活度和可扩展性，符合移动网络不同区域、不同时间、不同场景差异性需求。另一方面，采用工业标准化的服务器、存储和交换设备替代专用硬件设备，大大降低了组网运维成本。因此，低成本和灵活性是NFV的两大核心优势。

2.2NFV标准化进展情况

2012年10月，由AT&T、德国电信、英国电信、中国移动等13个国际主流运营商牵头，联合多家网络运营商、电信设备供应商和IT设备供应商共同推动在ETSI成立网络功能虚拟化工作组（ISG），旨在推动NFV技术框架研究和产业化发展。NFV工作组在2013年聚焦于Highlevel文档的设计，已第一批规范，包括NFVUseCases、Require-ments、ArchitecturalFramework和Terminology的V1版本，以及PoCCal（lProofofConcept）。NFV于2014年上半年了第二个版本的白皮书，主要总结NFVISG一年来各个工作组的进展、对场景、需求、架构等内容进行了更新，明确提出NFVISG对于标准化和开源社区的态度。2014年下半年将UseCases、Requirements、ArchitecturalFramework和Terminology的V2版本，以及标准化Gap分析等新版标准文档。概念验证（POC）是NFV在2014年的另一项重点工作，通过CallforProposal和Evaluation等几个环节向产业界征集NFV产品原型和验证试验延时，以推动NFV产业发展。

2.3与网络虚拟化相关技术的关系

（1）NFV与网络虚拟化的关系

网络虚拟化（NV）的概念很早就已经出现。目前，通常认为网络虚拟化是对物理网络及其组件（如交换机、端口以及路由器）进行抽象，并从中分离网络业务流量的一种方式。采用网络虚拟化可以将多个物理网络抽象为一个虚拟网络，或者将一个物理网络分割为多个逻辑网络。网络虚拟化打破了网络物理设备层和逻辑业务层之间的绑定关系，每个物理设备被虚拟化的网元所取代，管理员能够对虚拟网元进行配置以满足其独特的需求。由定义可见，网络虚拟化主要是针对层二和层三的交换机、端口以及路由器等网络组件。网络功能虚拟化则是从电信网业务功能形态的角度，将原本网元设备中的一体化功能分解成多个逻辑功能组件，实现在通用硬件平台上网元功能的重构、部署和迁移。可以认为网络虚拟化技术的概念更加宏观和基础，网络功能虚拟化则面向电信网网元功能具体的需求。

（2）NFV与SDN的关系

从广义上理解，软件定义的网络（SDN）是一种全新的组网设计思想，通过网络控制与转发分离的思想，构建开放可编程的网络体系结构。SDN与NFV共同被认为是未来网络创新的重要推动力量。根据NFV白皮书的解释，NFV与SDN间的关系可以概括为高度互补，彼此独立。NFV的实现不必依赖于SDN技术。但是两种技术方案的结合可以获得潜在的更大增益。例如，SDN所提出的控制与承载分离的理念有助于增强NFV系统性能，简化设计方案，提升与现有部署方案的兼容性和提高运维和网管效率等。同时，NFV与SDN技术在充分利用标准化硬件设备方面存在高度的一致。

3基于NFV的移动网络新型体系架构设计

3.1EPC现网架构特征与不足

支持LTE接入的EPC部分实现了信令面与用户面的分离，信令面网元包括MME、PCRF、HSS等，实现终端设备的鉴权授权、移动性管理、位置更新、签约管理、策略控制和网关选择等功能；用户面网元主要包括S-GW和P-GW，实现用户会话建立、承载管理、IP地址分配等功能。EPC核心网以P-GW为统一的用户面锚点，支持多接入系统，提供统一的移动性管理。WCDMA/GPRS接入、CDMA接入和WLAN接入一侧不同的本地服务网关（SGSN、HSGW等）与P-GW建立会话，由P-GW分配唯一IP地址实现业务数据流的连续性。EPC核心网具备控制与承载分离，多接入系统统一管理、统一业务数据流锚点等功能特性，是未来移动核心网系统演进的基础。随着移动网络业务的日新月异，当前的EPC架构逐渐不能满足业务和运营需求，并存在以下几方面的不足：

（1）架构层面划分不够合理

网络架构用户面和信令面分离的好处在于可以分别按照网络功能特性，实现核心网系统信令面集中部署，用户面边缘分布的优化，提升网络性能。但目前的层面划分中，网关节点仍承担了复杂的控制功能，与MME等信令面节点交互频繁。另外，UTRAN/GERAN、CDMA和WLAN系统接入EPC时，其信令面和用户面是合一的，增加了与E-utran协同组网的难度。

（2）多接入系统间协同能力较弱

EPC架构中实现了多接入系统基于层三IP地址的统一管理和流移动性。体现接入特性的二层则是相互独立的。运营商实际建网和运维中，每一种接入系统都是独立组网，异构系统间的资源无法共享，增加了网络OPEX和CAPEX。从用户角度看，业务数据流只能在接入系统间切换，无法实现多接入针对不同业务流要求的协同服务，再加之异构接入系统协议存在差异，信息交互，切换流程复杂，不利于提升用户体验。

（3）网络能力的可扩展性较差

现有EPC网络由基于专用硬件的网元设备组成，硬件限定了网元功能的部署位置和性能指标。MME和P-GW设备部署在运营商核心域，汇聚层次较高，不利于降低业务时延，容易导致信令处理和流量瓶颈；移动网络业务量随时间变化特征明显，但网络规划时必须按最高业务预测设置节点能力，造成了闲时资源的极大浪费，固化的硬件节点无法随业务量变化灵活扩容和缩减，基于硬件设备和物理连接的扩容方法又导致机房组织和拓扑复杂等一系列新的问题。

3.2基于NFV的新型移动网络架构设想

NFV的核心思想是网元功能的软件化，理论上任何一种网络架构都可以引入NFV技术实现网元功能的软硬件分离。具体到移动网络网元功能虚拟化，除了NFV本身所具备的优点特性外，网元功能软件化和重构给移动网络架构演进提供了广阔的创新空间。（1）形成基于虚拟化平台的通用转发面如图3所示，EPC架构中的P-GW网元除了业务数据流转发功能外，还具有IP会话和承载控制功能。网络功能虚拟化实现后，P-GW形成独立的转发功能组件和IP会话和承载控制功能组件。IP会话和承载控制功能可抽取出来，与其他控制功能组件交互实现对用户会话和承载的统一控制。仅保留转发功能的P-GW不再是流量的汇聚点，而是普通转发节点，实现接入、汇聚和核心域全局扁平化网络。（2）屏蔽底层协议栈差异的统一控制面不同接入系统的业务流程（鉴权/授权、业务接入请求、切换等）和信元类型（用户标识、位置信息、无线和连接信息、QoS等）大体相近，下层协议栈的协议各自不同（GTP、PMIP等）。硬件网元功能与协议栈的绑定造成异构系统间信息交互复杂，协同工作困难。网络功能虚拟化实现后，底层协议栈的差别可由虚拟化平台统一处理，网元功能组件之间采用统一的消息格式和数据结构传递信息，完成业务流程。这样既可以消除控制节点间协议适配造成的额外开销，也可以实现异构接入系统间全局资源共享和协同控制功能。全面提升控制面处理能力。基于上述设计思路，基于NFV的新型移动架构层面更加清晰，转发面更加扁平，可更好地适应未来移动网络业务需求。和承载控制功能，形成全网集中的控制平面。基于虚拟化平台，软件形态的功能组件可以部署到网络的任意位置，通过标准化的消息接口和数据格式交换信息，完成业务流程。实现全网信息同步、接入协同和资源调度。全网架构采用云平台实现。可快速实现网络控制功能重构，转发面行为定义，未来运营商也可以按需组合，灵活编排，有利于新业务的快速开发和部署。云管理平台用于分配存储、计算及网络等资源，全局监控资源利用情况，根据所需动态地分配网络资源，提升网络建设和运营效率。

3.3基于NFV新型架构的关键技术

基于上述的新型网络架构，可以引入多样化的网络关键技术。（1）网元功能重构核心网网关功能可以分解为会话管理、地址分配、资源管理等控制面功能，这部分网元功能从网关设备中抽取出来，与移动性管理、PCC等构成全局控制面。控制器通过控制功能的编排形成到业务逻辑，统一控制转发面设备的行为。整个系统都可以部署在数据中心服务器，不必依赖庞杂的专用硬件和物理连接。（2）异构接入系统协同移动CDN业务对优化全网流量负载，优化业务时延有极高的价值，但如何实现内容的高效分发、用户移动性以及与不同终端能力适配是需要解决的关键问题。

4结束语

第2篇

电话自19世纪下半叶诞生，已经有一百多年的历史。电话进入中国是在20世纪初，也已经百年了。随着改革开放政策的实施，人们的收入稳步提高，生活方式也发生了很大改变。人们交流的时段不再局限于工作和生产时间，交流的内容也更加广泛，交流的地点也具有更强的私密性，因而产生了对安装家庭私人电话的大量需求。具有百余年历史的固定电话，在人类社会通信史的发展过程中，曾经是人们最为重要的通信工具之一，甚至可以说曾经一度是人们通信的主要载体。即使在移动通信飞速发展的今天，固定电话仍然在人们的通信方面发挥着重要作用。

2固定网面临的挑战

固定电话与移动通信设备相比，有其不可取代的优势。首先，从其性能方面讲，是辐射低，通话质量好，语音清晰，且不用充电。其次，从其附带功能上讲，安装ADSL宽带必须有固定电话捆绑。第三，从使用费用上讲，在拨打的长途电话区号前，加拨一些数字，通话费用最经济实惠。第四，容易识别电话使用者的位置及身份。然而，随着移动通信技术的广泛应用，固定电话受到了前所未有的冲击。随着移动电话使用者数量的迅速增加，其在通信设备使用者中所占的比重也越来越大。就世界范围而言，法国成为第一个移动电话从数量超过固定电话数量的国家；就中国而言，深圳成为第一个移动电话拥有量超过固定电话拥有量的城市。在近十多年的博弈中，固定电话和移动电话共同推进了通信市场的发展，通讯市场的蛋糕越做越大。但是，一个不可否认的事实是移动电话不仅在新增的通信市场份额中占据了绝对优势，而且抢占了固定电话原有的部分市场份额。根据国国家统计局公布的数据，在2009年到2013年的5年时间中，电信用户从106094万户增长到149610万户，平均每年增长8700多万户，移动电话用户从74721万户增长到122911万户，平均每年增长9600多万户，而固定电话用户则从31373万户减少到26699万户，平均每年减少900多万户。可见固定电话称雄天下的时代已经过去。

3固定电话生存空间

固定电话称雄天下的时代虽然已经过去，但它还有没有生存空间呢？回答是肯定的。我之所以认为固定电话人有生存空间，源于如下因素：首先，固定电话用户数量虽然自2007年开始负增长，但下滑趋缓。据有关资料显示，固定电话下滑最快的2008年（减少固定电话用户2464万）和2009年（减少固定电话用户2712万），每年减少的固定电话用户都在2000万户以上，下降比例都在2%以上，以后逐渐趋缓，而到2012年，固定电话用户下降数量为696万户，下降比例为0.6%，下滑趋势逐渐趋于平缓。其次，从固定电话用户性质方面来看，不同的用户群之间存在很大差异，有增有减。2012年住宅电话减少了951万户，公用电话减少了121万户，而政企电话则增加了377万户。第三，互联网用户的不断增加。中国网民数量增长虽有起伏，且从2009年增长幅度开始趋缓，但仍处于增长过程中。即使2012年新增网民是近几年最少的，也有5090万人之众。当然，其中不乏移动电话用户成为新的网民。但随着4G时代的到来，不少手机用户止步于移动通信高昂的费用，转而更多的使用固定网。伴随着宽带提速、光纤入户等举措的实施，与固定电话捆绑的互联网新用户则与日俱增。固定电话用户下滑趋势的放缓，政企类固定电话用户的增加，以及固定网络用户的增长，都为固定网的生存提供了空间。尤其是政企类固定电话用户和固定网络用户的增长，更值得引起通信企业的关注。

4政企类用户应成为固定网发展的重点

所谓政企类用户基本属于集团客户。其特点是以单位为需求客体，包括政府机关和学校、医院、科研机构等事业单位，以及金融、保险、商业等企业机构，还有宾馆、写字楼、文化娱乐设施等领域。这一群体实际上就是业内常说的VIP客户，其特点是对固定电话的依赖程度较高，消费比较稳定。现在的通信企业都有专门的集团客户部对其进行管理、维护和拓展工作。现在最重要的是对这些客户要配置专人进行个性化管理。管理人员应对不同单位的性质、下设机构的数量、人员结构、基本业务等信息了如指掌，并在此基础上提供最适合相应机构的通信产品。虽然固定电话和互联网是这些机构的必选产品，但是否对光纤和数字电路有需求，就要根据用户的业务性质和特点，以及其资金的承受能力分别对待，最好能主动为用户设计一套性价比较高的服务方案，从而得到用户的信任，愿意成为企业的服务对象。在政企类用户中，不应忽视小型商户和个体经营商户。他们的特点是以固定电话和宽带等低端产品的需求为主，一个用户的需求量不大，整个群体数量却也不少。虽然一个用户并不能为通信企业带来丰厚的汇报，但通信企业的员工应该懂得集腋成裘，积水成渊的道理，庞大的数量所能积聚的利润亦不可小觑。

5光纤接入给宽带发展带来新的机遇

随着材料科学探索的新发现，光导纤维以其更快的传输速度被应用在宽带传输领域。与传输速度为10兆、100兆的光纤相比，原有的传输速度为1兆、2兆、4兆的铜线接入已经不能满足迅速发展的通信市场的需求，从发展的眼光来看，铜线接入已经在某种程度上制约了宽带的发展。随着光纤技术的日益成熟，其在通信市场已经得到了应用并逐渐开始普及，原有的铜线接入正逐步被光纤代替。光纤接入与铜线接入相比，不仅传输速度更快，而且由于其制作材料的性质所决定，不导电、不受磁场作用影响，信号保真度高，具有更强的抗电磁干扰和工业干扰，且不易被窃听，因而更加安全。铜线接入的互联网，因受接入技术的制约，大面积线路故障经常会在雨季出现，影响固话和宽带的正常使用。在给客户带来极大不便的同时，也给通信企业带来巨大的负担，经常需要投入大量的人力物力进行抢修。光纤接入宽带网以后，减少了通信企业在维护、抢修方面的人力、物力负担，通信企业由此节省了大量开支。高效、安全、俭省的光纤接入给固定网带来了勃勃生机。

6驻地网仍是固网业务生存发展的重要领域

本文所说的驻地网是指在一定区域内进行的土建项目（如国家机关、事业单位、医院、学校、商务写字楼、商住楼、酒店、宾馆、文化娱乐设施、民用商品住宅、经济适用房、廉租房等）竣工后用铜缆或光纤连接形成的网络。对于一个电信企业而言，政企类用户和民用住宅用户是固定网用户的两个重要方面，在驻地网的固网业务发展上，尤其如是。针对固定网用户量逐年下滑的情况下，政企类用户不但没有减少，反而有所增加的这一现象，尤其值得通信企业予以关注。在驻地网覆盖地地域内，无论是政府机关、各种事业单位，以及商业、企业用户，对固定电话和固定网的需求是刚性的。无论其办公还是经营，固定电话和固定网是其须臾也不可或缺的必要条件。仅就其经费开支而言，政府机关和各类事业单位，其通信费用基本上是由公务经费中支出的，作为合理的而且是必须的支出项目，其经费是有保障的。而工商企业用户必要的通信费用支出，则可以纳入生产或经营的成本，这笔费用一般也会得到保障。当然，在经费得到保障的前提下，究竟是选用普通宽带还是选择光纤，则可根据具体用户的不同需求而定。通信企业的职责就是为这些用户提供性价比最优越的产品，并做好网络的维护工作。通信企业能否为这类用户提供满意的服务，是关乎该企业能不能保持政企类用户数量稳步增长的关键环节。驻地网内民用住宅的固定网分为旧有的驻地网和新建的驻地网两种情形。根据有关数据显示，截止到2013年年底，全国移动电话用户拥有122911万户，与全国总人口136072万人相比，手机普及率高达90%，且呈逐年上升趋势；而固定电话用户为26699万户，与中国家庭总数43000万相比，固定电话普及率只有62%，并呈逐年下降趋势。在这种情形之下，旧有驻地网的固定网用户中，由于越来越多的家庭成为人手一部手机的家庭，部分固定电话的拆机是不可避免的。驻地网中的固定网用户虽然只占电话用户总数的22%左右，仍是一个巨大的市场。中国电信、中国移动、中国联通和中国广播电视几大电信运营商，目前都拥有经营固定网的执照。虽然目前在中国北方地区，中国联通在固定网业务方面，仍旧拥有最大的优势。但今后的格局如何，还要看各大电信运营商理念和所将采取的举措。

7固网与移动结合的探索

第3篇

S-MIP基本原理

s-mip属于Fmipv6和HMIPv6的综合方案，其设计是两者的结合方案中引入一个决策引擎（DE，DecisionEngine），从而实现智能适配器的转接。S-MIP系统结构比较复杂，该模型是通过对用户移动曲线的用户模型加以深入预测，同时简化了S-MIP的设计结构，其主要目标就在于用户的移动网络之间可以实现在低延迟条件下能够最大化地减少信令负荷浪费。S-MIP的主要目标则是通过预测用户的移动方式来降低切换过程中的延迟性，而这一过程中的移动检测、新地址的转换、地址的唯一性确认和各种更新过程都会导致延误性的增加。S-MIP的用户移动曲线在预测下一个切换过程发生所处的具置，基于这种思想，可以预见系统网络中的移动节点的接入会发送其新的转换地址。而数据链路层的信息数据包，S-MIP还可以预测切换时的确切时间。此外，能够产生地址也是较为繁重的一项工作内容，为了良好解决s-mip系统负担重的问题，使用重复地址检测DuplicateAddressDetection（DAD）方法可自动生成一个独特唯一的新地址，可以避免转换地址成为唯一的试验测试过程。从以上几点来看，s-mip能够完成无缝切换，并通过引入移动模型的概念，移动节点可以只在网络转变即将发生的对端节点发送更新信息，而不需要定期发送，从而减少了信令开销和浪费。另外，S-MIP移动管理模式可分为两个主要组成部分，即在每一个节点加入移动模式的学习组成模块和一个网络单元实体均可予以执行的一个相关移动管理协议数据包。

S-MIP移动管理模型研究

移动模式如果S-MIP移动管理模型可以准确地被确定和识别，它不仅可以减少网络信息更新频繁造成的信号成本，也可以降低切换延迟性，这就是所谓的移动方式。如下移动模型模拟了一个覆盖较大的地理区域接入路由器网络，该网络可以分解为多个六边形蜂窝，每个单元（蜂窝）包含一个基站。图1中显示了一个由17个六边形蜂窝所组成的这种网络，每个蜂窝通过一对数组(x,y)标识，其中x为行标，y为列标。这种标识机制反映了网络中节点的邻接关系，移动节点从C1(x1,y1))移动到C2(x2,y2)的位置变化也可以用一对数组(dx,dy)表示：dx=x2-x1，dy=y2-y1。当移动节点离开给定单元时，必然要进入一个邻近的接入路由器。基于这个简单原理，每个移动节点的移动可以通过dx与dy表示，其可能值为下列整数：-1、0、1。为了能够更好地解释学习模式的各个移动节点，部分移动用户可能会希望研究如下典型的移动管理行为。显示的移动用户（如某些企业员工）从家居位置到移动装置的管理行为，通过以下实例我们就可以建立起较为典型的一个工作日的移动行为模式。移动用户住宿位于（1,1），标记D，其工作单位坐落在（1,5），标志着W。如果用户每天早上七离开家去工作，从家到工作的道路，用户将通过（2，1），（3，1），（3，2），（3，3），（2，4），最后到达工作单位（1,5）。为进一步接近问题，假设每天中午12点，用户在（1,4）吃午饭，下午5点左右，用户停止工作一天早晨一样但反向路径直接回家。所以在整个过程中，用户离开（1,5），后（2,4），（3,3），（3,2），（3,1），（2,1），最后回到家（1,1）。每周几个晚上，用户位于（2,2）的朋友与家人或朋友在附近（1,2）是一个小型超市购物。表2给出了用户漫游历史的示例。3.2移动管理模型s-mip移动管理模式，在学习模式模块生成的基础上形成一个移动用户，用户移动模式存储在该移动节点的记忆。该模式存储于系统内存中，移动节点可以使用存储的信息终端节点发送一个绑定更新消息，每个消息包含一个移动节点的绑定更新相对于当前时间和位置的移动节点，必须进入了一个新的网络，发送数据包。此外，如果网络可能允许的条件下，该模型可用于在数据链路层的信息检测新的接入点和估计的可能性，以任务切换。为实现无缝切换过程，发送到移动节点的信息必须包括接入网络的移动节点的地址，地址，移动节点可以访问网络的子网前缀分配，始终使用相同的信息所产生的地址，使移动节点在同一网络地址是永远不变的。用户移动曲线以下详细描述了系统的s-mip移动模式结构，并阐述了相关概念和移动曲线预测切换时发生的预测机制。表3显示了一个典型的例子，用户每天从家里到漫游的移动单位的曲线。用户在每天早上7点到7点10分离开（1，1）家庭，7：50到8：00之间到达（1，5）的工作地点，这段路用户通过（2，1），（3，1），（3，2）和（2，4）。模式的每个时间间隔包含指示用户在某一时刻所处的具置。例如，从工作出门行进路程中，用户可以在7：10到7：15之间途经（2，1）位置。切换预测为了预测切换过程发生在特定的时刻，s-mip使用数据链路层的信息可以用来表明一种可能的新的接入点，该方法特异功能类似fmipv6。例如，当前接入点的信号强度降低，可以根据接收信号的强度预测一个新的接入点位置。这种方法最初是由数据链路层，如果发现当前接入点不在同一子网层触发开关。s-mip使用移动模型预测移动节点将通过在一个子网，没有等待的网络层切换触发。换句话说，移动模式包括单位和子网信息（见表3）。因此，一旦移动节点接收到一个新的接入点的信号将实现信令网络层切换。IPv6地址生成与切换过程详解S-MIP切换过程图示如下。接收的数据链路层网络层切换触发将被予以执行。触发包括一个新接入点的一些标识信息如MAC地址或EUI-64地址。依据标识符，移动节点可以测试是否接入路由器在移动曲线。如果分布于曲线以内，它可以生成基于子网前缀为下一个CoA的绑定更新信息。新地址产生，移动节点向其所有的终端节点和家乡发送包含新CoA绑定更新消息，同时向移动节点的PAR发送FBU。图2给出了S-MIP切换中的信息交换过程