如何建設(shè)支持3G的光傳輸網(wǎng)？

  
 
2005年，隨著全球電信市場(chǎng)的持續(xù)復(fù)蘇，國際3G市場(chǎng)保持穩(wěn)步加速的發(fā)展步伐。目前，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的準(zhǔn)備工作已經(jīng)逐步地進(jìn)入各大運(yùn)營商的議事日程，同時(shí)3G的傳送網(wǎng)絡(luò)如何建設(shè)也成為業(yè)界討論的熱點(diǎn)。上海貝爾 阿爾卡特作為一家專業(yè)的端到端光網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商，并同時(shí)掌握3G移動(dòng)的核心技術(shù)，對(duì)于面向3G的傳送網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，在此提出一些建議和思路。 

1. 3G對(duì)傳送網(wǎng)絡(luò)的要求 

WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA作為3G的三大主流標(biāo)準(zhǔn)，主要的區(qū)別在于空中接口部分，網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)基本相同。從傳送層的角度看，三大標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似，因此各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求也類似。例如，CDMA2000EV-DO則相當(dāng)于WCDMAR99版本的規(guī)范?？紤]到WCDMA的標(biāo)準(zhǔn)已被全球?qū)崿F(xiàn)商用的多個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)采用，我們就以該標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)來分析3G對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的功能要求。 

對(duì)于UTRAN傳輸網(wǎng)的建設(shè)，我們最關(guān)心的實(shí)際上是Iub、Iur、Iu三種物理接口，這三種物理接口的類型及速率等級(jí)直接影響了傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)形式。在WCDMAR99或R4規(guī)范中，Iub為NodeB和RNC之間的物理接口，在NodeB側(cè)主要會(huì)采用E1或IMAE1接口，少量采用ATM 155M接口，在RNC側(cè)，采用ATM 155M接口或IMA E1接口；Iur為RNC與RNC之間的接口，接口類型為ATM STM-1/4和IMA E1接口；Iu為RNC和CN（核心網(wǎng)絡(luò)）之間的接口，主要會(huì)采用ATM STM-1/4接口，特殊情況下也用IMA E1接口。 

3G作為傳輸網(wǎng)的一種業(yè)務(wù)網(wǎng)，就WCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在傳輸網(wǎng)絡(luò)上的配置位置來看，3G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要依靠光傳送網(wǎng)來提供傳輸支撐。從組網(wǎng)結(jié)構(gòu)上看，光傳送網(wǎng)由三層結(jié)構(gòu)組成，即接入層、匯聚層、核心層。由于RNC和MSCServer、MGW的數(shù)量接近并常常位于同一機(jī)房，在傳輸組網(wǎng)時(shí)可將RNC和MSC統(tǒng)一規(guī)劃到城域傳輸網(wǎng)的核心層。核心層承擔(dān)RNC、MSCServer、MGW、GMSC、SGSN、GGSN間的傳輸。接入層傳輸網(wǎng)絡(luò)主要完成基站NodeB與基站控制器RNC之間業(yè)務(wù)的接入和傳送功能。由于Node B通常很分散，由Node B到RNC間的傳輸常常需要經(jīng)過接入和匯聚兩層網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)對(duì)Node B的流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和匯聚來提高傳輸帶寬利用率并降低對(duì)RNC端口支撐能力的過高要求，在UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò)中往往需要對(duì)3G業(yè)務(wù)進(jìn)行基于ATM／IP的匯聚。 

 

面向3G的傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 

2. 3G 骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)策略 

3G骨干傳輸要解決省內(nèi)各地市、各省間SGSN的連接，MSCServer、MSG之間的連接，主要考慮將SDH或DWDM作為傳輸手段。WCDMAR4規(guī)范在核心網(wǎng)的分組域和電路域上可以采用同一個(gè)基于IP包的承載網(wǎng)，對(duì)外出GE接口，可以通過MSTP的GE接口接入SDH/ASON網(wǎng)絡(luò)，或通過TMUX/OTU的GE接口接入WDM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。 

WCDMAR4規(guī)范的核心承載網(wǎng)將會(huì)主要基于IP。IP核心路由器的擴(kuò)展性和成本以及可用性都是需要考慮的問題。與傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)承載解決方案比較，采用OXC構(gòu)建數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)可以節(jié)省約30%的設(shè)備綜合投資，并大大提升業(yè)務(wù)性能。傳統(tǒng)的IP網(wǎng)構(gòu)建方案是將數(shù)據(jù)網(wǎng)分級(jí)，使用IPOVERWDM或IP OVER FIBER在路由器之間直接提供一根光纖或一個(gè)波長。該方案中IP分組包的源和宿之間需要多臺(tái)路由器轉(zhuǎn)接，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的直通業(yè)務(wù)，即不在本地上下而直接中轉(zhuǎn)的業(yè)務(wù)。直通業(yè)務(wù)能占到一臺(tái)核心路由器總處理容量的60%，導(dǎo)致大量的額外成本，即使最大容量的核心路由器也很快會(huì)面臨擴(kuò)容的問題。目前IP路由器的擴(kuò)容使用堆簇（cluster）方式，同一地點(diǎn)的設(shè)備互連代價(jià)昂貴，且往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞。今后，為更好地支持VoIP、IPTV等實(shí)時(shí)IP業(yè)務(wù)，也要求數(shù)據(jù)網(wǎng)改善業(yè)務(wù)質(zhì)量。 

考慮到同樣的I/O端口核心路由器的市場(chǎng)價(jià)是SDH設(shè)備的5倍，建議使用光交叉機(jī)來傳送IP直通業(yè)務(wù)以提高效率，而IP路由器則專注于3層處理功能。光交叉機(jī)內(nèi)置的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)處理功能可以高效地處理直通業(yè)務(wù)，大大減輕了IP路由器業(yè)務(wù)處理容量和擴(kuò)容的壓力，從而降低了總體投資成本。OXC所構(gòu)建的網(wǎng)狀網(wǎng)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)生存性，可以大大提升核心數(shù)據(jù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)質(zhì)量。 

此外，3G移動(dòng)業(yè)務(wù)的開展將改變運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。E1及STM1/16的數(shù)量會(huì)翻翻，特別是在匯聚、資源共享及和其他運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)互通的網(wǎng)關(guān)/核心節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)在的手工操作數(shù)字配線架是以不靈活和昂貴的方式來操作傳輸資源。如果在核心節(jié)點(diǎn)引入靈活的自動(dòng)交換設(shè)備OXC組建智能光網(wǎng)絡(luò)ASON，將會(huì)顯著地提高網(wǎng)絡(luò)生存性，減少在彈性業(yè)務(wù)提供、設(shè)備維護(hù)和租用線路方面的成本，并提供光虛擬專網(wǎng)等新業(yè)務(wù)。 

3. 3G UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)策略 

3GUTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò)需要解決從NodeB到RNC的連接，主要考慮采用基于SDH的MSTP作為傳輸手段，這不但可以滿足3G傳輸接口逐漸向IP接口演化的趨勢(shì)，而且在目前情形下提高帶寬利用率并減輕RNC等節(jié)點(diǎn)的接口負(fù)擔(dān)。3G對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求，不僅僅在于比2G業(yè)務(wù)需求多幾個(gè)2M，更重要的是，傳送的內(nèi)容已經(jīng)完全不同，由以前的固定時(shí)隙的TDM格式變?yōu)榉纸M的ATM格式（R99或R4規(guī)范）。通常而言，將無線控制平面和傳輸控制平面的各種控制信令承載以AAL5格式進(jìn)行適配，而將傳輸用戶平面的數(shù)據(jù)和信令以AAL2格式進(jìn)行適配，所以在物理層上最后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式都成為了ATM信元。 

由于3G的UTRAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供的傳輸接口為ATM信元，因此，在NodeB到RNC的業(yè)務(wù)傳輸過程中，是否在光傳輸網(wǎng)環(huán)節(jié)上具備ATM的處理功能成為目前3G光傳輸網(wǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)和富有爭(zhēng)議的問題。我們建議在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，鑒于3G的業(yè)務(wù)量占網(wǎng)絡(luò)整體業(yè)務(wù)量的比例較小，將NodeB的IMA E1業(yè)務(wù)在接入層不做任何處理，直接透?jìng)鬟M(jìn)入?yún)R聚層的RNC側(cè)的匯聚節(jié)點(diǎn)，由匯聚傳輸節(jié)點(diǎn)內(nèi)置的ATM卡實(shí)現(xiàn)對(duì)Node B的IMA E1流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和匯聚，來提高傳輸帶寬利用率并降低對(duì)RNC端口能力的過高要求。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到中期以后，隨著接入層中Node B的數(shù)量的增多，考慮在相關(guān)的匯聚節(jié)點(diǎn)甚至接入節(jié)點(diǎn)處設(shè)置ATM交換板卡對(duì)IMA E1業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚歸并，通過網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率。例如，傳輸匯聚節(jié)點(diǎn)通過內(nèi)置具有IMA ATM交換能力的板卡對(duì)來自多個(gè)Node B IMA E1電路進(jìn)行匯聚處理，業(yè)務(wù)通過VC-12進(jìn)入ATM處理板卡，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用匯聚成ATM VC-4通過匯聚網(wǎng)絡(luò)傳送到RNC側(cè)，然后通過RNC側(cè)的ATM交換板卡在VC-4層面對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)一步做統(tǒng)計(jì)復(fù)用后傳送至RNC節(jié)點(diǎn)，以減少RNC的STM-1的接口數(shù)量。這樣，在UTRAN傳輸網(wǎng)絡(luò)中通過不同網(wǎng)絡(luò)層面的ATM業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用，提高了帶寬的利用率。 

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的容量，在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，接入環(huán)的容量以STM-1為主，部分業(yè)務(wù)密集地區(qū)可考慮STM-4的環(huán)路容量，隨著網(wǎng)絡(luò)中3G業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量的發(fā)展，接入環(huán)需要擴(kuò)展到STM-4的容量，此時(shí)可考慮新建部分接入環(huán)或擴(kuò)容原有的接入環(huán)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的匯聚層，匯聚環(huán)的容量考慮STM-16/STM-64為主，此外，由于需要匯聚接入環(huán)和其它匯聚點(diǎn)傳送來的大量的低階VC12業(yè)務(wù)，同時(shí)需要處理本地的業(yè)務(wù)網(wǎng)元如BSC/MSC/RNC等向骨干層傳送的跨環(huán)業(yè)務(wù)，所以具備較大的低階交叉能力至關(guān)重要。提高匯聚節(jié)點(diǎn)的低階VC12交叉能力，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行疏導(dǎo)和匯聚，能充分提高網(wǎng)絡(luò)群路的VC填充效率，降低網(wǎng)絡(luò)群路容量，提高骨干網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)調(diào)配效率，改善業(yè)務(wù)保護(hù)環(huán)境，減少全網(wǎng)投資。例如，如果匯聚節(jié)點(diǎn)的群落業(yè)務(wù)容量為128個(gè)等效VC4，以70％填充效率為最高理想值，從該匯聚節(jié)點(diǎn)下屬的接入環(huán)和其它匯聚節(jié)點(diǎn)上來的離散的各級(jí)業(yè)務(wù)超過183個(gè)等效VC4，設(shè)在3G業(yè)務(wù)中80％為VC12級(jí)別，考慮其中50％的VC12被復(fù)用在VC4中進(jìn)行交叉連接，計(jì)算結(jié)果為：進(jìn)入該匯聚節(jié)點(diǎn)的VC12業(yè)務(wù)數(shù)量為75個(gè)等效VC4。在環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，業(yè)務(wù)保護(hù)對(duì)交叉連接能力要求等于業(yè)務(wù)量本身，即采用環(huán)網(wǎng)方式，匯聚核心節(jié)點(diǎn)低階VC12交叉連接能力應(yīng)不低于150個(gè)等效VC4。 

4. 結(jié)語 

關(guān)于面向3G的傳輸網(wǎng)絡(luò)，我們認(rèn)為在核心網(wǎng)絡(luò)中ASON和WDM技術(shù)將大有用武之地。在UTRAN網(wǎng)絡(luò)中，MSTP是建網(wǎng)的首選技術(shù)。這是因?yàn)?，MSTP可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)在統(tǒng)一傳輸平臺(tái)的傳送，可通過靈活地配置相關(guān)模塊，滿足3G多種信號(hào)的傳輸要求，并隨著3G業(yè)務(wù)同步演進(jìn)，優(yōu)越性不言而喻。3G的R5及以后的版本趨向以IP為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。在核心網(wǎng)絡(luò)層面，引入ASON和WDM有助于提高核心網(wǎng)元業(yè)務(wù)直達(dá)路由，并且極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。上海貝爾阿爾卡特具有全系列的光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和完善的面向3G的承載網(wǎng)解決方案，致力為中國的3G建設(shè)貢獻(xiàn)力量。(