1. 导论
自上世纪后半叶一直作为全球经济发展领头羊的电信业，在新世纪初已如昨日黄花般始终未能摆脱疲态，特别是在欧美日等经济发达地区，电信业更是似乎失去了进一步发展的空间。北电网络作为世界上历史最长的通信设备制造厂商之一，对目前这种局面有着自己的冷静看法。回顾百多年通信技术发展史，每次电信市场的低迷实际上都孕育着新一轮的技术变革。此次电信市场的下滑之所以如此这般引起世人瞩目，是因为今天的电信服务以及设备制造业已经在总量上成为国民经济中举足轻重的一部分，即使像中国这样的非工业化国家电信产业对经济增长率至少有一个百分点的贡献。不仅如此，尽管上世纪末迅猛发展的网络技术最终导致了Dotcom经济泡沫的破裂，但它已经深刻地改变了一大批人的通信方式，可以设想如果Email、Instant Messaging、ChatRoom等不再存在的话，我们生活的世界将会是怎样的，而3G技术正是传统移动网络为迎合这些另类的通信方式而适时发展起来的。
互联网对电信业的冲击是先从固网开始的，固网运营商被迫加快了传统固定话音网和IP网络的融合，使固定网络在多样化服务创建和话务传送成本压缩方面都有飞跃性的发展。移动网络相对于固定网的根本优势是，随时随地自由获取原有的固网通信服务，但是今天移动网业务的单一性已经使得这一优势大打折扣，其直接后果是降低了移动运营商的赢利潜能，那么移动网运营如何保持自己的竞争力呢？透过目前悄然发展起来的GPRS、1XRTT、UMTS等所谓2.5G、3G不同移动通信技术，可以明显感受到移动通信目前正悄悄的酝酿着将网络全IP化的趋势，也就是所谓的全IP移动网。但是由于移动通信技术固有的高成本特质，导致了人们对他的每一步发展都慎之尤慎，也就是为什么3G产业为某些人所唱衰，北电网络坚信人类对完美个人通信的追求是推动移动通信产业不断发展的原动力。
2. 何谓"全IP的移动网"
全IP不应该是单纯的技术或协议之争，而应服务于移动运营商的赢利需要，采用顺应未来发展方向的技术优化网络运营的每一个环节。对应上一节的分析，我们可以将"全IP的移动网"理解为：实现全IP的传送系统以降低成本、实现基于全IP的信令和网管以简化网络管理、实现基于IP的应用服务开发以增加新的赢利机会，如下图所示：
基于IP的传送体系
这里所讲的传送体系是广义概念上的，它指的是所有独立于具体应用的用户通信数据的传送能力。实现全IP传送体系的目的在于降低网络成本，这体现在以下三个方面。
· 运营商在自己的网络中部署基于IP的业务传送平台，可以使得网络的可扩展性和灵活性得到提高从而降低投资费用。
· 在核心网络中以统一的传输机制解决话音和数据的传送问题可以降低网络在业务传送上的成本。
· 构造基于IP的接入网将把今天主从式的垂直网络结构演变为全分布式的网络结构，这样可以充分利用IP网接入的普遍性优势，降低基建投资。
以GSM体制为例来分析，当前移动网的接入部分的传送体系基本由承载话音业务的E1电路（PCM）和GPRS数据业务的帧中继构成，今后UMTS的部署又会增加ATM系统。从网络结构上看，接入网与核心网的最大差别在于网元分布更趋分散，而且话务流量随地理位置的不同差异很大。这种特点使得接入网的数据传送费用占了移动网整体投资的绝大部分，传送技术的不统一将使这一矛盾更突出。
因次接入网的演变包括两方面的内容：将过去的垂直树型网络结构演变为分布式的路由结构，通过增强IP技术对QoS的控制使IP逐渐取代处于第二层的ATM。
为了在接入网的最后一公里解决好IP传送的问题，尤其需要关注以下几个问题：
· 无线带宽的使用效率：由于在采用IP承载话音时，用户的PAYLOAD数据较小此时IP报头对带宽的占用将明显降低频谱利用率。
· 同步：不同于核心网络的是在接入网中主要由RNC完成协议处理而由NodeB完成物理层的基带和射频处理，因次RNC和NodeB之间必须保持非常严格的同步关系。
核心网作为移动网络业务传送全程中的骨干部分，从技术角度看承担着对接入网业务量传送的汇接功能和与其他网络的互联互通任务。可以说核心网络处于牵一发而动千军的地位，再考虑到移动运营商的投资保护问题，核心网的演变过程必须分阶段实施。对于GPRS网络已经发展到一定规模，并逐渐推出多媒体业务的运营商，可以考虑把话音和数据业务整合到统一的ATM传送平台上，这是因为由于IP技术在QoS方面的欠缺还无法解移动决运营商在网络融合上的迫切需求，特别是实时业务的服务质量。随着数据业务的发展，为提高带宽的使用效率可以将非实时业务分离到MPLS网上，为最终实现高效率地利用IP传送实时业务，可以在过渡期利用MPLS的带宽管理技术对IP在解决实时业务传送进行试验，技术成熟后再替换原有的ATM。
基于IP网络控制和信令体系
这一问题涉及到两个层面，一是由于传送系统的演进而引发网络向分布结构的演进，原有的网管不再适用；二是信令方式的变化。传统TDM系统由于将智能性的呼叫处理和简单的业务交换传送两种处理工作捆绑到同一个节点上，造成网络结构只能是严格的垂直层次化结构，也就是从T/GMSC到MSC/VLR至BSC再到BTS这样的自上而下的网元管理体系。此种网络结构的弊端很多，首先作为移动网最大的特征：话务量几乎不可预测的流动性导致分布于运营商服务区的大量BTS对容量要求波动性很大，实际情况中为应付容量调整的反复割接工程司空见惯；其二从网络故障管理的角度分析，位于上游的某一个网元如BSC、MSC一旦发生菪机事故与其相关联的下游网元必然随之也中断服务。
为解决这一问题，全IP的移动网将首先把数据传送的控制平面和用户平面进行分立，在一个综合骨干网上，各个网元在用户平面上能以对等的方式进行通信，传统的网元将演变为专司某职的服务器。
伴随网络结构向分布式的全IP网络发展，当前基于SS7的信令系统也将演进为以IP为传送载体的SIGTRAN， 除了开发能够对信令消息进行可靠传送的中间适配协议如M2UA, M3UA, SUA, and SCTP外，为了保证信令系统演进过程中的平滑性，传统网元之间应构造相应的信令网关。
基于IP的应用服务
前面已经阐明了，尽管在未来的一段时间里话音业务仍将是移动运营商的主要收入来源，但是为了提高赢利能力移动运营商必须尽快开发新的增值业务。Internet为移动网开辟了广阔的参考空间，从这个意义上说IP不单是未来的传送技术也是刺激新服务开发的协议。坦白地讲传统移动运营商在应用服务开发问题上短时间内还不具备很强的竞争力，这也是为什么海外的如NTT DoCoMo，国内的如中国移动等传统移动运营商都以"开放式网络"作为IP业务开发的战略。在这种模式下，移动运营商和第三方的IP业务开发商建立合作联盟，以移动运营商的IP移动网络作为统一平台由第三方的业务开发者提供各种增值业务。为了保证位于移动网外的服务平台能和底层网元协调统一工作，移动网将向每一服务开发商提供相应的接口适配单元。从技术角度来看，由于应用开放接口的不统一将使网络更加复杂，而且服务创建周期也会被延长。3GPP规范是通过定义OSA来解决这一问题的，也就是把与业务创建相关的CTP, MAP, CAMEL, SMPP, XML等底层协议与上层具体应用屏蔽开。这样更方便业务开发平台在不同厂商系统的网络环境中部署，业务平台与移动网络平台各自的演进发展更加互为独立，也便于移动运营商加强对网络管理、网络安全性及用户记费方面的控制。
北电网络的NGS平台（Network Gateway Server) 除了支持网络的OSA能力，还可以向移动运营商直接提供以JAVA作为软件开发平台的SIP应用服务控制系统(IMS)，使得运营商可以非常简单灵活地开发基于SIP的各类多媒体应用。
3. 全IP演进中移动网的特殊问题
向全IP的演进过程是一个按照市场需求分阶段进行的，每一阶段都要解决好以下几个问题: 服务质量、网络安全、新的商业模式。
服务质量
和传统移动通信服务不同的是，由于业务的多样化以及用户群体的多样化，用户对服务选择趋向从过去单一的价格敏感性扩展为：包括服务质量敏感性、业务种类敏感性的多维服务使用倾向预期，而且高端用户对后两个因素更加敏感。为了方便对QoS的控制，在UMTS技术中QoS被定义成一整套的量化参数比如：服务可获性、延迟、吞吐率、抖动、误码率，按照我们的理解实际上QoS对于移动运营商来讲，就是如何利用有限的网络资源满足不同用户的使用期望，因次管理QoS的关键取决于系统对用户、应用服务的分类能力以及根据不同类别调配相应网络资源的能力。
需要格外强调指出的是，QoS的管理必须是端到端的，目前大多文章都是讨论如何用MPLS、Diffserv等协议解决IP的实时问题，北电网络则在如何解决好无线频谱的利用率(空中接口)的服务质量，以及Gi接口处(UMTS QoS的边界)增加应用层交换机，进行内容服务器的负荷均衡以保证内容服务器的响应时间不至于影响端到端的服务质量。
网络安全
UMTS和GPRS都极力推崇永远在线的概念，这样移动用户可获得类似固网上的使用体验，但是这也意味着用户遭受恶意攻击的概率被大大提高了，互联网中常遭受的一种恶意攻击是黑客通过互联网向被攻击服务器发送海量的某一测试报文如"ping" ，使得受攻击服务器的服务响应时间大受影响直至宕机，如果此类现象发生在移动网则会有更恶劣的后果，因为如果来自互联网的恶意攻击针对的是一个群组的移动终端将使得移动运营商最宝贵也是最薄弱的空中接口瘫痪。这决不是天方夜谈的危言耸听，目前最早大规模推出移动数据业务的NTT DoCoMO，就曾在2001年的6月31号通过媒体向用户发出当心有关恶意电子邮件的警告。
永远在线必须要在不增加用户的使用复杂程度和不降低数据传输速度的前提下，对用户数据进行安全可靠的控制。另外移动网络的IP化使得移动运营商可以向集团用户推出无线IP-VPN这样的高增值服务，而对于此类面向集团用户的服务来讲，加密和安全是重中之重的制胜要素。网络安全的两方面含义：首先要保证用户业务使用的私密性和用户数据的安全性，另外网络应能对恶意数据传送具备相当的抵抗能力。
北电网络借助在数据网络解决方案上的多年经验，采用具备内置防火墙的Shasta平台作为GGSN，为了保证VPN用户在享受网络安全性的同时不影响数据处理速度Shasta GGSN专门设计了协处理器完成TripleDES算法。另外由于某些多媒体业务需要对高层协议如TCP的端口号进行动态分配，这会使得某些安全管理算法受到限制，因次真正有效的加密或安全控制算法应针对每一个用户实施安全管理。Shasta正是通过针对每个用户制定安全策略模板，使移动运营商将用户对安全的期望变成另外一个赢利机会。
Shasta GGSN采用状态跟踪的防火墙技术，可以在网络层对数据包进行分析，获取有关端口号、地址、高层协议后与应用层的安全判决条件进行比较。此外Shasta GGSN还具备很强的事件跟踪和记录能力，特别是通过对不符合网络安全特征而被屏蔽掉的数据包各种原始数据的分析，可以使移动运营商更加主动地对付网络中的各种恶意攻击。
运营模式的变化
为了适应发展潮流、开拓新的赢利增长点，新、老移动运营商都积极地将业务范围拓展至移动互联网，此时的服务生成与服务承载之间不再有绝对的必然关联关系。在纯话音业务的2G时代，单一的业务无法形成复杂的价值链，移动运营商同时具备服务提供者、网络基础设施拥有者的双重身份，2G移动业务端到端所涉及到的所有资源都在移动运营商的控制之下，因次在2G时代移动运营商对终端用户拥有不可动摇的控制权。但在后2G时代，移动运营商将被迫调整自己的经营策略和形形色色的ISP、ASP、ICP合作，这也预示着传统价值链即将解体，实际上仅是当前各种基于SMS的业务推出已经证明了这一趋势。移动网运营商必须充分发挥自己的比较优势才能在新的产业价值链中占据有利的地位。
按照北电网络的理解，由于移动通信规制的逐步开放，移动运营商未来仅定位于业务的传输载体是没有主导权的。移动运营商最富竞争力的两个优势是：一，庞大的用户群；二，不可一日而蹴的网络资源。因此在部署新业务时，如果移动运营商能对新业务的用户管理数据库整合于原有的用户数据库，一方面可以利用丰富用户数据信息提供个性化服务，也可以使一体化计费、网络安全等问题得到完善解决；更重要的是可以提高用户对原有移动网络品牌的忠诚度。针对第二个优势，应当运营商应该更多关注网络的标准化以及接口开放的问题。因为只有在开放接口的条件下，移动网络才能在与业务提供商合作中处于主导地位，才不致绑定于某一应用平台。正是基于这样的理解，北电网络先期推出了IMS业务开发平台，它最终将服务于UMTSR5系统，按照我们的理解SIP协议将是未来应用业务的主要标准，目前它可以应用于GPRS、CDMA1X等环境中，帮助应当运营商尽快调整新的运营模式。
4. 结束语
本文对全IP移动网的讨论更多地着眼于网络技术发展和网络经营模式的变化，需要强调的是，全IP不仅仅局限于分离的IPv6、Voice over IP等概念， "All IP" 是今后移动网络发展的核心目标，是最终实现理想的个人通信过程中的必要环节。在未来几年中，移动通信业将通过对市场需求变化的冷静思考以及对原有运营模式的调整，迎接下一轮移动通信发展高潮的到来。北电网络作为移动通信业界内增长速度最快的公司，与众多的移动运营商在2.5G、3G技术上开展广泛合作，积极推动新一代全IP移动网络的发展，并帮助运营商在各个层次上为实现网络的全IP化作好冷静的规划工作。
