移动核心网IP承载的典型网络模型

移动核心网IP承载的典型网络模型
各运营商移动核心网的建设和发展，普遍经历了一个网络规模从小到大、业务和网络拓扑从简单到复杂的发展过程，在这个过程的不同阶段，移动核心网服务的用户数量、业务系统的站点数量、移动网络提供的业务和运营商的投资规模等关键要素都有很大的区别，从而决定了网络设备的选型、网络拓扑的规划与搭建、采用的技术、以及运营商的关注方向和投资建设重点都是随之变化的。

小型核心网网络模型
小型核心网是指核心节点数量在5个或5个以下，承载的用户数量少于50万的网络。

这种网络常见于大中型网络的建设初期，此时移动运营商需要关注的重点是如何快速开展业务、如何快速获取第一批用户，因此资源的投资重点在移动接入网（RAN）的建设方面。

在这一阶段，移动核心网需要的承载网络经常通过租用线路的方式快速获取。

虽然带宽租用成本较高，但是由于初期往往仅提供话音业务，总体带宽需求不高，而且业务开展初期高端用户比例较大，业务收入中利润占比相对较高，因此租用少量线路的费用并不构成很大的经济压力。

在建网初期，只有少数中心城市需要专门的P节点，用于汇聚周边的城市的流量，或P节点和PE节点合设，用于同时承载本市的流量。

这样承载网就仅用于连接设在几个最重要的城市内的有限的几个节点，承载网络的层次不需要太清晰。

此时网络不需要采用Mesh拓扑，而且因为线路资源限制往往也无法构成Mesh拓扑。

图3 小型核心网络的典型拓扑
如图3：在小型网络中一般不需要部署P路由器，所有接入节点的PE路由器直接采用连接方式组网，为了提高网络的可靠性，PE节点间建议使用双链路连接，以减少链路故障，保证IP承载网的可靠性。

如果运营商资金充沛，可以考虑在每个节点设置互为备份的两台设备，业务系统双上行，双归到两个PE节点。

而业务系统或者直接接入PE，或者通过两台CE设备（交换机/路由器）接入。

如果运营商的资金较为有限，节点的P设备和PE设备也可以采用单台设备，这时应该在P 和PE间设置点对点冗余线路，业务系统也要尽量双链路上行到PE的两块不同接口卡上，同时使用交换机对于业务系统作汇聚，再接入PE设备。

在这一阶段，IP核心网设备的性能不需要非常高，而设备功能需求较全面，以应对接入、汇聚、核心层次划分不清晰的问题。

中型核心网网络模型
中型核心网是指网络节点数量在6个到10个，承载的用户数量在50万到200万之间的网络。

这种网络一般常见于移动运营商网络的发展期和扩容期，在这一时期，随着移动网络的发展，
移动网络已经覆盖了最重要的中心城市和商业区域，覆盖范围逐渐和其他移动运营商重叠，竞争日益逐步加剧，因此“网络快速覆盖、容量快速提升”是网络建设的关键要素。

由于运营商需要扩大网络的覆盖面积，覆盖有潜力的城镇和某些乡村，移动网络的容量因此迅速增长，此时移动运营商须要考虑的问题是“基站覆盖增加、载频增加、系统容量扩容”。

随着接入站点数量、系统容量的增加，原来只负责本地流量的承载节点，需要汇聚周边新增中小城市的流量，这时必须设置独立的P节点，CE、PE、P节点的层次逐渐清晰起来，这就决定了中型网络设计应该尽量采用扁平化、层次化的网络结构。

图4 中型核心网的典型拓扑
如图4：中型网络一般设置少数几个P节点，用于汇聚所有的PE节点的流量，P节点之间做三层互连，放置在核心城市。

PE节点建议部署两台路由器，并分别布置在同一城市的不同机房内，PE路由器就近双归接入P节点。

不同的核心网网元可以接入到相同的PE路由器，PE节点一般部署在移动核心网网元所在城市，尽量避免移动核心网网元到PE路由器经过长途链路，以提高网络的可靠性。

如果运营商资金充沛，这时可以考虑在所有需要汇聚周边流量的城市设置独立的P节点，P 节点采用双机备份，P节点间采用双链路互连（Partial Mesh），降低链路故障可能造成的影响。

PE节点也采用双机设备，并双归到两个P节点。

业务系统或者直接接入PE，或者通过两台CE设备（交换机或路由器）接入，双归到两个PE节点。

如果运营商的资金有限，则可以只在某些重要中心城市设置独立的P节点，P节点间提供冗余链路互连（Partial Mesh），P节点仅使用单台设备。

PE节点建议尽量采用双机备份，仅在部分次要PE节点使用单台设备。

PE尽量双归到两个异地的P节点，对少量次要节点也可考虑单归。

业务系统尽量双归到两个PE节点，如果必须单归到PE节点，一定要接到PE 设备的两块不同线卡的接口上。

可以考虑通过一两台CE设备（交换机或路由器）汇聚业务系统后接入PE，以降低接入成本。

大型核心网网络模型
大型核心网是指节点数量在11个以上，用户数量超过200万的网络。

这种网络常见于移动运营商网络的成熟期。

这时移动运营商的用户数进一步上升，移动运营商之间的竞争更加激烈，在主要运营区域内的移动渗透率较高（超过35%），语音业务的ARPU值不断下降。

这个时候，移动运营商之间的竞争已经从“容量竞争、覆盖竞争”逐步进入到了“质量竞争”的阶段。

这时运营商需要通过增加商业地区的室内覆盖来提升高价值客户的用户体验，通过偏远地区覆盖（如海边、铁路、乡村）来提供无缝服务，通过提升网络业务安全性来提升业务可靠性。

只有通过“更高质量”的服务，才能从其他运营商那里挖掘用户并防止自有用户的流失。

同时，随着ARPU值的下降，网络规模的扩大，运营成本日益增加，迫切需要更好的降成本手段。

此时有条件的移动运营商需要在财力上、政策上做必要的准备，以便开始规模自建或租用传输网络，并建设完整的IP承载网。

由于大型网络覆盖范围大，网络节点多，承载的业务量大，大型网络设计要求采用扁平化的网络结构，P节点、PE节点、CE节点层次分明，层次化是大型网络的主要特点。

P设备采用双机备份，P节点间采用Full Mesh连接，PE设备同样采用双机备份，CE普遍双归属到PE。

承载网不但要提供冗余保护能力，更要优化流量，提供高度的QoS、安全性和管理能力。

图5 大型网络的典型拓扑
如图5：在大型网络中，节点采用层次化设计，P和PE节点分层设置。

P节点作为PE设备的汇聚一般设置在中心城市。

P节点通常采用双平面结构，每个P节点部署两台路由器互为备份，P路由器之间全连接或者部分全连接，同一节点两台P设备三层互连。

PE节点建议部署两台路由器，PE路由器采用就近双归接入P节点。

PE节点一般部署到核心网网元所在城市，尽量避免核心网网元到PE路由器经过长途链路，以提高网络的可靠性。

不同的核心网网元可以回到相同的PE路由器。

PE设备和P设备之间主要有三种连接方式：
1、大区内接入方式：当PE和P距离很近，甚至在同一城市时，两台PE和P采用”U“型结构相连。

访问其它接入节点的流量必将流经本大区的P节点，当一个大区P节点业务量很大的时候，可以考虑在PE节点间部署横向链路，疏导大区间和大区内的流量，减轻P的压力。

但通常不推荐这样设计，会增加流量设计的复杂性。

个别节点流量过大时，才考虑如此设计。

2、跨大区接入方式：某些PE节点距离两个大区核心P距离相近时，而且访问两个相邻大区的业务量也差不多。

采用第一种方式，不论单独接入到哪个大区核心，都将造成大量流量在大区PE间迂回。

为了减少迂回流量，这些节点可以采取“跨大区”的连接方式。

3、传输资源匮乏的节点：对于PE节点传输资源匮乏，只能满足将一台PE直接接入大区核心P，那么可以将另外一个PE接入到其它相近的同一平面对等节点。

这种应用场景较少出现。

对于资金或传输线路资源比较紧张的运营商，也可以考虑在P节点采用单台路由器，P设备间采用双链路接连接。

PE节点建议尽量使用两台路由器，仅在少数次要节点采用单路由器。

PE节点尽可能双归到两个异地的P节点，仅在少数次要节点采用单归。

业务系统可以直接接入PE，也可以通过一台两CE设备（三层交换机或路由器）接入PE节点。

CE尽可能双归到两个PE节点，如果只能单归到一个PE节点，则一定要接到到PE设备的两块不同线卡的接口上。